【精品文档】实验型数控铣床设计.doc

毕业设计(论文) 题目: 实验型数控铣床设计摘要论文详细介绍了实验型数控铣床的设计过程,此设计过程大致可分为以下两部分: 论文第一部分主要进行了数控铣床的机械部分设计。首先, 论证了各种方案的优缺点, 从而在总体布局上有所把握。其次, 我们通过分析比较各种设计方案, 根据合理性和经济性的指导思想,决定采用立式结构,十字工作台式,床身导轨水平放置。最后,通过对各零部件进行选择和校核,最终采用了在生产中已经非常专业化的角接触球轴承、圆柱形滑动导轨、混合式步进电动机和滚珠丝杠等。在机械部分设计过程中, 尽量考虑节约成本和互换性,保证 X、Y 进给选用相同的步进电机、滚珠丝杠等零部件。论文第二部分主要进行了数控铣床的控制部分设计。其主要成果是: ⑴对电气控制系统的组成作简单阐述, 通过比较多种控制系统, 选择采用 PLC 进行控制。⑵了解数控铣床的全部工作要求,确定采用三菱公司的 FX2N 系列可编程控制器构成的控制系统来实现对步进电机的启停、正反转、两轴联动和变频调速的控制, 从而实现加工过程的自动控制。⑶通过弱电控制强电, 计算机数字化控制电路, 成功地实现了工作要求, 使其具有能控制电动机启停、正反转、变频调速和两轴联动等功能。关键词:数控铣床,两坐标,实验型, 可编程控制器第二章实验型数控铣床的总体设计 总体设计的基本要求(1) 满足各种加工要求,如加工范围、加工精度等。(2) 确保实现既定工艺方法所要求的工件和刀具的相对位置与相对运动。在既经济又合理的条件下,尽量采用较短的传动链,以简化机构,提高传动精度和传动效率。(3) 确保铣床具有与所要求的加工精度相适应的刚度、抗振性、热变形及噪声水平。(4) 应便于观察加工过程,便于操作、调整和维修。(5) 结构简单,合理可靠。(6) 体积小,重量轻。 总体设计的主要内容(1) 运动功能设计。包括确定机床所需运动的个数、形式( 直线运动、回转运动)、功能( 主运动、进给运动、其他运动) 及排列顺序, 最后画出机床的运动功能图。(2) 基本参数设计。包括整体尺寸参数、零件尺寸参数、运动参数和动力参数设计。(3) 传动系统设计。包括传动方式、传动原理图及传动系统设计。(4) 总体结构布局设计。包括运动功能分配、总体布局结构形式及总体结构布局方案图设计。(5) 控制系统设计。包括控制方式及控制原理、控制流程图设计、控制电路图设计以及 PLC 选用和控制程序编写。根据前面所提到的数控铣床应满足的基本要求就可以进行总体设计。在各项基本要求中以加工工艺要求最为重要。由加工工艺要求决定铣床所需要的运动。完成每个运动又有相应的功能部件,这就可以确定各部件的相对运动和相对位置关系。铣床的总体布局也就可以大体确定下来。 方案的比较与选择数控铣床与一般的数控机床一样,是由控制介质、数控装置、伺服系统和机床本体组成。对实验型数控铣床的设计,一方面,要求其功能完善、结构开放, 具有与一般生产实用型数控铣床一样的工作原理和工作性能;另一方面,要求其体积小、价格低,以利于此类实验型铣床的普及推广。本课题的设计主要是两个方面:其一:机械结构的设计;其二:控制系统的设计。这里有两个方案: 方案一、采用减速箱,并对滚珠丝杠进行两端支撑;减速箱采用圆柱齿轮变速,这种方案可以通过增加减速箱,达到:;;3. 匹配惯量。对滚珠丝杠进行两端支撑,可以尽量减少由于一端支撑,可能产生的弯曲,减少误差,提高精度。方案二、直接采用套筒式联轴器连接步进电动机和滚珠丝杠, 对滚珠丝杠进行一端支撑或两端支撑。这种设计结构简单,加工安装方便。综合考虑,由于切削石蜡、塑料等材料,根据计算切削力较小,最终选用步进电机,脉冲当量为 ,无减速装置,直接采用套同式联轴器联接电动机轴和滚珠丝杠。因为实验型数控铣床主要目的是用于演示实验,行程较短, 对加工精度要求不高,传递的转动扭矩也不是很高,而一端固定一自由的支承形式结构简单,刚度、临界转速、压杆稳定性比较低,适用于较短和竖直的丝杠。 实验型数控铣床的方案拟定机械系统部分:实验型数控铣床采用立式结构,十字工作台式,床身导轨水平放置, 这样布局不仅有利于减少占地面积。总体机床长为 560mm ,宽为 420mm , 高为 700mm ,工作台宽 160mm ,长 160mm ,可以实现 X轴、 Y 轴两坐标联动。电动机与丝杠的连接可以通过套筒式连轴器来实现。在工作过程中, X 轴和 Y 轴都是步进电机带动丝杠旋转,滚珠螺母沿丝杠做水平移动,从而带动工作台沿导轨在水平面前后左右移动。Z轴的进给则是手动来实现的。电动机带动主轴旋转,从而完成铣削过程。控制系统部分:通过采用三菱公司的 FX 2N 系列可编程控制器构成的控制系统