普通铣床数控化改造设计概述fkbd.docx

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1、毕业论文文普通铣床床数控化化改造设设计学生姓名名：李 颖颖学 号：0132201331X001所在系部部：机 械 系专业班级级：13gzz数控11班指导教师师：谢 卫 蓉日 期：20166年5月 附一：毕业设计计（论文文）任务务书系 部机械工程程系指导教师师谢卫容职 称讲师学生姓名名李颖专业班级级13gzz数控1学 号设计题目目普通铣床床数控化化改造设设计设计内容目标和要求（设计内内容目标标和要求求、设计计进度等等）本课题改改造设计计经济型型数控铣铣床，应应满足实实用和加加工精度度的要求求。1. 调调研：了了解各种种数控铣铣床进给给伺服系系统中二二维工作作台的工工作性能能和加工工要求情情况，了

2、了解开环环伺服传传动系统统的组成成和特点点，提出出应满足足的技术术要求和和条件，分分析、比比较各种种可能的的方案并并提出初初步设计计方案；2. 研研究和确确定数控控铣床进给给伺服系系统的总总体设计计方案，要要求有必必要的分分析和计计算过程程；3. 结结构设计计，要求求画出总总体结构构图、关关键零部部件图并并对关键键零部件件进行校校核和验验算；4. 控控制系统统设计，画画出控制制系统原原理图；5. 撰撰写设计计说明书书（300-400页左右右）；6. 基基本技术术要求：结构尺寸寸：普通通铣床 数数控车床床的设计计参数：规格工作台行程(mm)工作台、夹具及工作重力(N)工作台快移速度(m/min)

3、最大进给速度(m/min)走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N)启动加速时间ms定位精度mmX纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向X纵向Y横向12503206802403300550016160.60.62750/2200400.01根据数控控机床要要求，由由调研确确定工作作台定位位精度和和重复定定位精度度、脉冲冲当量等等参数；7. 绘绘制主要要零部件件图不少少于2张张，装配配图1张张；8. 自自选其中中某个零零件用PPRO/E绘制制三维零零件图。9. 设设计进度度：1)、115 周周，主要要进行毕毕业设计计准备工工作，熟熟悉题目目，收集集资料，进进行毕业业实习，明明确研究究目

4、的和和任务，构构思总体体方案；2)、6610周周，设计计计算，绘图；3)、11113周周，编写写毕业设设计论文文，准备备毕业设设计答辩辩。指导教师师签名：谢卫容容年 月 日系 部审审 核2-1毕业设计计（论文文）学生生开题报报告课题名称称普通铣床床数控化化改造技技术课题类型型实践应用用型指导教师师谢卫蓉学生姓名名李颖学 号0132201331x001专业班级级13gzz数控一一班本课题的的研究现现状、研研究目的的及意义义数控技术术及装备备是发展展新兴高高新技术术产业和和尖端工工业的使使能技术术和最基基本的装装备。世世界各国国信息产产业、生生物产业业、航空空、航天天等国防防工业广广泛采用用数控技

5、技术，以以提高制制造能力力和水平平，提高高对市场场的适应应能力和和竞争能能力。工工业发达达国家还还将数控控技术及及数控装装备列为为国家的的战略物物资，不不仅大力力发展自自己的数数控技术术及其产产业，而而且在高精尖尖数控控关键技技术和装装备方面面对我国国实行封封锁和限限制政策策。因此此大力发发展以数数控技术术为核心心的先进进制造技技术已成成为世界界各发达达国家加加速经济济发展、提提高综合合国力和和国家地地位的重重要途径径。数控技技术是用用数字信信息对机机械运动动和工作作过程进进行控制制的技术术，数控控装备是是以数控控技术为为代表的的新技术术对传统统制造产产业和新新兴制造造业的渗渗透形成成的机电电

6、一体化化产品，即即所谓的的数字化化装备，如如数控机机床等。其其技术涉涉及多个个领域。数控技术术是一个个比较先先进的技技术，我我过的信信息化技技术主要要是依靠靠引进国国外的技技术，而而外放在在许多高高端的核核心技术术上有着着掌控地地位，我我们对国国外的依依存度较较高，我我国现需需要大量量从研究究开发到到使用维维修方面面各个层层次的技技术人才才。在各各国制造造业广泛泛使用数数控化技技术，以以提高制制造能力力和水平平，提高高对动态态多变市市场的适适应能力力和竞争争能力。所以我们们应该尽尽自己所所学，让让自己国国家的数数控化技技术向着着一个更更高的平平台去发发展，让让我国的的数控化化技术走走上顶端端，

