X6132铣床数控化改造

山东科技大学学士学位论文1摘要本设计说明书包括：概论、总体设计和结论三大部分。通过对我校教学实习基地的一台X6132铣床结构和性能的研究，针对盘式凸轮加工的特点，并结合现有条件，确定了铣床的数控化改造方案，介绍了滚珠丝杠、步进电动机的计算和选型设计及铣床数控改造的方法、改造部位、数控系统设计及机床改造时应注意的问题。改造后的铣床，进给传动实现自动变速，纵向、横向、垂直进给系统进行数控控制，并要求达到纵向最小运动单位为0.01/脉冲，横向最小运动单位0.005/脉冲，垂直方向最小运动单位0.005/脉冲并且可以提高生产效率，保证产品质量和减轻工人的劳动强度。关键词：铣床；数控改造；滚珠丝杠；步进电动机山东科技大学学士学位论文2ABSTRACTThisintroductionofthedesignincludedthreemainparts:Thedraw-upofthegeneraloutline,thedecisionandtheconclusion.AfterstudyingtheconstructionandcapabilityofX6132millingmachineinourcollege’Steachingpracticebasement，therebuildingmethodofX6132millingmachinewasintroduced，includingtheselectionanddesignofballscrewandstepelectromotor.Italsointroducesthemethodandchangingpartsofmillingmachine’Snumerizationrebuilding，thedesignofnumericalsystemarealsodiscussedanditinquiresintotherelevantquestionsofthenumerizationrebuilding.Afterthetransformationofthemilling,feedspeedautomatictransmission,vertical,horizontal,verticalfeedCNCcontrolsystemsandrequirementstoachievetheminimumverticalmovementof0.01units/pulse,theminimumlateralmovement0.005units/pulse,verticalmovementsmallestunit0.005/pulseandcanincreaseproductivityandensureproductqualityandreducelaborintensityofworkers.Keywords：Millingmachine；Numerizationrebuilding;Ballscrew;Stepelectromotor山东科技大学学士学位论文3目录序言…………………………………………………………………………4第1章绪论………………………………………………………………61、1数控系统发展史……………………………………………………61、2国内数控机床的状况分析…………………………………………71、3数控机床的改造的必要性…………………………………………111、4数控机床改造的经济性技术分析…………………………………121、5数控机床改造的可行性分析………………………………………15第2章、数控铣床总体方案的拟定…………………………………162、1设计目的和意义……………………………………………………162、2设计任务与要求……………………………………………………172、3设计应注意的问题…………………………………………………192、4总体设计方案的拟订………………………………………………19第3章、伺服进给系统机械部分的设计计算和选型……………203、1工作台总质量的估算……………………………………………203、2确定系统的脉冲当量……………………………………………203、3切削力的计算……………………………………………………213、4机床导轨的选择…………………………………………………233、5滚珠丝杠螺母副的计算和选型…………………………………233、6齿轮传动比计算…………………………………………………333、7步进电动机的计算和选型………………………………………343、8控铣床加工程序的编制…………………………………………49山东科技大学学士学位论文4第4章、滚珠丝杠副间隙的调整……………………………………524、1滚珠丝杠副的调整方法…………………………………………524、2滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用……………………………55第5章数控操作系统……………………………………………………555、1“世纪星”HNC-21/22数控系统简介…………………………565、2“世纪星”HNC-21/22数控系统使用技巧……………………585、3“世纪星”HNC-21/22数控系统编程指令特点………………59第6章设计总结…………………………………………………………61第7章参考文献…………………………………………………………62第8章致谢辞……………………………………………………………63第9章附录………………………………………………………………64山东科技大学学士学位论文5序言经济型数控是我国80年代科技发展的产物。这种数控系统由于功能适宜，价格便宜，用它来改造铣床，投资少、见效快，成为我国“七五”、“八五”重点推广的新技术之一。随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求，产品的更新换代也不断加快。因此，对数控机床的改造也就显得比较重要，数控机床的设计与改造也成为工业发展的一个重要方面。