XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计
X5040(X53K)立式铣床的PLC改造
目录第一章绪论 (1)第二章总体设计 (2)2.1设计流程图 (2)2.2 X5040铣床简介 (2)2.3 FX2N(C)PLC简介 (4)2.4 X5040型铣床电气原理图线路分析 (4)2.5 PLC的I/O分配 (8)2.6 PLC接线图 (11)第三章X5040立式铣床电气系统的软件设计 (13)3.1 PLC程序设计 (13)3.2程序解释及调试 (16)第四章小结 (19)参考文献 (20)任务书............................................................................................. 错误！未定义书签。
摘要X5040铣床是一种应用广泛的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面等多种表面的加工，它原是采用继电接触器电路来实现其电气控制，但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，严重的影响生产。
PLC是专为工业应用而设计，其可靠性高，抗干扰能力强。
可将X5040铣床电气控制线路改造为基于FX2N的可编程控制器控制，可以提高铣床的整个电气控制系统的工作性能及参数指标，具有较高的可靠性与灵活性，减少工人维护、维修的工作量。
本文介绍了用PLC取代X5040铣床的继电器控制电路，阐述了PLC的设计方案；根据控制要求，确定PLC的输入输出点数，对I/O地址进行了分配，并画出了I/O接线图；根据控制原理，进行系统的软件设计，画出了T形图。
关键词：X5040铣床；电气控制；PLC控制；梯形图第一章绪论可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
他采用可编程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
XK数控立式铣床及控制系统设计方案
目录摘要II关键词 (1)1 总体设计III1.1、铣床简介III1.2、 X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图IV1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局IV1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数V1.2.3 总传动系统图VII2 主运动系统设计VIII2.1 传动系统设计VIII2.1.1参数的拟定VIII2.1.2 传动结构或结构网的选择VIII2.1.3 转速图拟定X2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制XII２.２传动件的估算与验算XVI2.2.1传动轴的估算和验算XVI２.２.２齿轮模数的估算XIX２.３展开图设计XXIII２.３.１结构实际的内容及技术要求XXIII２.３.２齿轮块的设计XXV２.３.３传动轴设计XXVII２.３.４主轴组件设计XXX２.４制动器设计XXXVI２.４.１按扭矩选择XXXVI２.５截面图设计XXXVII２.５.１轴的空间布置XXXVII２.５.２操纵机构XXXVIII２.５.３润滑XXXVIII２.５.４箱体设计的确有关问题XXXIX３进给系统设计XL３.１总体方案设计XL３.１.１对进给伺服系统的基本要求XL３.１.２进给伺服系统的设计要求XL３.１.３总体方案XLI３.２进给伺服系统机械部分设计XLI３.２.１确定脉冲当量，计算切削力XLI３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型XLIII３.２.３齿轮传动比计算LII３.２.４步进电机的计算和选型LIII３.２.５进给伺服系统机械部分结构设计LXIII４控制系统设计LXVI4.1绘制控制系统结构框图LXVI4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型LXVII4.3存储器扩展电路设计LXVII４.３.１程序存储器的扩展LXVII４.３.２数据存储器的扩展LXIX４.４I/O接口电路及辅助电路设计LXIX４.４.１I/O接口电路设计LXIX４.４.２步进电机接口及驱动电路LXX参考文献LXXIII致谢错误！未定义书签。
步进电机伺服系统在XK5040数控立式铣床中的应用
机不需要Ａ Ｄ ／ 转换， 能直接将数字脉冲信号转化
为角位 移 ， 数 控机 床 理 想 的执 行 元件 。 是
仍 保 持 通 电状 态 ， 具 有 自锁 能 力。 以步 进 电 则 所
Ａｂｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｐ ｎ ｃ ｒ ｕ ｔｃ ｎ ｒ ｌｕ ｅ ｏ ｃ ｎ ｒ ｌ ｔ ａ ｔ ｈｅ ｏ ｅ － ｉｃ ｉ ｏ ｔｏ ｓ ｄ ｔ ｏ ｔ ｏ ｔ ｅ ｄ ｇ ｔ ｌ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｓ ａ ｒ ａ ｙ ａ ｌ ｏ ｍｅ ｔ ｔ ｅ ｈ ｉｉ ａ ｍａ ｈ ｎ －ｏ ｌｗａ ’ ｌｅ ｄ ｂ ｅ ｔ ｅ ｈ ｔ ｗｉ ｈ ｒ ｑ ｒ ｍｅ ｔｏ ｉ ｈ ｓ ｅ ｄ ａ ｄ ｐ ｅ ｉｉ ｎ ｆ ｒｔ ｅ ｄ ｇ ｔ ｌ ｅ ｕｉｅ ｎ ｆｈ ｇ ｐ ｅ ｎ ｒ ｃ ｓｏ ｏ ｈ ｉ ｉａ — ｃ ｎ ｒ ｍａ ｈ ｎ ・ｏ ｌｓ ｃ ｅ ｓｕ ｌ ｅ ａ ｓ ｆ ｈ ｏ ｕ ｅ ’ ｏ ｔｌ ｃ ｉ ｅ ｔ ｏ ｕ ｃ ｓ ｆ ｌ ｂ ｃ ｕ ｅ ｏ ｅ ｃ ｍｐ ｔ ｒ ｙ ｔ Ｓ
ｃ ｌ ｎ ｃ ｉｅ ｌ ａ ｍｉｌ ｇ ｍａ ｈ ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ ｉ
Ｋｅ ｗｏ ｄ ； ｔ ｐ ｍｏ ｏ Ｓ ｒ ｏ－ ｒ ｉ ｇ ｓ ｓ ｍ Ｖｃ ｔ— ｙ ｒ ａ Ｓ ｅ ｔｒ ｅ ｖ ・ ｉ ｎ ｙ ｔ ｄ ｖ ｅ ｒｉ －
步进 电机作 为数 控机床进给伺 服机 构的驱 动电机 ， 它要完成两项任 务： １ 传递转矩， （） 克服
机 床 工作 台与导 轨 间的摩 擦 力及切 削阻 力 等负载
XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计
XK5040数控铣床主轴箱进给机构及控制系统设计XK5040数控铣床是一种高精度的数控加工设备，其主轴箱、进给机构及控制系统的设计对整个机床的性能与精度至关重要。
首先，我们来看主轴箱的设计。
主轴箱是整个数控铣床的核心部件，负责转动刀具进行加工。
在设计主轴箱时，需考虑以下几个关键因素：主轴转速范围、刚性和稳定性、换刀系统和冷却系统。
对于主轴转速范围，需要根据实际加工要求和材料特性来确定。
主轴转速的选择要考虑到加工效率和加工质量。
另外，还需考虑主轴的刚性和稳定性，以确保在高速转动时不产生振动和弯曲。
此外，还需设计一个高效的换刀系统，实现自动化的换刀操作，以提高生产效率。
冷却系统的设计也很重要，可通过冷却液使主轴和刀具保持适宜的温度，确保长时间连续运行时不会过热。
接下来是进给机构的设计。
进给机构是用来控制工件在坐标轴方向上的运动，使刀具能够按照预定的路径进行加工。
在设计进给机构时，需考虑以下几个因素：进给速度、精度、刚性和传动方式。
进给速度的确定需要结合加工要求和材料特性，确保在一定的时间内完成加工任务。
精度是指进给机构能够按照预定的路径进行精确的移动，需考虑进给机构的定位精度和反复定位精度。
为了保证加工质量，进给机构的刚性也很重要，可以通过选用合适的材料和结构来提高刚性。
传动方式的选择要考虑到进给的平滑性和稳定性，常见的传动方式有滚珠丝杠和直线导轨等。
最后是控制系统的设计。
控制系统是整个数控铣床的大脑，负责对机床各个部件进行协调和控制。
在控制系统的设计中，需考虑以下几个方面：控制方式、控制精度、编程方式和人机界面。
综上所述，XK5040数控铣床的主轴箱、进给机构及控制系统设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素。
合理的设计将直接影响到机床的性能和加工效率。
因此，在设计过程中需要充分考虑实际需求和技术限制，确保设计出符合要求的数控铣床。
X5040立式铣床数控化改造设计方案
