x5032立式铣床进给系统的设计数控改造

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1、-25-引言数控机床对进给传动系统的要求：数控机床进给传动系统承担了数控机床各直线坐标轴、回转坐标轴的定位和切削进给。无论是点位控制、直线控制还是轮廓控制，进给系统的传动精度、灵敏度和稳定性直接影响被加工件的最后轮廓精度和加工精度。为此，对进给系统中的传动装置和元件要求具有长寿命、高刚度、无传动间隙、高灵敏度和低摩擦阻力的特点，如导轨必须摩擦力比较小、耐磨性要高，通常采用滚动导轨、静压导轨等。为了提高转换效率，保证运动精度，当旋转运动被转化为直线运动时，广泛应用滚珠丝杠螺母副。为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械

2、部件首先保证它们的加工精度，其次采用合理的预紧来消除轴向传动间隙。虽在进给传动系统中采用各种措施消除间隙，但仍然可能留有微量间隙。此外由于受力而产生弹性变形，也会有间隙，所以在进给系统反方向运动时仍由数控装置发出脉冲指令进行自动补偿。数控化改造主要内容有以下几点：其一是恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复；其二是NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床；其三是翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的

3、CNC系统以最新CNC进行更新；-25-其四是技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造.一、总体方案的确定1.1设计的基本参数：原始数据：工作台宽：320mm;工作台及床鞍重量：纵向800N横向1200N;工作台快移速度：纵向2m/min横向1m/min;最大快进速度：纵向0.6m/min横向0.3m/min;主电机功率：2.2kw；转速：1450rpm工艺数据：主轴转速：265rpm走刀速度：55m/min刀具直径：35

4、mm铣削宽度：7mm铣削深度：32mm最小分辨率：纵、横向0.01mm其余数据按实际情况确定1.2设计内容：（1）总体方案确定及可行性论证。（2）进给系统机械部分改装设计，绘制改装后一个坐标轴的机械传动机构的装配图及指定零件图（A0图纸两张、A3图纸一张）。（3）编写设计说明书一份（8千字左右）。（4）进给系统采用反应式步进电机驱动。（5）设计计算、图纸、零件程序应符合国家标准。-25-1.3设计要求:总体方案设计应考虑机床数控系统的运动方式，伺服系统的类型，以及传动方式和执行机构的选择等。铣床数控化改装设计后属于经济型数控

5、机床，在保证一定加工精度的前提下，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。为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用磨擦小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙。齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。设计参数包括铣床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数，采用X5032升降台万能铣床进行数控化改装。原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量，以降低成本，缩短改造周期。机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保证安装、调试、拆卸方便；需经常调整的部

6、位调整应方便。1.4选择脉冲当量根据机床精度要求确定脉冲当量，X向：0.01mm/步，Y向：0.01mm/步（半径）1.5计算铣削力Fc：（1.1）根据机床手册-25-式中Cf—系数见表7.1-28Cf=68αe—铣削接触弧深（宽度）αe=8.5αf—每齿进给量（切厚）αf=0.1do—铣刀直径do=Φ35αp—铣削深度αp=32z—铣刀齿数z=33613N因此最大水平拖力1500kg（以下按15KN）计，可以满足最大切削力要求。二滚珠丝杆螺母副的计算和选型2.1X向（纵向）进给丝杆2.1.1计算进给牵引力：X向（纵向）进给

7、为燕尾型导轨则（2.1）式中Fx、Fy、Fz一切削分力（N）G—移动部件重量G=2000N—导轨上的摩擦系数=0.2-25-K—考虑颠复力矩影响的实验系数K=1.4对圆柱铣刀加工，各切削分力有,,,取中间值,，，则2.2）而插补平面内合力（2.3）在一周的切削过程中取平均切削力为（2.4）2.1.2计算最大动负载C选用滚珠丝杆副的直径do时，必须保证在一定轴向负载作用下，丝杆在回转100万转（106转）后，在它的滚道上不产生点蚀的现象，这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杆能承受的最大动负载C，可用下式计算：（2.5）式中L—

8、寿命,以106转为一单位（2.6）n—丝杆转速，（γ/min），用下式计算（2.7）Vs—最大切削条件下的进给速度（m/min）Vs=0.4～0.6m/min,取Vs=0.5m/min-25-L0—丝杆导程（mm）,L0=6mmT—使用寿命（h），对于数控机床T=15000h—运用系数见表