普通立式铣床进给轴的经济型数控化改造(附件)
摘 要普通立式铣床经济型数控化改造，是在原有机床机械结构的基础上，缩短传动链，增加控制系统，提高机床的加工精度和加工效率。针对普通铣床x502进给轴进行数控化改造，分为机械部分和控制部分两个方面。改造后的机械部分主要由电机通过齿轮传动带动丝杠转动，再通过滚珠丝杠螺母副带动平台移动。控制部分采用西门子802s系统，选用开环伺服系统的结构。控制系统传输控制信号给驱动器，最终驱动电机旋转。机床的数控化改造就是将普通机床与最新技术相结合，将减少成本与提高性能相结合。
目 录
第一章 绪 论 1
第二章 数控改造总体方案的设计 2
2.1系统设计方案的论证 2
2.2 机械传动系统的改造方案的确定 2
第三章 机械部分设计 3
3.1 工作载荷分析及计算 3
3.2 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 4
第四章 控制电路设计 24
4.1 总体方案设计 24
4.2控制系统选型 24
4.3驱动系统选型 24
4.4具体控制电路设计 26
结 束 语 27
致 谢 28
参考文献 29
绪 论
随着时代的进步，普通机床已经不能满足市场需求。许多企业正渐渐将普通机床改造成数控机床，这是时代的要求。
我国现在各类普通机床大约有几百万台，其中有将近70%的机床是可以进行数控化改造。可以想象这是一个多么大的市场需求，数控化改造工程是一个可以发展成具有超高价值的产业。?
机床数控化改造之后，能够大大提高机床的加工效率和精度。之前一个人只能控制一台机器，改造后一个人可以同时操控多台机器。同时，机床的加工精度大大提高，人为误差引起的废品率减少很多。减少事故发生的概率，机器改造后的机器，提高了安全性能，可以减少事故发生率，不仅保证了运营商的安全也能带来巨大的利润。?
机床的数控化改造就是将普通机床与最新技术相结合，减少成本与提高性能相结合。在中国，再制造领域正冉冉升起，市场发展前景巨大。
数控改造总体方案的设计
2.1系统设计方案的论证
创新原结构的机器设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
，最终使机器达到所需的工作状态，这是数控系统的改造。数控改造不是仅仅地在普通铣床上装上数控系统，也不是在普通铣床上的局部进行改进就可以了，需要考虑多方要素。普通铣床有很多缺点，如：刚度差，抗震性差，热变形，滑动面和摩擦之间的摩擦过大，传动部件等有间隙等。普通铣床无法满足精度，生产率，表面质量和使用寿命等要求。
普通铣床的经济型数控化改造应该在满足设计要求的前提下，尽可能的少改动原有普通铣床，这样既可以减轻改造任务又可以降低改造成本。
2.2机械传动系统的改造方案的确定
按照要求需要：脱开离合器，拿掉手轮，将手轮轴通过一对齿轮与步进电机相连，纵向横向进给系统用步进电机作为驱动电机，工作台升降移动仍用手动。为了保证精度要求，横向及纵向进给系统的丝杠改为滚珠丝杠副传动，滚珠丝杆安装在之前丝杆的位置。
充分了解了铣床结构后，按照任务书的要求确定机械传动系统改造方案。通过计算先确定机床的切削力，确定滚珠丝杆的尺寸和丝杆螺母副的型号。以及确定减速器的传动比，选用合适的齿轮。还有就是确定电机的型号。原来的丝杠和导轨被重新更换，改换成滚珠丝杠螺母副时丝杠螺母副的型号及安装形式如何确定等。
第三章 机械部分设计
3.1 工作载荷分析及计算
因为这是经济型数控铣床，所以我通过主电动机功率计算切削力。主传动功率包括切削功率，空载功率以及附加功率。
即： N= (31)。
正常的轻载高速的中小型机床，空载功率能够到达总功率的一半。取=0.5N； 。
所以总功率为：(KW) 则：=。
在进给传动中切削功率为：(KW)(33)。
式中k为铣床的传动系数。
经查书得k=0.85.为传动效率，为主轴上的传动功率与主电机的功率之比。由任务书可知主轴传动功率为1.45kw,主轴电机的功率为2.2kw。所以=0.66。所以。已知主轴的最小转速n为48（r/min),所以切削时在主轴上的扭矩Mn=9152.08（Ncm）(34)。已知铣刀的最大直径为32mm，所以主切削力为=（N）(35)。
进给工作台工作载荷,,的计算
为了方便测量，通常将作用在工件上的总切削力沿机床工作台的运动方向分解为三个力：进给力，横向进给力，垂直进给力。
根据机电一体化系统设计课程设计指导书的第三章表35 各铣削力之间的比值 可计算出五组,,（取范围的最大值计算最大值）。
端铣对称铣削
=0.4=0.42860.02=1144.01(N)
=0.95=0.952860.02=2717.02(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
端铣逆铣
=0.9=0.92860.02=2574.02(N)
=0.7=0.72860.02=2002.01(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
端铣顺铣
=0.3=0.32860.02=858.01(N)
=1=12860.02=2860.02(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
（4）周铣—逆铣
=1.2Fz=1.2×2860.02=3432.04(N)
=0.4 Fz=0.4×2860.02=1144.01(N)
=0.3 Fz=0.3×2860.02=858.01 (N)
（5）周铣—顺铣
=0.9Fz=0.9×2860.02=2574.02(N)
=0.4 Fz=0.4×2860.02=1144.01(N)
=0.8 Fz=0.8×2860.02=2288.02(N)
无论是x轴还是y轴，它的切削力是一样。
目 录
第一章 绪 论 1
第二章 数控改造总体方案的设计 2
2.1系统设计方案的论证 2
2.2 机械传动系统的改造方案的确定 2
第三章 机械部分设计 3
3.1 工作载荷分析及计算 3
3.2 滚珠丝杠螺母副的选型和校核 4
第四章 控制电路设计 24
4.1 总体方案设计 24
4.2控制系统选型 24
4.3驱动系统选型 24
4.4具体控制电路设计 26
结 束 语 27
致 谢 28
参考文献 29
绪 论
随着时代的进步，普通机床已经不能满足市场需求。许多企业正渐渐将普通机床改造成数控机床，这是时代的要求。
我国现在各类普通机床大约有几百万台，其中有将近70%的机床是可以进行数控化改造。可以想象这是一个多么大的市场需求，数控化改造工程是一个可以发展成具有超高价值的产业。?
