数控雕刻机的主运动和进给运动设计
ZXK7532数控立式钻铣床主运动、进给系统与控制系统的设计说明
第1章机床总体布局设计1.1 机床总体尺寸参数的选定根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下：工作台宽度×长度400×1600mm主轴锥孔7∶24工作台最大纵向行程300mm工作台最大横向行程375mm主轴箱最大垂直行程400mm主轴转速级数12级主轴转速围30~1500r/minX、Y轴步进电机130BF001（反应式步进电动机）Z轴步进电动机130BF001（反应式步进电动机）主电动机的功率 4.0KW主轴电动机转速1440r/min机床外形尺寸（长×宽×高）150×1200×2300mm机床净重500Kg1.2 机床主要部件及其运动方式的选定1.2.1 主运动的实现因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。
1.2.2 进给运动的实现本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。
1.2.3 数字控制的实现采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。
1.2.4 机床其它零部件的选择考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。
1.3 机床总体布局的确定根据以上参数及主要部件及其运动方式，则可拟定机床的总体布局图，详细图纸请参照1号A1图纸。
第2章 主传动的设计2.1 议定转速图2.1.1 确定结构式和结构网式：1.主传动的确定n max ，n min 和公比Ф的确定：根据ZJK-7532的使用说明书，初步定主轴转速围为95～1600r ／min ，则Ф＝1-Z n R =1minmax -z nn ＝11951600＝1.29 ………………………………(2.1) 由设计手册取标准值得：Ф=1.26。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
小型数控雕刻机结构设计与实现
位精度为 ０ ５ ． ０ ｍｍ；重复定位精度为 ０ ２ Ｔ 主轴最 ．５ ｌ ０ ｍｌｌ
高转速 为 ２ ０ ／ ｎ ４０ ０ ｍｉ；最大进给速度 为 ３ ｒ ｍ／ ｉ， ａ ｒ ｎ
传动系统 、Ｚ 轴均采用步进 电机驱动。 、ｙ
求有 良好的回转精度 、结构 刚度 、抗振性 、热 稳定性 及 精度 的保持 性 。
雕刻机 的主轴组件部分 ，如 图 ５ 示，通过 Ｚ向 所 滑块固定在 Ｚ向丝杠 的支架上 ，采用上述交流 电机带 动主轴机构 。
ｚ向进给 电机 主 轴 电机
联轴器 定 位螺 母
１采 用 高速直 流 电机 ） 利用 换 向器来 自动 改变 线 圈中 的 电流 方 向 ，从
变速 电动 机 来承 担 。雕 刻机 主 传动 为主 轴 的旋转运 动 ，主轴承承 受的轴 向载荷较大 ，径 向载荷稍小 ，精 度 要求较 高 。针对 雕刻 机 的工作 需求 对于 主轴 电机
有 以下两 种选 择 。
等载荷 ，完成表 面的成形运动 。主轴组件 由主轴 电机 和支架及其安装在主轴上 的传动件、密封件等组成，要
要 。针对不 同的应用领域，介绍 了一种低价、高效和实用 的数控雕刻系统的设计方案。并对结构简 单、加 ： 精度
较 高 、成 本 低 廉 的小 型 数 控 雕 刻 机 进 行 了 分析 。系 统 地 介 绍 了小 型 数 控 雕 刻机 的 总体 布 局 、主 运 动 传动 系统 、主 轴 结 构 、进 给 运 动 系 统 等 主 要 机 械 结 构 设 计 。 与 当 前 国 内外 同 性 能 的 数 控 雕 刻 机 相 比 ，在 价 格 上 具 有 一定
数控雕刻机
数控雕刻机标题：数控雕刻机引言：在现代工业和制造领域中，数控雕刻机作为一种先进的加工设备，在雕刻、切割和雕琢等领域发挥着关键作用。
它通过计算机控制来实现雕刻，大大提高了工作效率和质量。
本文将介绍数控雕刻机的工作原理、应用领域以及优势。
一、工作原理数控雕刻机主要由机械部分和控制系统两部分组成。
机械部分包括主轴、刀具、工作台等，它们通过电机驱动实现各类运动。
而控制系统则由计算机、数控软件和控制器组成，通过预先编写的刀具路径指令来控制机械部分的工作。
在实际操作中，用户首先需要在计算机上绘制或导入需要雕刻的图形，然后通过数控软件进行路径优化，并生成相应的刀具路径指令。
然后，将指令上传至数控控制器，控制器将指令转化为电信号，并传递给各个电机，以控制机械部分的运动。
在加工过程中，刀具通过高速旋转和精确的运动，将图形精准地雕刻在工作材料上。
二、应用领域数控雕刻机的应用领域非常广泛，下面将介绍一些常见的应用场景。
