数控铣床X轴进给系统结构设计（全套含CAD图纸）
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S D T 7 005 9544062of a of in a of in in of of be in in to of on at to of of of To a AM of on a is a of In a is a in is 1, 2of is a it is a of be by is a of a of in of in by In by a of a of of in As a 677006 220 : J. to of in of it is to by of of on at to of of of To AM of of by et 3 of of To of it be by in a of or in an be in 300 mm 4 a by of or be in 5 to of of In of of of on of et 6 to a of et 7 a a of be In to by et 1 of be to is a in of in to in a to In in be of if is to 8. In r) in to As a of in is 00 in of 8to In of or in of to in In of by it it to in of a is to by a of of be if is no if S D T 220 : J. 006of is to 50 000 a 100is to be at of it is to it is to in a be It is to to or to be a 9. a of is a) to of b) to of or c) of is to in if ft(a in by by to In by be 5 if r of as in to of F of be of of on 0of of In of of be to of be It is to at At to in of be is 11, 12of be to to of a of in is to 13, 14. to 1), is no to If a of is be to of to 10, 12, 151 679006 220 : J. of it is a to in 16. be a to in a to To it is of be to to it is a to it on of of to of a or of of on in 17 in in 17 in to AM by or by a C In of on a 26 In to of a 0)2), 3), 4)C it is of to be in a In to a of a of 18in or ). to AM as , 2, 2) to to A of as 2). 15 19 242R m/8 39 000 2 of AM S D T 220 : J. 006on 43:6 4396:325690)at in a of 20 in to EA of of To at it by in is of 216 is To D of of a is a .1 is .1 .8 a by 50 mm on a on In to of a in of s南京工程学院毕业设计(论文)外文资料翻译原 文 题 目： 来 源：220 : 生 姓 名： 李响楠 学 号： 231120320所在院(系)部： 工业中心专 业 名 称： 机械设计制造与其自动化薄壁零件的微铣加工方法K 的夫，英国于2005年9月27日出搞，9544062在微型工程领域运用微细加工技术加工薄壁金属件是一个巨大的挑战。例如：生产多管道微型结构，微型机械器件和手术器械等。在微型工程中最常见的薄壁件是板肋结构。本文主要研究当所加工的微型工件包含薄壁结构时，影响微铣加工可靠性的主要因素。通常情况下新的加工方法旨在减少影响零件质量的负面因素，同时克服在传统微细加工方法下加工网状结构和肋状结构所产生的相关问题。为了验证方法的合理性，本实验首先进行了手工编程，自动生成相关的 型，最后进行了实际的薄壁件切削实验。关键词：微铣，肋板结构，薄壁件加工， 要发展直接和间接的加工方法，用于制造零件和模具，包括薄壁零件加工功能的需求不断增长。在这项研究中，一个薄壁加工的功能被认为是一个三维体，其中几何尺寸，厚度，是显著（超过七倍）小于其他零件的。加工薄壁件的一个可行方法是从一整块金属材料直接加工成为含有薄壁结构的零件。因为这种方法在很大程度上减少了复杂的后续装配工作,成为加工微型单元的最有效的方法之一。从宏观角度看这种方法确实给零件的装配带来了方便,然而从微观角度考虑,这种方法却给零件的加工制造带来了许多困难。薄壁金属件的微铣削加工技术扩大了微型工程的应用范围如：生产多管道微型结构,微型机械器件和手术器械等有着重要的意义。在微型工程中最常见的结构是板肋状结构。当应用微铣削技术加工肋状结构时,被加工工件的加工表面是由侧铣形成的。与此不同，当加工网状结构时加工表面是由立铣形成的。可靠的薄壁件微细加工策略的制定，需要对影响微细加工质量的各种因素进行系统深入的研究。从整体金属材料加工,到含有薄壁结构的零件是生产加工，阻碍这一方法广泛应用的最大障碍是切削加工的稳定性不足。