XK5040数控立式铣床及控制系统设计(论文 CAD图纸全套).doc.doc
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1、 毕业设计(论文) 院 系:XX 学院 姓 名: 专 业: 机械设计 学 号: 4200209320XXX 指导教师: XX 老师 XX 大学 X 学院 2016 年 9 月 毕业设计(论文)任务书 (应由学生本人按指导教师下达的任务认真誊写) 姓名 专业 机械设计 指导教师 XXX 学号 4200209320194 入学时间 2014.09 网站(院系) 机械学院 一、课题名称 二、课题内容 三、课题任务要求 四、同组设计者 五、主要参考文献 1 陈绍龙,刘怀平.从选粉浓度解读高效转子选粉机技术:文献,盐城: 科行建材环保公司,2004 2 许林发.建筑材料机械设计(一).武汉:武汉工业大学
2、出版社,1990 3 潘孝良.硅酸盐工业机械过程及设备.武汉:武汉工业大学出版社,1993 4 叶达森.粉碎与制成.北京:中国建筑工业出版社,1992 5 汪谰.水泥工程师手册.北京:中国建筑工业出版社,1997.12 6 朱昆泉,许林发.建材机械工程手册.武汉:武汉工业大学出版社,2000.7 7 楮瑞卿.建材通用机械与设备.武汉:武汉工业大学出版社,1996.9 8 方景光.粉磨工艺及设备.武汉:武汉理工大学出版社,2002.8 9 刘景洲.水泥机械设备安装、修理及典型实例分析.武汉:武汉工业大学出版社, 2002.10 10 刘铁忠.TLS 系列组合式选粉机的开发.水泥技术,1999(1
3、):19 11 徐灏.机械设计手册.3.第 2 版.北京:机械工业出版社,2002.6 12 胡宗午,徐履冰,石来德.非标准机械设备设计手册.北京:机械工业出版社, 2002.9 13 成大先.机械设计手册.2.第 4 版.北京:化学工业出版社,2002.1 14 成大先.机械设计手册.3.第 4 版.北京:化学工业出版社,2002.1 15 成大先.机械设计手册.4.第 4 版.北京:化学工业出版社,2002.1 16 数字化手册编委会.机械设计手册(软件版)R2.0.机械工业出版社,2003.1 17 陈秀宁、施高义.机械设计课程设计.浙江:浙江大学出版社,2002 18 武汉建筑材料工业
4、学院等学校.建筑材料机械及设备.北京:中国建筑工业出版社, 1980 19 徐锦康.机械设计.第 2 版.北京:机械工业出版社,2002 20 吴一善主编.粉碎学概论.武汉:武汉工业大学出版社,1993 21 沈世德.机械原理.北京:机械工业出版社,2002 指导教师签 字 教研室主任签字 年 月 日 (此任务书装订时放在毕业设计报告第一页) 目 录 摘要 1 前言 2 第 1 章绪论 3 1.1 数控机床的知识 3 1.2 数控铣床的分类 3 1.2.1 数控立式铣床 3 1.2.2 数控卧式铣床 4 1.3 数控铣床的结构特征 4 1.3.1 数控铣床的主轴特征 5 1.3.2 控制机床的
5、坐标特征 5 1.4 数控铣床的主要功能及加工对象 5 1.4.1 数控铣床的功能 5 1.4.2 自动换刀装置及其形式 5 1.4.3 自动装置应当满足的基本要求 6 第 2 章 总体方案的设计 8 2.1 运动方案的设计9 2.1.1 运动数目的确定11 2.1.2 运动方案的确定13 2.2 功能部件的设计方案14 2.2.2 进给伺服系统18 2.2.3 自动换刀系统20 2.2.4 基础部件23 2.2.5 数控系统24 2.2.6 辅助装置24 2.3 总体布局24 2.4 主要技术参数24 2.5 小结25 第 3 章 刀库的设计26 3.1 确定刀库容量 26 3.2 确定刀库
6、形式 28 3.3 刀库结构设计 28 3.4 初估刀库驱动转距及选定电机 28 3.4.1 初选电动机与降速传动装置 29 3.4.2 初估刀库驱动转距29 3.5 刀库转位机构的普通圆柱蜗杆传动的设计30 3.6 刀库驱动转矩的校核30 3.7 花键联接的强度计算30 3.8 夹紧机构插销剪切强度的校核31 3.9 确定刀具的选择方式31 3.10 刀库的定位与刀具的松夹 31 第 4 章 刀具交换装置的设计 31 4.1 确定换刀机械手形式31 4.2 换刀机械手的工作原理32 4.3 机械手的自动换刀过程的动作顺序32 4.4 机械手回转轴 4 上的齿轮齿条设计33 4.5 自动换刀装
7、置的相关技术要求33 4.5.1 主轴准停装置33 4.5.2 换刀机械手的安装与调试33 4.6 自动换刀程序的编制33 第 5 章 自动换刀装置的控制原理34 5.1 自动换刀装置的液压系统原理图35 5.2 自动换刀装置换刀动作的顺序控制过程35 第六章 数控加工程序的编制 35 6.1 数控加工的特点 35 6.2 数控编程方法及特点 35 6.2.1 数控编程的分类 35 6.2.2 编程零点及坐标系的选择 36 6.2.3 对刀点的选择 37 6.2.4 加工路线的确定 37 6.3 数控加工程序的内容 38 6.3.1 车床程序 38 结论39 致谢40 参考文献41 摘 要 随
8、着数控技术的发展和普及,加工中心的作用越发突显它的重要性。为进一 步提高数控机床的加工效率,数控机床正向着工件在一台机床一次装夹即可完 成 多道工序或全部工序加工的方向发展,因此出现了各种类型的加工中心机床, 如 车削中心、镗铣加工中心、钻削中心等等。这类多工序加工的数控机床在加工 过 程中要使用多种刀具,因此必须有自动换刀装置,也就是所说的刀库,以便选 用 不同刀具,完成不同工序的加工工艺。自动换刀装置应当具备换刀时间短、刀 具 重复定位精度高、足够的刀具储备量、占地面积小、安全可靠等特性。 ABSTRACT Along with the numerical control technolo
9、gy development and the popularization, the processing center function reveals its importance even more suddenly.For further enhances the numerical control engine laths the processing efficiency, the numerical control engine laths is clamping to the work piece in an engine laths attire then completes
10、 the multi-channel working procedure or the complete working procedure processing direction develops, therefore appeared each kind of type The present paper is the development designs one kind of volume slightly, the structure compact, the price is low, production cycle short small vertical processi
