【正文】 畢 業(yè) 設(shè) 計 題 目: XK7124經(jīng)濟型數(shù)控銑床主軸伺服系統(tǒng)及自動拉刀裝置的設(shè)計系 ： 機電工程系 專 業(yè) ： 數(shù)控維修 緒 論 畢業(yè)設(shè)計是我們大學(xué)生在畢業(yè)前進行的一次綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的練習(xí)，是對我們所學(xué)專業(yè)知識的一次全面的檢驗，畢業(yè)設(shè)計是一項綜合的系統(tǒng)的工作，它要求我們每個大學(xué)畢業(yè)生全面系統(tǒng)地運用專業(yè)知識，綜合現(xiàn)場需要，科學(xué)，合理設(shè)計，因而它要求具有科學(xué)性，合理性和可操作性，畢業(yè)設(shè)計是在學(xué)習(xí)了三年數(shù)控維修專業(yè)知識以后，對所學(xué)知識的一種綜合體現(xiàn)，把所學(xué)知識能夠運用到實際機床的設(shè)計中，是在我們學(xué)完了大學(xué)基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課，以及大部分專業(yè)課之后進行的。畢業(yè)設(shè)計作為大學(xué)生離校前的最后一項重要工作，勢必有它獨特的，無法比擬的作用。通過對該機床的設(shè)計，使我認(rèn)識到機床必須具備怎樣的結(jié)構(gòu)要求和技術(shù)要求，要滿足其結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求，我們在實際運用中又應(yīng)該怎樣正確的操作加以保證該要求，在需要維修時，使我們了解到怎樣才能正確的找出故障。本設(shè)計主要是對XK7124經(jīng)濟型數(shù)控銑床主軸伺服系統(tǒng)及自動拉刀裝置的設(shè)計。就個人而言，我們應(yīng)當(dāng)通過這次畢業(yè)設(shè)計，得到以下能力方面的鍛煉與提升。，加強了理論知識與實際中的統(tǒng)一，消除了以前對故障的輕視，調(diào)整好自己的心態(tài)面對以后的道路。，加強對機床結(jié)構(gòu)的分析和處理能力。，能夠迅速的查詢到自己所需的正確數(shù)據(jù)，并能綜合所學(xué)知識合理選擇。希望通過這次設(shè)計，對自己未來從事的工作打下一定的基礎(chǔ)，但由于能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，希望各位老師多多指教，感激不盡。目錄第1章 設(shè)計方案………………………………………………第7頁第2章 數(shù)控銑床的概括………………………………………第7頁 數(shù)控機床的演變過程………………………………………第7頁 數(shù)控銑床的概括……………………………………………第8頁第3章 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)設(shè)計…………………………第8頁 對主傳動系統(tǒng)的要求………………………………………第9頁…………………………………………………第9頁．1軸承……………………………………………………第10頁………………………………………第11頁．3 主軸的潤滑與冷卻………………………………………第11頁．4主軸箱……………………………………………………第12頁…………………………………………………第12頁第四章 自動拉刀裝置設(shè)計…………………………………第15頁 刀具自動夾緊機構(gòu)………………………………………第15頁 拉刀裝置的工作原理………………………………………第16頁第五章 電氣說明書…………………………………………第18頁5．1系統(tǒng)選擇：………………………………………………第18頁………………………………………………第19頁．交流異步伺服系統(tǒng)………………………………………第19頁……………………………………………第19頁…………………………………第22頁 變頻器概述………………………………………………第22頁 變頻器的選型原則………………………………………第22頁…………………………………第24頁…………………………………………………第30頁…………………………………………………第30頁………………………………………………………………………………………第31頁 電氣連接圖………………………………………………第34頁第六章 安裝及調(diào)試…………………………………………第36頁………………………………………………第36頁、保護級…………………………………………………第36頁…………………………………………第37頁 拉刀裝置PLC……………………………………………第39頁 PLC T型圖………………………………………………第39頁 PLC 編程…………………………………………………第40頁………………………………………………第40頁…………………………………………第40頁………………………………………第41頁…………………………………………第41頁 操作簡介…………………………………………………第46頁設(shè)計心得……………………………………………………第47頁第1章 設(shè)計方案方案擬定：XK7124型數(shù)控臥式銑床屬于經(jīng)濟型數(shù)控銑床，根據(jù)此次設(shè)計任務(wù)書的要求，我們主要設(shè)計車床的主軸系統(tǒng)部分與自動拉刀部分。