铣床的数控化改造

西安理工大学继续教育学院毕业设计

题目铣床的数控化改造

系别机电系

专业机电一体化

班级机电二班

姓名苏显

指导教师代俊伟

毕业设计任务书

设计课题：铣床的数控化改造（机械部

分）

毕业设计的主要内容:

A. 机床数控化的概况。

B. 要有设计方案的论证。

C. X502铣床横、纵向进给的设计。

D. 电动机及传动齿轮的选择。

E. 说明书不少于1万字，设计图纸不少于3张。

院校：安徽冶金科技职业学院班级：07模具设计与制造

学生：胡祥强指导老师：李皖

目录

设计任务书 (2)

目录 (3)

一前言 (5)

二设计方案论证 (6)

三横向进给系统的设计 (8)

3.1工作台重量的估算与切削力的计算 (8)

3.1.1工作台重量的估算 (8)

3.1.2切削力的计算 (8)

3.2滚珠丝杠的设计 (8)

3.2.1工作台横向进给丝杆的轴向力 (8)

3.2.2额定动载荷的计算 (9)

3.2.3滚珠丝杠规格的初步选择 (9)

3.2.4效率计算 (10)

3.2.5刚度计算 (11)

3.2.6稳定性计算 (11)

3.2.7确定滚珠丝杠的规格 (12)

3.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (12)

3.4横向步进电机及齿轮的选用 (13)

3.4.1启动力矩的计算 (13)

3.4.2最高频率计算及型号选择 (14)

3.4.3齿轮设计 (15)

四纵向进给系统的设计 (16)

4.1工作台重量的估算和切削力的计算 (16)

4.2滚珠丝杠的设计 (16)

4.2.1计算载荷的计算 (16)

4.2.2额定动载荷的计算 (16)

4.2.3滚珠丝杠螺母副的初步选择 (17)

4.2.4效率计算 (17)

4.2.5刚度计算 (17)

4.2.6稳定性计算 (18)

4.2.7确定滚珠丝杠的规格 (19)

4.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (19)

4.4纵向步进电机及齿轮的选用 (19)

4.4.1启动力矩的计算 (19)

4.4.2最高频率计算及型号选择 (20)

4.4.3齿轮设计 (21)

五结束语 (21)

六致谢 (22)

七参考文献 (22)

一、前言

数控机床可以较好的解决形状复杂、精密多品种及中小批零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，随着制造技术向自动化、柔性化方向的发展，当前机床的数控化率已经成为衡量一个国家制造工业水平的重要标志。

机床的数控化改造一般是指对现有某台普通车床的某些部位做一定的改装，配上经济型数控装置或标准型数控数控系统，从而使原机床具有数控加工能力。这种技术工作有其独特的特点。

机床数控化改造的意义：

1.节约资金

数控机床的价格昂贵，一次性投资大，对中小企业常是心有余而力不足。机床的数控化改造同购置新的机床相比一般可节省60%左右的费用，大型及特殊设备尤为明显。一般大型机床改造只需花新机床购置费的1/3，即使将原机床的结构进行彻底改造升级也只需花费购买新机床的一半

2.性能稳定可靠

因原机床各基础件经过长期实效，几乎不会产生应力变形而影响精度。

3.提高生产率

机床经出数控改造后即可实现加工的自动化，效率可比传统机床提高3到5倍。对复杂零件而言加工难度越高功效提高得越多。且只需一次或少数几次安装就能加工完零件的全部。

目前国内数控机床的广泛应用受到一些条件的限制。现在我国机床数控化率不到5%。用普通机床加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益、影响企业德生存和发展，所以必须大力提高机床的数控化率。

数控铣床用途广泛，不仅可以加工各种平面、沟槽、螺旋槽、成型表面和孔。而且还能加工各种平面曲线和空间曲线等复杂型面。适用于各种模具、凸轮、板类及箱体类零件的加工。本设计课题就是立足于实际情况，将普通的X502立式铣床（机械部分）进行数控化改造。

二、设计方案论证

机床的数控改造，主要是对原有机床的结构进行创造性的设计，最终使机床达到比较理想的状态。数控铣床是机电一体化的典型代表，其机械结构同普通的机床有相似之处。然而，现代的数控机床不是简单将传统机床配备上数控系统即可，也不是在传统机床的基础上，仅对局部加以改进而成。传统机床存在着一些弱点，如刚性不足，抗震性差，热变形大，滑动面的摩擦阻力大及传动元件之间存在间隙等，难以胜任数控机床对加工精度，表面质量，生产率以及使用寿命等要求。现代机床的部件结构，整体布局，外部造型都已经形成了数控机床独特的机械部件。因此，我们在对数控机床进行数控改造的过程中，应在考虑各种情况下，使普通机床的各项性能指标尽可能的与数控机床相接近。

机床的改造主要应具备两个条件1.机床基础件必须有足够的刚度2.改装的费用要合适，经济性好。改装前要对机床的性能指标做出决定，改装后其各项指标能达到数控加工的要求。

将一台X502立式铣床改装成微机数控铣床，要求原机床的改动尽量少，以降低成本，提高性价比。根据这个要求保留原机床的主轴旋转运动以及纵横向进给的机动部分，改造后的数控铣床要求结构简单、经济实用、易于推广普及。因此采用步进电机为饲服元件，用来驱动纵横向工作台的进给运动。拆除机床上原有的纵横向丝杠螺母元件，改用步进电机和减速齿轮驱动的滚珠丝杠螺母副。并选择合适的数控系统，使其扩大加工范围，适用于现阶段我国的中小型机械加工企业。

机械部分数控化改造需涉及电机的选择、工作台进给结构、传动比分配与计算等方面的内容。

1伺服驱动元件进给电机选用混合式步进电机，其不仅步距角小运行频率高且功耗低低频噪音小等优点。广泛用于开环控制系统，不需要反馈装置，结构简单可靠，寿命长。横纵向进给电机均选用同一型号以便于改造和日后维修。脉冲当量t=0.01mm/脉冲，选用步距角θ=0.6° 。对原机床的主传动系统均维持不变，以节约资金及缩短改装时间。

2机床导轨的选择

由于原机床采用滑动导轨，在低速时容易发生“爬行”现象，直接影响运动部件的定位精度。