数控机床机械结构设计与制造技术分析

二十一世纪以来，伴随着我国的科学技术的不断地进步和发展，制造业中数控机床的机械结构设计与制造技术发展迅速。以下我们主要以研究数控机床的实际技术应用和结构设计分析为主，以PCB数控钻孔技术为例，对其机械结构设计与制造技术以及PCB数控钻孔做出全面的分析和研究，在数控机床机械应用的各个层面的优缺点上提出相应的改进措施。我们希望可以通过对数控机床的具体结构设计工作来实现更高效率的生产需求和目标，使机床在实际应用中提到人类劳动效率，提高生产力，促进社会的不断进步与发展。

标签：数控;机械结构;制造技术;技术分析

引言：伴随这着工业的发展以及科学技术的融入，现在的工业生产的发展离不开数控机床的使用，这是由于数控机床的机械生产效率高的特点所致。从数控机床机械结构设计与制造技术入手，并结合实际生产对技术发展创新，最终促进数控机床机械结构设计与制造技术的发展是我们的目的。只有对数控机床机械结构设计与制造技术的研究分析加强和完善，才能促进我国经济的不断发展。

一、对数控机床的介绍与分析

现在在科学技术的发展下的一大重要产物-数控机床，它是机械与信息技术的巧妙结合，它使科学运用到实际生产生活中，与操作系统现结合，使得生产实现信息化、可控化及科技化。数控机床主要是由两部分构成，就是机械和信息技术，其中最核心的部分就是信息或者说数据，因为机械受到系统控制，数控机床的准确高效工作的基础就是正确的数据录入，只有将数据准确的录入机床中才能保证产品的准确性。其次，在操作过程中还需要人员对数控机床的监控，机器和人的完美配合才能使生产的效率和质量达到最高，其中机械的维护和系统的升级也是提高生产效率和质量的不可忽略因素。PCB指的是印刷电路板所用到的钻孔设备，是众多数控机床中有代表性的一种，它作用就是在绝缘材料上根据先前设计进行钻孔来实现电路板的印刷生产，这种机床钻孔和激光钻孔相比有最根本的优点就是成本低，缺点就是材质不好的绝缘材料容易被钻坏，但价格低廉的它还吸引着大多数厂家的使用。

二、对数控机床机械结构设计与制造技术发展的讨论

工业的发展推动着科技的进步和经济的发展，在二十一世纪这个信息技术不断发展的时代，数控技术和机械生产技术也不断地进步和发展，现在的数控技术受到信息网络的影响发生的巨大的变化，数字控制技术和系统正朝着精确化、智能化方向发展。正确的数控机床技术能够提高生产效率促进生产力，精确的数控信息录入能使生产出的产品更加精密，形如高精度设备零件的生产。数控机床的主要部分是主轴，它的作用就是和其他部分相互配合实现机械传动，最终达到数据系统控制机床的目的，主轴部分的不断地改进和创新可以从根本上增加数控机床的质量和运行速度，它和信息技术的完美配合则会提高机床的总体质量[4]。

C6140卧式车床数控化改造设计

目录 1设计任务 (2) 2设计要求 (2) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (3) 2.3.其它要求 (5) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (5) 3.1进给系统机械结构改造设计 (5) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (6) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (10) 4步进电动机的计算与选型 (13) 4.1步进电动机选用的基本原则 (13) 4.1.1步距角α (13) 4.1.2精度 (14) 4.1.3转矩 (14) 4.1.4启动频率 (14) 4.2步进电动机的选择 (14) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (14) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (14) 5电动刀架的选择 (15) 6控制系统硬件电路设计 (15) 6.1控制系统的功能要求 (16) 6.2硬件电路的组成： (16) 6.3电路原理图 (16) 6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (18) 8参考文献 (18)

第六章数控机床的机械结构答辩

第六章数控机床的机械结构

提要本章讨论了数控机床机械结构的要求，介绍了提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，介绍数控机床主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。学时：4学时第六章数控机床的机械结构

目标了解数控机床的机械结构特点；掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦的措施；了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构及其工作原理了解提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施；第六章数控机床的机械结构

建议了解数控机床对机械结构的要求，掌握提高机床刚度，减少机床的热变形，减少运动副的摩擦，提高传动精度，提高机床寿命和精度保持性的措施，了解数控机床的主运动系统和进给运动系统以及典型机械结构。第六章数控机床的机械结构

第一节概述数控机床的机械结构要求 1、高精度 2、高速度 3、高自动化要求数控机床必须具有很高的强度、刚度和抗振性因此，数控机床的功能要求和设计要求与普通机床有较大的差异。数控机床的结构设计要求可以归纳为如下几方面： 1、具有大切削功率，高的静、动刚度和良好的抗振性能； 2、具有较高的几何精度、传动精度、定位精度和热稳定性； 3、具有实现辅助操作自动化的结构部件。

数控机床应具有更高的静、动刚度刚度:是指支承件在恒定载荷或交变载荷作用下抵抗变形的能力 (静刚度)(动刚度) 提高刚度的原因： ①在重载荷的作用下，机床的各部件、构件会受力变形，引起刀具和工件的相对位置的变化 ②机床刚度差—影响机床抗振性