因为肋状和网状结构越薄,其刚度越小,这就可能导致加工过程中出现振动,从而影响加工过程的精度,生产出不合格工件。微铣切削时产生的高频振动也可能使工件的表面质量的下降。由于所加工工件的尺寸很小，加工之后进行修正几乎是不可能的，而且这样做也不经济。本文讨论了当所加工的微型工件包含薄壁结构时，影响微铣加工可靠性的主要因素。使用新的加工方法减少这些影响零件质量的负面因素，同时克服在传统微细加工方法下加工微细网状结构和肋状结构所产生的相关问题。本实验首先进行手工编程，然后自动生成相关的后进行了实际的薄壁件切削实 验验证该方法的合理性。定了在高速铣削加工中的主要问题。为了提高该工艺的可靠性，提出了用切削刀具加工薄壁件的方法，加工方法可以应用在这种情况下。不幸的是，这样的方法不能被应用在微机械加工，因为切割工具与直径小于300于加工薄网，无论是直接对机床或使用专门设计的固定装置都是支持的。因此，腹板的刚度将远高于轴向切削力。研究导致的振动是发生在薄壁加工过程中的主要影响因素。特别是对轴向和径向的切削深度，主轴转速，和刀具几何形状的影响进行了研究。其他研究人员已经提出的模型模拟铣削加工条件的影响因素，以及在铣削过程中的特点。例如，克莱恩等人。提出用薄板和静力理论发展的有限元分析模型的端铣加工。开发了一种动态模型，用于模拟非常灵活的板状结构的外周铣加工。此外，研究人员已经提出了些一般原则，在薄壁零件加工中应遵循的设计。特别是设计应该允许这样的功能，在加工过程中，应该符合这些原则。该技术通过工薄壁零件基本上采用刚性的，工件的切割部分支持灵活的部分被切断。这原理也可以应用到薄壁零件加工，但是，有一个主要的差异，在相对于刀具的支承结构的方向。当加工肋板时，支撑结构应增加的零件的刚度。相比之下，对于加工薄壁时，应增加沿刀具轴的零件的刚度。别注意的是加工过程中使用的刀具大小。特别是，每齿进给率之间的比值（刀具半径（R）的选择更高的微细铣削中应该保持相对较高的去除率。因此，在铣削加工中应力显著增加，比较那些在传统铣削，刀具寿命大幅度降低。一些研究人员实验了直径为100的刀具在硬金属加工中寿命短。影响微铣削刀具寿命最重要的因素是与那些选定的切削条件有关。在传统的铣削的情况下，操作员通过监视或轮廓的变化来判断切削刀具的条件。不幸的是，他们无法直观的检测刀具的破损，由于其尺寸大小，产生的切屑和加工区域的冷却情况。此外，内部特性的变化，它是不可能看出变化的。因此，运营商是不能够调整微细操作只是监控切削过程，因此，加工中如果不及时发现刀具失效会造成浪费。微细铣削中不同于传统的机械加工，有可供选择的加工参数手册。例如，如果建议的切削速度为传统的铝铣削加工。同时，微细铣削中，应特别注意在每个切端毛刺的形成。毛刺是不可存在的，要将他们去除主要是非常困难的。因此，它是非常重要的优化切削参数和加工方法，以避免它们的形成。不幸的是，现有的仿真模型在一个典型的传统的铣削操作不能直接应用在微细切削力。这些模型是必要的，以适应特定的切削条件下微加工过程中或新的模型来开发。例如，一个新的分析模型，提出了模拟微端铣操作。在这个新的模型中，切削力被认为是八个变量和一个系数的函数，而不考虑刀具的切削力。特别是下面的加工参数被认为是重要的：（a）切削三要素：主轴转速、进给速度和切削宽度；（b）切削方法有关的参数：刀具的切入口和出口角度，定义切削深度，和铣削的类型，向上或向下铣削；（c）刀具的三个几何变量：刀具直径、螺旋角、切削刃数。不难看出，在应用这一新的模型估计在微细切削力等优点。例如，如果进行切削加工大的进给量（更高的每转进给量），典型的微端铣，新的模型与一般模型预测的结果更接近真实的。如果 两种模型预测的切削力将会相差 15%以上。本文将对以上这些影响切削力的重要参数进行讨论，从而总结出薄壁 件微细加工的有效方法。三薄壁件的微洗削加工为了成功的加工微型的薄壁结构必须注意一下两个问题：1。加工方法的选择应该考虑到特定的几何形状的组成部分。这包括切削深度的选择，在一定范围内的切削力要保持一致。2。主轴转速和进给速度应选择取决于工件，刀具材料，刀具几何形状，和加工方法的选择。一般情况下在加工板肋结构时刀具直径和轴向切深度限制着切削宽度，此外应避免高频振动的发生。因此，为了遵循这些原则，必须进行一些轴向的加工步骤，从而保证板肋结构达到预定的厚度和深度。开发加工，是专为微铣削薄壁特征的策略，需要考虑以下几个方面：1。应避免板肋结构在交接处以尖角过渡，在这种部位推荐用圆角从而避免应力集中而产生零件失效。2。应尽量避免在加工薄壁板肋结构时切削力方向的急剧变化，尤其在使用球头刀时更应注意这一点。3。切削力的轴向分量应在一定范围内，否则将容易引起工件振动影响加工。4。应采取特殊的措施保证刀具不发生损坏，因为微细加工所使用的刀具在切削过程中由于条件变化时极易损坏。由于刀具具有圆角，在加工时产生了一组轴向切削力，这足以促使工件的振动的产生。由于刀具的圆角足以在板肋交界处产生圆角，因此不一定要使用球头刀作的切削刀具。如果在加工时完全使用球头刀则会造成材料去除率的显著减 少，因为过渡部分的间距必须小于球头刀半径的一半从而避免尖角的产生。图1为了在避免震动的情况下对薄壁件进行切削通常有以下两个步骤。首先，要使用直径最大且大圆角刀具对工件进行加工，给接下来加工圆角预留出足够的加工余量。然后使用球头铣刀进行加工，形成光滑的圆角过渡。为了避免尖角，间距之间的距离应该小于刀具半径的一半，主轴转速应该足够低，从而能最大限度的利用机床的减震功能避免振动的产生。然而计算相应的速度并不是一项简单的工作，它需要依据不同的材料而定。遵循以上这些板肋结构的加工准则，会减少振动的发生，保证工件的表面质量。