毕业设计（论文）-数控车床纵向进给系统设计.docx

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1、题目：数控车床纵向进给系统设计摘要：车床是机械加工中一种非常重要的加工工具,但是数控车床的经济成本比较高投资太大,所以对普通机床进行数控化改造是一个比较合理的方法。本次任务为CJK6032经济型数控车床纵向进给系统的设计,任务内容包括CJK6032车床的床身导轨,步进电机，同步带轮,丝杠、轴承的计算与选型。驱动元件:步进电机,传动系统:滚丝杠副。利用微机对纵向进给系统进行开环控制，由I/O接口输出步进电机脉冲,经同步带轮减速后,带动滚珠丝杠转动,从而实现纵向进给运动。为了更形象和更好体现CJK6032车床的纵向进给系统运动原理,本次设计增加了UG建模以及运动仿真的任务。由于本次设计是经济型数控

2、车床改造,所以设计的过程中,在满足使用的前提下，尽量减少不必要改动,以实现降低成本的需求。关键词：数控改造进给系统AbstractrThemachineplaysagreatroleinmechanicalmanufacturingindustry,buttheone-timeinvestmentofCNClatheisrelativelylarge,Itisagoodidealtocarryonthenumericalcontroltransformationofmachinetool.Thistaskisdesigningthelongitudinalfeedsystemoftheecon

3、omicCNClatheforCJK6032.TasksincludingselectionandcalculationofCJK6032lathe,steppermotor,synchronousbeltwheel,screwandbearing.Thedriverusesthesteppermotor,hedrivesystemusestherollscrewvice.UsingmicrocomputercontrollingtheOpen-loopofthelongitudinalfeedsystem,OutputingstepmotorpulsebyI/Ointerface,thepu

4、lseequivalentis0.01mmpulse,theballscrewrotationisdrivenafterthesynchronousbeltwheelreduction,soastorealizeverticalfeedmotion.Inordertoembodythemotionprincipleofthe=IongitudinalfeedsystemofCJK6032lathemorevividly,thisdesignaddstheUGmodelingandmotionsimulationtasks.Becausethedesignistheeconomicnumeric

5、alcontrolreform,inthecourseofthedesignprocess,inthepremiseofmeetingtheuseofthepremise,asfaraspossibletoreduceunnecessarychangestoachievetheneedtoreducecosts.Keywords：numericalcontrolreformlathefeedingsystem摘要1第一章绪论44. 1课题背景及意义45. 2数控车床在我国的发展现状4第二章CJK6032车床数控化改造方案6 总体方案设计6 设计参数7第三章CJK6032车床进给系统数控化改造8

6、 导轨的设计与选型8 导轨的选型8 导轨的选取8 导轨的润滑8 驱动电动机的选型与计算9 同步带的选型与计算12 滚珠丝杠螺母副的选型与计算14 滚珠丝杠螺母副概述14 滚珠丝杠螺母副的选型143. 4.2滚珠丝杠螺母副的计算15滚珠丝杠支承方式和轴承的选型18 支承结构的介绍18 轴承的选型19第四章三维实体造型及其仿真运动203.Iug软件的简介203.2轴承的建模示意图203.3纵向进给系统零件库233. 4纵向进给系统的装配图及其装配仿真284. 4纵向进给系统运动仿真31结论32致谢33参考文献34第一章绪论课题背景及意义随着生产力和科技的持续发展,通过对机械加工产品的形状,结构的不

7、断改善,现在我们对加工质量更是精益求精。再加上产品更新换代的一般加工速度越来越快,而现在,为了高质量,高效率,低成本,它要求机床通用范围广,操作灵活,而且可以实现非手动加工,在这样的一种情况之下,数控技术就能够一直不断的向好的方向发展了。现在数控技术在这个行业中被越来越多的企业所接受,越来越多的人开始接触这个行业,所以它的知名度也慢慢的被打开了，得到了重视。现在数控机床的发展有两个方向,第一是全面性作用的高性质和高能力,第二个方面是该设备操作起来越来越顺手了，上手很容易又能生产各种产品同时基本解放了双手,不必时刻待在机床旁边,而且设备出了问题的时候检查修理起来也很方便。数控技术的应用不但给传统

8、制造业带来了天翻地覆的变化,从只能用于一部分设备的封闭式开环掌控模式发展为可以用于多个设备的开放式与现实同时变化的全闭环模式。在以下方面数控系统有了很大发展-集成化:超薄,超小化。智能化:结合了很多例如PC、以及从听觉、视觉等多方面感官的多媒体还有模糊控制等方面的技术。网络化:计算机辅助设计绘图功能/计算机辅助制造与其集合并融成一体。机床可由联网装置操作集中控制的加工,这是制造业工业化的象征。而且随看CNC技术的持续发展与其涉及到的领域越来越广泛,它对一些重要的服务于普通大众的行业的发展变得越来越重要了。设备数字化已然成为现代行业发展的潮流。我国在这方面的技术上无论是技术水平还是机床数控化率都

9、远远落后于技术先进的国家。像那些技术发达的国家,机床改造这个行业已经成为了他们刺激消费增加了一些重要行业的收入。机床改造一直都将会是一个“永恒”的话题。数控机床在我国的发展现状我国生产的机床数量虽然在世界上的排名都位于前列,但在国际市场上竞争力还是不够。同时国内的销量也并不乐观，中国是一个消费大国,所以国内的市场对各种产品都有大量的需求,尤其是像数控机床这一类的产品关乎着民生需求,但即使在这种情况下，国产机床却面临着积压滞销的情况,反而非国产生产的机床却流动在整个市场里。国外1990年数控机床中只有二十分之三的国内市场份额,在95年就已经占据了我国大部分的市场。近年来,随着对各类机床的改造,改

