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智能型电子式机械走刀器 设计说明书 设计姓名：潘扶升 指导老师：聂晓根 设计协调：徐大进 漳州福田精密机械有限公司 2013年10月18日 目 录 背景概述----------------------2 设计方案---------------------------3 设计计算------------------------------4 设计创新点------------------------------5 总结-----------------------6 第一章 背景概述 “十五”以来，我国装备制造业快速发展，机械产品高品质的需求，对机床的性能和自动化的要求提出了越来越高的要求，最近几年虽然数控机床产业规模、产量已越居世界首位，但仍然没有改变传统机床数量占居优势的状况。我国机床设备量大面广，全国有300多万台已服役30年以上的各类机床，机床种类繁多，自动化程度低，要想在近几年用自动和精密设备更新现有机床，不论是资金方面或是机床制造厂的能力方面都是办不到的。最近国家颁布的《循环经济促进法》和工信部、发改委等11部委联合发布《关于推进再制造产业发展的意见》，都把机床再制造作为与汽车零部件、工程机械并列的三大再制造领域。因此，用数控技术改造传统机床，实现机床功能升级，有重要的经济意义和环保意义。目前，美国、日本和德国等发达国家的机床改造成为新增长点。美国有300多家专业从事机床再制造的企业，分类极细，对大型多功能机床、齿轮加工机床、金属切削机床都有专业公司负责再制造，并提供售后质保服务。欧美各国已形成了较完善的旧件物流体系，再制造商通过各种渠道回收废旧机床，评估价值、重新设计、制造完成后打上“再制造”标签，重新进入市场销售。 数控机床改造或再制造是一项产品生命终期的可持续战略，有利于减少原材料消耗，节约能源，实现资源的循环再利用，同时可以再利用产品在设计与制造过程中的资本、技术附加值。有资料统计表明，机械零部件的再制造相对于新零部件制造可节能80％左右，节约物料消耗85％左右。机床再制造现已被国际上纳入低碳制造、应对全球气候变化，循环经济等可持续发展战略计划的关键技术。 传统铣床是我国机床产品中占有率最高的机床之一，对传统铣床床数控化改造就显得尤为的重要。配装电子式机械走刀器是当前铣床改造的主流。近年来，随着国内各种铣床改造需求的扩大，机床改造已经逐渐形成一个产业。目前国内生产商使用的普通铣床上，一般不带走刀器，全国市场上有老式铣床40多万台，用电子式机械走刀器改造普通铣床，每年改造10%，即每年需要4万台走刀器。而且全国每年新增铣机床约10万台，需要配装走刀器也有一万多台。因此预计每年全国市场需要5万多台走刀器。 综上分析，数控铣床市场前景广阔，而走刀器作为铣床数控化改造的主要构件，必然随着铣床需求量的增加而增加。 第二章 设计方案 1、现状及问题 随着中国工业化的快速进步，机床制造业得到迅速发展，具有操作简便，万能性好，价格低的摇臂铣床作为制造业的基本装备得到大量普及。但与之配套的工作台驱动装置进给器（俗称走刀器）目前市场上大概有两种，即电子式和机械式。他们各有优缺点，“电子式”重量轻，调速方便，但是扭矩小，安装复杂，塑料零件易损坏，不能进行快速切屑。而“机械式”扭矩大，但是调速不方便，只有固定挡位，且体积重量均较大。 所以，以下几个问题是本设计的研究重点 （1）能耗大 （2）体积大 （3）调速与扭矩不协调 （4）安装复杂 （5）自动控制性差 （6）电源为专用 二、问题解决方案 （1）为了解决能耗大，本设计采用了技术含量高的无铁芯转子盘式电机，它具有制造成本低，耗用资源少，没铁损，同功率的电机其重量比只有1/5–1/3。大量节省资源消耗。 （2）本设计巧妙的把电机与“走刀器”复合为一体，使体积变小，约为传统的1/3。 （3）本设计应用了微电脑控制技术，使电机在低速时间段由单片机控制并进行功率自动补偿，使低速段获得大扭矩，并可无极调速。 （4）本设计解决了“电子式”分体连接的复杂安装，只要卸下机床托架直接装上即可，无需任何调整。 （5）为了解决控制性差，本设计采用单片机管理，数字化控制，速度数显，具有过载、过压、过流、温度等自动控制，使用极为方便。 （6）现有机床“进给器”使用电压为110V或220V只能固定使用一种电压，如果错用将造成损坏。为解决这个问题，本设计使用获得实用新型专利的开关电源，可能不用切换110V–220V之间工作，彻底解决电压“使用不当”问题。 第三章 设计理论计算 1、为满足使用需求，依机床工作台移动实际速度得出，X轴丝杠做高转速为220 r.p.m。 2、为使X轴丝杆最高转速达到220 r.p.m，走刀器输出轴最高转速亦为2