此外，其他工艺参数的影响直接或间接的精度和表面质量加工的薄功能。这些包括步进运动、切削深度、进给速度、每齿切削速度、刀具磨损，使用切削液/空气/油雾。效果这些因素对微细铣削过程中参考，在本研究中讨论。他们考虑到在开发的微机械加工薄壁零件的功能和软件计算机参数的报告参考使用。四实验过程不幸的是，概述的一般原则使用前很难实现现有的计算机辅助设计/辅助设计。他们可以通过编程实现铣削手动操作或开发一个特殊的操作数控程序自动生成的凸轮模块。在这项研究中对这两个选项进行了探讨。首先，工具路径，实现这些薄壁零件加工一般直接在微机械加工中心实现，科恩26控制器在铣削循环中的应用。特别是下面的内部周期被用来创建加工肋骨和腹板的数控程序。1。往复铣键槽。2。轮廓几何的铣削。其三个分周期：粗铣（循环22），底面铣削（循环23），侧面铣削（循环24）。表1： 工艺参数表刀具：件材料：黄铜刀具直径：） 主轴转速（转） 每齿进给（毫米） 每步深度（毫米） 步矩宽度(毫米)18 39000 此，被加工工件的最终轮廓可能由几个重叠的轮廓组成。并且加工方法的模拟是在次实验 是在环境下进行模拟的， 首先建立一个后自动生成包 括实验生成的所有 中生成的，模拟默认值或推荐值都是依据主要参数进行设定（见表1） 中为模块1模块2模块3，见 图2）使其适应微细加工过程中的特殊切削环境，并且设计了计算板中的主轴转速和进给率的程序 ，开发了与新的加工方法具体要求相适应的刀具数据库（记为模块4和模块5，见图2）， 个等式描述了切削力和表面粗糙度的关系，尤其是微铣加工中典型的高速切削。图3实验部件为了验证这两种方式产生的路径，进行了一系列的实验。五实验验证本研究采用史密斯和德沃夏克提出的测试实验，用以验证相应的 微细加工方法。利用有限元的方法，在设计模型的尺寸时，将动态特性，固有频 率和实际肋状结构的形状考虑在内。为了和微观尺寸相适应，模型保持了相应尺寸之间的比例。待加工工件如图3所示。测试的零件的加工是在加工中心进行的。其聚合物混凝土整体床身相比于普通铸铁床身，能够更好的吸收加工时的高频振动， 这对于本次测试时十分重要的。为了形成加工工件的3试部分应用了表面扫描系统系统应用相位干涉和垂直位移干涉测量，可精确到 1纳米（标准模式）确模式），符合测量的重复性原则。其校准精 度优于百分之1，加工工件的振动进行目测使用激光系统、是通过聚焦反射的激光束（50毫米的光斑大小）从工件上的目标，一个接收器，固定在机器上。此外，在非常高的放大率，一个快速的视觉测量系统在搞放大倍数情况下研究了肋板质量黄铜工件被用来在实验验证所提出的加工策略。工件加工的状态显示在图4中，为下一步加工 位于中心部位的薄壁板肋结构准备。这包括以下的加工操作：（a）该零件的b）然后，200平方毫米的口袋加工其全部的深度为310毫米，采用往复切入加工。工件的加工是从位于中心的800铣削过程中形成了深槽周围的肋状结构和最大的底面板状结构。本实验用了三种不同的加工方 法加工该结构。1。在第一次试验中，铣削是用标准循环加工的，而 且在加工槽和袋状结构时应用了211慢加速循环。切削时使用200轴转速为39000r给率70mm/果如图5所示。从图中可以清楚的了解到，这种加工方法下，肋状结构产生了扭曲且厚度不一，有些部位甚至出现破损。这次测试的结果将作为评估新加工方法优劣的参考标准。2。在第二次测试中，采用相同的200样，主轴转速为39000r初，一个槽，200*800研磨到最终深度（图6）采用往复运动的切入循环。图4试件侧面的初加工图5实验件的表面测图系统图6微机械加工策略图4（b）所示的刀具路径，然后用以除去剩余的材料层。先前已加工的槽中经过一个。在这种方式中，它是有可能的，以消除几乎所有的轴向力在铣削和在垂直壁上的尖。尽管在加工时有这种振动发生，持续减小零件的刚度。由于这些振动，肋骨没有一致的厚度，如图7所示。然而，应该指出的是，部分变形比标准分周期的使用导致小得多。很明显，这种加工策略是更适合于铣削薄壁零件。图7、由振动引起的变形：（a）一个快速的视觉图像；（b）与表面映射系统扫描的肋骨；（c）在同一个系统中产生的a）快速视觉图像；（b）与表面映射系统产生的第三个测试中，一个150工策略与以前的测试相同。铣削进行主轴转速40000 r/给速度65mm/贴了铣削肋骨和角半径25毫米200毫米直径的铣刀在后续操作中使用的网间的鱼片。此操作的主轴转速和进给速度分别为39000r/别。为了避免网页偏转，非常小的步深度（7用于所有的测试。监测系统的读数表明，几乎可以忽略不计的振动，在这两个铣削操作。机械加工试验零件的质量反映了这一。如图8所示，肋骨是直的，没有任何弯曲，也有的厚度的变化是远小于在以前的测试。因此，可以得出结论，在最后的测试中应用的加工策略是最合适的铣削薄的功能。六结果与结论本文研究了所加工的微型工件包含薄壁结构时，影响微铣加工可靠性的主要 因素。在制定加工方案时必须遵循一般的加工原则和相应的方针，出于对这些原 则的考虑，新的加工方案的制定旨在减小已知的负面因素对加工的影响，以及解 决传统微细加工方法在加工板肋结构时产生的问题。薄壁件加工方案的制定须遵 循以下几个主要原则：1。刀具路径的选择时，加工的板肋结构需要有特制的装置或者未加工 的部分进行支撑。而且加工需从工件支撑最薄弱的地方向支撑最优 的地方进行切削。2。对于薄板结构的加工，需要尽量减少薄壁所承受的分力，即尽量使 于板肋结构之间需要有圆角过渡，在加工时需要逐层切削去除余 量，然后使用相应圆角的刀具去除逐层切削时形成的小凸台，从而 形成圆角过渡。在加工这些小凸台时主轴转速应尽量放慢从而避免 振动的产生。