7、大力力发展以以数控为为核心的的先进数数控化技技术已成成为各发发达国家家加速经经济发展展提高综综合国力力和国家家地位的的重要途途径。课题类型型：课题题类型： A-理论探探究型 B-实实践应用用型2-2本课题的的研究内内容主要了解解各种数数控铣床床进给伺伺服系统统中二维维工作台台的工作作性能和和加工要要求情况况，了解解开环伺伺服传动动系统的的组成和和特点，提提出应满满足的技技术要求求和条件件，分析析、比较较各种可可能的方方案并提提出初步步设计方方案；研研究和确确定数控控铣床进进给伺服服系统的的总体设设计方案案，要求求有必要要的分析析和计算算过程；结构设设计，要要求画出出总体结结构图、关关键零部部件

8、图并并对关键键零部件件进行校校核和验验算（1）根根据机床床要求，采采用PLLC控制制。由于于PLCC控制系系统具有有稳定性性好，工工作环境境 不挑挑剔，易易于检修修等特点点，且对对PICC系统较较为熟悉悉，因此此采用PPLC控控制系统统系统；（2）数数控机床床的进给给运动可可以分为为直线运运动和圆圆周运动动两大类类。直线线进给运运动包括括机床的的基本坐坐标轴（XX、Y、ZZ轴）以以及和基基本坐标标轴平行行的坐标标轴（UU、V、WW等）的的运动；圆周进进给运动动是指绕绕基本坐坐标轴XX、Y、ZZ回转的的坐标运运动。（3）控控制系统统设计，包包括控制制系统硬硬件的基基本组成成，控制制系统软软件的组

9、组成与结结构，计计算机伺伺服控制制系统和和PLCC控制系系统本课题研研究的实实施方案案、进度度安排为了满足足以上技技术要求求，采取取以下技技术方案案：（1） 工作台工工作面尺尺寸：112500*3220（2） 对滚珠丝丝杠采取取预紧措措施，并并对滚珠珠丝杠进进行预紧紧拉伸（3） 采用伺服服电动机机驱动（4） 将伺服电电动机与与滚珠丝丝杠连进度安排排：5.3-5.77，准备备工作，查查找需要要用到的的资料，明明确研究究目的及及内容，构构思方案案5.8-5.115，开开始绘图图5.166-5.25，准准备答辩辩2-3已查阅的的主要参参考文献献1周周骥平.机械制制造自动动化技术术M.北京京：机械械工

10、业出出版社.200032彭彭文生，李李志明，黄黄华梁.主编.机械设设计MM.北北京：高高等教育育出版社社.20002.8 3吴吴宗泽，罗罗圣国主主编.机机械设计计课程设设计手册册M. 北北京：高高等教育育出版社社.19999.6 4成成大先主主编.机机械设计计手册M.北京：:机械械工业出出版社 5成成大先主主编. 第1卷卷/机械械设计图图册MM.北北京：化化学工业业出版社社.20000.5 6文文怀兴主主编. 数控铣铣床设计计M.北京京：化学学工业出出版社.20006.11 7机机电一体体化技术术手册编编委会编编写. 第1卷卷/机电电一体化化技术手手册MM.北北京：机机械工业业出版社社8曲曲玉

11、峰.机械设设计基础础M.北京京：中国国林业出出版社.20006.9张张永宇.机械设设计基础础M.北京京：清华华大学出出版社，220099.10廖效果果.数控控技术M.武汉：湖北科科技技术术出版社社，20000.指导教师师意见指导教师师签名： 年 月月 日3毕业设计计（论文文）学生生申请答答辩表课 题 名 称称普通铣床床数控化化改造技技术指导教师师(职称称)谢卫蓉（讲讲师）申 请 理 由由毕业设计计已完成成（申请请答辩）学生所在在系部机械工程程系专业班级级13gzz数控一一班学号0132201331x001 学生生签名： 日期期：毕业设计计（论文文）指导导教师评评审表序号评分项目目（理工工类）满

