摘 要

随着科学技术和社会生产的不断发展，我们对机械产品的质量、性能、生产率和成本提出了越来越高的要求,技术性能和水平，已经成为产品的性能的因素。本论文设计了一款具有重量轻、刚性好、精度高等特点的数控钻削动力头，该动力头将主运动和进给运动,并实现CNC数控控制。本论文采用模块化设计思路，将数控钻削动力头的设计分为机械系统总体方案分析设计、主运动方案设计计算、进给运动方案设计计算等四个部分来展开分析设计，从而达到既定的设计要求：最大钻孔直径：30mm；有效进给行程：200mm。

关键词： 模块化 数控控制 反馈

Abstract

With the continuous development of technology and manufacturing industry, The requi-rements of the mechanical product performance, quality, productivity and cost become higher and higher, the technical performance and integrated automation level of the machinery manufacturing equipment has become the key factors to the performance of the prod-uct.This text has designed a numerical control drilling power head with compact structure, light weight, small volume, good rigidity and high precision, the power head will be highly integrated of the main movement and feed movement, and realize the CNC machine control. This paper adopts the modular design, the integral design of the CNC drilling power head can be divided into four aspects——the analysis and design of overall scheme of mechanical system, the design and calculation of the main movement scheme, the design and calculation of the feed movement scheme, the design of the control system, so as to achieve the established design requirements——the biggest hole diameter: 30 mm; the effective feed stroke: 200 mm.

Keywords: drilling power head； modular； servo motor； CNC control；feedback

目录

第1章 绪论…………………………………………………………………………………..1

1.1 设计的背景和意义……………………………………………………………………1

1.2 数控动力头的研究现状………………………………………………………………2

1.3 本设计的主要内容及预期目标………………………………………………………3

第2章 动力头机械系统设计………………………..………………………………………4

2.1 总体设计方案的选择与确定…………………………………………………………4

2.1.1 动力头运动方案的选择…………………………………………………………4

2.1.2 最终方案的确定…………………………………………………………………5

2.2 主传动系统的设计……………………………………………………….……………6

2.2.1 电机的选型……………………………………………………….………………7

2.2.2 同步带轮的设计计算………………………………………………….…………8

2.2.3 主轴的设计………………………………………………………………………10

2.2.4 主轴轴承的选型与配置…………………………………………………………12

2.3 进给运动方案的设计……………………………………………...…………………13

2.3.1 直线导轨的选型…………………………………………………………………13

2.3.2 滚珠丝杠的选型…………………………………………………………………15

2.3.3 伺服电机的选型…………………………………………………………………16

2.3.4 直线轴承的选型…………………………………………………………………16

第3章 动力头控制系统设计………………………………………………….……………17

3.1 数控系统概述………………………………………………………………..………17

3.2 CNC7200数控动力头控制系统设计……………………………...…………………18

总结………………………………………………………………………………...…………20

参考文献……………………………………………………………………………...………21

致谢…………………………………………………………………………………...………22

第1章 绪论

如今，随着科学技术和社会生产的不断发展，我们对机械产品的质量、性能、生产率以及成本等方面提出了越来越高的要求。于是，我们提出了工艺过程自动化的概念，用于实现上述的要求。单件、小批量的生产加工占据了机械加工的80%左右，因此开发适合于产品更新换代快、质量和生产率高、品种多、成本低的自动化生产设备已迫在眉睫。

1.1设计的背景和意义

随着装备制造业在我国的持续发展，特别是在重大装备的开发和技术改造、转让的大环境下，我国的整体制造技术水平和综合制造能力得到了新的提高。精端产品，已经广泛应用于我们的日常生活中。作为常见的机械制造装备，组合机床（Modular Machine Tool）是通用部件和部分部件组合，从而做成的专用机床（Special Machine Tool）。它适用于在大批量的生产加工中对几种相似零件、几道工序进行生产加工。不但有着专用机床、自动化程度和生产率高的优点，而且又有一定的调整能力，能够的生产需要。组合机床可以半自动地对零件进行多面、多主轴的加工。组合机床自动化生产线则是以组合机床为基础的多工序加工生产线。组合机床或生产线，是实现机械产品、高效高质量、经济性生产的，都是高效专用自动化的技术装备，主要被广泛应用于汽车、拖拉机等众多工业生产领域。所以，组合机床和自动化生产线的技术性能、综合的高低，决定了制造行业产品的质量、生产效率，直接或间接地影响着企业的产品竞争力。

而动力头，是指安装在动力刀塔上、由伺服电机驱动的刀座，也称动力刀座，能实现主运动和进给运动，并且有自动工件循环的动力部件。其基本原理就是由电机带动一个变速传动机构，可以实现钻削、镗削、铣削等功能。有的动力头带有导轨，可以进行小范围的直线运动。通过数控系统对伺服电机的速度控制，即可实现数控动力头。这种动力刀座一般应用于组合机床上，也可应用在数控加工中心上。现在的加工零件，形状日益复杂，其精度等级越来越高，高转速成为了数控加工必要的条件，除了加工中心机走向机能复合化外，车床方面也由早期的卧式车床开发出许多新的加工形态以顺应新的加工方式的需求，比如车铣复合机种等。电子信息技术的发展使得世界机床业进入了机电一体化时代，这是以数字化制造技术为核心的。数控机床作为制造业的加工母机，是的重要基础，具有可无限放大的效应。因此，研发高水平的数控机床已经成为提升国家制造业水平的重中之重。而研发多轴向、高转速的数控动力头，更是数控机床研发的新方向。