X5040立式铣床数控化改造设计方案作者：侯金辰来源：《新生代·上半月》2018年第11期【摘要】：随着现代工业的迅猛发展，普通机床已经越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求，数控机床已经成为衡量一个国家机械制造水平的最要标志。
目前我国生产、加工使用的绝大多数是普通机床，机床数控化率远低于发达国家，使得資金投入量大、成本高。
把普通机床改造为数控机床则是一条提高数控化率的有效途径。
本次主要是对X5040立式铣床的进给运动系统进行数控化改造设计的方案。
首先将三相异步电动机改成步进电动机， X轴、Y轴、Z轴的丝杠改为滚珠丝杠副。
其次步进电动机与丝杠之间的传动采用齿轮一级传动式，在设计步进电动机与丝杠的联接时，尽量减少传动间隙，满足精度要求。
【关键词】：数控铣床改造设计总体方案一、机床数控化改造的意义（1）减少投资额，交货期短。
同购置新机床相比，一般可以节省60%～80%的费用，改造费用低，大型、特殊机床尤其明显。
一般大型机床改造，只花新机床购置费用的1/3，交货期短。
（2）力学性能稳定可靠。
旧机床所利用的床身、立柱灯基础构件都是重而坚固的铸造构件，而不是焊接构件，改造后的机床性能高、质量好，可以作为新设备继续使用多年。
（3）熟悉设备，便于操作维修。
购买新设备可能不了解新设备是否能满足其加工要求。
改造则不然，可以精确计算出机床的加工能力；另外，由于使用多年，操作者对机床的性能已了解，在操作使用和维修方面培训时间短，见效快，改造的机床易安装好，可以实现全负荷运转。
（4）可充分利用现有的条件。
例如可以充分利用现有地基，不必像购入新设备时那样需重新构筑地基。
（5）可以采用最新的控制技术。
可根据技术革新的发展速度，及时地提高生产设备的自动化水平和效率，提高设备档次和质量，将旧机床改成当今水平的机床。
二、铣床数控化改造的步骤在改造之前，要先做好充分的技术准备，安排技术人员做好技术规划，电气原理图及各种转换接口的设计等。
XK5040主传动系统及控制系统设计
摘要在现代化的工业生产设备中，有大量的数字量及模拟量的控制装置（例如电机的起停，电磁阀的开闭，产品的计数、温度、压力、流量的设定与控制等），采用可编程序控制器（PLC）来解决工业现场中的这些自动控制问题已成为最有效的工具之一。
XK5040立式铣床主运动系统的设计：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）；再根据主参数和设计要求进行主运动系统机械结构设计及校核（其中主运动系统采用有级变速实现动力传递）；使其达到更高的加工精度、加工效率和更小的能源消耗的目的。
XK5040铣床电气控制线路设计为可编程控制器控制。
首先通过对XK5040型立式铣床的电气控制原理进行分析，然后确定输入点和输出点等，画出接线图和其梯形图。
再在程序输入机床后进行调试，实现了自动化控制，从而可以减少维护、维修的工作量，提高了整个电气控制系统的工作性能。
关键词：立式数控铣床；主传动系统；电气控制；PLCAbstractIn modern industrial production equipment, digital and analog control devices (such as the motor starts and stops, the solenoid valve opening and closing of the count, temperature, pressure, flow rate setting and control, etc.), the use of programmable logic controller (PLC) to solve automatic control problems in the industrial field has become one of the most effective tool.The XK5040 vertical milling machine motion system design: First analysis of vertical milling machine processing characteristics and processing requirements, determine the main parameters (including the movement and power parameters); main parameters and design requirements for the mechanical structure of the main motion system design and school nuclear (including the main movement systems have variable speed and power transmission); to achieve higher machining accuracy and processing efficiency, and smaller energy consumption purposes.The XK5040 milling electrical control circuit design to control the programmable controller. The first principle of the right the XK5040 type vertical milling machine, electrical control, and then determine the input and output points, draw a wiring diagram and ladder. After the program into the machine tool for debugging, automated control, which can reduce the workload of maintenance, repair, improve the performance of the entire electrical control system.Keywords: CNC vertical milling machine; main drive system; electrical control; PLC目录摘要 (I)Abstract ························错误！未定义书签。
数控加工-XK5040数控立式铣床进给系统设计 精品
20XX届设计说明书XK5040数控立式铣床进给系统设计院(系)、部：机械设计及其自动化学院学生姓名：杨铁生指导教师：孙和俊专业：机械设计制造及其自动化班级： 07-7完成时间： 20XX年目录1 概述 (2)2 设计的意义 (3)2.1 国内外对比 (3)2.2 生产中的应用 (3)3 设计计算 (9)3.1 电机的选择 (9)3.2 V带的传动设计 (9)3.3 主轴的设计 (12)3.4 键的计算选择 (13)3.5轴承的选择 (14)3.6 轴承座的选择 (14)3.7 轴强度的校核 (14)3.8轴承的校核 (18)4 机架的设计 (20)设计感想 (22)参考资料 (23)1 概述——————2 设计进给系统的意义2.1 国内外对比——————2.2 进给系统在铣削生产中的应用——————1．1横向进给系统的设计采用半闭环机床进给系统，滚珠丝杆拖动工作台。
传感器与电机轴相联，用来检测电机转角和转速，并把它们转换为电信号反馈给数控装置，传感器采用脉冲编码器。
（1）横向进给系统的设计计算工作台重量： W=112Kgf=1120N(根据图纸粗略计算) 时间常数： T=25 ms滚珠丝杠基本导程： Lo=6mm行程： S=500mm步距角： 075.0=α/step快速进给速度： 1max =V 500mm/min（2）工作台选择：(mm)工作台宽度B=400工作台面长度L=800立式主轴端面到工作台面的最小距离H2=100工作台T 形槽宽度b/mm(按GB/T158-1996):18主轴前端锥度号（按GB/T3837-2001）:501.2横向进给系统的设计计算（1）切削力计算 (硬质合金端铣刀铣削碳素钢)铣削力： 0.75 1.11.30.27750p w f z z o a a a Z F K F d n⋅=⋅⋅ 式中：p a ————铣削深度 f a ————每齿进给量w a ————铣削宽度o d ————刀具直径n ————刀具转速Z ————刀齿数p a 取3，f a 取0.1，w a 取60，Z 取4，o d 取100，1001000318.5100v n D ππ==⨯=r/min 则有： 0.75 1.11.30.2604()100775030.1318.5z z F K F ⨯⨯⨯⨯⨯=⋅=4718N 工作台纵向进给分力载荷:F L =0.4Fz=0.4×4718=1887 N工作台横向进给分力载荷：F C =0.5Fz=0.5×4718= 2359 N工作台垂直方向分力载荷：F V =0.9Fz=0.9×4718=4246 N1.3丝杠与导轨设计：由《机床设计手册》3部件、结构及总体设计，选用回转运动滚动导轨，（用于低速回转工作台）。
