【正文】 加答辯。改造后的數(shù)控銑床可以實(shí)現(xiàn)主傳動系統(tǒng)電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速分為兩檔，并在各檔內(nèi)可以實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速；可以在平面或空問范圍內(nèi)按設(shè)定曲線(直線、圓弧等)恒速或變速運(yùn)行；可以實(shí)現(xiàn)數(shù)值的任意設(shè)定并顯示；可以實(shí)現(xiàn)輔助控制系統(tǒng)的任意起停和故障報警；可以實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通訊。采用電氣式主軸準(zhǔn)停裝置，利用磁力傳感器檢測定位?？朔藗鹘y(tǒng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)，具有編程靈活，自由度大，可用軟件編程實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的邏輯控制。s accuracy of position in the motion. The main drive39。 though other subsidiary system39。最初的數(shù)控機(jī)床只是在機(jī)械結(jié)構(gòu)上對普通機(jī)床進(jìn)行了局部改進(jìn)。數(shù)控機(jī)床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)，并且機(jī)床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。普通機(jī)床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。 微觀看改造的必要性微觀上看，數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機(jī)的威力。擁有自動報警、自動監(jiān)控、自動補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，因而可實(shí)現(xiàn)長時間無人看管加工。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工智能等的含量。由于機(jī)床以及技術(shù)的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個“永恒”的課題。趕上計算機(jī)體系結(jié)構(gòu)前進(jìn)的步伐、加快數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)速度，已成為數(shù)控發(fā)展的最主要趨勢。比較典型的有南京大方的JWK系列。從精密加工發(fā)展到超精密加工(特高精度加工)，是世界各工業(yè)強(qiáng)國致力發(fā)展的方向。2）柔性化和集成化數(shù)控機(jī)床向柔性自動化系統(tǒng)發(fā)展的趨勢是：從點(diǎn)(數(shù)控單機(jī)、加工中心和數(shù)控復(fù)合加工機(jī)床)、線(FMC、FMS、FTL、FML)向面(工段車間獨(dú)立制造島、工廠自動化FA)、體(cIMS、分布式網(wǎng)絡(luò)集成制造系統(tǒng))的方向發(fā)展，另一方面向注重應(yīng)用性和經(jīng)濟(jì)性方向發(fā)展。計算機(jī)還可以自動進(jìn)行刀具壽命管理，不會因刀具磨損而影響工件精度和其一致性。(7) 數(shù)控加工降低了工人的勞動強(qiáng)度，節(jié)省了勞動力，減少了工裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，并可對市場需求做出快速反應(yīng)。這些舊裝備(機(jī)床)大部分結(jié)構(gòu)陳舊，操作系統(tǒng)復(fù)雜，控制系統(tǒng)落后。(2) 方便性數(shù)控系統(tǒng)的方便性主要反映在系統(tǒng)的人機(jī)界面。速度銜接技術(shù)，即速度升/降速控制。只要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號，主軸就可以準(zhǔn)確的定位。重復(fù)定位精度為177。國際信息處聯(lián)盟(International Federation of Information Processing，IFIP)第五技術(shù)委員會，對數(shù)控機(jī)床作了如下定義：數(shù)控機(jī)床是一種裝了程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控裝置由輸入裝置、存儲器、控制器及一套處理數(shù)控加工的相關(guān)軟件、運(yùn)算器和輸出裝置組成。開環(huán)控制的伺服系統(tǒng)主要使用步進(jìn)電機(jī)。如圖24所示。其中n轉(zhuǎn)速(r/min)；f控制脈沖頻率(Hz)；步距角(度數(shù))。步進(jìn)電機(jī)是拖動負(fù)載的執(zhí)行元件。