论文导读：实验型微型数控铣床以开放式CNC体系为指导思想，在Windows98下开发系统的硬件、软件。本研究将用Delphi语言、Solidworks及Protel软件完成对该数控铣床整体结构的设计和控制系统的接口电路(IO/TIMER控制板)、驱动电路、有关外围电路、相应控制软件的设计。本机床可以实现X轴、Y轴和Z轴三坐标联动。
关键词：Solidworks，开放式数控系统，数控铣床，三坐标
随着数控机床的普及，采用数控机床己成为机械制造业改革的主要方向，如何能高质量、高效率、低费用的培训操作人员成为亟待解决的问题之一。由于数控机床的教学比较抽象需要借助实验来加深对课堂知识的理解，生产用的数控机床一般价格都比较昂贵，软件也不是开放式的结构，无法用于学生的实验教学。因此设计一种功能齐全，结构简单，软件结构开放，低成本，且具有代表性的教学实验型微型数控机床可以满足教学实验的要求。
１ 总体方案的确定
实验型微型数控铣床以开放式CNC体系为指导思想，在Windows98下开发系统的硬件、软件。本研究将用Delphi语言、Solidworks及Protel软件完成对该数控铣床整体结构的设计和控制系统的接口电路(IO/TIMER控制板)、驱动电路、有关外围电路、相应控制软件的设计。绘制出试验型数控铣床的虚拟样机，根据零件图，设计零件制造的工艺；在零件加工完成后，进行装配调试，完成微型数控铣床的制作。
2 机械部分设计
微型铣床的机械部分是机床的主体部分，其设计计算主要包括：总体传动方案的确定，电机、主轴、丝杠的选取等。机械部分Solidworks虚拟制图如图1所示
图1 铣床的机械部分虚拟制图
2.1 机床总体传动方案的确定
本机床可以实现X轴、Y轴和Z轴三坐标联动。X轴、Y轴的进给是通过电机带动丝杠，丝杠又与螺母传动来实现。电机与丝杠的连接可以通过销钉来实现。在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做水平移动，从而带动工作台运动。Z轴的进给也是通过电机带动丝杠，丝杠又与Z轴螺母传动来实现。主轴套与Z轴螺母相连，在传动过程中电机带动丝杠做旋转运动，螺母沿导轨做上下移动，从而带动主轴做上下运动。
2.2 设计计算部分
2.2.1 主轴的选取和校核
1）主轴选取
立式铣削切削力的计算:
由机械设计手册[1],对高速钢圆柱铣刀:
 （1）
其参数按实际加工过程中平均铣削条件为准选取:
 工件为碳钢取68.2；
综合考虑其它因素按 计算
对圆柱铣刀逆加工:
  取 
 取   （2）
主轴材料为 40Cr 钢取C=102
估算轴径  取d=18mm
2）主轴校核
主轴材料为45#钢，调质处理 ，
 ，对主轴受力分析校核得：
 （3）
 （4）
2.2.2 滚珠丝杠的选取
最大动负载： （5）
其中： 为载荷系数取1； 为硬度系数取1.1； 为最大工作载荷； 为使用寿命。
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