机床数控化改造之后，能够大大提高机床的加工效率和精度。之前一个人只能控制一台机器，改造后一个人可以同时操控多台机器。同时，机床的加工精度大大提高，人为误差引起的废品率减少很多。减少事故发生的概率，机器改造后的机器，提高了安全性能，可以减少事故发生率，不仅保证了运营商的安全也能带来巨大的利润。?
机床的数控化改造就是将普通机床与最新技术相结合，减少成本与提高性能相结合。在中国，再制造领域正冉冉升起，市场发展前景巨大。
数控改造总体方案的设计
2.1系统设计方案的论证
创新原结构的机器设计
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
，最终使机器达到所需的工作状态，这是数控系统的改造。数控改造不是仅仅地在普通铣床上装上数控系统，也不是在普通铣床上的局部进行改进就可以了，需要考虑多方要素。普通铣床有很多缺点，如：刚度差，抗震性差，热变形，滑动面和摩擦之间的摩擦过大，传动部件等有间隙等。普通铣床无法满足精度，生产率，表面质量和使用寿命等要求。
普通铣床的经济型数控化改造应该在满足设计要求的前提下，尽可能的少改动原有普通铣床，这样既可以减轻改造任务又可以降低改造成本。
2.2机械传动系统的改造方案的确定
按照要求需要：脱开离合器，拿掉手轮，将手轮轴通过一对齿轮与步进电机相连，纵向横向进给系统用步进电机作为驱动电机，工作台升降移动仍用手动。为了保证精度要求，横向及纵向进给系统的丝杠改为滚珠丝杠副传动，滚珠丝杆安装在之前丝杆的位置。
充分了解了铣床结构后，按照任务书的要求确定机械传动系统改造方案。通过计算先确定机床的切削力，确定滚珠丝杆的尺寸和丝杆螺母副的型号。以及确定减速器的传动比，选用合适的齿轮。还有就是确定电机的型号。原来的丝杠和导轨被重新更换，改换成滚珠丝杠螺母副时丝杠螺母副的型号及安装形式如何确定等。
第三章 机械部分设计
3.1 工作载荷分析及计算
因为这是经济型数控铣床，所以我通过主电动机功率计算切削力。主传动功率包括切削功率，空载功率以及附加功率。
即： N= (31)。
正常的轻载高速的中小型机床，空载功率能够到达总功率的一半。取=0.5N； 。
所以总功率为：(KW) 则：=。
在进给传动中切削功率为：(KW)(33)。
式中k为铣床的传动系数。
经查书得k=0.85.为传动效率，为主轴上的传动功率与主电机的功率之比。由任务书可知主轴传动功率为1.45kw,主轴电机的功率为2.2kw。所以=0.66。所以。已知主轴的最小转速n为48（r/min),所以切削时在主轴上的扭矩Mn=9152.08（Ncm）(34)。已知铣刀的最大直径为32mm，所以主切削力为=（N）(35)。
进给工作台工作载荷,,的计算
为了方便测量，通常将作用在工件上的总切削力沿机床工作台的运动方向分解为三个力：进给力，横向进给力，垂直进给力。
根据机电一体化系统设计课程设计指导书的第三章表35 各铣削力之间的比值 可计算出五组,,（取范围的最大值计算最大值）。
端铣对称铣削
=0.4=0.42860.02=1144.01(N)
=0.95=0.952860.02=2717.02(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
端铣逆铣
=0.9=0.92860.02=2574.02(N)
=0.7=0.72860.02=2002.01(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
端铣顺铣
=0.3=0.32860.02=858.01(N)
=1=12860.02=2860.02(N)
=0.55=0.552860.02=1573.01(N)
（4）周铣—逆铣
=1.2Fz=1.2×2860.02=3432.04(N)
=0.4 Fz=0.4×2860.02=1144.01(N)
=0.3 Fz=0.3×2860.02=858.01 (N)
（5）周铣—顺铣
=0.9Fz=0.9×2860.02=2574.02(N)
=0.4 Fz=0.4×2860.02=1144.01(N)
=0.8 Fz=0.8×2860.02=2288.02(N)
无论是x轴还是y轴，它的切削力是一样。
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