1. 木工行业：数控雕刻机可以用来雕刻木质工件，如家具、门窗等，具有高精度和高效率的特点，可以实现复杂形状的雕刻需求。
2. 工艺品制造：数控雕刻机能够雕刻各种材质的工艺品，如石雕、金属雕刻等，可以实现精细细节和复杂形状的雕刻。
3. 模具制造：数控雕刻机在制造模具方面有着广泛应用。
它可以通过刀具的高速旋转和精确运动来加工模具的零件，提高制造效率和精度。
4. 广告行业：数控雕刻机可以用来制作各种广告标牌、字体等，具有高精度和高效率的特点，可以满足广告行业对于大批量、高质量的需求。
5. 医疗器械：数控雕刻机可以用来加工医疗器械的外壳和零部件，提高生产效率和质量。
三、优势数控雕刻机相较于传统的操作方式具有许多优势，下面将列举几点。
1. 高精度：数控雕刻机能够通过精确的刀具路径和控制系统，实现高精度的雕刻，保证雕刻品质的稳定性。
2. 高效率：数控雕刻机具有快速的加工速度和自动化的操作流程，能够大大提高工作效率，节约人力成本。
新型数控雕刻机主轴运动及工作空间分析
新型数控雕刻机主轴运动及工作空间分析近几年来，随着新型数控雕刻机的发展与应用，它的功能得到了迅速的发展，在这一行业内发挥着越来越重要的作用，成为了不可缺少的重要动力之一。
新型数控雕刻机的主要结构是一个横向拖板，一个竖立床轴，一个主轴，以及一些支撑结构。
在这些零部件和结构的协调控制下，机器可以达到高精度的加工结果。
主轴是数控雕刻机最重要的组成部分，它起着驱动和调节雕刻机运动的角色。
新型数控雕刻机的主轴运动主要是由横向拖板和竖立床轴结合来完成的，首先，横拖板将驱动主轴纵向前进，然后竖立床轴推动主轴横向移动，最后，横拖板继续推动主轴纵向前进，从而循环完成，实现数控雕刻机的机械运动，实现高精度加工。
由于主轴是数控雕刻机的关键部件，它有很多种不同的型号，在选择主轴时需要考虑多个方面的因素，如机器的运动精度、机器的运动方向、转速等。
在实际的应用中，为了更好的满足新型数控雕刻机应用的需求，需要考虑主轴的工作空间分析，首先，需要考虑主轴的外形，通过测量综合分析，以满足新型数控雕刻机的机械结构特性，让它们拥有更大的运动空间，以此来提高它们的效率与性能；其次，需要考虑它的主轴轴承，高效稳定的轴承是提高整机性能和精度的关键；再次，在主轴的工作空间分析中，需要考虑它的运动轨迹，为了使主轴的运动更加稳定和准确，从而提高数控雕刻机的加工效率。
此外，新型数控雕刻机的主轴运动还需要考虑主轴的电控部分，比如它的数据信号采集及控制，为了更好的精确控制和调整主轴的加工效率，我们利用数据传感器，实时监控主轴的运动状态，并及时地调整它的运动轨迹，从而使得机器能够达到更好的效率。
到目前为止，新型数控雕刻机的主轴运动及其工作空间分析已获得了很大的进展和发展，从而是各种新型机械的加工质量和效率的提高。
它在不断开发技术，改进技术，实现更好的加工效果，营造机器效率更高、更加精确的加工环境，实现它们更大范围内的运动空间，以满足用户的实际应用需求，成为当今机械工业的不可缺少的组成部分之一。
雕刻机运动系统的毕业设计
摘要雕刻机制作工艺日渐成熟，应用范围也日渐广泛。
大到楼房建筑的装饰，小到商店门前的招牌，乃至很多产品的标识铭牌，可谓雕刻的使用范围无处不在。
但雕刻机的价格均比较高,为了提高其普及率,设计开发一个经济、简练的机械运动系统是很具有重要的理论意义和实用价值的。
本文简要地介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外同类雕刻机的特点，说明了雕刻机的功能和使用范围。
综合运用机械设计制造和加工工艺等知识，提出了简化雕刻机运动系统的设计思路。
其次，讨论和确定了本雕刻机的总体结构布局。
本雕刻的运动系统包括了主运动系统和进给运动系统。
其主运动系统采用电机直接接刀具，省去中间传动，而进给运动系统是采用步进电机带动滚珠丝杠使部件在导轨上平移来实现三轴联动。
再次，对主电机的选用、滚珠丝杠、步进电机以及导轨等主要零部件进行了详细的设计与计算。
本雕刻机有着安装方便，结构简单、新颖，制造成本低等优点，可用于中小型雕刻机，对雕刻机价格具有一点的影响。
雕刻机，运动系统，三维关键词：ABSTRACTProduction technology of engraving machine has become mature and widely been used in many fields. The sculpture technology is used in the construction of the building decoration, small signs in front of the store, many products and logo nameplate. But the price of engraving machine is high; to be able to increase its penetration