本科毕业设计论文--zxk7532数控立式钻铣床主运动及控制系统设计说明书27

第1章 机床总体说明

1.1 机床总体的尺寸参数

根据设计要求并参考实际情况，初步选定机床主要参数如下： 工作台宽度×长度 400×1600mm 主轴锥孔 7∶24 工作台最大纵向行程 300mm 工作台最大横向行程 375mm 主轴箱最大垂直行程 400mm 主轴转速级数 12级 主轴转速范围 30~1500r/min

X、Y轴步进电机 130BF001（反应式步进电动机） Z轴步进电动机 130BF001（反应式步进电动机） 主电动机的功率 4.0KW 主轴电动机转速 1440r/min 机床外形尺寸（长×宽×高） 150×1200×2300mm 机床净重 500Kg

1.2 机床主要部件及其运动方式的说明

1.2.1 主运动的实现

因所设计的机床要求能进行立式的钻和铣，垂直方向的行程比较大,因而采用工作台不动,而主轴箱各轴向摆放为立式的结构布局；为了使主轴箱在数控的计算机控制上齿轮的传动更准确、更平稳，工作更可靠，主轴箱主要采用液压系统控制滑移齿轮和离合器变换齿轮的有级变速。

1.2.2 进给运动的实现

本次所设计的机床进给运动均由单片机进行数字控制，因此在X、Y、Z三个方向上，进给运动均采用滚珠丝杠螺母副，其动力由步进电机通过调隙齿轮传递。

1.2.3 数字控制的实现

采用单片机控制，各个控制按扭均安装在控制台上，而控制台摆放在易操作的位置，这一点须根据实际情况而定。

1.2.4 机床其它零部件的选择

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考虑到生产效率以及生产的经济性，机床附件如油管、行程开关等，以及标准件如滚珠丝杠、轴承等均选择外购形式。

1.3 本次设计的重点

本次设计着重与主运动及控制系统设计研究。详细的阐述主轴箱的利用磁离合器实现有级变速工作原理，及其采用单片机进行数字控制。

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第2章 主传动的设计

2.1 议定转速图

2.1.1 确定结构式和结构网式：

1.主传动的确定nmax，nmin和公比Ф的确定：

根据ZJK-7532的使用说明书，初步定主轴转速范围为95～1600r／min， 则Ф＝Z?1Rn=z?1nmax＝11nmin1600＝1.29 ????????????(2.1) 95由设计手册取标准值得：Ф=1.26。 令nmax?1600则nmin?r/min，

nФmaxZ?1?16001.2611?125.9r/min ?????(2.2)

则取nmin?125r/min,nmax?1600r/min。 2.确定变速组和传动副数目：

大多数机床广泛应用滑移齿轮的变速方式，为了满足结构设计和操纵方便的要求，通常采用双联或三联滑移齿轮，因此主轴转速为12级的变速系统，总共需要三个变速组。 3.确定传动顺序方案：

按着传动顺序，各变速组排列方案有： 12＝3×2×2 12＝2×3×2 12＝2×2×3

从电机到主轴，一般为降速传动。接近电机处的零件，转速较高，从而转矩较小，尺寸也就较小。如使传动副较多的传动组放在接近电机处，则可使小尺寸的零件多些，而大尺寸的零件可以少些，这样就节省省材料，经济上就占优势，且这也符合“前多后少”的原则。从这个角度考虑，以取12=3×2×2的方案为好，本次设计即采用此方案。 4.确定扩大顺序方案：

传动顺序方案确定以后，还可列出若干不同扩大顺序方案。如无特殊要求，根据“前密后疏”的原则，应使扩大顺序和传动顺序一致，通常能得到最佳的结构式方案，故选用12＝31×23×26结构式方案。

检查最后扩大组的变速范围：

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r=?3?2?(2?1)???1.266?4.00?8～10

6故合符要求。

ⅠⅡⅢⅣ5.结构网图：

2.1.2 拟定转速图：

根据已确定的结构式或结构网议定转速图时，应注意解决定比传动和分配传动比，合理确定传动轴的转速。 ① 定比传动

在变速传动系统中采用定比传动，主要考虑传动、结构和性能等方面的要求，以及满足不同用户的使用要求。在钻铣床的设计中，总降速比为u=125/1440=0.087。若每一个变速组的最小降速比均取1/4。则三个变速组的总

1111?0.016。故无需要增加降速传动，但为了使中间两个变降速可达???44464速组做到降速缓慢，以利于减小变速箱的径向尺寸和有利于制动方便，在Ⅰ－Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮（

24），同时，也有利于设计变型机床，因为只要改 34变这对降速齿轮传动比，在其他三个变速组不变的情况下，就可以将主轴的12种转速同时提高或降低，以便满足不同用户的要求。 ② 分配降速比

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前面已确定，12＝3×2×2共需三个变速组，并在Ⅰ－Ⅱ轴间增加一对降速传动齿轮，要用到四个变速组，在主轴Ⅴ上标出12级转速：125～1600r/min,在第Ⅰ轴上用A点代表电动机转速n0?1440r/min，最低转速用E点标出，因此A,E两点相距约11格，即代表总降速传动比为ut?③ 定出各变速组的最小传动比

根据降速前慢后快的原则，在Ⅳ－Ⅴ轴间变速组取u?1111?11。

?4，在Ⅲ－Ⅳ轴间

变速组取u??3，在Ⅱ－Ⅲ轴间变速组取u??2，则：

Ⅰ1440ⅡⅢⅣⅤn12 (1600)n11 (1263)n10 (1002)n9 (795)n8 (631)n7 (500)n6 (397)n5 (315)n4 (250)n3 (198.5)n2 (157.5)n1 (125)

根据结构式可知：Ⅱ～Ⅴ轴间变速组的级比指数分别为：1，3，6。传动副为：3，2，2。则画出上图的转速图。

2.1.3 确定各齿轮的齿数：

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