12、分评分1工作量152文献阅读读与外文文翻译103技术水平平与实际际能力254研究成果果基础理理论与专专业知识识255文字表达达106学习态度度与规范范要求15总 分分100评语 （是否否同意参参加答辩辩） 指导导教师签签名：另附毕毕业设计计（论文文）指导导记录册册 年年 月 日4毕业设计计（论文文）评阅阅人评审审表学生姓名名李颖专业班级级13gzz数控一一班学号0132201331x001设计(论论文)题题目普通铣床床数控化化改造技技术评阅人评阅人职职称序号评分项目目（理工工类）满分评分1工作量152文献阅读读与外文文翻译103技术水平平与实际际能力254研究成果果基础理理论与专专业知识识25

13、5文字表达达106学习态度度与规范范要求15总 分分100评语评阅人签签名： 年 月月 日5毕业设计计（论文文）答辩辩表学生姓名名李颖专业班级级13gzz数控一一班学号0132201331x001设计(论论文)题题目普通铣床床数控化化改造技技术序号评审项目目指 标满分评分1报告内容容思路清晰晰；语言言表达准准确，概概念清楚楚，论点点正确；实验方方法科学学，分析析归纳合合理；结结论有应应用价值值。402报告过程程准备工作作充分,时间符符合要求求。103创 新对前人工工作有改改进或突突破，或或有独特特见解。104答 辩回答问题题有理论论依据，基基本概念念清楚。主主要问题题回答准准确，深深入。40总

14、 分分100答辩组评语答辩组组组长（签签字）： 年 月 日日 答辩委员会意见答辩委员员会负责责人（签签字）： 年年 月 日6-1毕业设计计（论文文）答辩辩记录表表学生姓名名李颖专业班级级13gzz数控一一班学号0132201331x001设计(论论文)题题目普通铣床床数控化化改造技技术答辩时间间答辩地点点答辩委员员会名单单问题1提问人：问题：回答（要要点）：问题2提问人：问题：回答（要要点）：问题3提问人：问题：回答（要要点）：记录人签签名（不足加加附页）7毕业设计计（论文文）成绩绩评定总总表学生姓名名：李颖颖 专专业班级级：133gz数数控一班班毕业设计计（论文文）题目目：普通通铣床数数控化

15、改改造技术术成绩类别别成绩评定定指导教教师评定定成绩评阅人人评定成成绩答辩组组评定成成绩总评成绩绩400%+200%+400%评定等级级注：成绩绩评定由由指导教教师、评评阅人和和答辩组组分别给给分(以以百分记记)，最最后按“优(990-1000)”、“良(880-89)”、“中(770-79)”、“及格(60-699)”、“不及格格(600 以下下)”评定等等级。其其中，指指导教师师评定成成绩占440%，评评阅人评评定成绩绩占200%，答答辩组评评定成绩绩占400%。摘要目前鉴于于机械制制造行业业对于加加工精度与与加工效效率的要要求不断断提升，普普通铣床已已难以承承担以上上重任。但但基于普普通

16、铣床床基数大大数控铣铣床价格格昂贵的的前提，普普通铣床床数控化化改造势势在必行行。改造造完成的的新型机机床具有有适应性性较强、加工精精度较高高、生产效效率较高高和加工工质量相相对稳定定等优点点。它综综合地应应用了计计算机应应用、自自动控制制、伺服服驱动、高高精度测测量和创创新的机机械结构构等多方方面的前前沿技术术，是今今后机床床控制的的明确发发展方向向之一。关键词：普通铣铣床；数数控化改改造；伺伺服系统统；滚珠珠丝杠目录摘要111第一章绪绪论131.1 数控机机床的组组成1331.2 机床数数控化改改造的意意义1551.3 机床数数控化改改造的必必要性和和迫切性性15第二章 铣床机机械结构构的

17、改造造设计1172.1 介绍1772.1.1 数数控铣床床机械结结构的主主要特点点172.1.2 数数控铣床床对机械械结构的的基本要要求1882.2 铣床进进给传动动系统的的数控化化改造1192.2.1数控控铣床对对进给传传动系统统的基本本要求2202.2.2数控控铣床的的进给传传动系统统的基本本型式2212.2.3数控控改造铣铣床进给给系统的的型式及及介绍223第三章普普通铣床床数控系系统总体体设计方方案的拟拟定2553.1 总体方方案确定定253.1.1系统统的运动动方式与与伺服系系统的选选择2553.1.2控制制系统2253.1.3机械械传动方方式255第四章普普通铣床床进给伺伺服系统统

