移动式数控机床系统的研究.doc

摘要 工业是我国国民经济的第一产业，为国民经济的快速发展提供了强有力的支持，而机械制造业在工业中占有举足轻重的地位，它涉及航空航天、钢铁等许多产业部门。数控技术的应用不仅给传统制造业带来革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，它对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已经是现代发展的大趋势。 本文主要针对于移动式数控机床的系统做了研究，包括数控系统的组成及分类，数控系统传动部分、动力计算以及机床主轴变速箱的装配几个方面。本文重点在第三章和第四章。第三章为数控系统的传动部分，该部分内容主要包括数控系统的分级传动系统的研究、无级变速系统的研究以及机床主轴转速的自动变换。第四章为机床的动力计算部分。该部分内容主要包括齿轮的计算、传动轴的计算。 关键字：数控系统 分级传动系统 无级传动系统 齿轮 主轴变速 目录 第一章 绪论 3 第二章 数控系统 4 第一节 数控系统的组成及工作过程 4 第二节 数控系统的分类 5 第三章 数控机床的主传动系统 7 第一节 分级变速系统 7 第二节 无级变速系统的设计 12 第三节 主轴转速的自动变换 17 第四章 数控机床的动力计算 17 第一节 齿轮的计算 17 第二节 轴的计算 22 第五章 机床主轴变速箱的装配 27 第一节 箱体内结构的特点 28 第二节 装配的方法(以轴的布置为例) 29 结论 30 参考文献 31 第一章 绪论 本章着重介绍了数控系统的基本概念及特点。通过学习，掌握数控系统的基本概念。 数字控制(NC，Numerical Control)简称数控，是指利用数字化的代码构成的程序对控制对象的工作过程实现自动控制的一种方法。数控系统(NCS，Numerical Control System)是指利用数字控制技术实现的自动控制系统。数控系统控制中的数字信息是数字量(0，1)，它与模拟控制相比具有许多优点，如可用不同的字长表示不同精度的信息，可对数字化信息进行逻辑运算、数学运算等复杂的信息处理工作，特别是可用软件来改变信息处理的方式或过程，具有很强的“柔性”。 数控设备是采用数控系统实现控制的机器设备，其操作命令是用数字或数字代码的形式来描述，工作过程是按照指定的程序自动地进行的。装备了数控系统的机床称之为数控机床。数控机床是数控设备的典型代表，其他数控设备包括数控雕刻机、数控火焰切割机、数控测量机、数控绘图机、数控插件机、电脑绣花机、工业机器人等。 数控系统的硬件基础是数字逻辑电路。最初的数控系统是由数字逻辑电路构成的，因而称之为硬件数控系统。随着微计算机的发展，硬件数控系统已逐渐被淘汰，取而代之的是当前广泛使用的计算机数控系统(CNC，Computer Numerical Control)。CNC系统是由计算机承担数控中的命令发生器和控制器的数控系统，它采用存储程序的方式实现部分或全部基本数控功能，从而具有真正的“柔性”，并可以处理硬件逻辑电路难以处理的复杂信息，是数控系统的性能大大提高。 CNC系统具有如下优点： 柔性强 对于CNC系统，若需改变其控制功能，只要改变其相应的控制程序即可。因此，CNC系统具有很强的灵活性——柔性。 可靠性高 在CNC系统中，加工程序通常是一次性输入存储器，许多功能均有软件实现，硬件采用模块结构，平均无故障率很高，如FANUC公司的数控系统平均无故障已达到23000h。 易于实现多功能复杂程序控制 由于计算机具有丰富的指令系统，能进行复杂的运算处理，实现多功能、复杂程序控制。 具有较强的网络通信功能 随着数控技术的发展，实现不同类型或相同类型数控设备的集中控制，CNC系统必须具有较强的网络通信功能，便于实现直接数控(DNC，Direct Numerical Control)、柔性制造单元（FMC，Flexible Manufacturing Cell））数控机床为取得与投资相应的经济效益，其工艺范围宽，效率高。与之适应，主传动系统应有足够的变速范围、驱动功率和较高的结构性能（主轴旋转精度、刚度、抗振性等）。本将介绍主传动分级和无级变速系统的一般设计原则、自动变速方法和主轴部件的结构。这里以主运动为旋转运动为例进行分析。分级变速系统分级变速就是在主轴的最高与最低转速之间只能变换有限的若干级转速。一）主轴的变速范围与转速数列1．主轴的变速范围主轴能实现的最高转速与最低转速之比称为变速范围Rn，即  数控机床的工艺范围宽，切削速度与刀具、工件直径变化很大，所以主轴变速范围很宽。具体可根据机床经常进行的典型加工来确定，而不能将一切可能的加工情况都考虑在内。通常