11、ng center knife storehouse this article.First introduced the domestic and foreign processing center research present situation and the trend of development, have expounded this topic research goal, the significance.Then further introduced this small processing center knife storehouse overall structu
12、re and various parts plan choice, and has carried on the small processing center knife storehouse mechanism design calculation in this foundation, mainly includes the knife storehouse overall organization design, the electrical machinery selection, the knife storehouse rotation detent mechanism desi
13、gn knife storehouse migration part design and so on. Keywords: numerically controlled lathe; machining centers ; cut database ; mechanical hand 前 言 数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令),控制刀具按给定的工 作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床,简称数控机床。 数控机床具有广泛的适应性,加工对象改变时只需要改变输入的程序指令; 加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面,因而适合于加工中小批 量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的
14、工件,并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展,采用数控系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、 镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、 一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程 序指令记录在信息载体上,由程序读入装置接收,或由数控装置的键盘直接手 动输入。 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展,数控机床的控制系 统日益趋向于小型化和多功能化,具备完善的自诊断功能;可靠性也大大提高; 数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的类型将更加多样化,多工序集中加工的数控机床品种越
15、来 越多;激光加工等技术将应用在切削加工机床上,从而扩大多工序集中的工艺 范围;数控机床的自动化程度更加提高,并具有多种监控功能,从而形成一个 柔性制造单元,更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。 第一章 绪论 1.1 数控机床知识 数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令),控制刀具按给定的工 作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床,简称数控机床。 数控机床具有广泛的适应性,加工对象改变时只需要改变输入的程序指令; 加工性能比一般自动机床高,可以精确加工复杂型面,因而适合于加工中小批 量、改型频繁、精度要求高、形状又较复杂的工件,并能获得良好的经济效果。 随着数控技术的发展,采用数控
16、系统的机床品种日益增多,有车床、铣床、 镗床、钻床、磨床、齿轮加工机床和电火花加工机床等。此外还有能自动换刀、 一次装卡进行多工序加工的加工中心、车削中心等。 数控机床主要由数控装置、伺服机构和机床主体组成。输入数控装置的程 序指令记录在信息载体上,由程序读入装置接收,或由数控装置的键盘直接手 动输入。 随着微电子技术、计算机技术和软件技术的迅速发展,数控机床的控制系 统日益趋向于小型化和多功能化,具备完善的自诊断功能;可靠性也大大提高; 数控系统本身将普遍实现自动编程。 未来数控机床的类型将更加多样化,多工序集中加工的数控机床品种越来 越多;激光加工等技术将应用在切削加工机床上,从而扩大多工
17、序集中的工艺 范围;数控机床的自动化程度更加提高,并具有多种监控功能,从而形成一个 柔性制造单元,更加便于纳入高度自动化的柔性制造系统中。 1.2 数控铣床的分类 1.2.1 数控立式铣床 数控立式铣床是数控铣床中数量最多的一种,应用范围也最为广泛。小型 数控铣床一般都采用工作台移动、升降、及主轴不动方式,与普通立式升降台 铣床相似;中型数控立式铣床一般采用纵向和横向工作台移动方式,且主轴沿 垂直溜板上下运动;大型数控立式铣床,因要考虑到扩大行程,缩小占地面积 及刚性等技术问题,往往采用龙门架移动式,其主轴可以在龙门架的横向与垂 直溜板上运动,而龙门架则沿床身作纵向运动。 从机床数控系统控制的
18、坐标数量来看,目前 3 坐标数控立式铣床仍占大多 数。一般可进行 3 坐标联动加工,但也有部分机床只能进行 3 坐标中的任意二 个坐标联动加工。此外,还有机床主轴可以绕 X、Y、Z 坐标轴中其中一个或两 个轴作数控摆角运动的 4 坐标和 5 坐标数控立式铣床。一般来说,机床控制的 坐标轴越多,特别是要求联动的坐标轴越多,机床的功能、加工范围及可选择 的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更复杂,对数控系统的要求更 高,编程的难度更大,设备的价格也更高。 数控立式铣床可以附加数控转盘,采用自动交换台,增加靠模装置等来扩 大数控立式铣床的功能,加工范围和加工对象,进一步提高生产效率。 1.2.