18、机械部部分2664.1 设计计计算2664.1.1系统统脉冲当当量的选选择2664.1.2滚珠珠丝杠螺螺母副的的计算和和选型2274.1.3 滚滚珠丝杠杠螺母副副的选用用与设计计274.2 纵向进进给步进进电机计计算3334.2.1等效效转动惯惯量计算算334.2.2计算算步进电电机空载载起动频频率和切切削时的的工作频频率366第五章普普通铣床床电气部部分改造造37总结399参考文献献40第一章绪绪论1.1 数控机机床的组组成如下图所所示，数数控机床床由一下下几个部部分组成成：1、程序序编制及及程序载载体 数控机床床自动加加工零件件的工作作指令是是数控程程序。在在对加工零零件进行行工艺分分析的

19、基基础上，要先确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线或加工顺序；主运动的起、停、换向、变速；进给运动的速度、位移大小等工艺参数，以及辅助装置的动作。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。把已经编编好的数数控程序序，存放放在便于于输入到到数控装装置的一一种存储储载体上上，它可可以是穿穿孔纸带带、磁带带和磁盘盘等，采采用哪一一种存储储载体，取取决于数数控装置置的设计计类型。（1）输输入装置置输入装置置的作用用是将程程序载体体（信息息载体）上上的数控控代码

20、传传递并存存入数控控系统内内。根据据控制存存储介质质的不同同，输入入装置可可以是光光电阅读读机、磁磁带机或或软盘驱驱动器等等。数控控机床加加工程序序也可通通过键盘盘用手工工方式直直接输入入数控系系统；数数控加工工程序还还可由编编程计算算机用RRS2332C或或采用网网络通信信方式传传送到数数控系统统中。 零件加工工程序输输入过程程有两种种不同的的方式：一种是是边读入入边加工工（数控控系统内内存较小小时），另另一种是是一次将将零件加加工程序序全部读读入数控控装置内内部的存存储器，加加工时再再从內部部存储器器中逐段段逐段调调出进行行加工。（2）数数控装置置数控装置置是数控控机床的的核心。数数控装置

21、置从内部部存储器器中取出出或接受受输入装装置送来来的一段段或几段段数控加加工程序序，经过过数控装装置的逻逻辑电路路或系统统软件进进行编译译、运算算和逻辑辑处理后后，输出出各种控控制信息息和指令令，控制制机床各各部分的的工作，使使其进行行规定的的有序运运动和动动作。 零件的轮轮廓图形形往往由由直线、圆圆弧或其其他非圆圆弧曲线线组成，刀刀具在加加工过程程中必须须按零件件形状和和尺寸的的要求进进行运动动，即按按图形轨轨迹移动动。但输输入的零零件加工工程序只只能是各各线段轨轨迹的起起点和终终点坐标标值等数数据，不不能满足足要求，因因此要进进行轨迹迹插补，也也就是在在线段的的起点和和终点坐坐标值之之间进

22、行行“数据点点的密化化”，求出出一系列列中间点点的坐标标值，并并向相应应坐标输输出脉冲冲信号，控控制各坐坐标轴（即即进给运运动的各各执行元元件）的的进给速速度、进进给方向向和进给给位移量量等。（3）辅辅助控制制装置 辅助控制制装置的的主要作作用是接接收数控控装置输输出的开开关量指指令信号号，经过过编译、逻逻辑判别别和运动动，再经经功率放放大后驱驱动相应应的电器器，带动动机床的的机械、液液压、气气动等辅辅助装置置完成指指令规定定的开关关量动作作。这些些控制包包括主轴轴运动部部件的变变速、换换向和启启停指令令，刀具具的选择择和交换换指令，冷冷却、润润滑装置置的启动动停止，工工件和机机床部件件的松开

23、开、夹紧紧，分度度工作台台转位分分度等开开关辅助助动作。（4）驱驱动装置置和位置置检测装装置 驱动装置置接受来来自数控控装置的的指令信信息，经经功率放放大后，严严格按照照指令信信息的要要求驱动动机床移移动部件件，以加加工出符符合图样样要求的的零件。因因此，它它的伺服服精度和和动态响响应性能能是影响响数控机机床加工工精度、表表面质量量和生产产率的重重要因素素之一。驱驱动装置置包括控控制器（含含功率放放大器）和和执行机机构两大大部分。目目前大都都采用直直流或交交流伺服服电动机机作为执执行机构构。 位位置检测测装置将将数控机机床各坐坐标轴的的实际位位移量检检测出来来，经反反馈系统统输入到到机床的的数