为了实现和验证所提出的铣削加工方法，首先进行了薄壁板肋结构工件的手工编程，然后自动生成了一个特殊的参考文献11985,53(2.,.,. a 2000,47(12),2039.,.,. of 996,45(1),393to of . of .,. . of in 1982,104,272.,.,. 1992,114,137.2000,40,2155of in 975,24(1),21., on of by a 2005,162163,702. of 1992,32(4),509in 2004,28,3861983,105,24.,in NC 2005,45,15422005,29(2),246.,.,.,of by an of 998,84(17.,.,.,. 004,218,731TC,998,8,291002,44. 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文） 题 目： 数控铣床 X 轴进给系统结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名： 指导教师： 起迄日期： 设计地点： 工 程 中 心 5 2 工 业 中 心 本科毕业设计（论文）开题报告 题 目 ： 数控铣床 X 轴进给系统结构设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 学生姓名： 指导教师： 2016 年 3 月 11 日 本科毕业设计 (论文 )开题报告 学生姓名 专 业 机械设计制造 及其自动化 指导教师姓 名 所在院系 工 业 中心 课题来源 D 课题性质 A 课题名称 数控铣床 X 轴进给系统结构设计 毕业设计内容和意义 采用类比法，进行 数控铣床 X 轴进给系统 的设计。达到 X 轴向受力要求，以及X 轴进给系统的强度、刚度要求。 毕业设计的具体内容： 1、 了解数控铣床 X 轴进给系统主要零件 2、 制数控车床 X 轴驱动装配图以及各个零件的零件图 3、 数控铣床 X 轴进给系统驱动电动机的选择型 4、 设计计算： X 轴向惯量匹配的计算、 X 轴向转矩匹配的计算、 X 向进给力的计 算、 X 向滚珠丝杠预拉伸量的计算 5、滚珠丝杠的计算及选择 6、正确设计选择进给系统的各个部件 7、各个零件成本计算以及课题成本计算 本课题研究的意义： 本课题对数控铣床 X 轴进给系结构进行了设计，其意义如下： 1、设计中的 X 轴向惯性、扭矩以及进给力的计算，以及各个零件受力分析计算有利于更深层次了解数控铣床，精确的计算分析可以大大提高今给系统的传动精度和传动的平稳性 2、进给系统中采用了滚珠丝杆传动，为提高进给系统的灵敏度和定位精度且防止爬行，必须降低数控铣床进给系统的摩擦，并减少静、动摩擦系数差，一般采用滚珠丝杠副。滚珠丝杠副效率可达 85% 98%，是普通滑动丝杠副的 2，且摩擦角小于 1，因此不会产生自锁现象。 3、进给伺服系统是数控装置和机床机械传动间的连接环节，是数控机床的重要组成部分，它包含机械、电子、机电等各种部件。伺服驱动电动机是今给系统的动力部件，它提高所需要的动力。在对进给系统设计的同时也对铣床整体有了更多的认真，对机床进给系统有更多掌握。 4、优秀的进给系统有利于提高生产质量提高生产效率，能够大大增加零件生产精度，更利于实现高精度高要求零件生产加工。 文献综述 随着 社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且需求频繁改型，特别是在宇航 军事等领域所需要的机械零件，精度要求高，形状复杂，批量小。加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专用化程度高的自动化机床已不能适应这些要求。为了解决上述问题，一种新型的机床 数控机床应运而生。 1这种新型机床具有适应性强加工精度高加工质量稳定和生产效率高等优点。它综合应用了电子计算机 自动控制 伺服驱动精密测量和新型机械结构等多方面的技术成果，是今后数控机床发展的方向。 数控铣床发展趋势是 2： 1952 年试 制成功世界上第一台数控机床试验性样机；1953 年美空军与麻省理工学院协作，创制 动编程系统； 1958 年美国研制成功自动换刀装置的数控机床，称为“加工中心”； 1965 年出现了小规模集成电路，数控系统发展到第三代； 1970 年以后美国英特尔公司开发使用了微处理器； 20 世纪 80 年代出现了柔性制造单元 国内数控机床的发展 3：中国从 1958 年开始研究数控技术，到 20 世纪 60 年代中期处于研制开发阶段。 1965 年进入晶体管数控装置的研制。 60 年代末至 70 年代初研制成功了数控铣床。 20 世纪 80 年代，中国先 后从日本美国等国家引进了部分数控装置和伺服单元技术，并于 1981 年开始批量生产数控系统，包括数控装置和伺服单元。 数控铣床 X 轴进给系统发展趋势 4铣刀的旋转为主切削运动， Y 轴的驱动装置带动工件旋转以及 X 轴驱动装置通过工作台带动工件沿 X 向的移动为进给运动， 驱动装置相互配合，可保证铣削沿着加工螺纹的方向进给，螺纹的加工采用分层铣削的方式来逐渐达到螺纹的深度，在每一层采用 个轴同时进给，即 面直线进给的方式来合成螺纹的铣削进给。对于不同的螺距，可通过计算确定相应的 时进给 值来保证，对于多头螺纹，则按照分头加工的原则，先加工完一头后编程让 Y 轴驱动装置带动工件转过相应角度后，再开始加工另一头螺纹，为保证加工的精度，加工前应保证工件轴线与 X 轴平行，同时铣刀的轴线要与工件轴线垂直相交；有许多因素均会对进给运动精度产生重要影响，如导轨的非线性、摩擦特性等。