数控机床的机械结构汇总

第一节机械结构的主要特点与基本要求一、数控机床对机械结构的基本要求从数控技术的特点看，由于数控机床采用了伺服电动机，应用数字技术实现了对机床执行部件动作顺序和运动位移的直接控制，传统机床的变速箱结构被取消了，因而机械结构也大大简化了。数字控制还要求机械系统有较高的传动刚度且没有传动间隙，以确保控制指令的执行和控制品质的实现。同时由于计算机水平和控制能力的不断提高，同一台机床上允许更多功能部件同时执行所需要的各种辅助功能已成为可能，因而数控机床的机械结构比传统机床具有更高的集成化功能要求。从制造技术发展的要求看，随着新材料和新工艺的出现以及市场竞争对低成本的要求，金属切削加工正朝着切削精度和速度越来越高、生产效率越来越高和系统越来越可靠的方向发展。这就要求在传统机床基础上发展起来的数控机床精度更高、驱动功率更大，机械结构动、静、热态刚度更好，工作更可靠，能实现长时间连续运行和有尽可能少的停机时间。综合上述原因，数控机床对其基本要求可归纳为要有更高的精度，更好动、静态刚度，以适应高速运动的耐用度和工作可靠性。二、数控机床机械结构构成典型数控机床的机械结构主要由基础件、主传动系统、进给传动系统、回转工作台、自动换刀装置及其他机械功能部件等几部分组成。数控机床的基础件通常是指床身、立柱(或横梁)、工作台、底座等结构件，由于其尺寸较大，俗称“大件”，构成了机床的基本框架。其他部件附着在基础件上，有的部件还需要沿着基础件运动。由于基础件起着支承和导向的作用，因而对基础件的基本要求是刚度好。此外，由于基础件通常固有频率较低，在设计时，还希望它的固有频率能高一些，阻尼能大一些。和传统机床一样，数控机床的主传动系统将动力传递给主轴，保证系统具有切削所需要的转矩和速度。但由于数控机床具有比传统机床更高的切削性能要求，因而要求数控机床的主轴部件具有更高的回转精度、更好的结构刚度和抗振性能。由于数控机床的主传动常采用大功率的变速电动机，因而主传动链较传统机床短，不需要复杂的变速机构。由于自动换刀的需要，具有自动换刀功能的数控机床主轴在内孔中需要有刀具自动送开和夹紧装置。数控机床的进给驱动机械结构是直接接受计算机发出的控制指令，实现直线或旋转运动的进给和定位，对机床的运行精度和质量影响最明显。因此，对数控机床传动系统的主要要求是精度、稳定性和快速响应的能力，即要它能尽快地根据控制指令要求，稳定地达到需要的加工速度和位置精度，并尽量小地出现振荡和超调现象。根据工作要求回转工作台分成两种类型，即数控转台和分度转台。数控转台在加工过程中参与切削，相当于进给运动坐标轴，因而对它的要求和进给传动系统的要求是一样的。分度转台只完成分度运动，主要要求分度精度指标和在切削力作用下保持位置不变的能力。转塔刀架在原理和结构上都和分度转台类似。

数控车床4工位自动回转刀架结构设计

目录目录----------------------------------------------------------------1 第1节自动回转刀架总体设计--------------------------------------------------------------2 1.1概述-----------------------------------------------------------2 1.2数控车床自动回转刀架的发展趋势--------------------------------------------------2 1.3自动回转刀架的工作原理-----------------------------------------3 第2节主动传动部件的设计计算-----------------------------------------------------------5 2.1蜗杆副的设计计算------------------------------------------------5 2.2轴承的选用------------------------------------------------------7 第3节刀架体的设计-------------------------------------------------8 第4节控制系统的选择-----------------------------------------------8 4.1单片机的工作原理------------------------------------------------9 4.2刀架控制流程图--------------------------------------------------10 第5节结论---------------------------------------------------------12 参考文献------------------------------------------------------------14

数控车床结构设计

学号：毕业设计说明书 G RADUATE D ESIGN 设计题目：数控车床结构设计学生姓名专业班级：学院：指导教师：

2007年6 月20 日目录摘要 ..................................................................................................................... １Abstract ........................................................................................ 错误！未定义书签。 1 绪论 (3) 1.1 前言 (3) 1.2 问题的提出 (4) 1.3 文献综述 (4) 1.3.1 国内外数控技术的发展概况 (4) 1.3.2 我国数控技术的发展趋势 (6) 1.4 本课题研究的目的及意义 (8) 2 数控车床的总体设计方案 ................................................... 错误！未定义书签。 2.1 数控车床的组成、布局和特点 .................................. 错误！未定义书签。 2.1.1 数控车床的结构组成 ....................................... 错误！未定义书签。 2.1.2 数控车床的布局 ............................................... 错误！未定义书签。 2.1.3 数控车床的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计方法和特点 ...................................... 错误！未定义书签。 2.2.1 数控车床的设计方法 ....................................... 错误！未定义书签。 2.2.2 设计方法的特点 ............................................... 错误！未定义书签。 2.2 数控车床的设计步骤 .................................................. 错误！未定义书签。 2.3.1 主要技术指标设计 ........................................... 错误！未定义书签。 2.3.2 总体方案设计 ................................................... 错误！未定义书签。 3 数控车床的具体设计 ........................................................... 错误！未定义书签。 3.1 床身的设计 .................................................................. 错误！未定义书签。 3.1.1床身的肋板布置和结构形状 .............................. 错误！未定义书签。 3.1.2床身的支撑 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.1.3床身的材料 .......................................................... 错误！未定义书签。 3.2 工作台的设计 .............................................................. 错误！未定义书签。