rate, design a mechanical system which is cheaper and brevity has a very important theoretical and practical value.This article briefly introduced the origin and the state-of-the –art of the engraving machine, analysed the similar characteristics of sculpture both at home and abroad, explained the functions and scope of use of the engraving machine. Firstly,a motion system design ideas was got by comprehensive using the knowledge such as mechanical design and manufacturing and processing technology.Secondly, the carving of the layout of the engraving machine are discussed and identified. The movement system of the sculpture, including the main movement system and feed movement.The main campaign directly to the electrical system used knives, eliminating the middle transmission, and the Progressive Movement system is used to the stepper motor driven ball screws so that components in the rails On the pan to achieve three-axis linkage.Finally,Selection of the main motor, ball screw, the stepper motor and rails, and other major components of a detailed are designed and calculationed.The engraving machine is easy to install, simple structure, new, and low cost manufacturing, can be used for small and medium-sized carving machine, the engraving machine with little impact on prices.Key words: engraving machines, motor system, 3D目录第1章绪论 (1)1.1 雕刻机的概述 (1)1.2 设计研制的雕刻机特点 (1)1.3 研制的雕刻机的功能及使用范围 (2)第2章系统分析与方案的订制 (5)2.1 三维雕刻机的设计参数 (5)2.2 雕刻机总体方案选择 (5)2.2.1 总体布局要求 (5)2.2.2 总体方案确定 (6)2.3 雕刻机运动系统方案设计 (7)2.3.1 坐标系统的确定 (7)2.3.2 总体结构 (8)2.3.3 进给运动方案 (9)第3章主运动系统的设计及校核 (10)3.1 铣削力、扭矩和功率的计算 (10)3.2 钻削力、扭矩和功率的计算 (11)3.3 主运动系统的设计...................... . (13)3.3.1 主运动系统的方案 (13)3.3.2主轴电机的设计计算 (13)第4章进给运动系统设计计算 (15)4.1 Z方向进给运动系统设计...................... .. (15)4.1.1 Z方向进给运动系统组成 (15)4.1.2 滚珠丝杠副的设计计算 (15)4.1.3 滚珠丝杠的校核 (20)4.1.4 Z方向进给电机的设计计算 (23)4.1.5 联轴器的选择 (25)4.1.6 Z方向直线导轨副的设计计算 (25)4.2 X方向进给运动系统设计 (27)4.2.1 X方向进给运动系统组成 (27)4.2.2 滚珠丝杠副的设计计算 (27)4.2.3 滚珠丝杠的校核 (31)4.2.4 X方向进给电机的设计计算 (33)4.2.5 联轴器的选择 (35)4.2.6 X方向直线导轨副的设计计算 (35)4.3 Y方向进给运动系统设计 (36)4.3.1 Y方向进给运动系统组成 (36)4.3.2 滚珠丝杠副的设计计算 (36)4.3.3 滚珠丝杠的校核 (40)4.3.4 Y方向进给电机的设计计算 (42)4.3.5 联轴器的选择 (43)4.3.6 Y方向直线导轨副的设计计算 (43)4.4 雕刻机设计参数的确定 (44)结论 (45)参考文献 (46)致谢 (47)附录 1 设计图纸 (48)第一章绪论1.1 雕刻机的概述雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族的“人面网纹盆”便是雕刻的雏形。