另外，单从零件精度评判机床精度的角度来看，除了伺服运动轴的动态性能外，机床的机械运动精度的影响因素包括各轴间运动关系等因素是不可忽视的，在排除工艺和环境因素外，找出最能表现机床精度影响加工误差的型面有重大意义；用球杆仪和光栅尺同时测 量了两轴联动精密工作台的走圆运动。上述研究中基于平动轴的跟踪误差研究较为深入细致，而针对五轴联动数控机床的转动轴引起的误差则研究较少；闭环控制系统中进行连续切削加工时，轮廓跟随精度与伺服驱动系统的稳态、动态特性关系，推导了跟随误差与轮廓误差之间的数学关系。 文献综述 伺服进给系统的基本要求 8：定位精度要高，跟踪指令信号的响应要快，系统的稳定性要好。稳定性：所谓稳定的系统，即系统在输入量改变、启动状态或外 界干扰作用下，其输出量经过几次衰减振荡后仍能迅速地稳定在新的或原有的平衡状态下。它是伺服进给系统能够正常工作的基本条件，包含绝对稳定性和相对稳定性(稳定裕度 )。精度：所谓伺服进给系统的精度，是指系统的输出量复现输入量的精确程度 (偏差 )，即准确性。它包含动态误差，即瞬态过程出现的偏差；稳态误差，即瞬态过程结束后，系统存在的偏差；静态误差，即元件误差及干扰误差。常用的精度指标有定位精度、重复定位精度和轮廓跟随精度。精度用误差来表示，定位误差是指工作台由一点移动到另一点时，指令值与实际移动距离的最大差值。重复定位 误差是指工作台进行一次循环动作之后，回到初始位置的偏差值。轮廓跟随误差是指多坐标联动时，实际运动轨迹与给定运动轨迹之问的最大偏差值。影响精度的参数很多，关系也很复杂。采用数字调节技术可以提高伺服驱动系统的精度。速度响应特性：所谓快速响应特性，是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度。它包含系统的响应时间，传动装置的加速能力。它直接影响机床的加工精度和生产率。系统的响 应速度越快，则加工效率越高，轨迹跟随精度也高。但响应速度过快会造成系统的超调，甚至会引起系统不稳定。因此，应适当选择快速响应特性。 数控铣床 X 轴进给系统设计要求 9： (1)保证实现规定的进给量。 (2)能传递要求的扭矩。 (3)有足够的静刚度和动刚度。 (4)保证要求的进给传动精度。 (5)低速、微量进给系统要保证运动的平稳性和灵敏度。 (6)结构紧凑、便于操纵、容易维护、加工及装配工艺性好。 数控铣床 X 轴进给系统影响因素 10由于数控机床进给系统的传动齿轮副存在间隙，在开环系统中会造成进给运 动的位移值滞后于指令值；反向时，会出现反向死区，影响加工精度。传动系统的设计，包括传动方式的选择，根据传动精度要求，确定数控机床的脉冲当量；滚珠丝杠导程及精度等的确定，滚珠丝杠支承选择；精度验算等过程。 文献综述 参考文献： 1、 文怀兴 数控铣床设计北京：化工工业出版社， 1、王爱玲现代数控机床北京：国防工业出版社， 12、 周巍松 . 数控机床控制原理 . 合 肥：合肥工业大学出版社 , 3、 陈炳森，胡华丽，杨鸿锋 . 简易改造立式数控铣床进行螺杆的铣削加工 . 第31 卷 第 9 期 2009、 谢东 霍彦波 王伟 . 数控机床转动轴进给系统轮廓误差分析 . 国家科技重大专项（ 2010011） 6、 陶涛，梅雪松 ,姜歌东 纳米技术与精密工程， 2005， 3(4)： 268 7、孙建仁数控机床进给伺服系统特性影响加工精度的分析兰州理工大学学报， 2004， 30（ 3）： 45 8、周利平 庆：重庆大学出版社， 73、 陈立德 ,机械制造装备设计，高等教育出版社 ,46 10、 文怀兴 数控铣床设计北京：化工工业出版社， 441、 文怀兴 数控铣床系统设计北京：化工工业出版社， 119究内容 1、 先熟悉数控铣床 X 轴进给系统主要零件 2、 进给系统驱动电动机的选型与计算 3、 设定好进给系统机械传动部分的刚度要求以及其承载能力 4、 分析计算 X 轴向的受力要求 5、滚珠丝杠副的选型与各方面承载能力以及拉伸力预紧力的计算，并选择与其配合轴承型号 6、各个零部件的成本分析 研究计划 研究周期与时间安排 毕业设计起止日期： 1 周 第 16 周） 起 止 日 期 工 作 内 容 第 1 周 ( 收集资料，学习有关书籍文献，参观工厂， 搜集 设计过程中所要遵照的有关国家标准并进行学习 第 2 周 ( 提出完成课题的基本思路和方法，暨完成该课题 所 采用的技术路线、方案，要设计和完成的任务 第 3 周 ( 完成开题报告及外文材料翻译 第 4 周 ( 完成装配图草图设计，绘制进给系统运动简图 第 5 周 ( 完成 X 轴向惯量 ,转矩 ,匹配的计算和 X 向进给力 第 6 周 ( 完成装配图设计 第 7 周 ( 毕业设计中期检查 第 8 周 ( 进行零件图计算机绘图 第 9 周 ( 完成零件图计算机绘图 第 10 周 ( 完成各零件及课题成本分析，完成各零件成本及 课题成本计算 第 11 周 ( 递交论文初稿 第 12 周 ( 修改论文并定稿 第 13 周 ( 论文评审及答辩资格确定 第 14 周 ( 制作答辩 印图纸，准备答辩 第 15 周（ 毕业设计（论文）答辩 第 16 周（ 整理资料存档 特色与创新 本论文特色与创新如下： （ 1）设计中对进给系统中各个零件的应力以及 X 轴向惯性、扭矩以及进给力的精确计算增加了进给系统的精确度和稳定性。 （ 2）数控铣床进给系统是由数控铣床工作台及 X/Y/Z 三轴驱动机构组成，其中 X 轴是机床在加工时与 Y 轴联动直接带动工件作两个方向的运动执行机构。 ，还要对工件相对于刀具的位置实现自动控制。 （ 3）对进给系统各个部件的强度、刚度以及各项力学要求承载能力进行了计算分析，以达到最佳的传动效果、高精度、高效率同时最大程度降低进给系统的制造成本提高了社会价值。 指导教师 意 见 指导教师签名： 年 月 日 分中心意见 中心意见 分中心主任签名： 年 月 日 教学主任签名： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 本文主要设计数控铣床 悉数控铣床 定好进给系统机械传动部分刚度要求以及承载能力，分析计算 X 向受力要求，到进给传动各零件进行成本分析。采用类比法，进行数控铣床 X 轴进给系统的设计。保证工作台行程能够达到要求， 进给系 统要求 结构紧凑、便于操纵、容易维护、加工及装配工艺性好 ，同时要保证足够传动精度，传动要平稳。 机械结构采用伺服电机与滚珠丝杠间接相连的方式，使用同步带相连接。设计过程中对各个零件的受力分析以及 X 轴向惯量匹配、转 矩匹配和进给力的精确计算增加了进给系统的传动精度以及平稳性。滚珠丝杠副即承受转矩又承受扭矩，所以 选 择角接触轴承。轴承采用串联背靠背配置方式，丝杠采用两端固定，在进给传动中要求有较好的润滑效果。本论文提高设计者对进给系统机械传动零件选择与设计，以及对零件采购与设计制造成本进行分析计算的能力。 关键词： 进给传动 滚珠丝杠 轴承 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 业设计说明书（论文）英文摘要 C In NC NC up of as as of to to of NC is by a to is to to is in an is In of of of to of is a In of to as as of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 I 目录 前言 . 1 第一章 绪论 . 10 . 10 . 11 . 13 . 13 . 14 . 15 第二章数控铣床进给传动部分设计 . 16 . 16 . 16 . 17 . 18 . 18 . 18 . 19 . 20 第三章 . 23 . 23 . 23 机匹配计算 . 23 量匹配计算 . 23 矩匹配计算 . 24 给力计算 . 25 第四章 数控铣床进给传动的润滑与密封 . 26 . 26 . 26 . 27 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 五章 数控铣床 X 轴进给传动结构设计经济分析 . 28 . 28 . 28 . 29 . 29 . 30 第六章 总结 . 32 致谢 . 35 参考文献 . 37 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1 前言 数控技术与数控机床是现代工业制造的重要基础，这个基础对一个优秀国家的经济发展和综合实力有很大影响，世界上每一个优秀国家为了能够提升国际地位以及为了得到更大的国家力量都在大力发展以数控技术为核心的先进制造技术。 数控系统中有很多子系统，其中最主要的 有进给伺服驱动系统。可以把数控装置比作为数控系统的“大脑”，那么我们就可以认为进给伺服系统就是数控系统中的“四肢”，进给伺服系统能够绝对正确地执行由数控系统发出来的程序指令，用来正确指使运动部件的运动方向，运动速度以及位移量。数控装置与机床本体之间的运动环节就是数控铣床的进给伺服系统，进给伺服系统的作用是接收数控装置发出的程序指令信号，由伺服电机和机械传动部分驱动数控机床的工作台等执行部分来实现工作台的进给量和快速运动。进给伺服系统可以根据编写程序准确地控制运动零件的位置量和移动速度，运动部件要按一定规律运 动轨迹移动。 进给伺服驱动系统主要包括电动机及及其控制和驱动装置等部件组成。伺服电机是进给系统的动力源，伺服电机能够提供执行部件所需要的动力，伺服电动机有步进电动机、直流伺服电动机、交流伺服电动机和直线电动机。 目前，数控机床采用的进给伺服系统一般是伺服电动机到滚珠丝杠到运动零件的方案。而在轻载的设备上有些已经采用直线电动机来直接驱动运动部件在导轨上移动，国外也逐渐开始在数控机床上采用直线电动机用于伺服机构驱动。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 4 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 10 第一章 绪论 题背景及意 义 现代数控机床有很多从简单的数控铣床、数控车床，又慢慢地发展到加工中心这样的高精度机床。数控铣床用于平面和曲面零件加工，也可加工复杂面零件，如凸轮、工装夹具、模型等。并且还可以实现钻孔、扩孔、铰孔和镗孔加工。数控机床对进给运动准确性、加工中的平稳程度以及机器的反应速度要求非常高。传动精度主要表现在机械传动时误差要小；也就是运动件的移动间距要与程序输入的数值要相同。传动时的平稳程度就是在零件做工的时候或者多次震动后，能迅速地平定下来或保持不动的能力。动态响应特性。指电脑从下达指令开始到运购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 动件完成移动之 间的时间多少，以及部件瞬时加大运动速度的能力。在数控装置中为保证数控铣床进绐系统的传动精度、数控系统运动中的稳定性和数控程序的响应特性，对数控铣床机械传动装置总体要求是消除间隙、保证密封与润滑、减少摩擦力、减少传动件运动中产生的惯量、提高传动零件刚度和安装精度。 