机械机床毕业设计46CK6136数控卧式车床机械结构设计

目录 1 数控车床的加工特点分析 (1) 1.1 数控车床的优点 (1) 1.2 数控车床加工特点 (1) 1.3 适合数控车床加工的零件 (2) 2 总体方案设计 (3) 2.1 主传动的组成部分 (4) 2.2 机床主要部件及其运动方式的选定 (5) 2.3 机床参数的拟定 (5) 2.4 各组成部件的特性与所应达到的要求 (8) 3 机床主传动设计 (10) 3.1 主要技术参数的确定 (10) 3.2 电动机的选择 (18) 3.3 齿轮传动的设计计算 (19) 3.4 轴的设计计算 (21) 4 横向进给系统的设计计算 (33) 4.1 滚珠丝杠螺母副的选择计算 (33) 4.2 步进电机的选择 (37) 5.1 绘制控制系统结构框图 (40) 5.2 选择中央处理单元（CPU）的类型 (41) 5.3 存储器扩展电路设计 (41) 5.４I/O接口电路及辅助电路设计 (42) 参考文献 (47) 致谢 (48) 附录 (49)

1 数控车床的加工特点分析 1.1 数控车床的优点数控车床已越来越多的应用于现代制造业，并发挥出普通车床无法比拟的优势，数控车床主要有以下几优点：（1）传动链短，与普通车床相比主轴驱动不再是电机皮带齿轮副机构变速，而是采用横向和纵向进给分别由两台伺服电机驱动运动完成，不再使用挂轮、离合器等传统部件，传动链大大缩短。（2）刚性高，为了与数控系统的高精度相匹配，数控车床的刚性高，以便适应高精度的加工要求。（3）轻拖动，刀架（工作台）移动采用滚珠丝杠副，摩擦小，移动轻便。丝杠两端的支承式专用轴承，其压力角比普通轴承大，在出厂时便选配好；数控车床的润滑部分采用油雾自动润滑，这些措施都使得数控车床移动轻便。 1.2 数控车床加工特点（1）自动化程度高，可以减轻操作者的体力劳动强度。数控加工过程是按输入的程序自动完成的，操作者只需起始对刀、装卸工件、更换刀具，在加工过程中，主要是观察和监督车床运行。但是，由于数控车床的技术含量高，操作者的脑力劳动相应提高。（2）加工零件精度高、质量稳定。数控车床的定位精度和重复定位精度都很高，较容易保证一批零件尺寸的一致性，只要工艺设计和程序正确合理，加之精心操作，就可以保证零件获得较高的加工精度，也便于对加工过程实行质量控制。（3）生产效率高。数控车床加工是能再一次装夹中加工多个加工表面，一般只检测首件，所以可以省区普通车床加工时的不少中间工序，如划线、尺寸检测等，减少了辅助时间，而且由于数控加工出的零件质量稳定，为后续工序带来方便，其综合效率明显提高。（4）便于新产品研制和改型。数控加工一般不需要很多复杂的工艺装备，通过编制加工程序就可把形状复杂和精度要求较高的零件加工出来，当产品改型，更改设计时，只要改变程序，而不需要重新设计工装。所以，数控加工能大大缩短产品研制周期，为新产品的研制开发、产品的改进、改型提供了捷径。（5）可向更高级的制造系统发展。数控车床及其加工技术是计算机辅助制造的基础。

中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告

中型卧式车床主轴箱传动系统结构设计开题报告重庆大学网络教育学院学生毕业设计(论文)开题报告一、课题的目的及意义(含国内外的研究现状分析): 课题研究的目的: 本课题是以数控车床为研究目标，从其主轴箱及主传动系统结构入手，对其系统结构设计、结构组成分析、分级变速分析、传动件的计算分析的几个方面进行研究。为优化传动系统结构和改善传动系统的精度及稳定特性提供必要的理论依据通过本课题的研究，使数控机床结构更加紧凑，性能更加优越，生产加工更加精密。国内外相关研究现状和发展趋向 (一)国内外数控机床现状: 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。在这些数控机床中，除少量机床以FMS 模式集成使用外，大都处于单机运行状态，并且相当部分处于使用效率不高，管理方式落后的状态。与国外的数控机床相比，我国数控机床还存在以下几方面的问题: 产品质量、可靠性及服务等能力不强。国产机床在质量、交货期和服务等方面与国外著名品牌相比存在较大的差距。在质量方面，国产数控系统的可靠性指标MTBF与国际先进数控系统相差较大。国产数控车床、加工中心的MTBF与国际上先进水平也有较大差距。在交货期方面，绝大多数企业由于任务重拖期交货。服务体系不健全，在市场开拓、成套技术服务、快速反应能力等方面不能满足市场快节奏和个性化的要求。

