xk0824立式数控铣床进给驱动部件设计 大学学位论文.doc

XK0824型数控铣床是一种精密、轻便型立式数控铣床。本机床结构合理紧凑，操作方便灵活，维护方便。机床主轴采用变频无极调速，进给为三坐标驱动。三进给轴进给驱动可采用步进电机驱动开环伺服系统或交流伺服电机驱动半闭环伺服系统，驱动电机带动精密滚珠丝杠副移动坐标，精度高、稳定、加工快捷、高效。 机床控制系统可选配各种国产及进口系统（Mashin-03M；KND；广数90系列； SIEMENS），系统功能完善。若配套供应完善的数控编程仿真软件，特别适合于高等工科院校、中专、技工学校的机械制造、机电一体化等相关专业的综合实验，以及学生的金工实习、数控操作培训等，是数控教学的理想设备，亦可满足一些生产企业加工有色金属小型较复杂零件生产需求。 数控机床的组成和分类 数控机床是数值控制的工作母机的总称。一般由输入输出设备、数控装置、伺服系统、测量反馈装置和机床本体组成，见图1-1。 图1-1 数控机床的组成框图 数控机床品种繁多、功能各异，可以从不同的角度对其进行分类。 1、按机械加工的运动轨迹分类 1）点位控制数控机床 2）直线控制数控机床 3）轮廓控制数控机床 2、按伺服系统的控制原理分类 1）开环控制的数控机床 这类数控机床不带有位置检测装置，数控装置零件程序处理后，输出数字指令信号给伺服系统，驱动机床运动。指令信号 是单向的，如图1－2所示。 图1-2 开环控制的数控机床 2）闭环控制的数控机床 这类机床带有检测装置。它随时接受在工作台端测得的实际位置反馈信号，将其与数控装置发来的指令位置信号相比较，有其差值控制进给轴运动，知道差值为零时，进给轴停止运动，如图1－3所示。 图1-3闭环控制的数控机床 3）半闭环控制的数控机床 闭环控制的数控机床与半闭环控制的数控机床的区别在于检测反馈信号不是来自工作台，而是来自电动机端或丝杠连接的测量元件，见图1－4。实际位置的反馈值是通过间接测得的伺服电动机的角位移算出来的，因而控制精度没有闭环高，但机床工作的稳定性却由于大惯量工作台被排除在控制环外而提高，调试方便，因而广泛用于数控机床中。 图1-4 半闭环控制的数控机床 3、按照功能水平分类 数控机床的分类按所使用的控制系统的配置及功能而分。它分为高级型、普通型和经济型数控机床。对每一种数控机床的分类主要看其内涵，即主要技术参数、功能指标和关键部件的功能水平。分类见表1－1。 表1-1 数控机床的分类 类 型 主控机 进 给 联动 轴数 进给分辨率 进给速度 (m\min) 自动化程度 高级型 32位微 处理器 交流伺 服驱动 5轴以上联动 0.1μm ≥24 具有通信，联网，监控管理功能 普及型 16位或 32位微 处理器 交流或 直流伺 服驱动 4轴及以下 1μm ≤24 具有人机 对话接口 经济型 单板机 单片机 步进 电动机 3轴及以下 10μm 6-8 功能较简单 1.3 数控机床的特点及使用范围 现代数控机床具有许多普通机床无法实现的特殊功能，其特点有： 1）加工零件适应性强，灵活性好 2）加工精度高，产品质量稳定 3）生产效率高 4）减少工人劳动强度 5）生产管理水平提高 机械加工工业中，大批量零件的生产宜采用专用机床或自动线。对于小批量产品的生产，由于产品品种变换频繁、批量小、加工方法的区别大，宜采用数控机床。数控机床的使用范围见图1-5。当零件不太复杂，生产批量较小时，宜采用通用机床；当生产批量较大时，宜采用专用机床；而当零件复杂程度较高时，宜采用数控机床。 图1-5 数控机床的使用范围 1.4 我国数控技术发展现状 我国于1958年研制出了首台NC机床．到1979年为止。由于缺乏技术基础，总体设·C机床，各类机、电、液、气基础元件等进行合作生产，提高了产品的质量，解决了可靠性问题，由此NC机床开始批量生产，并正式用于生产制造。1980年，我国NC机床产量为692台，至1999年，产量达9007台，2000年超万台，各类NC全切机床、成形机床、激光加工机床等在品种上已系列化。对于中高档次的数控机床还得依靠进口。 2.1 数控铣床的分类及工作原理 1、立式数控铣床 其主轴垂直于水平面。它主要用于水平面内的型面加工，增加数控分度头后，可在圆珠表面上加工曲线沟槽。立式数控是数控铣床中数量最多的一种，应用范围最广。 小型数控X、Y、Z方向的移动一般都由工作台完成，主运动由主轴完成，与普通立式升降台铣床相似，一般采用升降台式布局。中型数控立铣的纵向和横向移动一般由工作台完成，且工作台还可手动升降，主轴除完成主运动外，还能沿垂直方向伸缩，一