XK5040数控立式铣床进给系统设计

湖南科技大学 2007届毕业设计说明书

XK5040数控立式铣床进给系统设计

摘 要

在国际贸易中，很多发达国家把数控机床视为具有高技术附加值、高利润主要电机出口产品。世界贸易强国在进行国内机电产品贸易的同时，把高技术的机电产品出口打入国际市场，作为发展出口经济的重要战略措施，数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志之一。数控铣床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置。

关键词 数控机床；发展趋势；智能化；柔性化

ABSTRACT

In international trade,many centuries view digital lathesare as hi-techvalue-adds and profitable exports.Digital lathesare expensive mechanical and electrical products.The powerful trade nations export hi-texh mechanical snd electrical products to the world market whiledoing such business at home ,Which is now an important strategy of develop-ing their export economy.

Key words digital lathe ; development tendency; intelligence; tenderness

目 录

1 主运动系统设计 ................................................................................................................................. 4

1.1 传动系统设计 ........................................................................................................................... 4

1.1.1、参数的拟定： ............................................................................................................. 4 1.1.2、传动结构或结构网的选择 ......................................................................................... 4 1.1.3、转速图拟定 ................................................................................................................. 6 1.1.4、齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制 ..................................................................... 8 1.2 传动件的估算与验算 ......................................................................................................... 11

1.2.1、传动轴的估算和验算 ............................................................................................... 11 1.2.2、齿轮模数的估算与验算 ........................................................................................... 13 1.3 展开图设计 ............................................................................................................................. 18

1.3.1、结构实际的内容及技术要求 ................................................................................... 18 1.3.2、齿轮块的设计 ........................................................................................................... 19 1.3.3、传动轴设计 ............................................................................................................... 21 1.3.4 主轴组件设计 ........................................................................................................... 23 1.４ 制动器设计 ........................................................................................................................... 27

1.4.1按扭矩选择 .................................................................................. 错误！未定义书签。 1.５ 截面图设计 ......................................................................................... 错误！未定义书签。

1.5.1 轴的空间布置 ............................................................................. 错误！未定义书签。 1.5.2 润滑 ............................................................................................. 错误！未定义书签。 1.5.3、箱体设计的有关问题 ............................................................... 错误！未定义书签。

2 进给系统的设计与计算 ..................................................................................... 错误！未定义书签。

2.1设计方案的确定 ...................................................................................... 错误！未定义书签。

2

2.2 机械部分设计与计算 ............................................................................. 错误！未定义书签。

2.2.1纵向进给系统的设计与计算 ...................................................... 错误！未定义书签。 2.2.2横向进给系统的设计与计算 ...................................................... 错误！未定义书签。 2.2.3 垂直方向进给系统的设计与计算 ............................................. 错误！未定义书签。

3、 控制系统设计 ................................................................................................. 错误！未定义书签。

3.1绘制控制系统结构框图 .......................................................................... 错误！未定义书签。 3.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.3存储器扩展电路设计 .............................................................................. 错误！未定义书签。

3.3.1.程序存储器的扩展 ..................................................................... 错误！未定义书签。 3.3.2、数据存储器的扩展 ................................................................... 错误！未定义书签。 3.４ I/O接口电路及辅助电路设计 .......................................................... 错误！未定义书签。

3.4.1. I/O接口电路设计 ................................................................ 错误！未定义书签。 3.4.2. 步进电机接口及驱动电路 ....................................................... 错误！未定义书签。 3.4.3. 其他辅助电路 ........................................................................... 错误！未定义书签。

参考文献................................................................................................................. 错误！未定义书签。 致 谢 .................................................................................................................... 错误！未定义书签。 附 录 .................................................................................................................... 错误！未定义书签。

3

1 主运动系统设计

1.1 传动系统设计

1.1.1、参数的拟定：

选定公比，确定各级传送机床常用的公比 为1.26或1.41，考虑适当减少相对速度损失，这里取公比为 =1.26，根据给出的条件：主运动部分Z=18级，根据标准数列表，确定各级转速为：（30，37.5，47.5，60，75，95，118，150，190，235，300，375，475，600，750，950，1180，1500R/min）.

1.1.2、传动结构或结构网的选择

1，确定变数组数目和各变数组中传动副的数目

该机床的变数范围较大，必须经过较长的传动链减速才能把电机的转速降到主轴所需的转速。级数为Z的传动系统由若干个传动副组成，各传动组分别有z11.z2 .z3`````````个传动副，即

z2z3```````。传动副数由于结构的限制，通常采用P=2或3，即变速Z应为2或3的因子：Z=z11Z=2x2

因此，这里18=3x3x2，共需三个变速组。

ab2，传动组传动顺序的安排

18级转速传动系统的传动组，可以排成：3x3x2，或3x2x3。

选择传动组安排方式时，要考虑到机床主轴变速率的具体结构，装置和性能。I轴如果安置制动的电磁离和器时，为减少轴向尺寸。第一传动组的传动副数不能多，以2为宜，有时甚至用一个定比传动副；主轴对加工精度，表面粗糙度的影响很大，因此主轴上齿轮少些为好，最后一个传动组的传动副选用2 ，或一个定比传动副。 这里，根据前多后少的原则，选择18=3x3x2方案。

4

3，传动系统的扩大顺序安排

对于18=3x3x2的传动，有3！=6种可能安排，亦即有6种机构副和对应的结构网，传动方

案中，扩大顺序与传动顺序可以一致，，结构式18=31x33x29的传动中，扩大顺序与传动顺序一致，称为顺序扩大传动，而，18=33x31x29的传动顺序不一致，根据“前密后疏”的原则，选择18=31x33x29的结构式。

4验算变速组的变速范围

齿轮的最小传动Umin?1/4，最大传动比Umax?2，决定了一个传动组的最大变速范围

Ymax=Umax/Umin

因此，可按下表，确定传动方案： 根据传动比及指数 x, x 的值 公比 极限值传动比指数 xx值: Umin=1/?=1/4 ' 1.26 6 3 x'值: Umax=?x'=2 （x+x）值：rmin=?'x?x'=8 9 因此，可选择18=31x33x29的传动方案。

5、最后扩大传动组的选择：

正常连续顺序扩大传动（串联式）的传动式为：

Z=z11?1?*z2?z1?z3?z1z2?

最后扩大传动组的变速范围为：

r=?z11z2(z3?1)1=?(z?z/2)

按r?8原则，导出系统的最大收效Z和变速范围为： ? z3 1.26 Z=18 2 R=50 Z=12 3 R=12.7 因此，传动方案18=3*3*2符合上述条件，其结构网如下图2.1：

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