铣床的应用十分广泛，主要用于加工面或成型表面。若要在立式铣床上加工圆弧、凸轮等特殊类平面时，就要借助于圆工作台、分度头等机床附件，并对机床进行整体调整。加工精度较低，基础调整工作费事。所以，为提高工件的加工精度，保证产品质量，便于加工圆弧面和凸轮的曲面等，可以利用数控方法对铣床进行数控化改造。数控铣床，由于可以较好的解决形状复杂、精密小批多变零件的加工问题，能够稳定加工质量和提高生产率，因此，在世界上得到了大力的发展，各种类型的数控铣床不断出现，数控铣床的发展趋势是：一方面研究功能齐全自动化程度高的数控铣床，以促进社会生产达到更高的自动化水平；另一方面普遍推广经济型数控铣床以加速现有生产体系的改造。由于历史的原因，我国普通加工设备多，数控加工设备少;老设备多，新设备少。许多企业的机床精度差、故障率高。通过机床数控改造使普通机床不仅具有好的加工精度，而且还具有数控机床的功能。十几年来，随着科学技术的发展，经济型数控技术也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后一段山东科技大学学士学位论文6时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。对于原有老的经济型数控铣床，特别是80年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大；在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进一步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。毕业设计是学生在校学习阶段的最后一个教学环节，也是学生解决工程问题的重要环节。其目的是培养学生综合运用所学的专业和基础理论知识，独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立正确的设计思想和工作作风。毕业设计说明书不只反映了设计的思想内容，方法和步骤，而且还反映了学生的文理修养和作风。本说明书分为绪论、设计内容、总结三大部分，分别介绍了此次设计任务将万能卧式铣床（X6132）改造为经济型数控铣床；有关经济型数控铣床改造总体方案确定及框图、进给伺服系统机械部分设计计算及校核、加工程序编制；主要是对本次毕业设计的心得。山东科技大学学士学位论文7第1章绪论1、1系统发展史1949年美国Parson公司与麻省理工学院开始合作，历时三年研制出能进行三轴控制的数控铣床样机，取名“NumericalControl”。1953年麻省理工学院开发出只需确定零件轮廓、指定切削路线，即可生成NC程序的自动编程语言。1959年美国Keaney&Trecker公司开发成功了带刀库，能自动进行刀具交换，一次装夹中即能进行铣、钻、镗、攻丝等多种加工功能的数控机床，这就是数控机床的新种类——加工中心。1968年英国首次将多台数控机床、无人化搬运小车和自动仓库在计算机控制下连接成自动加工系统，这就是柔性制造系统FMS。1974年微处理器开始用于机床的数控系统中，从此CNC(计算机数控系统)软线数控技术随着计算机技术的发展得以快速发展。1976年美国Lockhead公司开始使用图像编程。利用CAD(计算机辅助设计)绘出加工零件的模型，在显示器上“指点”被加工的部位，输入所需的工艺参数，即可由计算机自动计算刀具路径，模拟加工状态，获得NC程序。DNC(直接数控)技术始于20世纪60年代末期。它是使用一台通用计算机，直接控制和管理一群数控机床及数控加工中心，进行多品种、多工序的自动加工。FMS柔性制造技术的基础，现代数控机床上的DNC接口就是机床数控装置与通用计算机之间进行数据传送及通讯控制用的，也是数控机床之间实现通讯用的接口。随着DNC数控技术的发展，数控机床已成为无人控制工厂的基本组成单元。山东科技大学学士学位论文820世纪90年代，出现了包括市场预测、生产决策、产品设计与制造和销售等全过程均由计算机集成管理和控制的计算机集成制造系统CIMS。其中，数控是其基本控制单元。20世纪90年代，基于PC-NC的智能数控系统开始得到发展，它打破了原数控厂家各自为政的封闭式专用系统结构模式，提供开放式基础，使升级换代变得非常容易。充分利用现有PC机的软硬件资源，使远程控制、远程检测诊断能够得以实现。1、2国内数控机床的状况分析近年来我国企业的占有率逐年上升，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。2001年，我国机床工业产值已进入世界第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27.3%。近年来我国出口额增幅较大的有数控车床、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。出口的品种以中低档为主。1、2、1新产品开发有了很大突破，技术含量高的产品占据主导地位例如：全长33公里的上海磁悬浮快速列车线，是“十五”期间国家重点建设项目，其中组成列车线的2550根轨道梁是整个工程的最关键部分，山东科技大学学士学位论文9对加工轨道梁的精度提出了相当高的要求。去年年初，沈阳机床集团机床股份有限公司中捷友谊厂以工期6个月、标的6200万元在磁悬浮轨道专用项目公开招标中折桂，并于8月底将一次性验收合格的8台数控镗铣床组成的轨道梁生产线一次试车成功，目前这套铣镗加工中心已加工出轨道梁1100根，确保了轨道梁的加工精度和速度，为实现今年年底试车打下了良好的基础。1、2、2产量大幅度增长，数控化率显著提高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%。金切机床行业产值数控化率从2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。1、2、3发展的关键配套产品有了突破近年来通