24、控装装置之后后，数控控装置将将反馈回回来的实实际位移移量值与与设定值值进行比比较，控控制驱动动装置按按照指令令设定值值运动。由于可编编程逻辑辑控制器器（PLLC）具具有响应应快，性性能可靠靠，易于于使用、编编程和修修改程序序并可直直接启动动机床开开关等特特点，现现已广泛泛用作数数控机床床的辅助助控制装装置。（5）机机床的机机械部件件数控机床床的机床床本体与与传统机机床相似似，由主主轴传动动装置、进进给传动动装置、床床身、工工作台以以及辅助助运动装装置、液液压气动动系统、润润滑系统统、冷却却装置等等组成。但但数控机机床在整整体布局局、外观观造型、传传动系统统、刀具具系统的的结构以以及操作作机构等

25、等方面都都已发生生了很大大的变化化。这种种变化的的目的是是为了满满足数控控机床的的要求和和充分发发挥数控控机床的的特点。 1.2 机床数数控化改改造的意意义众所周知知，制造造业是国国民经济济的基础础产业和和支柱产产业，是是推动国国家技术术进步的的主要力力量。加加入WTTO之后后，我国国制造业业正面临临极大的的考验和和挑战。我我国制造造业水平平与发达达国家相相比，总总体水平平偏低，这这直接影影响到我我国工业业产品质质量的提提高和制制造成本本的降低低，影响响到我国国工业产产品的国国际市场场竞争力力。为改改变这种种落后状状况，必必须提高高制造业业的装备备水平，特特别是机机床的数数控化率率。购置置数控

26、机机床是提提高机床床数控化化率的途途径；对对旧机床床进行数数控化改改造，也也是提高高机床数数控化率率的重要要途径之之一。我国机电电行业（包包括机械械、电子子、汽车车、航空空、航天天、轻工工、纺织织、冶金金、煤炭炭、邮电电、船舶舶等）拥拥有的机机床结构构比较陈陈旧，操操作系统统复杂，控控制系统统落后，生生产效率率低下，如如果靠购购置新的的数控机机床取而而代之，显显然耗资资巨大，不不符合国国情。因因此，采采用数控控技术对对现有机机床进行行改造，符符合国家家的产业业政策。另另外，从从市场容容量来讲讲，不管管是汽车车制造业业、模具具制造业业，还是是军工企企业，机机床数控控化改造造都蕴藏藏着无限限商机。

27、近年来，美美国、日日本、德德国、英英国、等等发达国国家，在在制造大大量数控控机床的的同时，也也非常重重视对普普通机床床的数控控化改造造，机床床的技术术改造市市场十分分活跃。在在美国，机机床改造造业被称称为机床床再生业业；在日日本，机机床改造造业被称称为机床床改装业业。机床床改造业业正逐步步从机床床制造业业中分化化处理，形形成了用用数控技技术改造造机床和和生产线线的新的的行业和和领域。1.3 机床数数控化改改造的必必要性和和迫切性性从宏观上上看，在在20世世纪700年代末末、800年代初初，工业业发达国国家的军军、民机机械工业业，已开开始大规规模应用用数控机机床。其其本质是是，采用用信息技技术对

28、传传统产业业进行技技术改造造。除在在制造过过程中采采用数控控机床，FFMC、FFMS外外，还包包括在产产品开发发中推行行CADD、CAAE、CCAM、虚虚拟制造造，在生生产管理理中推行行MISS（管理理信息系系统）、CCIMSS等，以以及在其其生产的的产品中中增加信信息技术术，包括括人工智智能等的的含量。由由于采用用信息技技术对国国外军、民民机械工工业进行行深入改改造（称称之为信信息化），最最终使得得他们的的产品在在国际军军用品和和民用品品的市场场上竞争争了大为为增强。而而我国在在信息技技术改造造传统产产业方面面比发达达国家落落后约220年。如如在我国国机床拥拥有量中中，数控控机床的的比重（数