自主创新能力不足。长期以来，我国机床制造业的基础、共性技术研究工作主要在行业性的研究院所进行。能力薄弱，技术创新投入不足，引进消化吸收能力差，低水平生产能力过剩，自主创新能力不高，缺乏优秀技术人才。虽然国产数控机床制造商通过技术引进、海内外并购重 1 组以及国外采购等获得了一些先进数控技术，但缺乏对基础共性技术的研究，忽视了自主开发能力的培育，企业的市场响应速度慢。功能部件发展滞后。机床是由各种功能部件(主轴单元及主轴头、滚珠丝杠副、回转工作台和数控伺服系统等)在床身、立柱等基础机架上集装而成的，功能部件是数控机床的重要组成部分。数控机床整体技术与数控机床功能部件的发展是相互依赖、共同发展的，所以功能部件的创新也深深地影响着数控机床的发展。我国数控机床功能部件已有一定规模，电主轴、主轴单元、数控系统等也有专门的制造厂家，其中个别产品的制造水平接近国际先进水平。但整体上，我国机床功能部件发展缓慢、品种少、产业化程度低，精度指标和性能指标的综合情况还不过硬。目前，滚珠丝杠、数控刀架、电主轴等功能部件仅能满足中低档数控机床的配套需要。衡量数控机床水平的高档数控系统、高速精密电主轴、高速滚动功能部件等还依赖进口。 (二)数控机床发展趋势: 高速、精密、复合、智能和绿色是数控机床技术发展的总趋势。主要表现在: ;被更多人接受，1. 机床复合技术进一步扩展随着数控机床技术进步，复合加工技术日趋成熟复合加工机床发展正呈现多样化的态势。 2.智能化技术有新突破数控机床的智能化技术有新的突破，在数控系统的性能上得到了较多体现。

数控机床与机械结构基础知识考试题

《数控机床与机械结构》复习题一、填空题（） 1、滚珠丝杠螺母机构双螺母丝杠间隙调整方法有调整间隙法、调整间隙法和调整间隙法三种。 2、直齿圆柱齿轮传动间隙的消除方法，可以分为调整法、调整法和调整法三种。 3、主轴准停可分为准停控制和准停控制。 4、数控机床常用的工作台有工作台和工作台。 5、刀库的类型有式刀库和式刀库和式刀库。 6、数控系统目前应用比较多的有、、和广州数控系统 7、滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有和方式 8、现代数控机床最常用的滚动导轨有两种：和 9、数控机床中常见的排屑装置有三种、、。二、判断题（）（）1、数控机床的加工精度比普通机床要低。（）4、我国是从1958年开始研制数控机床的。（）5、普通车床可以车出形状复杂的回转体。（）6、数控机床的刚度和抗震性都比较差。（）7、滚珠丝杠螺母机构可以实现自锁。（）9、数控机床中齿轮传动不需要消除间隙。（）10、数控机床导轨的导向精度要高。（）11、数控机床导轨的耐磨性比较差。（）15、滚动导轨的导轨面之间的摩擦是滑动摩擦（）16、排刀式刀架用于大规格数控车床上。（19、刮板式排屑装置负载比较小。（）21、机械准停装置是在高速状态下准停的。（）22、数控加工中心有刀库和自动换刀装置。（）24、加工中心主轴的热稳定性要好。（）25、主轴电机调速范围要宽。（）26、刀具顺序选择是按加工工序来选刀。（）27、数控加工过程中，铁屑对加工没影响，所以不用及时排出。（）28、主轴准停的定位要准确。（）30、使用了自动换刀系统以后加工效率可以明显提高

（）CIMS是指计算机集成制造系统，FMS是指柔性制造系统。（）1．半闭环、闭环数控机床带有检测反馈装置。（）2．数控机床的反向间隙可用补偿来消除，因此对加工无明显影响。（）3．直线型检测元件有感应同步器、光栅、磁栅、激光干涉仪。（）4．数控机床工作时，数控装置发出的控制信号可直接驱动各轴的伺服电机。（）5．目前数控机床只有数控铣、数控磨、数控车、电加工等几种。（）6．旋转型检测元件有旋转变压器、脉冲编码器、测速发电机。（7．数控机床的高科技含量，可使操作简单，可以不制订操作规程。（）8．开环进给伺服系统的数控机床，其定位精度主要取决于伺服驱动元件和机床传动机构精度、刚度和动态特性。（）9．按数控系统操作面板上的RESET键后就能消除报警信息。（）10．数控机床中MDI是机床诊断智能化的英文缩写。（）11．切削用量中，影响切削温度最大的因素是切削速度。（）12．数控车床传动系统的进给运动有纵向进给运动和横向进给运动。（）13．数控机床的位移检测装置主要有直线型和旋转型。（）14．数控机床配备的固定循环功能主要用于孔加工。（）15．数控机床为了避免运动件运动时出现爬行现象，可以通过减少运动件的摩擦来实现。（）16．数控机床加工过程中不能根据需要改变主轴速度和进给速度。（）17．车床主轴编码器的作用是防止切削螺纹时乱扣。（）18．在开环和半闭环数控机床上，定位精度主要取决于进给丝杠的精度。（）19．数控机床编程有绝对值和增量值编程，使用时不能将它们放在同一程序段中。（）20．数控机床是在普通机床的基础上将普通电气装置更换成CNC装置。二、选择题（）1、下列对于排刀式刀架说法错误的是 A、主要用于大规模的数控车床 B、提高了生产效率 C、要有良好的刚度 D、要有良好的强度（）2、下列对于排屑装置说法错误的是 A、可以提高效率 B、是手动排屑 C、将铁屑排出机床之外 D、尽可能靠近切削部位（）3、数控铣床一般不用于加工 A 平面 B 孔 C.沟槽 D.螺纹（）5、下列对于准停装置说法错误的是 A、用于定位 B、是自动换刀必需的