主軸部分：包括傳動部分的設(shè)計、編碼器的設(shè)計選擇以及控制部分的設(shè)計。拉刀部分：包括刀架設(shè)計及工作原理設(shè)計。此次設(shè)計涉及到機床的機械傳動部分和電氣控制部分，電氣部分包括數(shù)控裝置的選型、主軸伺服（驅(qū)動器的選擇，主軸電機的選擇）、電路圖（主軸電路，控制電路，主軸系統(tǒng)的連接概述圖等）、電氣電路圖；機械部分主要包括主軸傳動部分，最后就是安裝于調(diào)試部分，包括主軸的調(diào)試、編碼器的連接與調(diào)試、主軸驅(qū)動系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置與調(diào)試等等。第2章 數(shù)控銑床的概括數(shù)控機床源于20世紀(jì)40年代末期，這就是數(shù)控機床誕生的起點。1952年，麻省理工學(xué)院研制成功了三坐標(biāo)連續(xù)控制的樣機銑床，這就是世界上第一臺數(shù)控機床。20世紀(jì)70年代以后，伴隨微電子技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控機床在經(jīng)過幾代更新變化中得到突飛猛進的發(fā)展，應(yīng)用范圍也越來越廣，使機械進入了數(shù)字制造的時代。 第一代數(shù)控機床為提高生產(chǎn)效率不斷向超高速方向發(fā)展，主軸轉(zhuǎn)速可達15000~100000R/min；進給運動移動速度60~120m/min ,切削進給速度60m/min ，最高加速度10g(g為重力加速度)加工中心換刀時間減少至小于1s。主軸與刀具的接口以先例高速加工的HSK等接中為主，主軸徑向跳動小于是2um。定義:數(shù)控銑床是在一般銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,兩都的加工工藝基本同,結(jié)構(gòu)也有些相似,但數(shù)控銑床是靠程序控制的自動加工機床,所以其結(jié)構(gòu)也與普通銑床有很大區(qū)別.數(shù)控銑床一般由數(shù)控系統(tǒng)、主傳動系統(tǒng)、進給伺服系統(tǒng)、冷卻潤滑系統(tǒng)等幾大部分組成。 銑削與車削的原理不同，銑削時刀具回轉(zhuǎn)完成主運動，工件作直線（或曲線）進給。旋轉(zhuǎn)的銑刀是由多個刀刃組成合而成的，因此銑削是非連續(xù)的切削過程。數(shù)控銑床有它特有的應(yīng)用，對于輪廓復(fù)雜或難以控制尺寸的零件，用復(fù)雜模型描述的復(fù)雜曲線零件以及三維空間曲面類零件，需要進行多道工序加工，精度要求高的零件，如模具零件、殼體類零件。機床主軸，一般用于給機床加工提供動力，通常主軸驅(qū)動被加工工件旋轉(zhuǎn)的是車削加工，所對應(yīng)的機床是車床類；主軸驅(qū)動切削工件旋轉(zhuǎn)的是銑削加工，所對應(yīng)的機床是銑床類。主軸電機通常有普通電機與標(biāo)準(zhǔn)主軸電機兩種（與之對應(yīng)的驅(qū)動裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種）。第3章 數(shù)控機床的主傳動系統(tǒng)的設(shè)計機床主軸，一般用于給機床加工提供動力，通常主軸驅(qū)動被加工工件旋轉(zhuǎn)的是車削加工，所對應(yīng)的機床是車床類；主軸驅(qū)動切削工件旋轉(zhuǎn)的是銑削加工，所對應(yīng)的機床是銑床類。主軸電機通常有普通電機與標(biāo)準(zhǔn)主軸電機兩種（與之對應(yīng)的驅(qū)動裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種）。對于XK7124的傳動系統(tǒng)我們選擇半閉環(huán)控制：半閉環(huán)控制數(shù)控機床的特點是在伺服電動機的軸或數(shù)控機床的傳動絲杠上裝有角度檢測裝置，通過檢測絲杠的轉(zhuǎn)角間接地檢測移動部件的實際位移，然后反饋到數(shù)控裝置中去，數(shù)控機床與輸入的指令位移值進行比較，用比較的差值對機床進行控制。半閉環(huán)數(shù)控機床的工作原理圖。由于反饋環(huán)內(nèi)沒有包含傳動絲杠，數(shù)控機床其傳動誤差照樣會影響工作臺的位移精度，故稱半閉環(huán)控制。半閉環(huán)控制的精度沒有閉環(huán)控制高，但調(diào)試比較方便，并且具有較好的穩(wěn)定性，價格較低。 對主傳動系統(tǒng)的要求1調(diào)速范圍 各種不同的機床對調(diào)速范圍的要求不同。多用途、通用性大的機床要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)矩功能，而且還要有較高的速度，如車削加工中心；而對于專用數(shù)控機床就不需要較大的調(diào)速范圍，如數(shù)控齒輪加工機床、為汽車工業(yè)大批量產(chǎn)生而設(shè)計的數(shù)控鉆鏜床；還有些數(shù)控機床，不但要求能夠加工黑色金屬材料，還要加工鋁合金等有色金屬材料，這就要求變數(shù)范圍大，且能超高速切削。