10、造工具,逐步国内需求的扩张形成一个产业,那就是,绝大多数NC的数控机床改造的,另一部分是对普通机床进行数控化改造。十九年前,中国机床工具行业产值进入世界前五名。同年国产数控设备产量已达到18,000台，是去年的128.5%,该业产值是去年的122.7%。机床工具的出口额两年之内增长了2.85亿美元(1998-2000)中低档占了大部分出口额。“十五”期间在很多项目上分别安排了“精密数控制造及应用关键技术与示范”和“数控关键技术和装备技术和产业支持应用程序工程”。经过两年的努力,现在我们已经取得了阶段的重要成果。目前,我国的制造业已经跻身世界第四的位置，它已成为世界制造产量最大的国家之一,但不是

11、制造技术水平之最。这个行业在我国国民经济中所占比重达到了二十分之九,我们必须坚持以数字技术为基础的控制先进制造技术的发展,研究和精良设备的发展,强调调查研究，并最终与用户密切合作，数控技术方面,强调创新和研发的专利技术和产品的发展,奠定了中国数控技术的可持续发展奠定了基础。第二章CJK6032车床数控化改造方案本课题为教学型数控车床纵向进给系统设计，是理论与工程实践相结合,所以在考虑具体方案时,基本原则是满足要求的前提下,尽量少改变的机器,为了降低成本,我们的主要任务是开展进给系统转型,，通过改造使其具有数控机床的一般性。图2-1纵向进给示意图1-步进电机2-同步齿形带3-角接触球轴承4-螺母

12、座5-滚珠丝杠6-防尘盖的单列向心球轴承2.1总体设计方案本课题总体方案设计主要考虑伺服系统的类型和传动方式的选择。1 数控系统的选择普通的NC车床变化后应该具备定位,快速移动,线性内插,暂停和线程循环的处理的功能,因此,普通的数控车床数控系统应该选择用于连续控制系统。数控系统是目前适用于普通数控车床市场上更多。(2)伺服系统的选择经考量过后我们选择步进电机开环控制系统。(3)传动方式的选择影响到工件加工精度的重要因素有:传递运动设备的精度、快速反应程度、平稳性。因此,为了满足系统所需，NC机床要达到这几个要求：第一设备内部传动链的两个末端之间的相对精度要高，第二系统内的部件之间所产生的表面阻

13、力要小，第三惯性小的运动部件。经过考虑对比以后我们选择的是滚珠丝杠螺母副。床身定位精度脉冲当量最大进给速度定位精度重复定位精度丝杠导程(4)功能部件的选择主要是滚珠丝杠及其支承方式、步进电机、同步带轮和床身导轨的选择等等。在上述方案的基础上，进一步对CJK6032车床的纵向进给系统进行改造，以实现车床传动系统的自动调速与控制。2 .2设计参数+0.03mm0.Olmm/脉冲0.6mmin+0.02mm全行程+0.Olmm6mm第三章CJK6032车床进给系统数控化改造41导轨的选型与计算 导轨的选型导轨用于支撑和沿一定轨道引导所属主部件的移动。导轨,所述移动构件被称为运动引导,称为静止构件支撑

14、导轨。轨道运动相对于支撑运动引导,一般直线运动和旋转运动。导轨的分类有许多方法:根据一圆形轨迹可分为线性导轨,根据工作的性质可以分为一个主轨,根据力的进给和导轨调整可以被划分成打开和闭合的轨道导轨,摩擦特性可以根据滑动导轨和轧制进行划分。滑动导轨车床。导轨的选型要求D导向精度高影响其精度的因素有:机床在不运转时各部件之间相互位置精度、零部件之间配合负责配合与连接的表面之间的接触达到一定量时的情况、结合构成形式等。2）耐磨性好及寿命长导轨的耐磨性确定保留的准确性。沿导轨支撑长游戏可动引起的导轨,导轨损害精度的不均匀磨损,从而影响加工精度。3）足够的刚度导轨要具有足够的刚性，以保证在负载下没有显着

15、的形状变化。4）低速运动的平稳在低速时,作为可动导轨部件容易发生爬行运动。运动蠕变会增加表面的粗糙度值被加工,使得用于低的平滑运动导轨,不会发生蠕变,这对于高精度机床特别重要。5）工艺性好设计导轨值得注意的是,易于制造,调整和维护,保持它的结构简单,技术和经济性。 导轨的选取机床在加工时产生的误差,还有机床运作时的本领,使用时间的长短都被导轨的质量所影响着。属于进给导轨的床身,在进给运动中的动导轨与撑持的静导轨之间的相对移动速度较低。滑动导轨的直线运动的横截面形状有多种,并与彼此组合。由于矩形导轨是简单的制造,高刚性,高负载能力,具有垂直于导轨的两个表面。两个引导表面和误差不会互相影响,便于安装。在本次设计中我将会采用的导轨是三角形横截面的。导轨的润滑导轨的润滑工作的很重要的，因为这会影响到它的磨损程度导致使用时间发生变化;润滑液还会对导轨温度有影响，当加入润滑液时,导轨的温度会变低,这样它工作的环境就会有所改善;加入润滑液之后导轨面之间产生的摩擦就会减少，工作效率就上去了；保护的表面,可根据不同的需要来润滑。简单的润滑人工方式直接浇油或油轨杯油，这种方法经常是成本低,但不能保证足够的润滑,或通常对准导向件,用于调节下滑轨的移动速度和低的滚动导轨。使机器手动润滑的另一种方法上衣手动液压泵,液压泵几次拉着工作,