XK5040数控铣床主轴箱,进给机构及控制系统的设计

摘  要
数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。
本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。

关键词  数控技术；立式铣床；设计

ABSTRACT
The numerical control engine bed is the digital process control engine bed, is one kind of automated engine bed, the numerical control technology is the core which the numerical control engine bed studies, is the manufacturing industry realization  automation, the network, the flexibility, the integrated foundation. Along with the manufacture technology development, the modern numerical control engine bed with the aid of the modern design technology, the working procedure intensification and the new function part caused the engine bed the processing scope, the dynamic  performance, the processing precision and the reliability had the enormous  enhancement .
This article mainly carries on the design to the XK5040 numerical control vertical milling machine and the control system, first analyzes the vertical milling machine the processing characteristic and the processing request determines its host parameter, including movement and dynamic parameter; Carry on the host kinematic scheme according to the host parameter and the design request, enters for the system and the control system hardware circuit design. Mainly carries on the host kinematic scheme and enters for the system mechanism design and the ball bearing guide screw and electric stepping motor shaping and the examination; Regarding control system because here mainly aims at the economy numerical control milling machine the design, here uses electric stepping motor open-loop control, the computer system uses the high performance price compared to the MCS-51 series monolithic expansion system, mainly carries on the central processing element the choice, the memory expansion and the connection circuit design .

Key words  Numerical control technology; Vertical milling machine; Design

数控机床是一种高技术设备,它可以通过改变数控程序,适应不同零件的自动加工,而且可以采用较大的切削用量,利用软件进行精度校正和补偿,从而提高生产效率、加工精度和加工质量,可以实现工序集中、一机多用,能完成复杂型面的加工。数控机床是现代制造业的关键设备,一个国家的数控机床的产量和技术水平在某种程度上反映了这个国家的制造业水平和竞争力。因此数控机床是将来机床研制的重点。本文针对经济型数控立式铣床及其控制系统的设计作简要的讨论。
 数控铣床是机械和电子技术相结合的产物，，它的机械结构随着电子控制技术的在铣床上的饿应用，以及铣床性能提出的新要求，而逐步变化。与不同铣床相比数控铣床用三个数控伺服系统替代了传统的机械进给系统，其外形和结构与普通铣床类似。数控铣床的设计主要是进行主运动系统与进给系统的机械结构设计和控制系统设计

给出条件：1、主运动部分：Z=18级
          2、进给运动部分：横向、纵向脉冲当量0.01mm
设计内容
１、调查分析XK5040数控立式铣床的加工特点，确定新设计数控立式铣床的主要技术参数。
２、进行数控立式铣床的总体方案设计。
３、完成住运动和进给的机械结构设计。
４、完成控制系统硬件设计。
任务和要求：
１、根据总体设计方案，绘制XK5040数控立式铣床总体外观图一张。
２、进行主运动的运动、强度和动力计算，绘制主轴箱部件展开图一张（A0计算机图一张）。
３、进行进给运动的运动和强度计算，绘制出纵向数控进给和垂直进给机构部装图A0一张（A0计算机图）。
４、绘制数控铣床主轴零件图一张（A1手工图）。
５、根据控制系统总体设计方案，绘制控制系统电路图一张（A0或A1计算机图）（由指导老师确定）。
6、科技译文（不少于3000汉字，原文可自选或由指导教师提供）。
7、编写毕业设计说明书一套（不少于二万字，有英文摘要，全部用计算机打出）。

目  录  26000字
引言    1
第一章  总体设计    2
1.1、铣床简介    2
1.2、XK5040型数控铣床的主要技术参数及总传动图    3
1.2.1  XK5040型数控铣床的主要技术参数    3
1.2.2  总传动系统图    4
第二章　主运动系统设计    6
2.1 传动系统设计    6
2.1.1参数的拟定    6
2.1.2 传动结构或结构网的选择    6
2.1.3 转速图拟定    8
2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制    11
２.２　传动件的估算与验算    15
2.2.1传动轴的估算和验算    15
２.２.２齿轮模数的估算    18
２.３ 展开图设计    23
２.３.１结构实际的内容及技术要求    23
２.３.２　齿轮块的设计    25
２.３.３　传动轴设计    27
２.３.４　主轴组件设计    30
２.４ 制动器设计    36
２.４.１　按扭矩选择    37
２.５  截面图设计    38
２.５.１ 轴的空间布置    38
２.５.２　操纵机构    39
２.５.３　润滑    39
２.５.４箱体设计的确有关问题    40
第三章 进给系统设计    42
３.１ 总体方案设计    42
３.１.１对进给伺服系统的基本要求    42
３.１.２进给伺服系统的设计要求    42
３.１.３总体方案    43
３.２ 进给伺服系统机械部分设计    44
３.２.１确定脉冲当量，计算切削力    44
３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型    46
３.２.３齿轮传动比计算    55
３.２.４　步进电机的计算和选型    57
３.２.５　进给伺服系统机械部分结构设计    65
参考文献    70
致谢    71
   附录    72