一般要求能在1：100~1000范圍內(nèi)進行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速和1：10的恒功率調(diào)速電機的轉(zhuǎn)速公式為V= （v為轉(zhuǎn)速 f為頻率 p為極對數(shù) s為轉(zhuǎn)差率）；2 熱變形 電動機、主軸及傳動件都是熱源。低溫升、小的熱變形是對主傳動系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。3主軸的旋轉(zhuǎn)精度和運動精度 主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動條件下測量主軸前端和距離前端300mm處的徑向圓跳動和端面跳動值。主軸在工作速度旋轉(zhuǎn)時測量上述的兩項精度稱為運動精度。數(shù)控機床要求有高的旋轉(zhuǎn)精度和運動精度。4主軸的靜剛度和抗振性 由于數(shù)控機床加工精度要求較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高，因此對主軸的靜剛度和抗振性要求較高。主軸的軸頸尺寸、軸承類型及配置方式，軸承預(yù)緊量大小，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻及主軸組件的阻尼等對主軸組件的靜剛度和抗振性都會產(chǎn)生影響。5 主軸組件的耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持良好的精度。凡機械摩擦的部件，如軸承、錐孔等都應(yīng)有足夠高的硬度，軸承處還應(yīng)有良好的潤滑。主軸部件是數(shù)控銑床上的重要部件之一，它帶動刀具旋轉(zhuǎn)完成切削，其精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。主軸軸承的選擇：主軸軸承是主傳動系統(tǒng)的重要組成部分，它的類型、結(jié)構(gòu)、精度、安裝、調(diào)整、潤滑和冷卻都會對主傳動系統(tǒng)的工作性能產(chǎn)生影響。滾動軸承摩擦阻力小，可以預(yù)緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動條件下穩(wěn)定地工作。故可以選用單列向心推力球軸承（GB292——84），軸承型號為36216。這種類型的軸承既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。將內(nèi)、外圈相對軸向位移，可以調(diào)整間隙，實現(xiàn)預(yù)緊。它們多用于高速主軸。為了提高軸的剛度和承載能力，多個軸承可以組合使用。有三種基本組合方式：背背組合、面對面組合和同向組合。此主軸的前支承配置三對高精度的單列向心推力球軸承，用以承受徑向載荷和軸向載荷，前兩個軸承大口朝下，后面一個軸承大口朝上。前支承按預(yù)加載荷計算的預(yù)緊量由螺母來調(diào)整。后支承為一對小口相對配置的單列向心推力球軸承，它們只承受徑向載荷，因此軸承外圈不需要定位。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，滿足主軸高轉(zhuǎn)速和承受較大軸向載荷的要求。主軸受熱變形向后伸長，不影響加工精度。參照《互換性與測量技術(shù)基礎(chǔ)》，所選36000型單列向心球軸承為D級軸承。滾動軸承的配合的國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T275——93，由于滾動軸承屬于標(biāo)準(zhǔn)零件，所以軸承內(nèi)圈與軸頸的配合屬于基孔制的配合，軸承外圈與殼體孔的配合屬于基軸制的配合。查表7——8，向心軸承和軸的配合及表2——13基孔制優(yōu)先、常用配合，確定軸承內(nèi)圈與軸頸的配合為H7/k6。查表7——9向心軸承和殼體的配合及表2——14基軸制優(yōu)先、常用配合，確定軸承外圈與殼體孔的配合為JS7/h6。 數(shù)控機床主軸的支承主要采用圖1所示的三種主要形式。圖1a所示結(jié)構(gòu)的前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對向心推力球軸承。這種結(jié)構(gòu)的綜合剛度高，可以滿足強力切削要求，是目前各類數(shù)控機床普遍采用的形式。圖1b所示結(jié)構(gòu)的前支承采用多個高精度向心推力球軸承，后支承采用單個向心推力球軸承。這種配置的高速性能好，但承載能力較小，適用于高速、輕載和精密數(shù)控機床。圖1c所示結(jié)構(gòu)為前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承。這種配置的徑向和軸向剛度很高，可承受重載荷，但這種結(jié)構(gòu)限制了主軸最高轉(zhuǎn)速和精度，因而僅適用于中等精度、低速與重載的數(shù)控機床主軸。 圖31 主軸支承配置因為XK