机床结构设计

数控机床的结构设计摘要数控机床是数字控制机床（Computer numerical control machine tools）的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。关于其结构设计，主要从机械结构的要求、机构刚度、机床运动的抗震性、机床低速运动的平稳性与精度几个方面来展开研究。关键词：结构、刚度、平稳性、精度 Abstract Nc machine tool is digital control machine tools (Computer numerical control machine tools) for short, is a kind of a program control system of automatic machine tools. On its structural design, mainly from the requirements of the mechanical structure, institutional rigidity, machine tool movement, machine tool at low speed vibration resistance movement stability and precision of the several aspects to study. Keywords: structure, stiffness, stability and accuracy 一、数控机床机械结构的要求数控机床在自动变速、刀架和工作台自动转位和手柄操作等方面与通用机床不同，随着生产力的增长，对数控机床的要求也逐步提高。对机床的生产率、加工精度和寿命提出了更高的要求：1)由于采用了高性能的无级变速主轴及伺服传动系统，数控机床的极限传动结构大为简化，传动链也大大缩短；2)为适应连续的自动化加工和提高加工生产率，数控机床机械结构具有较高的静、动态刚度和阻尼精度，以及较高的耐磨性，而且热变形小；3)为减小摩擦、消除传动间隙和获得更高的加工精度，更多地采用了高效传动部件，如滚珠丝杠副和滚动导轨、消隙齿轮传动副等；4)为了改善劳动条件、减少辅助时间、改善操作性、提高劳动生产率，采用了刀具自动夹紧装置、刀库与自动换刀装置及自动排屑装置等辅助装置。根据数控机床的适用场合和机构特点，对数控机床结构因提出以下要求： 1.较高的机床静、动刚度数控机床是按照数控编程或手动输入数据方式提供的指令自动进行加工的。由于机械结构(如机床床身、导轨、工作台、刀架和主轴箱等)的几何精度与变形产生的定位误差在加工过程中不能为地调整与补偿，因此，必须把各处机械结构部件产生的弹性变形控制在最小限度内，以保证所要求的加工精度与表面质量。为了提高数控机床主轴的刚度，不但经常采用三支撑结构，而且选用钢性很好的双列短圆柱滚子轴承和角接触向心推力轴承铰接出相信忒力轴承，以减小主轴的径向和轴向变形。为了提高机床大件的刚度，采用封闭界面的床身，并采用液力平衡减少移动部件因位置变动造成的机床变形。为了提高机床各部件的接触刚度，增加机床的承载能力，采用刮研的方法增加单位面积上的接触点，并在结合面之间施加足够大的预加载荷，以增加接触面积。这些措施都能有效地提高接触刚度。为了充分发挥数控机床的高效加工能力，并能进行稳定切削，在保证静态刚度的前提下，还必须提高动态刚度。常用的措施主要有提高系统的刚度、增加阻尼以及调整构件的自振频率等。试验表明，提高阻尼系数是改善抗振性的有效方法。

CK6140数控卧式车床设计

目录 1 总体方案 0 1.1 CK6140的现状和发展 (1) 1.2 CK6140数控卧式车床的总体方案论证与拟定 (2) 1.2.1 数控车床 (2) 1.2.2 CK6140数控卧式车床的拟定 (2) 2 机械部分设计计算说明 (4) 2.1 主运动部分计算 (4) 2.1.1 参数的确定 (4) 2.1.2 传动设计 (5) 2.1.3 转速图的拟定 (8) 2.1.4 带轮直径和齿轮齿数的确定 (11) 2.1.5 传动件的估算和验算 (19) 2.1.6 展开图设计 (36) 2.2纵向进给运动设计 (53) 2.2.1 滚珠丝杆副的选择 (53) 2.2.2驱动电机的选用 (58) 3 控制系统设计 (62) 3.1绘制控制系统结构框图 (62) 3.2.选择中央处理单元（CPU）的类型 (62) 3.3存储器扩展电路设计 (63) 3.４I/O接口电路及辅助电路设计 (64) 参考文献 (70) 致谢 (72) LATHES (77)