29、数控化率率）到119955年只有有1.99%，而而日本在在19994年已已达200.8%。随着着我国现现代化制制造的不不断推进进，每年年都有大大量机电电产品进进口。这这也就从从宏观上上说明了了机床数数控化改改造的必必要性和和迫切性性。从微观上上看，数数控机床床本身是是高科技技产品，它它比传统统机床有有很多突突出的优优越性，这这些优越越性的发发挥，是是数控机机床的性性能有了了质的提提高，打打了推动动了制造造也的发发展。传传统机床床经过改改造后，得得到了近近似于数数控机床床的性能能，也意意味着我我国制造造业整体体水平的的提高。第二章 铣床机械械结构的的改造设设计2.1 介绍根据我国国国情，八八十年

30、代代在普通通机床的的改造方方面，出出现了以以经济型型数控系系统改造造普通机机床，尤尤其是普普车、普普铣数控控化改造造的热潮潮，并逐逐步形成成了经济济型数控控产业。“八五”后期和“九五”，国家把旧设备的改造列入企业技术进步，工艺更新的一个重要途径，很多工厂把普通机床的数控化改造列入企业的发展计划，作为企业适应市场经济、提高产品市场占有率的一项措施。普通铣床的经济型数控化改造，除了选择可靠性高、性能稳定的数控系统外，对铣床自身的改造也是一个很重要的环节。普通铣床经济型数控化改造包括两个方面，即机床电气的数控化改造和机床本体的数控化改造。2.1.1 数数控铣床床机械结结构的主主要特点点数控铣床床作为

31、一一种高速速、高效效和高精精度的自自动化加加工设备备，由于于其控制制系统功功能强大大，使机机床的性性能得到到大大提提高。部部分机械械日趋简简化，新新的结构构，功能能不仅不不断涌现现，使得得其机械械结构和和传统的的机床相相比，有有了明显显的改进进和变化化，主要要体现在在以下几几个方面面：1、结构构简单、操操作方便便、自动动化程度度高数控铣床床需要根根据数控控系统的的指令，自自动完成成对进给给速度，主主轴转速速、刀具具运动轨轨迹以及及其它机机床辅助助机能（如如：自动动换刀、自自动冷却却等）的的控制。它它必须利利用伺服服进给系系统代替替普通机机床的进进给系统统，并可可以通过过主轴调调速系统统实现主主

32、轴自动动变速，因因此在机机械结构构上，数数控机床床的主轴轴箱、进进给变速速箱结构构一般都都非常简简单；齿齿轮、轴轴类零件件、轴承承的数量量大为减减少；电电动机可可以直接接联接主主轴和滚滚珠丝杠杠，不用用齿轮。在在使用直直线电动动机、电电主轴的的场合，甚甚至可以以不用丝丝杠、主主轴箱。在在操作上上，它不不像普通通机床那那样，需需要操作作者通过过手柄进进行调整整和变速速，操作作结构比比普通机机床要简简单得多多，许多多机床甚甚至没有有手动机机械操作作机构。此此外，由由于数控控机床的的大部分分辅助动动作都可可以通过过数控系系统的辅辅助机能能，因此此，常用用的操作作按钮也也较普通通机床少少，操作作更方便

33、便、更简简单。2、广泛泛采用高高效、无无间隙传传动装置置和新技技术、新新产品数控铣床床进行的的是高速速、高精精度加工工，在简简化机械械结构的的同时，对对于机械械结构传传动装置置和元件件在数控控铣床上上得到广广泛的应应用。如如滚珠丝丝杠副、塑塑料滑动动导轨、静静压导轨轨、直线线滚动导导轨等高高效执行行部件，不不仅可以以减少进进给系统统的摩擦擦阻力，提提高传动动效率，而而且还可可以使运运动平稳稳并获得得较高的的定位精精度。近年来，随随着新材材料、新新工艺的的普及、应应用、高高速加工工已经成成为目前前数控铣铣床的发发展方向向之一。快快进速度度达到了了每分钟钟数十米米，甚至至上百米米。主轴轴转速达达到

34、了每每分钟上上万转，甚甚至十几几万转，采采用电主主轴、直直线电动动机、直直线滚动动导轨新新产品，新新技术势势在必行行。3、具有有适应无无人化、柔柔性化加加工的特特殊部件件“工艺复复合化”和“功能集集成化”是无人人化，柔柔性化加加工的基基本要求求，也是是数控机机床的最最显著的的特点和和当前的的发展方方向。因因此，自自动换刀刀装置、动动力刀架架、自动动排屑装装置、自自动润滑滑装置等等特殊机机械部件件是必不不可少的的，有的的机床还还带有自自动工作作台交换换装置（APC）。“功能集集成化”是当前前数控铣铣床的另另一重要要发展方方向，随随着数控控铣床向向无人化化、柔性性化加工工发展，功功能集成成化更多多