(完整版)XK5040数控立式铣床进给系统设计
湖南科技大学2007届毕业设计（论文）材料院（系）、部：机电工程学院学生姓名：赵东方指导教师：黄开有教授专业：机械设计制造及其自动化班级： 0301学号: 20031811362007 年 5 月材料清单1、毕业设计（论文)课题任务书2、毕业设计（论文)开题报告3、中期检查表4、指导教师评阅表5、评阅教师评阅表6、答辩及最终成绩评定表7、毕业设计说明书8、附录材料湖南科技大学毕业设计（论文)任务书系(教研室）主任: （签名)年月日学生姓名：赵东方学号： 2003181136 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计（论文)题目及专题：XK5040数控立式铣床进给系统设计2 学生设计（论文)时间：自3 月5日开始至 6 月1日止3 设计（论文)所用资源和参考资料:1、陈宏钧主编，《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社，1996.12.2、赵家奇编,《机械制造工艺学课程设计指导书》—2版。
---北京:机械工业出版社，2000.10.3、浦林祥主编,《金属切削机床夹具设计手册》，机械工业出版社，1995.01.01.4、刘文剑主编，《夹具工程师手册》,黑龙江科学技术出版社，1992.01。
01。
5、机械加工工艺装备设计手册编委会编写，《机械加工工艺装备设计手册》，机械工业出版社，1998年6月。
6、徐圣群主编,《简明机械加工工艺手册》，上海科学技术出版社，1991。
2。
7、李云主编，《机械制造及设备指导手册》.-- 北京:机械工业出版社，1997.8。
8、哈尔滨工业大学编，《机械制造工艺设计手册》，哈尔滨工业大学出版社，1981年5月。
9、上海市金属技术协会编，《金属切削手册》,上海科学技术出版社，1994.4年。
10、东北重型机械学院，洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编写，《机床夹具设计手册》第二版，上海科学技术出版社。
11、李益民主编，《机械制造工艺设计简明手册》,哈尔滨工业大学出版社，1993年4月。
X5040(X53K)立式铣床的PLC改造
第一章绪论 (1)第二章总体设计 (2)2.1设计流程图 (2)2.2 X5040铣床简介 (2)2.3 FX2N(C)PLC简介 (3)2.4 X5040型铣床电气原理图线路分析 (3)2.5 PLC的I/O分配 (7)2.6 PLC接线图 (9)第三章X5040立式铣床电气系统的软件设计 (11)3.1 PLC程序设计 (11)3.2程序解释及调试 (14)第四章小结 (17)参考文献 (18)任务书 (19)X5040铣床是一种应用广泛的多用途机床，它可以进行平面、斜面、螺旋面等多种表面的加工，它原是采用继电接触器电路来实现其电气控制，但是在电气控制系统中，故障的查找与排除是非常困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与维护带来诸多不便，严重的影响生产。
PLC是专为工业应用而设计，其可靠性高，抗干扰能力强。
可将X5040铣床电气控制线路改造为基于FX2N的可编程控制器控制，可以提高铣床的整个电气控制系统的工作性能及参数指标，具有较高的可靠性与灵活性，减少工人维护、维修的工作量。
本文介绍了用PLC取代X5040铣床的继电器控制电路，阐述了PLC的设计方案；根据控制要求，确定PLC的输入输出点数，对I/O地址进行了分配，并画出了I/O接线图；根据控制原理，进行系统的软件设计，画出了T形图。
关键词：X5040铣床；电气控制；PLC控制；梯形图第一章绪论可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
他采用可编程序的存储器，用来在其部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，并通过数字的、模拟的输入输出，控制各种类型的机械或生产过程。
可编程序控制器及其有关设备，都应按易于与工作控制系统形成一个整体，易于扩充其功能的原则设计。
PLC具有通用性强、使用方便、适应面广、可靠性高、抗干扰能力强、编程简单等特点。
步进电机伺服系统在XK5040数控立式铣床中的应用
14 2010 年第 3 期理论与设计步进电机伺服系统在XK5040数控立式铣床中的应用李 东四川达州职业技术学院（635001）Application of Step Motor Servo System into the XK5040Digital-control Vertical Milling MachineLi DongSichuan Dazhou Vocational and Technical College通过控制脉冲频率来控制步进电机转动的速度和加速度，从而达到调速的目的。
步进电机能将电脉冲信号变换成直线或角位移，其直线和角位移量与电脉冲数成正比，其线速度或转速与脉冲频率成正比。
通过改变脉冲频率可在很大范围内调节电机的转速，而且能够快速起动、制动和反转。
如停机后某些相绕组仍保持通电状态，则具有自锁能力。
所以步进电机具有结构简单、维护方便、精确度高、起动灵敏、停车准确等特点。
步进电机作为执行元件，是机电一体化的关键产品之一，广泛应用在各种自动化控制系统的各个领域。
它最多应用在数控机床中，因步进电机不需要A/D转换，能直接将数字脉冲信号转化为角位移，是数控机床理想的执行元件。
步进电机作为数控机床进给伺服机构的驱动电机，它要完成两项任务：（1）传递转矩，克服机床工作台与导轨间的摩擦力及切削阻力等负载转矩，通过滚珠丝杠带动工作台，按指令要求快速进退或切削加工；（2）传递信息，根据指令要求精确定位，经传动机构驱动工作台，按规定方向移动一个脉冲当量的距离，因此指令脉冲总数决定了工作台的总位移量，指令脉冲频率决定了工作台的移动速度。
每台步进电机可驱动一个坐标的伺服机构，利用两个或三个坐标轴联动能加工出一定的几摘 要：在开环数控机床中，由于计算机的速度和精度都很高，完全能满足数控机床高速度、高精度的要求；因而数控机床的精度和速度等全取决于步进电机的伺服系统性能。
当选择和应用合适的步进电机伺服系统，可满足一般数控铣床速度和精度的要求。
立式数控铣床工作台进给传动系统的设计
立式数控铣床工作台进给传动系统的设计数控铣床是一种通过控制系统对工具进行运动控制并对工件进行加工的机床。
在数控铣床中，工作台的进给传动系统起着关键的作用，影响着工作台的移动速度、精度和稳定性。
因此，对于立式数控铣床工作台（X 轴）进给传动系统的设计至关重要。
一、选用合适的传动方式在传动系统的设计中，首先需要选择合适的传动方式。
常见的传动方式有蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杠传动和直线导轨传动等。
这些传动方式各有优缺点，需要根据具体的工作要求和预算来选择。
例如，蜗轮蜗杆传动可以提供较大的传动比，适用于高速和高精度的加工，但成本较高。
滚珠丝杠传动具有高速、高精度和较低的摩擦损耗，是一种常用的传动方式。
直线导轨传动具有高刚性和稳定性，适用于大型铣床。
二、优化传动结构为了提高传动效率和减少传动误差，传动结构的设计也非常重要。
例如，在滚珠丝杠传动系统中，应根据实际需求选择合适的导程和螺旋角，以确保工作台的移动速度和加工精度。
同时，应优化螺杆的预紧力和润滑方式，以减少传动误差和磨损。
另外，还可以采用双螺杆传动或多点支撑的方式，提高传动刚性和稳定性。
三、加强系统的刚性和稳定性立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统必须具有足够的刚性和稳定性，以保证加工精度和表面质量。
可以通过增加横梁的强度、加大导轨和导轨座的尺寸、合理布置压板和紧固件等方式来增强系统的刚性。
同时，还可以通过使用高精度的轴承和精密的配合来减小系统的摩擦和间隙，提高系统的稳定性。