数控机床的进给传动系统
详细描述
刚度是指数控机床在受到外力作用时，进给 传动系统抵抗变形的能力。高刚度的数控机 床能够减小受力变形对加工精度的影响，提 高加工质量。
速度与加速度
总结词
速度与加速度是衡量数控机床进给传动系统 动态性能的指标。
详细描述
速度与加速度是指数控机床在加工过程中， 进给传动系统能够达到的最大移动速度和加 速度。高速度和高加速度的数控机床能够缩
更换磨损件
对磨损严重的部件进行更 换，保证进给传动系统的 正常运行。
调整参数
根据实际运行情况，对进 给传动系统的参数进行调 整，优化其性能。
常见故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ诊断与排除
噪音异常
温度过高
检查进给传动系统是否有异常噪音， 判断是否需要更换轴承或齿轮。
检测进给传动系统的温度，如温度过 高，需检查润滑系统是否正常工作。
03
数控机床进给传动系统的分 类
滚珠丝杠螺母副传动
总结词
滚珠丝杠螺母副传动是数控机床中最常用的进给传动方式之一，具有高精度、 高刚度、高可靠性的特点。
详细描述
滚珠丝杠螺母副传动通过将旋转运动转换为直线运动，实现工作台的进给运动。 其优点在于传动效率高、传动精度稳定、使用寿命长，且具有较高的刚度，能 够满足大多数数控机床的进给传动需求。
运行抖动
观察进给传动系统的运行情况，如有 抖动现象，需检查传动轴是否松动或 损坏。
06
数控机床进给传动系统的未 来发展
高精度化
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提高，数控机床的进给传动系统需要实现更高程度的 精度控制。
详细描述
高精度化是数控机床进给传动系统未来的重要发展方向。通过采用先进的控制系统、高 性能的传动元件和精密加工技术，可以提高数控机床的定位精度、重复定位精度和加工
5.3数控机床的进给运动
5.3 数控机床的进给运动
滚动导轨常见结构类型： 滚动导轨块和直线滚动导轨。
（1）滚动导轨块
1-防护板 3-滚柱 5-保持器
2-端盖 4-导向片 6-本体
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5.3 数控机床的进给运动 （2）直线滚动导轨
滚动导轨组件
形式、结构
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5.3 数控机床的进给运动
直
线
滚
动
导
轨
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5.3 数控机床的进给运动 弧 形 滚 动 导 轨
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5.3 数控机床的进给运动 2. 滚珠丝杠螺母副的分类 （1） 外循环 滚珠在循环过程中 回珠时与丝杠脱离接 触的结构； 采用弧形铜管形成 滚珠返回通道，由弯 管的端部引导滚珠； 其工作圈数是2.5圈 或3.5圈 ，1～2列。
丝杆
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5.3 数控机床的进给运动
（2） 内循环
滚珠在循环过程 中始终与丝杠保持接 触的结构。 采用圆柱凸键反 向器实现滚珠循环， 反向器嵌入螺母内。 工作圈数是3列。 1-丝杠 2-螺母 3-滚珠 4-反向器
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5.3 数控机床的进给运动 （2）闭环数控回转工作台结构与工作原理
闭环回转工作台采用圆光栅或圆感应同步器，将实际 转动角度反馈至系统，与指令值进行比较，通过差值控制 回转工作台的运动，提高了圆周进给运动精度。 工作台的连续圆周进给运动。回转工作台由伺服电动 机15驱动，通过齿轮14、16及蜗杆12、蜗轮13带动工作 台1回转。工作台的转角位臵由圆光栅9测量。 工作台的定位与夹紧。当控制系统发出夹紧指令时，液 压缸5上腔进压力油，活塞6向下移动，通过钢球8推开夹紧 瓦3和4，从而将蜗轮13夹紧。
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5.3 数控机床的进给运动 3．滚珠丝杠螺母副轴向间隙调整