35、体现在在工件的的自动装装卸、自自动定位位；刀具具的自动动对刀、破破损检测测、寿命命管理；工件的的自动测测量与自自动补偿偿等功能能上。4、对机机械结构构、零部部件的要要求高高速、高高效、高高精度的的加工要要求，无无人化的的管理以以及工艺艺复合化化、功能能集成化化一方面面可以大大大提高高生产率率，同时时，也必必然会使使机床的的开机时时间、工工作负载载随之增增加，机机床必须须在高负负载下，长长时间可可靠工作作。因此此，对组组成机床床的各种种零部件件和控制制系统的的可靠性性要求很很高。2.1.2 数数控铣床床对机械械结构的的基本要要求1、具有有较高的的静、动动刚度和和良好的的抗振性性铣床的刚刚度反映映

36、了机床床结构抵抵抗变形形的能力力。铣床床变形所所产生的的误差，通通常很难难通过调调整和补补偿的办办法予以以解决。为为了满足足数控铣铣床高效效，高精精度、高高可靠性性以及自自动化的的要求、与与普通铣铣床相比比，数控控铣床应应具有更更高的静静刚度。此此外，为为了充分分发挥机机床的效效率，加加大切削削用量，还还必须提提高机床床的抗振振性，避避免切削削是的共共振和颤颤振，而而提高结结构的动动刚度是是提高机机床抗振振性的基基本途径径。2、 具具有良好好的热稳稳定性铣床的热热变形是是影响铣铣床加工工精度的的主要因因素之一一。由于于数控铣铣床的主主轴转速速、快进进速度都都远远高高于普通通铣床，机机床又长长时

37、间处处于连续续工作状状态，电电动机、丝丝杠、轴轴承和导导轨的发发热都比比较严重重，加上上高速切切削产生生的切屑屑影响，使使得数控控机床的的热变形形影响比比普通铣铣床要严严重的多多，虽然然在先进进的数控控系统中中具有热热变形补补偿功能能，但是是它并不不能完成成消除热热变形对对于加工工精度的的影响。因因此，在在数控铣铣床上还还应采取取必要的的措施，尽尽可能减减少机床床的热变变形。3、 具具有较高高的运动动精度与与良好的的低速稳稳定性利用伺服服系统代代替普通通铣床的的进给系系统是数数控铣床床的主要要特点。伺伺服系统统的最小小移动量量（脉冲冲当量），一一般只有有0.0001mmm，甚甚至更小小，最低低

38、进给速速度，一一般只有有1mmm/miin，甚甚至更低低，这就就要求进进给系统统具有较较高的运运动精度度，良好好的跟踪踪性能低低速稳定定性，才才能对数数控系统统的位置置指令作作出准确确的响应应，从而而得到要要求的定定位精度度。传动装置置的间隙隙直接影影响铣床床的定位位精度，虽虽然在数数控中可可以通过过采取间间隙补偿偿、单向向定位等等措施减减小这一一影响，但但不能完完全消除除，特别别是对于于非均匀匀间隙，必必须采用用机械消消除间隙隙措施，问问题才能能得到较较好地解解决。4、 具具有良好好的操作作、安全全防护性性能方便、舒舒适的操操作性能能，是操操作者普普遍关心心的问题题。在大大部分数数控铣床床上

39、，刀刀具和工工件的装装卸、刀刀具和夹夹具的调调整等还还需要操操作者完完成；机机床的维维修更不不可能离离开人。而而且由于于加工效效率的提提高，数数控机床床的工件件装卸可可能比普普通机床床更加频频繁。因因此，良良好的操操作性能能是数控控机床设设计时必必须考虑虑的问题题。数控铣床床是一种种高度自自动化的的加工设设备，动动作复杂杂，高速速运动部部件较多多，对机机床动作作互锁、安安全防护护性能等等要求比比普通铣铣床要高高的多。同同时，数数控铣床床一般都都有高压压、大流流量的冷冷却系统统，为了了防止切切屑，冷冷却液的的飞溅，数数控铣床床通常都都应采用用封闭或或半封闭闭的防护护形式，增增加防护护性能。2.2