19、2 卧式数控铣床 与通用卧式铣床相同,其主轴级平行于水平面。为了扩大加工范围和扩大 功能,卧式数控铣床通常采用增加数控转盘或万能数控转盘来实现 4、5 坐标加 工,这样,不但工件侧面上的连续回转轮廓可以加工出来,而且可以实现在一 次安装中,通过转盘改变工位,进行“四面加工” 。可以省去许多专用夹具或专 用角度成型铣刀。对箱体类零件或需要在一次安装中改变工位的工件来说,选 择带数控转盘的卧式铣床进行的。加工是非常合适 这类铣床目前正在逐渐增多,它的主轴方向可以更换,能达到在一台机床上 既可以进行立式加工,又可以进行卧式加工,其使用范围更广,功能更全,选 择加工的对象和余地更大,给用户带来了很多方
20、便,特别是当生产批量小,品 种较多,又需要立卧两种方式加工时,用户只需买一台这样的机床就行了。 立、卧两用数控铣床的主轴方向的更换有手动与自动两种,采用数控万能 主轴头的立、卧两用数控铣床,其主轴头可以任意转换方向,可以加工出与水 平面呈各种不同角度的工件表面。当立、卧两用数控铣床增加数控转盘后,就 可以实现对工件的“五面加工” 。即出除了工件与转盘贴合的定位面外,其它表 面都可以在一次安装中进行加工。因此,其加工性能非常优越。 1.3 数控铣床的结构特征 1.3.1 数控铣床的主轴特征 数控铣床的主轴开启与停止,主轴正反转与主轴变速等都可以按输入介质上编 入的程序自动执行。不同的机床其变速功
21、能与范围也不同。有的采用变频机组, 固定几种转速,可自选一种编入程序,但不能在运转时改变。有的采用变频器 调整,将转速分为几档,编程时可任选一档,在运转中可通过控制面板上的旋 钮,在本档范围内自由调节;有的则不分档,编程时可在整个范围内无级调速。 但是在实际操作中,调速不能有大起大落的突变,只能在允许的范围内调高或 调低,只能在允许的范围内一般都设有自动拉、退刀装置,能在数秒内完成装 刀与卸刀,换刀比较方便。此外,多坐标数控铣床的主轴可以绕 X、Y 或 Z 轴作 数控摆动,扩大了主轴自身的运动范围,但是主轴结构更加复杂。 1.3.2 控制机床运动的坐标特征 为了要把工件上各种复杂的形状轮廓连续
22、加工出来,必须控制刀具沿平面 上设定的直线、圆弧或空间直线、圆弧轨迹运动,因此,要求数控铣床的伺服 拖动系统能在多坐标方向同时协调动作,并保持预定的相互关系,这就要求机 床应能实现多坐标联动。数控铣床要控制的坐标数最少是 3 坐标中任意两坐标 联动。要实现连续加工直线变斜角工件,应实现四坐标联动。若要加工曲线变 斜角工件,是要求实现五坐标联动。因此,数控铣床所配置的数控系统档次, 一般都比其它数控机床相应更高一些。 1.4 数控铣床的主要功能及加工对象 1.4.1 数控铣床的功能 数控铣床的功能分为一般功能和特殊功能。一般功能是指各类数控铣床普遍所 具有的功能。如点位控制功能、刀具半径自动补偿
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