主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算包括主傳動的變速方式的選擇，主軸電機(jī)的選擇及分級變速箱的設(shè)計，主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計包括主軸部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計，主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定。 主軸電機(jī)的選擇主軸電動機(jī)是數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的主要部件之一，它的選擇涉及到主傳動系統(tǒng)的變速方式。 分級變速箱的設(shè)計(1) 銑削力的計算：根據(jù)《簡明銑工手冊》，對高速鋼圓柱銑刀，切削力的計算公式： （24）式中：C系數(shù)，值取決于切削條件和工作材料，當(dāng)工件為碳鋼時，查《簡明銑工手冊》表313，取CFZ=65ap銑削寬度(銑刀每轉(zhuǎn)一個齒間角時，工件與銑刀的相對移動量)ae背吃刀量z銑刀齒數(shù)d0銑刀直徑n銑刀轉(zhuǎn)數(shù)XF、YF、uF和WF，——公式中各個系數(shù)的指數(shù)。設(shè)計無極變速系統(tǒng)時，主軸的變速范圍一定，可用如下關(guān)系式得到至少需要串聯(lián)的變速組數(shù)。=Szj，則傳動比ij為式中，aj、bj為互質(zhì)數(shù)，設(shè) 由于zj是整數(shù)，Szj必定能被S0j所整除；如果各傳動副的齒數(shù)和皆為Sz，則Sz能被S01，S02，S03所整除，換言之，Sz是S01，S02，S03的公倍數(shù)。由表107選取吃寬系數(shù)φd=1。(8) 由傳動比知，軸I的計算轉(zhuǎn)速n1=(9) 由式1013計算應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N1=60n1jLh==N2=109(10) 由圖1019取接觸疲勞壽命系數(shù)KHN1=；KHN2=(11) 取失效概率為1%，安全系數(shù)S=1，由（1012）得：[σH]1=[σH]2=(12) 試算小齒輪分度圓d1，代入[σH]中較小的值(13）計算圓周速度v(14）計算齒寬b(15) 計算齒寬與齒高之比模數(shù)齒高(16) 計算載荷系數(shù)根據(jù)v=，7級精度，由圖108查的動載荷系數(shù)Kv=；直齒輪，KHα=KFα=1；由表102查得使用系數(shù)KA=；由104用插值法查的7級精度，小齒輪相對支承非對稱布置時KHβ=由，KHβ==；故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ==(17) 按實(shí)際的載荷系數(shù)校正所算得的分度圓直徑，由式（1010a）得(18) 計算模數(shù)按齒根彎曲強(qiáng)度設(shè)計(1) 由式（105）得彎曲強(qiáng)度的設(shè)計公式為(2) 由圖1020c查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE1=500MPa；大齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限σFE2=380MPa；(3) 由圖1018取彎曲疲勞壽命系數(shù)KFN1=，KFN2=；(4) 計算彎曲疲勞許用應(yīng)力取彎曲疲勞安全系數(shù)S=，由式（1012）得[σF]1=[σF]2=(5) 計算載荷系數(shù)K故載荷系數(shù)K=KAKVKFαKFβ==(6) 查齒形系數(shù)由表105查得YFa1=；YFa2=(7) 查取齒形系數(shù)由表105查得YSa1=；Ysa2=(8) 計算大小齒輪的并加以比較大齒輪的數(shù)值大。該軸上有滑移齒輪，有二個鍵槽，所以軸的最小直徑dmin：dmin=（）=取dmin=30mm。選擇軸承的代號為6307；經(jīng)過軸承壽命的演算，該軸承滿足設(shè)計要求。圓柱齒輪的實(shí)用齒寬，在按照b=φdd1計算后再做適當(dāng)圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上，減小510mm，即得到大齒輪的齒寬，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷。為不過多地削弱主軸的剛度，銑庫主軸孔徑d比刀具拉桿直徑大5～10，選26mm。l 主軸部件的機(jī)械結(jié)構(gòu)數(shù)控銑床主傳動系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要是主軸部件的結(jié)構(gòu)，主。主軸主要支承跨距L的確定圖24 主軸合理確定主軸主要支承問的跨距L，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。齒輪間距取l=80mm。圓柱齒輪的實(shí)用齒寬，在按照b=φdd1計算后再做適當(dāng)圓整，而且常將小齒輪的齒寬在圓整值的基礎(chǔ)上，減小510mm，即得到大齒輪的齒寬，以防止大小齒輪因裝配誤差產(chǎn)生軸向錯位時導(dǎo)致嚙合齒寬減小而增大輪齒單位齒寬的工作載荷。應(yīng)該注意這樣求得直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑。(5) 由表107選取吃寬系數(shù)φd=1。由表106查的材料的彈性影響系數(shù)。設(shè)Sz=kS0，k為整數(shù)系數(shù)。區(qū)域II為恒功率變速范圍，有四段部分重合的無極轉(zhuǎn)速，分別是209~250r/min，572~655r/min，1500~1717r/min。查《簡明銑工手冊》表313取d0=27mm；ae=4mm；z=4；ap=30mmfz= mm，n取r/min，其中xF=；yF=；uF=；WF=0；qF=；加工碳鋼時，σb=673MPa修正系數(shù)由《簡明銑工手冊》314得：則利用圓柱銑刀進(jìn)行逆銑時，工作臺的工作載荷：工作臺縱向進(jìn)給方向載荷：Fl=(1～)Fz工作臺垂向進(jìn)給方向載荷：Fv=(～)Fz工作臺橫向進(jìn)給方向載荷：Fc=(～)Fz各系數(shù)分別取中間值，則：Fl===4803NFv===1092NFC===1637N由此可以算出周向銑削力:(2) 初選交流調(diào)速主軸電動機(jī)的功率nd為主軸傳遞全部功率時的最低切削速度，即電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)數(shù),為1500r/min。直流電動機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格高。常用的機(jī)械傳動部件有螺旋傳動、齒輪傳動、同步帶、高速帶以及各種非線性傳動部件等。插補(bǔ)程序根據(jù)零件輪廓要求向各個坐標(biāo)軸分配脈沖，提供位置指令。步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)構(gòu)成圖25 步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成及原理圖如圖25是步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)的構(gòu)成及原理框圖，它由脈沖信號源、脈沖分配器、功率放大器、步進(jìn)電機(jī)組成。 步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)是典型的開環(huán)驅(qū)動裝置，與所選定的WA21M數(shù)控系統(tǒng)相匹配，是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)械角位移的電磁機(jī)械裝置。改變進(jìn)給脈沖數(shù)目和頻率，可以控制工作臺的移動量和速度。 數(shù)控機(jī)床的工作原理在使用數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控加工時，把零件的加工信息(如零件尺寸、形狀和技術(shù)條件)編出工件加工程序，將加工工件時刀具相對于工件的位置和機(jī)床全部動作順序，按規(guī)定格式和代碼記錄在信息載體上；把信息載體(控制介質(zhì))即工件加工程序輸入計算機(jī)數(shù)控裝置；控裝置接收由穿孔帶、閱讀機(jī)、磁盤、鍵盤等送入的代碼信息，經(jīng)過識別與譯碼之后送到指定存儲區(qū)，作為控制與運(yùn)算的原始數(shù)據(jù)；伺服驅(qū)動系統(tǒng)把來自數(shù)控裝置的運(yùn)動指令轉(zhuǎn)變成機(jī)床移動部件的運(yùn)動，使工作臺按規(guī)定軌跡移動或定位，加工出符合圖樣要求的工件；輔助裝置把計算機(jī)送來的輔助控制指令，經(jīng)機(jī)床接口電路轉(zhuǎn)換成強(qiáng)電信號，用來控制機(jī)床主軸電機(jī)的啟動停車，主軸轉(zhuǎn)速調(diào)整，冷卻泵啟停以及轉(zhuǎn)位換刀；反饋系統(tǒng)將機(jī)床移動的實(shí)際位置，速度參數(shù)檢測出來。 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床通常由程序載體(控制介質(zhì))、輸入裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、位置反饋系統(tǒng)和機(jī)床本體組成，如圖21所示。X、Y電機(jī)能夠拖動工作臺以63200r／min的切削進(jìn)給速度進(jìn)行x向、Y向運(yùn)動，Z向電機(jī)能使主軸箱獲得31600r／min的進(jìn)給速度。將主傳動改為采用變頻交流電動機(jī)無級調(diào)速。變頻調(diào)速。輸入、檢索、修改盡量一體化。如果購置新機(jī)床全部去取代舊機(jī)床，顯然義會導(dǎo)致舊機(jī)床的閑置和巨大浪費(fèi)，也不現(xiàn)實(shí)：況且購買一臺數(shù)控機(jī)床動輒十幾萬、幾十萬，甚至上百萬，在我國一些企業(yè)是很難承受的。特別是大型、特殊機(jī)床尤其明顯。(5) 可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床問的頻繁搬運(yùn)。出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性(1) 數(shù)控機(jī)床比傳統(tǒng)機(jī)床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)中計算機(jī)的作用。