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。
数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统 - 数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
丝杠螺母间隙调整
丝杠与螺母之间有间隙会导致什么问题？
机床定位误差 机床工作台反向移动滞后
所以需要调整丝杠螺母间隙，需要进行预紧。
垫片调整法 ：调 整垫片厚度使左 右两螺母产生轴 向位移，即可消 除间隙产生预紧 力。
铣刀刀柄组装
铣床主轴-装刀前
铣床主轴-装刀后
数控机床主轴准停控制装置
电动机内装编码器 （带一转信号）
主轴独立编码器
外接一转检测信号（接近开关）
3．进给运动系统
机械传动机构简单，为了提高进给系统的 灵敏度、定位精度和低速运动稳定性，在数控 机床的进给系统中普遍采用滚珠丝杠副 。
进给运动系统示意图
二、数控铣床及加工中心的主运动及进给运动系统
1．主运动系统（主轴无级调速）
主运动系统的 调速范围比普通铣 床宽，通常都是无 级可调的 。
图3-62 数控机床主传动系统的三种形式
1.电动机直接带动主轴旋转
（ 电主轴，主轴变形，温度控制）
2.电动机通过V带或同步齿形带与主轴连接
3.电动机通过齿轮变速箱与主轴连接
进给运动系统模型
机床进给运动系统模型
滚珠丝杠的支承方式
一端固定（推力或角接触 轴承），一端自由，用于 短丝杠和竖直安装丝杠。
一端固定（推力或角接触轴 承），一端游动（向心轴承 ），较长的卧式丝杠安装。
两端固定（推力或角接触 轴承），此种方式对丝杠 的热变形较敏感，提高预 紧力可提高丝杠的轴向刚 度。
1、三位液压拨叉作用原理图
2、刀具自动夹紧装置和主轴定向装置
加工中心为了实现刀具在主轴上的自动装卸， 配置刀具自动夹紧装置，其作用是自动将刀具 夹紧和松开，以便机械手能在主轴上安装和取 走刀具。为了传递扭矩，主轴前端设置两个端 面键，与刀柄上的键槽配合。
数控铣床主运动系统、进给系统及控制系统设计
优秀设计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............................................................................................................ - 8 - 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................................................................................................ - 27 - ２.４制动器设计............................................................................................................ - 32 - ２.４.１按扭矩选择.................................................................................................... - 32 - ２.５截面图设计.......................................................................................................... - 33 - ２.５.１轴的空间布置.................................................................................................. - 34 - ２.５.２操纵机构........................................................................................................ - 34 - ２.５.３润滑................................................................................................................ - 34 - ２.５.