优秀的进给系统有利于提高生产质量提高生产效率，能够大大增加零件生产精度，更利于实现高精度高要求零件生产加工。在这几个月时间里面增加了我的自学能力以及查阅书籍的能力。在讨论组中我们应该相互学习一起交流我们的心得，要准备一些需要的资料和文库，为 后面计算、画图以及撰写论文做准备。因此对数控铣床 控机床出现与影响 数控机床是数字控制机械的简称 1，它安装了可以指示运动件移动的系统，而且通过写出编写一些数字类型的命令就可以实现机械加工。这样的机械机床通过这些数字命令就可以完成制造的办法有很好的自动化效果。数控机床按照人工输入这些有规律的尺寸数值就能够自己加工制造好所需要的工件。数控制造可以制造形状不规律的工件，尺寸准确性程度高的产品以及加工个数不多的东西加工生产。数控机床也成为了现代化制造生产的新目标 。 伴随着现代加工水平的不停发展，对于机械零件产品质量和生产效率要求逐渐变高。在机械加工工艺过程机械设备的自动化生产是达到加工要求的最主要方法之一。它不但可以提高零件精度产品质量、提高加工效率，而且可以降低生产成本同时改善工人的工作环境减少劳动力。大批大量生产加工方法广泛采用自动化机床、组合机床、标准机床和自动生产线，实行多个刀具、多工位、几个零件表面同时加工，以用来提高加工效率和实现自动化生产。这样的加工方法是刚性自动化，不适用于批量小的零件加工，因为小批量加工生产经常变化产品的种类，这要求生产线属于柔性 自动化。数控系统的出现正好实现了这种加工方法。 1952年，三坐标联动机床问世，由美国麻省理工成功研制出利用脉冲原理的数控装置，并且把与一台普通立式铣床相连接。这是世界上的第一台也是第一代数控机床。 1958 年我国数控技术是起步阶段，直到 63左右我们也生产出了优秀的数控装置 2。刚刚开始时是一些有名的地方大学使用电子管进行生产制造的。我们一直到了 65年也成功开发晶体管数控机床。 1972年开始我国数控技术在车、铣、刨、磨、镗、钻等领域全面展开，加工中心在北京上海两地也研制成购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 12 功。并且线切割机床由于结构不 复杂、加工操作简单、使用方便、使用成本低因此在模具加工生产中得到了广泛推广。我国在 80年代向日本引进 5、 7、 3等一系列的数控系统和交流伺服电机和主轴私服电机技术，并且从美国、德国引进新的数控技术。我国数控机床能够在加工能力和产品质量方面有了很大提升。 90年代以后我国主要是向高效高端数控机械靠步。 当今社会 的数控装备发的展趋势有 7点： 1、高速、高精密化 数控机床能够高效的缩短工进行程自动生成最短的加工路线从而增加其制造速度。在如今这个年代速度和准确度决定着一切，数控机床恰恰满足了这两 个要求，能够缩短零件生产用的时间与此同时还可以保证工件的形状精度以及尺寸要求，进入 21世纪的同时也表明使用的机械产品也进入了高要求高精度时期。 2、 越来越多人可以使用计算机，计算机也与非常多的家用设备、机械生产设备相结合，因此 此机械零件图的绘制工作不需要使用过多人力，它能够取代人力画出图形。同时会对工件要求方面进行设计计算，提升了零件生产速度之外也降低了操作者在计算时的错误率，减少了机械零件报废率从而达到提高了企业经济效益的目的。 3、功 能复合化 我经常见到的加工中心就是复合化里面的一种。这样的机床加工工件时，能够大大减少被加工零件装拆需要的时长。因为不需要经常换加工刀具因此零件加工过程中出现的错误就会变少，可以大大保证工件的形状与尺寸要求，工件加工需要的时间也得到了缩短。 4、控制智能化 现代数控机床本身可以做到自我检测机床发生的故障，同时可以最大程度化自动修复出现的问题。 5、极端化 由于现代社会的需要数控生产正在向两个方向发展。分别是非常小的工件加工以及体积很大的工件加工生产。 6、加工 过程绿色化 数控加工生产能够最大限度的使用毛坯材料，加工过后产生废料会减少到最少，避免不必要的浪费。加工生产绿色化已经成为可持续发展中最为重要的一环，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 工业生产中必须要提升对环境保护。 7、多媒体技术的应用 多媒体技术的使用将数控加工生产操作变得不再困难，可以满足普通工人操作加工生产零件。能够做到对信息处理优越化与人工智能化，还能监控在数控加工操作过程中发生的故障等等。 控系统演变 最早的 计算机 于 1953年投入使用 ，这 证明 人类 发明 了可以增 进 和 取代 脑力做 一定 分 工的 工具 ， 它为 人类 步入 信息时代奠定了基础。以计算机为主导的核心技术，既可以通过现代通信等提高了人类生活的质量，还可以提高生产效率的飞速发展，开创了人类生产史的新纪元。信息技术的快速发展直接影响了未来知识经济的到来。 1952年 计算机 与 机械机床 相互连接产生了 第一台数控机床。计算机技术及控制技术在机械制造设备中的应用对制造业发展有着很好的提升是技术的进步。普通 机床变化 很大，到现代 数控机床 有 两个阶段六代机床 发展 。 数控系统在过去 50年经历了两个阶段的发展以及有 了 六代机床产生，从五代以后发展起来的，从根本上解 决了低可靠性，价格昂贵，应用极不方便这些极为关键的问题。因此在 机械 发达国家，大规模应用和普及 数控系统也是在 80年代初以后 实现的 ，即数控技术经过近 30年的发展，得到了推广和应用普及。一直以来都被国外称为计算机数控（ 而在中国，它通常被称为数控（ 通常所 说的 “ 数控 ” 就是 “ 计算机数控 ” 。 