高可靠性是指數(shù)控系統(tǒng)的可靠性要高于被控設(shè)備的可靠性在一個數(shù)量級以上，但也不是可靠性越高越好，仍然是適度可靠。數(shù)控機(jī)床是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機(jī)床在機(jī)床產(chǎn)品中的比例總體水平低。我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展具有以下3個特征：(1) 高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)突破。在美國、日本、德國，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達(dá)國家約落后20年，如我國機(jī)床擁有量中，數(shù)控機(jī)床的比重(數(shù)控化率)到1995年只有1．9％，而日本在1994年己達(dá)20．8％，因此每年都有大量機(jī)電產(chǎn)品進(jìn)口。以上這些優(yōu)越性是前人想象不到的，是一個極為重大的突破。由于計算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時準(zhǔn)確地計算出每個坐標(biāo)軸瞬時應(yīng)該運(yùn)動的運(yùn)動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)品競爭力仍然處于較低的水平。銑床是普通機(jī)床中比較常見的一種，而數(shù)控銑床則是數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用比較廣泛的一種。它的發(fā)展和運(yùn)用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。它在總體布局、傳動系統(tǒng)、刀具裝置以及操作輔助機(jī)構(gòu)等方面發(fā)生了很大變化，最基本的表現(xiàn)是改進(jìn)了普通機(jī)床傳動鏈長、傳動結(jié)構(gòu)剛度不足、抗振性能差、滑動面的摩擦阻力大以及傳動元件的間隙大等缺點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床機(jī)械基本功能的構(gòu)成模式仍然沒有脫離普通機(jī)床的基本模式，如機(jī)床支承件、導(dǎo)軌、主傳動及進(jìn)給傳動系統(tǒng)等組成部件是不可缺少的。s consummation.Keywords: X5032 milling machine numerical control frequency conversion regulating speed modularity design目錄前 言 11 緒 論 3 引 言 3 微觀看改造的必要性 3 宏觀看改造的必要性 4 國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀 4 數(shù)控機(jī)床發(fā)展趨勢 5 機(jī)床數(shù)控化改造的優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的技術(shù)優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的客觀優(yōu)越性 7 機(jī)床數(shù)控化改造的現(xiàn)實(shí)意義與市場前景 8 X5032數(shù)控銑床改造設(shè)計總體要求和內(nèi)容 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計總體要求 8 數(shù)控銑床改造設(shè)計內(nèi)容 9 改造后的數(shù)控銑床功能分析 102 數(shù)控機(jī)床及控制方式 12 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 12 數(shù)控機(jī)床的組成 12 數(shù)控機(jī)床的工作原理 13 數(shù)控機(jī)床控制方式選擇 13 位置控制方式分類 13 步進(jìn)電機(jī)的開環(huán)控制 15 數(shù)控機(jī)床開環(huán)系統(tǒng)速度計算 163 機(jī)械傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計 17 主傳動系統(tǒng)的參數(shù)計算 17 主傳動的變速方式的選擇 17 主軸電機(jī)的選擇 18 分級變速箱的設(shè)計 18 主傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 374 結(jié)束語 445 致 謝 456 參考文獻(xiàn) 46河南理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計論文前 言制造業(yè)是一個國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支柱，其發(fā)展水平標(biāo)志著該國或地區(qū)經(jīng)濟(jì)的實(shí)力，科技水平，生活水準(zhǔn)和國防實(shí)力。s stop device，and the magneti