４箱体设计的确有关问题.................................................................................... - 35 - ３进给系统设计.............................................................................................................. - 36 - ３.１总体方案设计........................................................................................................ - 36 - ３.１.１对进给伺服系统的基本要求............................................................................ - 36 - ３.１.２进给伺服系统的设计要求................................................................................ - 37 - ３.１.３总体方案............................................................................................................ - 37 - 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。
机械雕刻原理知识点总结
机械雕刻原理知识点总结一、数控雕刻机的原理数控雕刻机是一种采用数控系统控制的多功能机床，其工作原理是通过计算机预先输入设计好的雕刻图案，由数控系统控制机床按照预先输入的轨迹进行加工。
数控雕刻机的原理主要包括数控系统、机械结构和电气控制三个方面。
1. 数控系统数控系统是数控雕刻机的核心部件，它由计算机、数控器、伺服电机和控制电路等组成。
计算机用于输入雕刻图案和进行程序编辑，数控器则负责解释计算机输入的指令，将其转换成具体的运动控制信号发送给伺服电机，控制电路则用于完成电气信号的处理和传输。
数控系统的原理是将计算机输入的图形与伺服电机的运动轨迹相对应，通过数控器和控制电路实现运动控制，从而完成加工。
2. 机械结构数控雕刻机的机械结构由机床主体、运动部件和加工工具等组成，它的原理是通过机床主体提供的工作平台和固定夹具，使加工工具在运动部件的作用下按照预先输入的轨迹进行运动，完成雕刻加工。
运动部件通常包括伺服电机、滑轨、丝杠等，通过数字控制系统的控制，实现高速、精确的运动。
3. 电气控制数控雕刻机的电气控制是保证数控系统正常工作的关键环节，它的原理是通过数控系统对伺服电机进行精确的控制，保证加工工具按预定步距和轨迹进行移动，并实现高精度雕刻加工。
此外，电气控制还包括机械设备的启停、紧急停车、过载保护等功能，保障数控雕刻机的安全运行。
二、加工过程数控雕刻机的加工过程主要包括工件固定、刀具安装、加工参数设置和程序运行等几个关键环节。
1. 工件固定在进行数控雕刻加工之前，必须将待加工工件牢固固定在机床工作平台上，以确保在加工过程中不发生移动和晃动，从而保证加工精度和加工质量。
2. 刀具安装刀具的选择和安装是数控雕刻加工的关键步骤，根据不同的加工要求选择不同类型的刀具，并确保正确安装在机床的主轴上，以确保刀具的正常使用和加工效果。
3. 加工参数设置在开始加工前，必须根据具体的加工要求设置加工参数，包括切削速度、进给速度、切削深度、切削间隙等，通过数控系统进行输入和调整，以确保实现预期的加工效果。
小型雕刻机机械系统设计
削功 率 ： ＝ ０ ． ２ ４ ６ ｋ Ｗ。
该设计选用浙江新亿特轴承有限公司的圆柱直 线导轨 （ 光轴 ）系列。
２ ． ７ 联轴 器 的选择
选用广州菱科 自 动化设备有 限公 司的 Ｌ Ｋ ６ 系列
路
图 ２ 雕 刻 机 工 作原 理 图
随着高速主轴轴承 的开发 ， 研 制了高刚度 ，高
速 电 主轴 ，被 广泛 应用 于 各种 雕 刻 机 ．纺织 机 械及
木工机械等高速设备 中。基于电主轴有很多优点 ， 该设计采用安阳莱必泰机械有 限公司生产的雕刻 电 主轴 ，电主轴通过弹性夹头直接与刀具连接［ ２ １ 。
应用技 ｍ
１ ． ２ 进 给运 动方 案
在整个工作过程中 。刀具在电主轴带动下做高 速旋转 ，并且 ｚ方向、 方 向步进电机将运动传递 给丝杠螺母 ，使刀具沿着垂 直 （ ｚ ）方 向做进刀 、 退刀运动 以及横 向 （ ）方 向的进给运动。工作 台 在工作过程 中仅单方 向 （ 即只做 ｙ方 向）的进给运 动 ，带动工件作 ｙ方 向的进给 ，该设计 工作原理： 步进 电机接收脉冲信号转动 ，并带动丝杠转动 。由 于螺母 固定在工作 台上 ，因而限制了螺母 的旋转 自 由度 ，使其 只能做直线运动 。从而实现工作台在某 个方 向 （ 、ｙ或 ｚ 方 向）的进给运 动。在 、ｙ 、 ｚ方 向上的导轨均采用直线圆柱导轨 ，其导 向精度 完全可满足工作台定位精度的要求 ，见图 ２ 。 １ ． ３ 雕刻 机 主运 动方 案