1 总体方案 1.1 CK6140的现状和发展自第一台数控机床在美国问世至今的半个世纪内，机床数控技术的发展迅速，经历了六代两个阶段的发展过程。其中，第一个阶段为NC阶段；第二个阶段为CNC阶段，从1974年微处理器开始用于数控系统，即为第五代数空系统。在近20多年内，在生产中，实际使用的数控系统大多是这第五代数控系统，其性能和可靠性随着技术的发展得到了根本性的提高。从20世纪90年代开始，微电子技术和计算机技术的发展突飞猛进，PC微机的发展尤为突出，无论是软硬件还是外器件的进展日新月异，计算机所采用的芯片集成化越来越高，功能越来越强，而成本却越来越低，原来在大，中型机上才能实现的功能现在在微型机上就可以实现。在美国首先推出了基于PC微机的数控系统，即PCNC系统，它被划入为所谓的第六代数控系统。下面从数控系统的性能、功能和体系结构三方面讨论机床。数控技术的发展趋势： 1.性能方面的发展趋势（1）.高速高精度高效（2）.柔性化（3）.工艺复合和轴化（4）.实时智能化 2.功能发展方面（1）.用户界面图形化（2）.科学计算可视化（3）.插补和补偿方式多样化（4）.内置高性能PLC （5）.多媒体技术应用 3.体系结构的发展（1）.集成化（2）.模块化（3）.网络化

卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计(doc 10页)

卧式数控车床刀架结构与驱动系统设计（doc 10页）

南京航空航天大学毕业设计（论文）开题报告题目卧式数控车床刀架结构及驱动系统设计系部机电工程系专业机械工程及自动化学生姓名崔美学号2007011102 指导教师杨雪职称助教毕设地点南京航空航天大学

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。

1.结合毕业设计（论文）课题任务情况，根据所查阅的文献资料，撰写1500～2000字左右的文献综述：

数控机床是多品种小批量生产的高效自动化的技术群体, 它是把多工序加工、切削处理、刀具磨损和测量等各种功能集为一体的自动化机床。随着科学技术的迅猛发展, 数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志。其中数控回转刀架是数控车床的重要部件之一, 刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。目前，国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和转位速度, 以适应高质量、高效率生产的要求。 1.1 自动回转刀架的发展和应用目前国内数控刀架以电动为主，分为立式和卧式两种，主要用于简易数控车床。卧式刀架有八、十、十二等工位，可正、反方向旋转，就近选刀，用于全功能数控车床。另外卧式刀架还有液动刀架和伺服驱动刀架。电动回转刀架是数控车床重要的传统结构，合理地选配电动回转刀架，并正确实施控制，能够有效的提高劳动生产率，缩短生产准备时间，消除人为误差，提高加工精度等等。另外，加工工艺适应性和连续稳定的工作能力也明显提高，尤其是在加工几何形状较复杂的零件时，除了控制系统能提供相应的控制指令外，很重要的一点是数控车床配备了易于控制的电动回转刀架，以便一次装夹所需的各种刀具，灵活、方便地完成各种几何形状的加工。 1.2自动回转刀架的现实意义数控机床以其高效率在工业发展上发挥了重要的作用，数控回转刀架是数控车床重要部件之一, 刀架用于夹持切削用的刀具，因此其结构直接影响机床的切削性能和切削效率。它在一定程度上标志着数控车床的技术水平, 并且与加工精度和生产效率密切相关。因此, 国内外都在不断地提高数控回转刀架的重复定位精度和换刀速度, 以适应高质量、高效率生产的要求。目前具有世界先进水平的数控车床, 其换刀速度已达到1s 以内, 重复定位精度可保证小于0.002mm。 1.3数控回转刀架的展望随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。德国Sauter（肖特）公司的产品的性能指标较高,代表数控车床用转塔刀架的发展前沿,具体表现在: （1）刀架转位时间最短,且转位准确。数控刀架作为数控机床必需的功能部件，直接

数控机床的机械结构

第七章数控机床的机械结构第一节概述数控机床是高精度和高生产率的自动化机床，其加工过程中的动作顺序、运动部件的坐标位置及辅助功能，都是通过数字信息自动控制的，操作者在加工过程中无法干预，不能像在普通机床上加工零件那样，对机床本身的结构和装配的薄弱环节进行人为补偿，所以数控机床几乎在任何方面均要求比普通机床设计得更为完善，制造得更为精密。为满足高精度、高效率、高自动化程度的要求，数控机床的结构设计已形成自己的独立体系，在这一结构的完善过程中，数控机床出现了不少完全新颖的结构及元件。与普通机床相比，数控机床机械结构有许多特点。在主传动系统方面，具有下列特点： (1)目前数控机床的主传动电机已不再采用普通的交流异步电机或传统的直流调速电机，它们已逐步被新型的交流调速电机和直流调速电机所代替。 (2)转速高，功率大。它能使数控机床进行大功率切削和高速切削，实现高效率加工。 (3)变速范围大。数控机床的主传动系统要求有较大的调速范围，一般Rn＞100，以保证加工时能选用合理的切削用量，从而获得最佳的生产率、加工精度和表面质量。 (4)主轴速度的变换迅速可靠。数控机床的变速是按照控制指令自动进行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。由于直流和交流主轴电机的调速系统日趋完善，不仅能够方便地实现宽范围的无级变速，而且减少了中间传递环节，提高了变速控制的可靠性。在进给传动系统方面，具有下列特点：（1）尽量采用低摩擦的传动副。如采用静压导轨、滚动导滚和滚珠丝杠等，以减小摩擦力。（2）选用最佳的降速比，以达到提高机床分辨率，使工作台尽可能大地加速以达到跟踪指令、系统折算到驱动轴上的惯量尽量小的要求。（3）缩短传动链以及用预紧的方法提高传动系统的刚度。如采用大扭矩宽调速的直流电机与丝杠直接相连应用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副，丝杠支承设计成两端轴向固定的、并可预拉伸的结构等办法来提高传动系统的刚度。（4）尽量消除传动间隙，减小反向死区误差。如采用消除间隙的联轴节（如用加锥销固定的联轴套、用键加顶丝紧固的联轴套以及用无扭转间隙的挠性联轴器等），采用有消除间隙措施的传动副等。第二节数控机床的主传动系统一、对主传动系统的要求