四、选择适当的驱动和控制系统立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统的驱动和控制系统也需要根据实际需求来选择。
可以选择伺服电机驱动系统，通过与编码器和控制器的配合，实现精确的位置控制和速度调节。
另外，还可以选择闭环步进电机驱动系统，具有简单、易用和成本低的优势。
需要根据加工要求和预算来选择适当的驱动和控制系统。
总之，立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统的设计对于加工质量和效率至关重要。
X5040(X53K)立式铣床PLC改造
......目录第一章绪论 (1)第二章整体设计 (2)设计流程图 (2)X5040 铣床简介 (2)2.3 FX2N(C)PLC 简介 (4)X5040 型铣床电气原理图线路解析 (4)PLC 的 I/O 分配 (8)2.6 PLC 接线图 (11)第三章 X5040 立式铣床电气系统的软件设计 (13)3.1 PLC 程序设计 (13)程序讲解及调试 (16)第四章小结 (19)参照文件 (20)任务书 .............................................................................................错误！不决义书签。
大纲X5040铣床是一种应用广泛的多用途机床，它能够进行平面、斜面、螺旋面等多种表面的加工，它原是采用继电接触器电路来实现其电气控制，但是在电气控制系统中，故障的查找与消除是特别困难的，特别是在继电器接触式控制系统，由于电气控制线路触点多、线路复杂、故障率高、检修周期长，给生产与保护带来诸多不便，严重的影响生产。
PLC是专为工业应用而设计，其可靠性高，抗搅乱能力强。
可将 X5040 铣床电气控制线路改造为基于 FX2N的可编程控制器控制，能够提升铣床的整个电气控制系统的工作性能及参数指标，拥有较高的可靠性与灵便性，减少工人保护、维修的工作量。
本文介绍了用 PLC代替X5040 铣床的继电器控制电路，阐述了 PLC的设计方案；依照控制要求，确定PLC的输入输出点数，对I/O 地址进行了分配，并画出了 I/O 接线图；依照控制原理，进行系统的软件设计，画出了 T形图。
要点词： X5040 铣床；电气控制；PLC 控制；梯形图......第一章绪论可编程控制器是一种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境下应用而设计。
他采用可编程序的储藏器，用来在其内部储藏执行逻辑运算、序次控制、准时、计数和算术运算等操作的指令，并经过数字的、模拟的输入输出，控制各种种类的机械或生产过程。
XK5040数控立式铣床及控制系统设计
目录摘要 (1)前言 (2)第1章绪论 (3)1.1数控机床的知识 (3)1.2 数控铣床的分类 (3)1.2.1 数控立式铣床 (3)1.2.2 数控卧式铣床 (4)1.3 数控铣床的结构特征 (4)1.3.1 数控铣床的主轴特征 (5)1.3.2 控制机床的坐标特征 (5)1.4 数控铣床的主要功能及加工对象 (5)1.4.1 数控铣床的功能 (5)1.4.2 自动换刀装置及其形式 (5)1.4.3 自动装置应当满足的基本要求 (6)第2 章总体方案的设计 (8)2.1 运动方案的设计 (9)2.1.1 运动数目的确定 (11)2.1.2 运动方案的确定 (13)2.2 功能部件的设计方案 (14)2.2.2 进给伺服系统 (18)2.2.3 自动换刀系统 (20)2.2.4 基础部件 (23)2.2.5 数控系统 (24)2.2.6 辅助装置 (24)2.3 总体布局 (24)2.4 主要技术参数 (24)2.5 小结 (25)第3章刀库的设计 (26)3.1 确定刀库容量 (26)3.2 确定刀库形式 (28)3.3 刀库结构设计 (28)3.4 初估刀库驱动转距及选定电机 (28)3.4.1初选电动机与降速传动装置 (29)3.4.2初估刀库驱动转距 (29)3.5刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计 (30)3.6刀库驱动转矩的校核 (30)3.7花键联接的强度计算 (30)3.8夹紧机构插销剪切强度的校核 (31)3.9确定刀具的选择方式 (31)3.10刀库的定位与刀具的松夹 (31)第4章刀具交换装置的设计 (31)4.1确定换刀机械手形式 (31)4.2换刀机械手的工作原理 (32)4.3机械手的自动换刀过程的动作顺序 (32)4.4机械手回转轴4上的齿轮齿条设计 (33)4.5自动换刀装置的相关技术要求 (33)4.5.1主轴准停装置 (33)4.5.2换刀机械手的安装与调试 (33)4.6自动换刀程序的编制 (33)第5章自动换刀装置的控制原理 (34)5.1自动换刀装置的液压系统原理图 (35)5.2自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程 (35)第六章数控加工程序的编制 (35)6.1 数控加工的特点 (35)6.2 数控编程方法及特点 (35)6.2.1 数控编程的分类 (35)6.2.2 编程零点及坐标系的选择 (36)6.2.3 对刀点的选择 (37)6.2.4 加工路线的确定 (37)6.3 数控加工程序的内容 (38)6.3.1车床程序 (38)结论 (39)致谢 (40)参考文献 (41)摘要随着数控技术的发展和普及，加工中心的作用越发突显它的重要性。
XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计
优秀设计（20**届）本科生毕业设计（论文）XK5040数控立式铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计20**年5月20**届毕业设计（论文）课题任务书院(系)：专业：本科毕业设计（论文）开题报告（20**届）20**年1月10日说明：开题报告作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一，此报告应在导师指导下，由学生填写，将作为毕业设计（论文）成绩考查的重要依据，经导师审查后签署意见生效。
本科毕业设计（论文）中期报告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。
由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。
可实用于加工精度较高的场合。
关键词数控技术，立式铣床，设计ABSTRACTThe 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 .Because this article uses 8,031 monolithic integrated circuits control system, therefore, designs the vertical milling machine performance price is higher than, satisfies the efficient request. But practical to processing precision higher situation .Key words：Numerical control technology，Vertical milling machine，Design目录摘要................................................................................................................................ - 11 - 1 总体设计...................................................................................................................... - 15 - 1.1、铣床简介.................................................................................................................. - 15 - 1.2、 X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图 ................... - 15 - 1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局 ......................................................................... - 15 - 1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数 ................................................................. - 16 -1.2.3 总传动系统图...................................................................................................... - 18 -2 主运动系统设计.......................................................................................................... - 18 - 2.1 传动系统设计............................................................................................................ - 19 - 2.1.1参数的拟定............................................................................................................. - 19 - 2.1.2 传动结构或结构网的选择.................................................................................... - 19 - 2.1.3 转速图拟定............................................................................................................ - 20 - 2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 ................................................................. - 23 - ２.２传动件的估算与验算........................................................................................ - 26 - 2.2.1传动轴的估算和验算............................................................................................. - 26 - ２.２.２齿轮模数的估算................................................................................................ - 28 - ２.３展开图设计............................................................................................................ - 32 - ２.３.１结构实际的内容及技术要求............................................................................ - 32 - ２.３.２齿轮块的设计................................................................................................ - 33 - ２.３.３传动轴设计.................................................................................................... - 35 - ２.３.４主轴组件设计................................................................................................ - 37 - ２.４制动器设计............................................................................................................ - 42 - ２.４.１按扭矩选择.................................................................................................... - 42 - ２.５截面图设计.......................................................................................................... - 43 - ２.５.１轴的空间布置.................................................................................................. - 44 - ２.５.２操纵机构........................................................................................................ - 44 - ２.５.３润滑................................................................................................................ - 44 - ２.５.４箱体设计的确有关问题.................................................................................... - 45 - ３进给系统设计.............................................................................................................. - 46 - ３.１总体方案设计........................................................................................................ - 46 - ３.１.１对进给伺服系统的基本要求............................................................................ - 46 - ３.１.２进给伺服系统的设计要求................................................................................ - 47 - ３.１.３总体方案............................................................................................................ - 47 - ３.２进给伺服系统机械部分设计................................................................................ - 48 - ３.２.１确定脉冲当量，计算切削力............................................................................ - 48 - ３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型 ........................................................................ - 50 - ３.２.３齿轮传动比计算................................................................................................ - 56 - 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 - ４控制系统设计.............................................................................................................. - 68 - 4.1绘制控制系统结构框图............................................................................................. - 69 - 4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 .......................................................................... - 69 - 4.3存储器扩展电路设计................................................................................................. - 70 - ４.３.１程序存储器的扩展............................................................................................ - 70 - ４.３.２数据存储器的扩展........................................................................................ - 71 - ４.４I/O接口电路及辅助电路设计............................................................................. - 71 - ４.４.１I/O接口电路设计....................................................................................... - 71 - ４.４.２步进电机接口及驱动电路............................................................................ - 72 -４.２.３其他辅助电路................................................................................................ - 73 - 参考文献............................................................................................................................ - 75 - 致谢.. (74)附录（英文翻译及实习报告）......................................................... 错误！未定义书签。
(完整版)XK5040数控铣床主轴箱、进给机构及控制系统设计
引言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第一章总体设计1.1、铣床简介铣床是一种用途广泛的机床。
它可以加工平面(水平面、垂直面等）、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面(螺纹和螺旋槽）及各种曲面。
此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。
由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每一个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化,容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。
铣床的类型很多，主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床等.随着科学技术的进步，数控铣床得到了越来越广泛的应用，它一般分为立式和卧式两种，一般数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床,例如工作台宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠近,进而演变成柔性制造单元。
数控铣床多为三坐标、两轴联动的机床，也称两轴半控制，即X、Y、Z三个坐标轴中，任意两个都可以联动。
XK5040数控铣床主传动系统设计
大学课程设计说明书题目：数控铣床主传动系统设计目录第一章概述 (1)1.1设计要求 (1)第二章主传动系统设计 (2)2.1计算转速的确定................................................... 错误!未定义书签。
2.2变频调速电机的选择........................................... 错误!未定义书签。
2.3传动比的计算....................................................... 错误!未定义书签。
2.4齿轮副齿数确定................................................... 错误!未定义书签。
2.5主轴箱传动机构简图........................................... 错误!未定义书签。
2.6转速图拟定........................................................... 错误!未定义书签。
2.7传动轴的设计 (2)2.7.1各轴计算转速 (5)2.7.2各轴功率和扭矩的计算 (5)2.7.3扭转角的选择 (6)2.7.4各轴直径的估算 (7)2.7.5主轴轴颈尺寸的确定 (7)2.7.6主轴最佳跨距的选择 (8)2.8齿轮的设计 (10)2.8.1材料和热处理工艺 (10)2.8.2初步计算齿轮的模数 (10)2.8.3齿轮宽度确定 (11)2.8.4中心距的确定 (11)2.8.5直齿圆柱齿轮的应力验算 (12)总结 (16)参考文献 (17)第一章概述1.1设计要求机床类型：数控铣床满载功率4KW，最高转速2250rpm,最低转速40rpm 变速要求：无级变速进给传动系统设计：行程1500，最低速度0.001mm/r，最高速度0.5mm/r，最大载荷4500N，精度±3μm第二章主传动系统设计1.设计要求2.电机的选取2.1计算转速的确定机床主轴的变速范围：R n=n maxn min，且：n max=2250rpm, n min=40rpm所以：R n=225040=56.25根据机床的主轴计算转速计算公式：n j=n min R n0.3得：n j=40х56.250.3=134.0rpm，选：n j=134rpm2.2主轴转速图的确定因为T max=9550P maxn j=9550×4134=285.07（N·m）T min=9550P maxn max=9550×42250=16.98（N·m）则主轴的功率转矩特性图如下主轴的功率转矩特性2.3确定电机功率图初步给定 i1=1，i2=4画出如粉红线电机功率图进而确定最佳传动比 i2=4.66画出如黑线电机功率图综合如下图：2.4确定电机的功率：P0因为：P x=n xn0又：P x≥4kw即取：P x=4kw×P0时，得4=556.7×1.331500得P0=8.1kw根据电机标称功率的系列选择：标称功率为P0=11kw=1.36此时电动机过载系数λ=118.1此时将传动比i2=4.66修正为i2=4.5，此时如下图因此选用上海皓天电机制造有限公司YVF2-160M-4 变频调速三相异步电动机，连续输出功率为11kw，售价2330元人民币。