２０ ３ ０ ０
／ ｋ ｇ
１ ０
／ ｋ ｇ
５
／ Ｉ Ｔ Ｉ １ Ｔ Ｉ 系数
数控雕刻机设计说明书
摘要随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。
机电一体化广泛地综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势。
三维机械雕刻机是一种典型的机电一体化产品，在广告制作行业具有较大的市场前景。
本文简要的介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外雕刻机的特点说明雕刻机的功能和使用范围；详细的分析了雕刻机的总体布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，以及“三维雕刻”插补法的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。
本课题是在参考现有雕刻机的基础上，设计一种机构尺寸比较大的数控雕刻机，适应比较大的工艺品的雕刻加工。
关键字：雕刻机，数控系统，机电一体化，三维，插补法AbstractAlong with the development of micro-electronics technology and microcomputer technology，NC carer will be widely used.These technologies are widely used in Mechatronics, including mechanism, microelectronics，autocontrol, information, sensor and test,power and electron, interface, signal transform, software program. On the other hand, Mechatronics makes these technologies integrated closely. It is the primary trend of the development of mechanical industrial technology and products in the world nowadays. 3D- mechanical engraving plotter is a typical mechatronic product. It has a larger market prospect in the advertising industry.The thesis in brief introduces the genesis and developmental status quote of Engraving Plotter,analyses characteristics of inland and overseas Plotters，and explains its function and use range. We analyze the overall arrangements and framework，the movement mode of numerical control system，the select of main movement system and feed movement system etc. As well as we select and analyze and realize the process of 3D-Engrave interpolation arithmetic. optimized 3D-mechanical engraving system is realized.This topic is based on the existing engraving machine to design a CNC engraving machines with a large body size, which adapted to the relatively large carving handicraft processing.Keywords: Engraving plotter, numerical control system, mechatronics, 3D，and interpolation arithmetic.II目录摘要 (I)Abstract .......................................................... I I 目录 ......................................................... I II 第一章.