数控车床的常见结构

数控车床的常见结构一、数控车床的现状 1. 床身和导轨 (1)床身机床的床身是整个机床的基础支承件，是机床的主体，一般用来放置导轨、主轴箱等重要部件。床身的结构对机床的布局有很大的影响。按照床身导轨面与水平面的相对位置，床身有图1所示的5种布局形式。一般来说，中、小规格的数控车床采用斜床身和平床身斜滑板的居多，只有大型数控车床或小型精密数控车床才采用平床身，立床身采用的较少。平床身工艺性好，易于加工制造。由于刀架水平放置，对提高刀架的运动精度有好处，但床身下部空间小，排屑困难；刀架横滑板较长，加大了机床的宽度尺寸，影响外观。平床身斜滑板结构，再配置上倾斜的导轨防护罩，这样既保持了平床身工艺性好的优点，床身宽度也不会太大。斜床身和平床身斜滑板结构在现代数控车床中被广泛应用，是因为这种布局形式具有以下特点： ☆容易实现机电一体化； ☆机床外形整齐、美观，占地面积小； ☆容易设置封闭式防护装置； ☆容易排屑和安装自动排屑器； ☆从工件上切下的炽热切屑不至于堆积在导轨上影响导轨精度； ☆宜人性好，便于操作； ☆便于安装机械手，实现单机自动化。例如，宝鸡机床厂设计生产的CJK6140H系列简式数控车床采用的是平床身平滑板结构；CK75系列全功能数控车床采用的是后斜床身斜滑板结构。而我们刚刚研制开发完成的CK535D全功能数控倒置立式车床，采用的是直立床身直立滑板结构。该机床采用大功率内藏式电主轴结构，主轴可沿X和Z轴移动，以实现自动上下料功能。该机床配置有自动回转料库，从而实现单机自动化，同时该机床也很容易被加入生产线。 a)后斜床身-斜滑板b)直立床身-直立滑板

c)sp; c)平床身-平滑板 d)前斜床身-平滑板 e)平床身-斜滑板图1 床身布局 (2)导轨车床的导轨可分为滑动导轨和滚动导轨两种。滑动导轨具有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。导轨刚度的大小、制造是否简单、能否调整、摩擦损耗是否最小以及能否保持导轨的初始精度，在很大程度上取决于导轨的横截面形状。车床滑动导轨的横截面形状常采用山形截面和矩形截面。山形截面，如图2(a)所示。这种截面导轨导向精度高，导轨磨损后靠自重下沉自动补偿。下导轨用凸形有利于排污物，但不易保存油液。矩形截面，如图2(b)所示。这种截面导轨制造维修方便，承载能力大，新导轨导向精度高，但磨损后不能自动补偿，需用镶条调节，影响导向精度。 a) 山形截面b) 矩形截面

数控车床主轴设计

数控车床主轴系统分析报告学院：机械工程学院班级：09创新一班姓名：学号：0910100xxx

MJ-50数控车床主轴结构下图为MJ-50数控车床主轴结构。交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7 。主轴前支承由一个双列圆柱滚子轴承1 1和一对角接触球轴承1 0组成，轴承11用来承受径向载荷，两个角接触球轴承分别承受两个方向的轴向载荷，另外还承受径向载荷。松开螺母8的锁紧螺钉，就可用螺母来调整前支承轴承的间隙。主轴的后支承为双列圆柱滚子轴承14，轴承间隙由螺母1和螺母6来调整。主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长，前后支承所用双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。前支承中的角接触轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。主轴所采用的支承结构适宜高速大载荷的需要。主轴的运动经过同步带轮16、同步带轮3以及同步带2带动脉冲编码器4，使其与主轴同速运转。脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。 1、主传动系统的传动方式：机床主传动系统可分为无极变速传动和有级变速变速传动。与普通机床相比，数控车床的主传动采用交、直流主轴调速电动机，电动机调速范围大，并可无级调速，使主轴箱结构大为简化。为了适应不同的加工需要，数控车床的主传动系统有一下三种传动方式： 1.1由电机直接驱动：主轴电机与主轴通过联轴器直接连接，或采用内装式主轴电动机直接驱动，如下图a所示。采用直接驱动大大简化了主轴箱结构，能有效提高主轴刚度。这种传动的特点是主轴转速的变化、出去转矩与电机的特性完全一致。但由于主轴的输出功率和转矩特性直接决定于主轴电动机的性能，因而使这种变速传动的应用受到了一定的限制。 1.2采用定比传动：主轴电动机经定比传动传递给主轴，如下图b所示。定比传动可采用带传动或齿轮传动，带传动具有传动噪声小、振动小的有点，一般应用在中小型数控车床上。采用定比传动扩大了直接驱动的应用范围，即在一定程度上能满足主轴功率与转矩的要求，但其变速范围仍与电动机的调速范围相同。