XK5040A型立式数控铣床
便 携 式纸带 机
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齐 齐哈 尔 第 二 机 床 厂 孙 振英
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XK5040数控铣床改造简述
XK5040数控铣床改造简述
李诚人
【期刊名称】《中国设备管理》
【年(卷),期】1993(000)004
【摘要】XK5040数控铣床是北京第一机床厂70年代出厂的硬件数控铣床。
控制机为B1K211A,约40块插件板。
驱动系统为电液伺服系统,开环控制。
目前国内此类机床的控制柜多数不能正常工作。
根据船舶工业总公司874厂的要求,我们为该厂的一台XK5040数控柜进行改造。
由于原控制机BK211A已严重老化,备件无法解决,加上驱动系统漏油、噪音等问题,决定采用全面改造方法,即用国产STD工业控制机取代原有的硬件控制器。
用国产脉宽调速直流伺服系统取代原有的电液伺服系统,增加光电编码器反馈。
由于型面加工需要,将原来的3套电液伺服系统改为4套直流伺服系统,以组成四座标三联动的计算机数控柜。
由于采用国产化的改造方案,成本约为进口机柜的一半左右。
而且从根本上解决了数控系统的维修问题。
计算机数控柜由工业控制计算机和伺服部分组成,见图1。
【总页数】2页(P21-22)
【作者】李诚人
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG547
【相关文献】
1.XK5040型数控立式铣床主轴精度的装配调整方法 [J], 刘慧男;徐学彬
2.步进电机伺服系统在XK5040数控立式铣床中的应用 [J], 李东
3.XK5040立式铣床的数控改造 [J], 廖勇;魏昌祥
4.XK5040数控铣床通信接口的开发 [J], 石磊
5.XK5040数控铣床通信接口的开发 [J], 石磊
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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。
由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。
可实用于加工精度较高的场合。
关键词数控技术，立式铣床，设计ABSTRACTThe 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 .Because this article uses 8,031 monolithic integrated circuits control system, therefore, designs the vertical milling machine performance price is higher than, satisfies the efficient request. But practical to processing precision higher situation .Key words：Numerical control technology，Vertical milling machine，Design目录摘要.................................................................................................................................. - 1 - 1 总体设计........................................................................................................................ - 5 - 1.1、铣床简介.................................................................................................................... - 5 - 1.2、 X K5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图 ..................... - 5 - 1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局 ........................................................................... - 5 - 1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数 ................................................................... - 6 -1.2.3 总传动系统图........................................................................................................ - 8 -2 主运动系统设计............................................................................................................ - 9 - 2.1 传动系统设计.............................................................................................................. - 9 - 2.1.1参数的拟定............................................................................................................... - 9 - 2.1.2 传动结构或结构网的选择...................................................................................... - 9 - 2.1.3 转速图拟定............................................................................................................ - 10 - 2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 ................................................................. - 13 - ２.２传动件的估算与验算........................................................................................ - 16 - 2.2.1传动轴的估算和验算............................................................................................. - 16 - ２.２.２齿轮模数的估算................................................................................................ - 18 - ２.３展开图设计............................................................................................................ - 22 - ２.３.１结构实际的内容及技术要求............................................................................ - 22 - ２.３.