40、铣铣床进给给传动系系统的数数控化改改造数控铣床床的进给给传动系系统常用用伺服进进给系统统来工作作，伺服服进给系系统的作作用是根根据数控控系统传传来的指指令信息息，进行行放大以以后控制制执行部部件的运运动，不不仅控制制进给运运动的速速度，同同时还要要精确控控制刀具具相对于于工作的的移动位位置和轨轨迹，因因此，数数控铣床床进给系系统，尤尤其是轮轮廓控制制系统，必必须对经经运动的的位置和和运动的的速度两两方面实实现自动动控制。一个典型型的数控控铣床闭闭环控制制的进给给系统，通通常有位位置比较较、放大大元件、驱驱动单元元、机械械传动装装置和检检测反馈馈元件等等几部分分组成，而而其中的的机械传传动装置置

41、是位置置控制环环中的一一个重要要环节。这这里所说说的机械械传动装装置，是是指将驱驱动源旋旋动运动动变为工工作台直直线运动动的整个个机械传传动链，包包括减速速装置、丝丝杠螺母母副等中中间传动动机构。2.2.1数控控铣床对对进给传传动系统统的基本本要求传动系统统的刚度度和惯量量主要决决定于机机械结构构设计，而而传动系系统的间间隙、摩摩擦死区区则是造造成传动动系统非非线性的的主要原原因。因因此，数数控铣床床对机械械传动系系统的要要求可以以概况如如下：1、 提提高传动动部件的的刚度一般来说说，数控控铣床直直线运动动的定位位精度和和分辨率率都要达达到微米米级，回回转运动动的定位位精度和和分辨率率都要达达

42、到角秒秒级，伺伺服电动动机的驱驱动力矩矩（特别别是起动动、制动动是的力力矩）也也很大。如如果传动动部件的的刚度不不足，必必然会使使出阿杜杜部件产产生弹性性变形，影影响系统统的定位位精度、动动态稳定定性和响响应快速速性。加加打滚珠珠丝杠的的直径，对对滚珠丝丝杠螺母母副、支支承部件件进行预预紧，对对滚珠丝丝杠进行行预拉伸伸等，都都是提高高传动系系统刚度度的有效效措施。2、减小小传动部部件的惯惯量在驱动电电动机一一定是，传传动部件件的惯量量直接决决定了进进给系统统的加速速度，它它是影响响进给系系统快速速性的主主要因素素。特别别是在高高速加工工的数控控机床上上，由于于对进给给系统的的加速度度要求高高，

43、因此此，在满满足系统统强度和和刚度的的前提下下，应尽尽可能减减小零部部件的质质量、直直径，以以降低惯惯量，提提高快速速性。3、减小小系统的的摩擦阻阻力进给系统统的的摩摩擦阻力力一方面面会降低低传动效效率，产产生发热热，另一一方面，它它还直接接影响系系统的快快速性；此外，由由于摩擦擦力的存存在，动动、静摩摩擦系数数的编号号，将导导致传动动配件的的弹性变变形，产产生非线线性的摩摩擦死区区，影响响系统的的定位精精度和闭闭环系统统的动态态稳定性性。采用用滚珠丝丝杠螺母母副、静静压丝杠杠螺母副副、直线线滚动导导轨、静静压导轨轨和塑型型导轨等等高效执执行部件件，可以以减少系系统的摩摩擦阻力力，提高高运动精

44、精度，避避免低速速爬行。2.2.2数控控铣床的的进给传传动系统统的基本本型式数控机床床的进给给运动可可以分为为直线运运动和圆圆周运动动两大类类。直线线进给运运动包括括机床的的基本坐坐标轴（XX、Y、ZZ轴）以以及和基基本坐标标轴平行行的坐标标轴（UU、V、WW等）的的运动；圆周进进给运动动是指绕绕基本坐坐标轴XX、Y、ZZ回转的的坐标运运动。1、 滚珠丝杠杠螺母副副 滚珠丝丝杠螺母母副具有有以下特特点；（1）摩摩擦损失失小，传传动效率率高；（2）丝丝杠螺母母之间预预紧后，可可以消除除间隙，提提高了传传动刚度度；（3）摩摩擦阻力力小，而而且它几几乎与运运动速度度无关，动动、静摩摩擦力的的变化也也很小，不不易产生生低速爬爬行现象象；（4）长长期工作作磨损小小，使用用寿命厂厂，精度度保持性性好。因因此，在在数控铣铣床上得得到了广广泛应用用，是目目前中，小小型数控控机床最最为常见见的传动动型式。