普通铣床数控化改造设计

毕业设计（论文）普通铣床数控化改造设计学生姓名：学号：0725012218所在系部：机械工程系专业班级：07数控专2班指导教师：日期：2010年5月26日毕业设计（论文）任务书此表由指导教师填写由所在系部审核毕业设计（论文）学生开题报告毕业设计（论文）学生申请答辩表学生签名：日期：毕业设计（论文）指导教师评审表毕业设计（论文）评阅人评审表毕业设计（论文）答辩表毕业设计（论文）答辩记录表（不足加附页）7毕业设计（论文）成绩评定总表学生姓名：刘欢专业班级：07gz数控2毕业设计（论文）题目：普通铣床数控化改造设计注：成绩评定由指导教师、评阅人和答辩组分别给分(以百分记)，最后按“优(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60 以下)”评定等级。

其中，指导教师评定成绩占40%，评阅人评定成绩占20%，答辩组评定成绩占40%。

学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

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作者签名：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学院有关保管、使用学位论文的规定，同意学院保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

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2、不保密□。

（请在以上相应方框内打“√”）作者签名：年月日导师签名：年月日摘要20世纪中叶数控技术和数控机床的诞生标志着生产和控制领域的一个崭新时代的到来。

科学技术和社会生产力的迅速发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程的自动化成为实现上述要求的最重要的措施之一。

它不仅能够提高产品的质量、提高生产率、降低生产成本，还能够极大地改善生产者的劳动条件。

数控机床的工作过程是将加工零件的几何信息和工艺信息进行数字化处理，即对所有的操作步骤和刀具与工件之间的相对位移，以及进给速度等都用数字化的代码表示。

经济型的数控改造则对数控机床有了更新的要求。

即在不改变原来功能的前提条件下，还要特别讲究经济性、可靠性、性能优越等。

所以，在改造的同时，尽量不要改变原来的结构。

关键词：生产率经济型可靠性ABSTRACTMid-20th century technology and CNC numerical control marked the birth of the field of production and control of a new era.Science and Technology and the rapid development of social productive forces, the quality of mechanical products and productivity higher and higher requirements. Mechanical process automation requirements of achieving the above-mentioned one of the most important measures. It can not only improve product quality, increase productivity, reduce production costs, producers also can greatly improve the working conditions.CNC machine tool's work is the process of machining parts of the geometric information, and technology to digitize the information, that is for all steps and between tool and workpiece relative displacement, and so on with the feed rate, said digital code.And economical transformation of the NC has been updated on the request of CNC machine tools.That is, the premise does not change under the conditions of the original function, but also special attention to economy, reliability, superior performance and so on. Therefore, the transformation of the same time, try not to change the original structure.Key words: productivity, reliability Economy目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)引言 (1)第一章概述 (5)第二章设计计算 (7)2.1 计算切削分力及其额定功率 (7)2.2 导轨摩擦力的计算 (7)2.3 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (8)2.4 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (8)2.4.1确定滚珠丝杠的导程 (8)2.4.2计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 (8)2.4.3确定滚珠丝杠预期的额定功率 (9)2.4.4按精度要求确定允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径 (9)2.4.5初步确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (10)2.4.6确定滚珠丝杠螺母副的预紧力 (10)2.4.7计算滚珠丝杠螺母副的目标行程补偿值与预紧伸 (10)2.4.8确定滚珠丝杠螺母副支撑用的规格型号 (10)第三章滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (12)3.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验 (12)3.2滚珠丝杠螺母副临界转速的校验 (12)3.3滚珠丝杠螺母副寿命的校验 (12)第四章计算机械传动系统的刚度 (14)4.1机械传动系统的刚度计算 (14)4.2滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算 (15)第五章驱动电动机的选用与计算 (16)5.1计算折算到电动机轴上的负载惯量 (16)5.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (16)5.3计算坐标折算到电动机轴上的各种所需的力矩 (17)5.4选择驱动电动机的型号 (17)第六章机械传动系统的动态分析 (19) (19)6.1计算丝杠-工作台纵向振动系统的最低固有频率c6.2计算扭转振动系统的最低固有频率 (19)第七章机械传动系统的误差计算与分析 (20)7.1计算机械传动系统的反向死区 (20)7.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差 (20)7.3计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差 (20)第八章确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (21)8.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (21)8.2确定滚珠丝杠螺母副的规格型号 (21)结论 (22)参考文献 (23)致谢 (24)引言数控，用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制，其对零件的加工相比普通机床有着很多的优点：（1）动化程度高：（2）加工精度、加工质量稳定可靠；（3）对零件加工的适应性强灵活性好，能加工形状复杂的零件；（4）加工生产率高；（5）有利于生产管理的现代化国外利用数字计算机进行控制加工是从40年代开始的。

1952年美国麻省理工学院在一台立式铣床上装了一套试验性的数控系统，成功地实现同时控制三轴的运动，它成了世界上第一台数控机床。

此后，从60年代开始，其他一些工业国家如德国、日本等陆续地开发生产及使用数控机床。

1974年微处理机直接用于数控机床，进一步促进了数控机床的普及应用和大力发展。

随着数控机床的功能越来越完善，可靠性和性能越来越高，它在制造业中逐渐担当了越来越重要的角色。

我国数控机床的研制是从1958年开始的，经历了几十年的发展，直至80年代后引进了日本、美国、西班牙等国数控伺服及伺服系统技术后，我国的数控技术才有质的飞跃，应用面逐渐铺开，数控技术产业才逐步形成规模。

近年来我国企业的数控机床占有率逐年上升，在大中企业已有较多的使用，在中小企业甚至个体企业中也普遍开始使用。

2001年国内数控金切机床产量已达1. 8万台，比上年增长28. 5%，机床行业产值数控化率从2000年的17. 4%提高到2001年的22. 7%。

2001年，我国机床工业产值己进入世界第5名，机床消费额在世界排名上升到第3位，达47. 39亿美元，仅次于美国的53. 67亿美元，消费额比上一年增长25%。

但由于国产数控机床不能满足市场的需求，使我国机床的进口额呈逐年上升态势，2001年进口机床跃升至世界第2位，达24. 06亿美元，比上年增长27％。

近年来我国出口额增幅较大的数控机床有数控车床、数控磨床、数控特种加工机床、数控剪板机、数控成形折弯机、数控压铸机等，普通机床有钻床、锯床、插床、拉床、组合机床、液压压力机、木工机床等。

出口的数控机床品种以中低档为主。

由于现代工业的飞速发展，市场需求变的越来越多样化，多品种、中小批量甚至单件生产占有相当大的比重，普通机床已越来越不能满足现代加工工艺及提高劳动生产率的要求。

如果设备全部更新替换，不仅资金投入太大，成本太高，而且原有设备的闲置又将造成极大的浪费。

如今科学技术发展很快，特别是微电子技术和计算机技术的发展更快，应用到数控系统上，它既能提高机床的自动化程度，又能提高加工精度，所以最经济的办法就是进行普通机床的数控改造。

这样既可以提高加工生产率，改善加工工艺，还可以减少资金投入，减轻工人的劳动强度，缩短订购新的数控机床的交货周期时间。

实践已经证明普通铣床的经济型数控改造具有重大的实际价值，为此，在旧有铣床上进行数控改造有着较好的市场前景。

我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3％。

近10年来，我国数控机床年产量约为0.6～0.8万台，年产值约为18亿元。

机床的年产量数控化率为6％。

我国机床役龄10年以上的占60％以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20％，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60％以上）。