２齿轮块的设计................................................................................................ - 23 - ２.３.３传动轴设计.................................................................................................... - 25 - ２.３.４主轴组件设计................................................................................................ - 28 - ２.４制动器设计............................................................................................................ - 33 - ２.４.１按扭矩选择.................................................................................................... - 33 - ２.５截面图设计.......................................................................................................... - 34 - ２.５.１轴的空间布置.................................................................................................. - 34 - ２.５.２操纵机构........................................................................................................ - 35 - ２.５.３润滑................................................................................................................ - 35 - ２.５.４箱体设计的确有关问题.................................................................................... - 36 - ３进给系统设计.............................................................................................................. - 37 - ３.１总体方案设计........................................................................................................ - 37 - ３.１.１对进给伺服系统的基本要求............................................................................ - 37 - ３.１.２进给伺服系统的设计要求................................................................................ - 37 - ３.１.３总体方案............................................................................................................ - 38 - ３.２进给伺服系统机械部分设计................................................................................ - 38 - ３.２.１确定脉冲当量，计算切削力............................................................................ - 38 - ３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型 ........................................................................ - 40 - ３.２.３齿轮传动比计算................................................................................................ - 46 - ３.２.４步进电机的计算和选型................................................................................ - 47 - ３.２.５进给伺服系统机械部分结构设计 ................................................................ - 55 - ４控制系统设计.............................................................................................................. - 58 - 4.1绘制控制系统结构框图............................................................................................. - 59 - 4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 .......................................................................... - 59 - 4.3存储器扩展电路设计................................................................................................. - 60 - ４.３.１程序存储器的扩展............................................................................................ - 60 - ４.３.２数据存储器的扩展........................................................................................ - 61 - ４.４I/O接口电路及辅助电路设计............................................................................. - 61 - ４.４.１I/O接口电路设计....................................................................................... - 61 - ４.４.２步进电机接口及驱动电路............................................................................ - 62 -４.２.３其他辅助电路................................................................................................ - 63 - 参考文献............................................................................................................................ - 65 - 致谢.. (74)附录（英文翻译及实习报告）......................................................... 错误！未定义书签。