x502型立式铣床横向进给系统数控改造

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1、３８陕西理工学院本科课程设计题目：X502型立式铣床横向进给系统数控改造学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：0715014089学生姓名：张磊指导教师：王长乾二○一〇年十二月３８３８目   录引言3X502数控铣床横向进给系统改造设计总体要求5横向进给系统的设计计算7滚珠丝杠计算81铣削力计算82强度计算93刚度验算104稳定性验算11齿轮的转动力矩相关计算111齿轮相关计算122转动惯量计算12步进电机选择14齿轮模块设计14齿轮的轴向定位及计算17X502铣床的运动及控制22PLC

2、控制的硬件设计25硬件配置25PLC的输入、输出地址分配25PLC的I/O接线图27PLC系统的软件设计28梯形图的设计28３８３８程序指令29.总结34参考文献36致谢37３８３８1引言数控机床具有高精度、高效、高速、高可靠性等优点，并且机床结构趋于模块化、数控功能专门化。数控机床是集计算机技术、电子技术、自动控制、传感测量、机械制造、网络通信技术于一体的典型的机电一体化产品。它的发展和运用，开创了制造业的新时代，改变了制造业的生产方式、产业结构、管理方式、使世界制造业的格局发生了巨大的变化。数控技

3、术水平的高低已经成为衡量一个国家制造业现代化３８３８程度的核心标志，实现加工机床及生产过程数控化，己成为当今制造业的发展方向。我国是世界上机床产量最多的国家，但在数控机床的产品竞争力仍然处于较低的水平。因为开发一台新的数控机床的周期比较长，不能及时针对用户的需求提供满意的产品。为此我们应该在普通机床上考虑，不能一味的大量添置全新的数控机床，这样会造成资金投资量大，成本高，而且又会造成原有设备闲置浪费。把普通机床改造为数控机床不失为一条提高数控化率的有效途径。普通机床数控化改造，顾名思义就是在机床上增加

4、微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。这种机床改造花费少，改造针对性强，时间短，改造后的机床大多能克服原机床缺点和存在的问题，生产效率高，尤其适合中国机床拥有量大、生产规模小的具体国情。我国数控系统发展具有以下3个特征：(l)高档数控系统技术已经突破。如华中I型等数控系统，都具有多轴联动功能，快速进给速度在1.67m/s以上，具有较强的通信、管理功能。(2)普及型数控系统技术已经成熟。如北京机床研究所的BS9l系统，这些系统一般配有CRT显示器，可配置直流和交流司服驱动，2

5、~4轴联动。３８３８(3)经济型数控系统仍有广阔的市场前景。由于这类系统结构简单，价格便宜，非常适合中小型企业，目前仍是我国应用面最广的数控系统。比较典型的有南京大方的JWK系列。我国是机床生产大国，又是使用大国。数控机床是机械工业发展的关键产品，我国的数控机床在机床产品中的比例总体水平低。但是我国是发展中国家，许多企业财力薄弱，不可能花费大量的资金添置许多全新的数控机床，同时大量的通用机床不可能全部淘汰。因此，把普通机床改造为数控机床则不失为是一条提高数控化率的有效途径，机床改造花费少，改造针对性强

6、，时间短，改造后的机床大多能克服原机床的缺点和存在的问题，生产效率高。1.2X502数控铣床横向进给系统改造设计总体要求关于X502数控铣床横向进给系统改造设计总体要求，主要为保证进给运动，具体如下：(l)高的传动精度和定位精度传动精度和定位精度对零件的加工精度起着关键性的作用，也是机床表征的指标之一。在设计中在进给传动链中加入减速齿轮，以减少脉冲当量(伺服系统接收一个指令驱动工作台移动的距离)，预紧传动滚珠丝杠，消除齿轮、蜗轮等传动件的间隙等办法，可达到提高传动精度和定位精度的目地。(2)宽的进给调

7、速范围３８３８伺服进给系统在承担全部工作负载的条件下，应具有很宽的调速范围，以适应各种工件材料、尺寸和刀具等变化的需要。为了完成精确定位，伺服系统低速趋近速度达0.1ｍｍ/min;为了缩短辅助时间，提高加工效率，快速移动速度应高达15m/min。(3)响应速度快所谓快速响应特性是指进给系统对指令输入信号的相应速度及瞬态过程结束的迅速程度，即跟踪指令信号的响应要快;定位速度和轮廓切削进给速度要满足要求;工作台应能在规定的速度范围内灵敏而精确地跟踪指令进行单步或连续移动，在运行时不出现丢步或多步现象。进给

8、系统响应速度的大小不仅影响机床的加工效率，而且影响加工精度。(4)无间隙传动进给系统的传动间隙一般指反向间隙，即反向死区误差，它存在于整个传动链的各传动副中，直接影响数控机床的加工精度。(5)稳定性好，寿命长稳定性是伺服进给系统能够正常工作的最基本条件，特别是在低速进给情况下不产生爬行，并能适应外加负载的变化而不发生共振。稳定性与系统的惯性、刚性、阻尼及增益等都有关系，适当选择各项参数，并能达到最佳的工作性能。(6)使用维护方便３８３８数控铣床是高精度自