简易数控铣齿机设计
摘要:主要介绍了简易数控铣齿机的组成及工作原理、机械部分设计计算、微机数控系统设计等内容。该数控齿机具有生产效率高、加工质量稳定和结构简单等特点。
关键词:铣齿机；数控；设计
Design of Simple NC Gear Mill
Abstract：This paper mainly introduced the compositions and working principle of the simple NC gear mill，plans and computers of mechanical parts，MNC system designs，and so on．It has the characteristics of high production efficiency ，well quality stabilization and simple construction..
Key words: gear mill；NC；design
第1章 绪论
1.1 数控机床简介
1.1.1 数控机床的产生和发展
科学技术和社会生产的发展,机械产品的形状和结构的不断改进 ,对零件加工质量的要求越来越高.由于产品改型频繁,目前在一般机械加工中,单件、小批生产的产品约占 70%～80%。为了保证产品的质量，提高生产率和降低成本，要求机床不仅具有较好的通用性和灵活性，而且加工过程实现自动化。数控机床就是在这种条件下发展起来的一种用数控装置（或电子计算机）控制的，适用于精度高、零件形状复杂的单件、小批生产的高效自动化机床。数控机床首先在航空业和机床行业中产生并得到广泛的应用。
自 1952 年美国 PARSONS 公司与麻省理工学院(MIT)合作研制了第一台三坐标立式 数控铣床以来，数控机床经历了五代的发展历史，目前已发展了基于 PC—NC的第六代数控，其优势在于：
（1）元器件集成度高、可靠性好；
（2）技术进步快、升级换代容易；
（3）提供了开放式的基础，可供利用的软、硬件资源极为丰富。
所谓经济型数控机床是指价格低廉、操作使用方便、适合我国国情发展的装有数控系统的高效自动化机床。
1.1.2 数控机床的特点
数控机床在机械制造业中得到日益广泛的应用，是因它具有如下的特点：
（1）能适应不同零件的加工。数控机床是按照被加工零件的数控程序来进行自动加工的，当改变加工零件时，只要改变加工程序，不必用凸轮、靠模、样板等专用工艺装备。因此，生产准备周期短，不利于机械产品的更新换代。
（2）生产效率和加工精度高、加工质量稳定。数控机床可以采用较大的切削用量， 有效的节省了机动工时。还有自动换速、自动换刀和其它辅助操作自动化等功能，使 辅助时间大为缩短，而且无需工序间的检验与测量，所以，比普通机床的生产率高 3-4 倍甚至更高。同时由于数控机床本身的精度较高，还可以利用软件进行精度校正和补偿，又因为它是根据数控程序自动进行加工，可以避免人为的误差，因此，不但加工精度高，而且质量稳定。
（3）能完成复杂型面的加工。
（4）工序集中，一机多用。数控机床，特别是自动换刀的数控机床，在一次装夹的情况下，几乎可以完成零件的全部加工，一台数控机床可以代替数台普通机床。这样可以减少装夹误差，节约工序之间的运输、测量和装夹等辅助时间，和可以节省机床的占地面积，带来较高的经济效益。
（5）数控机床是一种高技术的设备。因此，机床价格较高，而且要求具有较高技术水平的人员来操作和维修。尽管如此，使用数控机床的经济效益还是很高的。
以驱动和定位方式划分，经济型数控机床系统可以分为以下三类：
（1）步进电机式 采用步进电机驱动与定位，是开环系统，同时限于造价，不再采用其他措施补偿位置误差，由于目前功率步进电机的力矩不太大，所以机床的空行程速度极低，一般 用于半精加工。这种系统具有 2-3 种插补功能，通过软件控制接口，可加工锥面、螺纹、简单外形的曲面，十分灵活。由于性能价格比较恰当，一般中小型企业在技术力量和财力上都比较容易实现。因此，在全国较容易推广、普及。
（2）交流定位式采用交流电机变频驱动，用光栅数字点位控制，与步进电机相比，提高了定位精度。该类系统在盘类、轴类零件加工中，效果尤为显著。目前，交流点位式系统只能加工柱面，不能加工曲面和螺纹，功能上有局限，而且成本较高，使性价比相对下降。 一般在大企业和专业化工厂使用。
（3）半闭环连续控制式采用直流伺服电机驱动，以脉冲编码器检测位置，实现半闭环连续控制。由于采用了高性能直流电动机驱动，扭矩大，速度高，过载能力强，可进行强力切割。该系统功能齐全，还带有可编程序控制器，使强电设计大大简化。但由于造价较高，性能价格比较低。
目 录
第一章 绪论------------------------------------------1
1.1 数控机床简介---------------------------------------------------------1
1.1.1 数控机床的产生和发展 ------------------------------------1
1.1.2 数控机床的特点--------------------------------------------------1
1.2 数控机床的工作原理和组成-------------------------------------2
1.2.1 数控机床的工作原理 ---------------------------------------2
1.2.2 数控机床组成----------------------------------------------3
1.3 数控机床的分类 ---------------------------------------------4
第二章 铣齿机总体及各部件的工作原理----------------4
2.1产品概述------------------------------------------------------------------4
2.2数控铣齿机总体的工作原理-----------------------------------------5
2.3铣齿机各运动的实现-------------------------------------------------6
2.4铣齿机的工作原理--------------------------------------------------7
第三章 铣齿机机械部分的结构设计--------------------8
3.1 机座 ---------------------------------------------------------------8
3.2 走刀组件及动力 走刀组件及动力传动的结构-----------------8
3.3 圆盘凸轮的设计---------------------------------------------------9
3.4 回位弹簧设计---------------------------------------------------12
3.5 走刀动力电机的功率计算----------------------------------------14
3.6 切削组件及动力-------------------------------------------------18
3.7 分距夹持组件------------------------------------------------------21
3.8 进刀组件---------------------------------------------------------------21
第四章电气控制部分-------------------------------------23
4.1 铣削动力电机--------------------------------------------23
4.2 走刀动力电机-----------------------------------------------------------23
4.3 步进电机---------------------------------------------------------------23
4.4 数控板--------------------------------------------------------------------23
4.5 8098 单片机的工作方式-----------------------------------------------------24
4.6 8255 可编程并行 I/O 芯片的工作方式---------------------------------24
4.7 键盘-------------------------------------------------------------------------------25
4.8 显示器-------------------------------------------------------------------------25
总结-------------------------------------------27
致谢---------------------------------28
附录---------------------------------------------------29
参考文献-----------------------------------------------30
参考文献
[1] 明兴祖主编。数控加工技术。北京化工出版社。2003.1
[2] 实用数控加工技术编委会。实用数控加工技术。北京兵器工业出版。1995 [3] 徐灏。 机械设计手册。机械工业出版社。1991
[4] 张幼桢主编。金属切削原理。航空工业出版社。1987.8
[5] 上海机械学院主编。机械设计基础。机械工业出版社。1998.6
[6] 王方义主编。微型计算机原理及应用。机械工业出版。1995.10 [7] 机械工业出版社编。机械工程手册。1999.5
[8] 机械设计手册。化学工业出版社。1994
[9] MCS-96 系列 8098 单片机原理与应用技术。天津科学技术出版1995 [10] 金属机械加工工艺。上海科学技术出版社。1992
[11] 明 兴 祖 ，姚 齐 水 ，简 易 数 控 铣 齿 机 设 计 [J] 湖 南 冶 金 职 业 技 术 学 院 学 报,2004.04.
[12] 化学工业出版社编·机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，1998.10