引言 .. (1)1.1雕刻机概述 (1)1. 1. 1雕刻机起源 (1)1.2数控雕刻机及其发展现状 (1)1.2.1数控雕刻机 (1)1.2.2研制雕刻机的目的和意义 (3)1.2.3数控雕刻机的特点 (3)1.2.4数控雕刻机的应用领域 (4)1.2.5我国数控雕刻机的发展现状 (4)第二章雕刻机的机械结构 (5)2.1雕刻机的工作原理 (5)2.2整体结构 (6)2.2.1雕刻机总体布局的基本要求 (6)2.2.2 影响雕刻机布局的基本因素 (6)2.2.3 坐标系的确定 (8)2.2.4三维雕刻机的机械结构 (8)2.3进给系统 (9)2.4主轴组件 (12)第三章三坐标数控雕刻机的机械系统的设计 (14)3.1 设计参数的确定 (14)3.2 切削力、切削扭矩和切削功率计算 (14)3.2.1铣削力、扭矩和功率的计算 (15)3.2.2钻削力、扭矩和功率的计算 (16)3.3 主运动系统的设计计算 (17)3.3.1主运动系统传动链的组成 (18)3.3.2 主轴电动机的设计计算 (18)3.4进给运动系统的设计计算 (19)3.4.1 进给系统传动链的组成 (19)3.4.2滚珠丝杠副的设计计算 (20)3.4.3工作台进给电动机的设计计算 (23)3.4.4 工作台直线导轨副的设计计算 (25)3.5插补法 (25)结论 (28)总结 (28)数控雕刻机的发展展望 (28)参考文献 (29)致谢 (30)第一章.引言1.1雕刻机概述1. 1. 1雕刻机起源雕刻可以追溯到远古时期，母系氏族时期的半坡氏族的“人面网纹盆”便是雕刻的雏形。
雕刻机的主运动和进给运动仿真设计
数控雕刻适合小工件、小加工量并能满足定加工精度要求的轻型加工，所以雕刻机的整体结构较为精巧，具有较强的刚性和齐全的配置。
整体铸件结构，为高精度的运动提供了稳定的工科平台，确保了雕刻机运动平稳、噪音低、雕刻成品光洁度好。
4.尺寸精度高、耐磨性能好、专业性强的雕刻刀具
具体保证数控雕刻成品精细和加工效率高是最为关键因素之一，在使用高速主轴电机和计算机辅助加工技术（CAM）的前提下，数控雕刻机所使用的刀具的尺寸精度高、耐磨性好。不同的工艺使用不同的刀具，使用专业刀具加工相应的业务和材料。
8.专用化
有利于实现系统的最佳匹配和最优设计，提高系统集成度，从而提高系统的可靠性，对大批量生产产品达到降低成本的目的。
9.智能化
配备各种传感器和信息获取通道，直接感受环境信息，建立和利用知识库与推理机构成专家系统，进行逻辑推理和经验推理，使系统能自动根据周围环境作出自适应处理并具有自学习功能，在复杂环境下进行高质量高效率地工作。
近几年国内的雕刻机，北京“精雕”、上海“啄木鸟”在国内也有一定的市场，但价格也不菲。较为成熟的有天津欧凯数控机床有限公司生产雕刻机，其具有较好的人机界面，还有北京文泰公司的文泰三维雕刻软件，此软件可以输出HPGL指令机，也可以输出标准数控G代码，用于雕刻机或数控系统。
随着近年来我国制造业的迅速发展，数控雕刻机产业也获得了良好的发展机遇，有效地促进了我国数控雕刻机的生产和推广应用。我国的数控雕刻机起步于经济型数控机床，随着数控技术的进步，经过多年的发展，己形成了多个国产品牌的雕刻机，如上海洛克公司生产的啄木鸟数控雕刻机、北京精雕公司生产的精雕数控雕刻机和南京利能公司生产的威克数控雕刻机等。上述各类型雕刻机的机床本体结构较为简单，控制器大多借鉴国外新技术，采用基于高档的微控制器或PC的数控系统，伺服部分以步进电机细分驱动为主，可获得中等控制精度，但价格比较便宜，因此整机的性价比较高，适用于精度要求不太高的普及应用场合。对高精度的雕刻加上，口前我国尚以进口数控雕刻机为主，如意大利的左拉、日本的全量等品牌的数控雕刻机。这类数控雕刻机机床本体设计刚度好、精度高，采用伺服电机驱动，加上精度高，控制系统功能全、可靠性高，但价格昂贵，往往数信于国产产品，因此主要应用于模具等高精度加上场合。
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南京航空航天大学
毕业设计（论文）开题报告
题目数控雕刻机的主运动和进给运动设计系部机电工程系
专业机械工程及自动化
学生姓名夏进学号2107011133 指导教师杨峰职称助教
毕设地点南京航空航天大学
2011年1 月10 日
填写要求
1．开题报告只需填写“文献综述”、“研究或解决的问题和拟采用的方法”两部分内容，其他信息由系统自动生成，不需要手工填写。
2．为了与网上任务书兼容及最终打印格式一致，开题报告采用固定格式，如有不适请调整内容以适应表格大小并保持整体美观，切勿轻易改变格式。
3．任务书须用A4纸，小4号字，黑色宋体，行距1.5倍。
4．使用此开题报告模板填写完毕，可直接粘接复制相应的内容到毕业设计网络系统。