机械系毕业论文普通铣床数控化改造设计

辽宁职业学院毕业论文I辽宁职业学院毕业论文（设计）题 目 普通铣床数控化改造设计 系（分院） 专业班级 指导教师 姓名 职称 日 期 辽宁职业学院毕业论文II辽宁职业学院毕业论文（设计）任务书专业班级 学生姓名 题 目 普通铣床数控化改造设计 上交论文（报告）日期： 答辩日期： 指导日期： 辽宁职业学院毕业论文III本人声明我声明，本论文及设计工作是由本人在指导导师的指导下独立完成。尽我所知，在完成论文时利用的一切资料均已在参考文献中列出。若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。作 者 签 名 ： 日期： 年 月 日辽宁职业学院毕业论文IV目 录摘 要 .III1 三坐标数控铣床的设计和计算 .11.1 主传动系统的设计 .11.2 主轴系统计算 .11.3 进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析 .41.4 进给传动的计算 .51.4.1 X 轴滚珠丝杠副 .51.4.2Y 轴滚珠丝杠副 .91.4.3 Z 轴滚珠丝杠副 .131.4.4 滚珠丝杠的安装与使用 .172 微机控制系统的设计 .192.1 微机控制系统组成 .192.2 微机控制系统设备介绍 .202.2.1 主控制器 CPU 的选择 .202.2.2 存储器电路的扩展 .212.2.3 I/O 口电路的扩展 .242.2.4 步进电机驱动电路 .252.2.5 其它辅助电路设计 .272.3 程序部分 .283 结论 .32参考文献 .33致 谢 .34辽宁职业学院毕业论文V摘 要本文首先对所要设计的机床进行技术调查，查阅了国内外有关文献资料，在此基础上，对其用途范围、性能指标、方案对比等进行论证分析。对于通用机床我更是查阅了大量的国内外有关铣床的资料后，拟定了此机床的总体方案为立式铣床。然后根据总体方案的布局形式，规格参数，精度性能等要求，对此机床的进给传动系统进行了专题设计。关键词：数控化改造 定位精度 重复定位精度 无级变速 伺服传动系统 辽宁职业学院毕业论文11三坐标数控铣床的设计和计算1.1 主传动系统的设计主传动系统一般由动力源（如电动机） 、变速装置及执行元件（如主轴、刀架、工作台） ，以及开停、换向和制动机构等部分组成。动力源为执行元件提供动力，并使其得到一定的运动速度和方向,变速装置传递动力以及变换运动速度，执行元件执行机床所需的运动，完成旋转或直线运动。现代切削加工正向着高速、高效和高精度方向发展，对机床的性能提出越来越高的要求，如转速高，调速范围大，恒扭矩调速范围达 1：1001：1000，恒功率调速范围达 1：10 以上；更大的功率范围达 2.2250kW，能在切削加工中自动变换速度；机床结构简单，噪声小，动态性能好，可靠性高等。数控机床主传动设计应满足的特点：主传动采用直流或交流电动机无级调速；数控机床驱动电动机和主轴功率特性的匹配设计；数控机床高速主传动设计；数控机床采用部件标准、模块化结构设计；数控机床的柔性化、复合化；虚拟轴机床设计。1.2主轴系统计算三角带的选用应保证有效地传递最大功率（不打滑）并有足够的使用寿命（一定的疲劳强度） 。带传动设计计算的主要内容包括确定带的型号、基准长度和根数；确定带轮的材料、结构尺寸；确定传动中心距及作用在轴上的力等。(1) 确定计算功率 PdkWAd4.12.1式中：K 工况系数(工作情况系数)；P电机额定功率 KwA(2) 选择三角带型号根据 P 、n 由图选 SPA 型 窄 V 带d1(3) 确定带轮直径 D 、D12小带轮直径 D 应满足：D D ，以免带的弯曲应力过大而导致其寿命降低。 查min表取 D ,故选择 Dm90in01辽宁职业学院毕业论文2(4) 计算胶带速度smnDv /25/.60125160故 D 选择合格1D mi212(5) 确定中心距 a 和带长 Ld)(7.021)(210D得 m6初选 a30带长 maDLd 10784)()(202210 查表，取 md中心距 Lad2610a 的调整范围：md45.minLa29103x(6) 验算小带轮包角 1小带轮包角可按公式求得： 3.578121aD得 ， 即满足条件。12061(7) 确定 V 带根数 zV 带根数 Z 可按下式计算： LdKPz)(0由表，查得 kW27.0辽宁职业学院毕业论文3)1(0ibKn由表，查得 37862.b由表，查得 19.i)19.(250786.23iPkW.0由表，查得 9K由表，查得 8.L代入求根公式，得96.08)3.027.(41z6取 z=6,符合表 7-4 推荐的轮槽数(8) 确定初拉力 0F单根 V 带合适的初拉力可按下式计算：20)15.(qvKzvPd由表得 mkgq/12.20 5.60)1.(564FN28(9) 计算作用在轴上的压力 Qsin1z26i862N3辽宁职业学院毕业论文41.3进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析1.3.1时间响应特性进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率响应特性。时间响应特性是用来描述系统对迅速变化的指令能否迅速跟踪的特性，它由瞬态响应和稳态响应两部分组成。由于系统包含一些储能元件，所以当输入量作用于系统时，系统输出不能立刻跟随输入量变化，而是在系统达到稳定之前表现为瞬态响应过程（或叫过渡过程） 。稳定响应是指当时间 t 趋向无穷大时系统的输出状态。若在稳定时，输出和输入不能完全吻合，就认为系统有稳态误差。1.3.2频率响应特性时间响应特性是从微分方程出发，研究系统响应随时间的变化的规律，即在已知传递函数的前况下，从系统在阶越输入及斜坡输入时间应速度及振荡过程的状态中来获得动态特性参数。然而在很多情况下，传递函数不清楚，所以只能由试验的方法来求取动态特性。因此出现频率响应特性法。所谓频率响应特性,就是系统对正弦输入信号的响应，即它通过研究系统对正弦输入信号的响应规律来获得启动态特性。1.3.3快速性分析所谓快速性分析是指分析系统的快速响应性能，快速性反映了系统的瞬态质量。对于线性进给伺服系统，由于它包含各种电路、机电转换装置和机械传动机构，系统各环节都有时间常数，对高频信号来不及反应，只是一个地通漏波器。这种系统的通频宽带，对高频信号响应速度快，所以从开环频率特性图看，提高系统的截止频率，则可以提高闭环回路的响应速度。辽宁职业学院毕业论文51.4 进给传动的计算1.4.1 X轴滚珠丝杠副(1) 精度要求：进给精度 ；快速进给精度 。m01. min/6(2) 疲劳强度丝杠的最大载荷为最大进给力加摩擦力，最大进给力为 1625N,工作台质量 700kg,则： 求计算载荷 Fc NFf 248.9035.