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摘要II

关键词……………………………………………………………………………1

1 总体设计III 1.1、铣床简介III

1.2、 XK5040型数控铣床的总体布局、主要技术参数及总传动系统图IV 1.2.1 XK5040型数控铣床的总体布局IV 1.2.2 XK5040型数控铣床的主要技术参数V 1.2.3 总传动系统图VII 2 主运动系统设计VIII 2.1 传动系统设计VIII 2.1.1参数的拟定VIII

2.1.2 传动结构或结构网的选择VIII 2.1.3 转速图拟定X

2.1.4齿轮齿数的确定及传动系统图的绘制XII ２.２ 传动件的估算与验算XVI 2.2.1传动轴的估算和验算XVI ２.２.２齿轮模数的估算XIX ２.３展开图设计XXIII

２.３.１结构实际的内容及技术要求XXIII ２.３.２ 齿轮块的设计XXV ２.３.３ 传动轴设计XXVII ２.３.４ 主轴组件设计XXX ２.４制动器设计XXXVI ２.４.１ 按扭矩选择XXXVI ２.５截面图设计XXXVII ２.５.１轴的空间布置XXXVII ２.５.２ 操纵机构XXXVIII ２.５.３ 润滑XXXVIII

２.５.４箱体设计的确有关问题XXXIX ３进给系统设计XL ３.１总体方案设计XL

３.１.１对进给伺服系统的基本要求XL ３.１.２进给伺服系统的设计要求XL ３.１.３总体方案XLI

３.２进给伺服系统机械部分设计XLI ３.２.１确定脉冲当量，计算切削力XLI ３.２.２滚珠丝杆螺母副的计算和造型XLIII ３.２.３齿轮传动比计算LII

３.２.４ 步进电机的计算和选型LIII

３.２.５ 进给伺服系统机械部分结构设计LXIII ４控制系统设计LXVI

4.1绘制控制系统结构框图LXVI

4.2.选择中央处理单元（CPU）的类型LXVII 4.3存储器扩展电路设计LXVII ４.３.１程序存储器的扩展LXVII ４.３.２ 数据存储器的扩展LXIX ４.４ I/O接口电路及辅助电路设计LXIX ４.４.１ I/O接口电路设计LXIX ４.４.２ 步进电机接口及驱动电路LXX 参考文献LXXIII 致谢错误！未定义书签。 总结错误！未定义书签。

摘 要

数控机床即数字程序控制机床，是一种自动化机床，数控技术是数控机床研究的核心，是制造业实现自动化、网络化、柔性化、集成化的基础。随着制造技术的发展，现代数控机床借助现代设计技术、工序集约化和新的功能部件使机床的加工范

围、动态性能、加工精度和可靠性有了极大的提高。

本文主要对XK5040数控立式铣床及控制系统进行设计，首先分析立式铣床的加工特点和加工要求确定其主参数，包括运动和动力参数；根据主参数和设计要求进行主运动系统、进给系统和控制系统硬件电路设计。主要进行主运动系统和进给系统的机械结构设计及滚珠丝杠和步进电机的选型和校核；对于控制系统由于这里主要针对经济型数控铣床的设计，这里采用步进电机开环控制，计算机系统采用高性能价格比的MCS-51系列单片扩展系统，主要进行中央处理单元的选择、存储器扩展和接口电路设计。

由于本文采用8031单片机控制系统，因此，设计出的立式铣床性能价格比高，满足经济性要求。可实用于加工精度较高的场合。

关键词： 数控技术；立式铣床；设计

1 总体设计

1.1、铣床简介

铣床是一种用途广泛的机床。它可以加工平面(水平面、垂直面等)、沟槽（键槽、T型槽、燕尾槽等）、多齿零件上齿槽（齿轮、链轮、棘轮、花键轴等）、螺旋形表面（螺纹和螺旋槽）及各种曲面。此外，它还可以用于加工回转体表面及内孔，以及进行切断工作等。

由于铣床使用旋转的多齿刀具加工工件，同时有数个刀齿参加切削，所以生产效率高，但是，由于铣刀每个刀齿的切削过程是断续的，且每一个的切削厚度又是变化的，这就使切削力相应地发生变化，容易引起机床振动，因此，铣床在结构上要求有较高的刚度和抗振性。

铣床的类型很多，主要类型有：卧式升降台铣床、立式升降台铣床、龙门铣床、工具铣床和各种专门化铣床等。

随着科学技术的进步，数控铣床得到了越来越广泛的应用，它一般分为立式和卧式两种，一般数控铣床是指规格较小的升降台数控铣床，其工作台宽度多在400mm以下，规格较大的数控铣床，例如工作台宽度在500mm以上的，其功能已向加工中心靠