机电一体化课程设计-C6140卧式车床数控化改造设计讲解

机电一体化课程设计说明书设计题目：C6140卧式车床数控化改造设计班级：班设计者：学号：指导教师：

目录 1设计任务 (3) 2设计要求 (3) 2.1总体方案设计要求 (3) 2.2设计参数 (4) 2.3.其它要求 (6) 3进给伺服系统机械部分设计与计算 (6) 3.1进给系统机械结构改造设计 (6) 3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 (6) 3.2.1确定系统的脉冲当量 (6) 3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (6) 3.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核 (11) 4步进电动机的计算与选型 (14) 4.1步进电动机选用的基本原则 (14) 4.1.1步距角α (14) 4.1.2精度 (14) 4.1.3转矩 (14) 4.1.4启动频率 (15) 4.2步进电动机的选择 (15) 4.2.1 C6140纵向进给系统步进电机的确定 (15) 4.2.2 C6140横向进给系统步进电机的确定 (15) 5电动刀架的选择 (15) 6控制系统硬件电路设计 (16) 6.1控制系统的功能要求 (16) 6.2硬件电路的组成： (16) 6.3电路原理图 (17) 6.4主轴正反转与冷却泵启动梯形图.......................................... 错误！未定义书签。7总结 .. (19) 8参考文献 (19)

1设计任务设计任务:将一台C6140卧式车床改造成经济型数控车床。主要技术指标如下： 1) 床身最大加工直径460mm 2) 最大加工长度1150mm 3) X 方向（横向）的脉冲当量 mm/脉冲，Z 方向（纵向）脉冲当量 mm/脉冲 4) X 方向最快移动速度v xmax =3100mm/min ，Z 方向为v zmax =6000mm/min 5) X 方向最快工进速度v xmaxf =370mm/min ，Z 方向为v zmaxf =730mm/min 6) X 方向定位精度±0.01mm ，Z 方向±0.02mm 7) 可以车削柱面、平面、锥面与球面等 8) 安装螺纹编码器，最大导程为25mm 9) 自动控制主轴的正转、反转与停止，并可以输注主轴有级变速与无极变速信号 10) 自动控制冷却泵的起/停 11) 纵、横向安装限位开关 12) 数控系统可与PC 机串行通讯 13) 显示界面采用LED 数码管，编程采用相应数控代码 2设计要求 2.1总体方案设计要求 C6140型普通车床是一种加工效率高，操作性能好，并且社会拥有量较大的普通型车床。经过大量实践证明，将其改造为数控机床，无论是经济上还是技术都是确实可行了。一般说来，如果原有车床的工作性能良好，精度尚未降低，改造后的数控车床，同时具有数控控制和原机床操作的性能，而且在加工精度，加工效率上都有新的突破。总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此数控系统选连续控制系统。（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS —51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS —51系列单片机扩展系统。（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU 外，还包括扩展程序存 01.0= x δ02.0=z δ

数控机床电气设计

论文——数控机床电气设计姓名：专业：指导老师：年级（春、秋）层次：学习中心、函授站：二00七年十一月十五日

数控机床电气设计摘要数控技术是机械加工自动化的基础，是数控机床的核心技术，其水平高低关系到国家战略地位和体现国家综合国力的水平，近年来，PLC在工业自动控制领域应用愈来愈广，它在控制性能、组机周期和硬件成本等方面所表现出的综合优势是其它工控产品难以比拟的。随着PLC技术的发展, 它在位置控制、过程控制、数据处理等方面的应用也越来越多。在机床的实际设计和生产过程中，为了提高数控机床加工的精度，对其定位控制装置的选择就显得尤为重要。FBs系列PLC的NC定位功能较其它PLC更精准，且程序的设计和调试相当方便。本文提出的是如何应用PLC的NC定位控制实现机床数控系统控制功能的方法来满足控制要求，在实际运行中是切实可行的。整机控制系统具有程序设计思路清晰、硬件电路简单实用、可靠性高、抗干扰能力强，具有良好的性能价格比等显著优点，其软硬件的设计思路可供工矿企业的相关数控机床设计改造借鉴。关键词：数控机床、电气控制系统、控制软件总体结构设计、机电一体化、机电传动、电子技术、传感器技术、数控加工、CAD/CAM技术、电力电子技术、机械设计原理、电气控制系统、单片机、PLC;

目录第一章绪论 ............................................................ (3) 1.1课题的来源 (3) 1.2目的和意义..................................................... (3) 1.3机电一体化系统的简介..................................... (3) 1.3.1机电传动概述 (4) 1.3.2数控加工的概述 (4) 1.3.3数控加工的设备 (5) 1.4国内外动态 (7) 1.4.1国内研究的状况 (7) 1.4.2国外研究的状况 (8) 1.5机电一体化技术的发展与展望 (9) 第二章系统的总体设计 (10) 2.1机械部分 (10) 2.2电气控制系统方案 (11) 注：附图（共七张；元器件清单1份）