控铣床构成部件 数控铣床由五部分组成： 用来 记录 机械加工过程中工件生产时的信息，比如加工时刀具走刀位置，以及加工参数。给进给系统发出命令进行生产加工。 用来 保存 与执行操作者输入的数字程序，通过计算机整理为加工程序传达到伺服装置，它是机床中最重要最核心的东西。我们经常使用的数控系统有西门子、法兰克等等。 3。是 数控 机床传达运动的部分 ，包括 动力源方面 和 机械传递运动方面 ， 它根据数控系统提供的命令，来指示运动零件工作 。 对伺服系统的理解购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 14 要求要很好，需要在最短时间内做出所需要的运动。 用来计算运动零件在工作时的移动距离以及加工速度，将得到数值再传达到机床的大脑里面。 体是 数控 铣床 的主体， 机床本体的组成部 分有 床身、底座、立柱、横梁、滑块、工作台 部分 、主轴箱 部分 、进给 系统 、刀架等机械零件。 机床本体在 起步时期在 通用机床上 只是 单单在 变速装置 、工作台、 刀架 换位等方面做出 变化 。实践 表明 ，数控铣 削 除了切削用量大、连续加工时所产生的热量较多等影响加工精度外，还和是因为参与自动控制方法，在 铣削 加工过程中不能够像在普通机床上那样由人工进行干预加工或停止 加工 。所以数控机床设计比普通机床设计要求更高更加严格，制造精度要求要更精密。因此，在数控铣床设计过程中，有许多增加刚度、减少热变形、提高安装精度等措施，使数控铣床的外观造型、 整体布局、机械传动系统和工装都有了较大的改善。 主传动系统 。 它 包括伺服电机 、 机械 传动部分和主运动 件 （主轴） 组成 ， 主传动 是 将伺服电机 运动和动力传到 运动部件上 来实现主切削运动。 进给驱动系统。它包括 伺服电机 、传动 部分 和进给机构（如工作平台、刀架）等，其功能是将专用的私服驱动装置的运动和动力传递给执行器以实现进给切割运动。 支承件。它是指床 体 、立柱、 运动 导轨 和 工作台等等，用来支承 机械 机床的各个部件，并使各个部件 能够 保持相对正确位置。 辅助装置。不同的数控机床辅助装置也有所不同，如 气 压装置、 换刀 装置 、液压 装置 、冷却 润滑 系统等等。 控铣床功能特点 数控铣床的主要功能： （ 1）点位控制功能 。 实现孔系 之间位置精度要求高场合 加工。 （ 2）连续轮廓控制功能 。 实现直线、圆弧插补及非圆曲线加工。 （ 3）刀具半径补偿功能 。根据 标注尺寸 直接 编写程序， 不需要 考虑 加工 刀具半径，能够 缩短 编 写程序 计算 时间 减少 工时 。 （ 4）刀具长度补偿功能 。 自动 调整 补偿 所使用 刀具 长度 。 （ 5）旋转功能 。 可将编好的程序在 平面加工时改变 角度执行。 （ 6）宏程序功能 。可 以使运动部分灵敏性得到提升，更方便工件加工 。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 数控机床的加工特点： (1)加工精度高。 现代数控零件加工时可以有效保证零件的形状与尺寸精度。在数控系统中， 有对于加工刀具设定的补偿技能，提升了 加工误差的校正和补偿，零件 机械 加工精度 得到了很大提升 。 (2)提高生产 效 率。数控 生产会根据输入的数字信息自动选择最短的走刀路线，可以大大减少切削使用的时间，提升了加工速度 。 (3)适应性 与 灵活性 好 。 数控生产只要改变输入机床大脑的数字信息就可以对另一个工件工作，可以生产一些传统机械生产不了的工 件 。 (4)一机多用。 现代化机械设备会安装有刀库，机床下达命令可以随时更换加工中需要的刀具，这样就可以完成工件很多个面生产，大大降低了机器的成本，减少了空间大小。 (5)数控生产方便预算出生产线所需要的成本，为企业下一步工作带来很多方便 。 （ 6）不需要专用夹具。 在数控铣床生产中被加工零件可以使用螺栓、台虎钳等等普通的工具就可以达到安装固定的效果。不需要复杂的专用工具对零件进行装夹，可以减少使用复杂机械花费的金钱。 （ 7)自动化 加工。数控机床生产工件时，只要输入准确的数字指令，把毛坯固定在工作 台上面，开动机器就可以加工好需要的产品。上班的工人不一定要死死盯在机器上面，可以监控好几台机器，解放工人的同时也减低了成本。 数控机床是 可以生产任何工件 又 可以完成自己控制加工 的机械机床。 它能够决定机器移动部件谁先工作哪一个后工作，而且可以指挥进给部分的运动快还是慢，也可以根据输入数字信息指挥刀具运动路径。 控机床分类及应用 按运动控制分类：点控制、线控制与连续控制 按私服控制分类：开环、半闭环与闭环 按功能水平分类：经济型、普及型与高档型 按工艺用途分类：金属 加工机床、造型机床、特别加工机床 机床应用 4： 1、生产加工批量小的零件； 2、零件精度要求严格，零件结构复杂，如箱体类零件； 3、需要进行多次改变设计的零件； 4、尺寸要求高的零件；5、价格高的零件，这样零件虽然生产批量不大，但是如果在加工过程中出现错购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 16 误零件则会报废，会产生经济损失。 第二章数控铣床进给传动部分设计 动方式选用 给传动特点 数控铣床进给 传动对 工件轮廓精度 、运动准确性 、 反应速度 和 生产平稳性能都有影响 5。为此，进给 传动 有 下面三个优点 。 (1)摩擦 抗 力小 为增加进给传动的 运动 准确性 ，必须减小 各个零件之间 的 摩擦抗性还有 动静阻力之间的差距 。 为了能够缩小进给零件在运动中的摩擦抗力，在进给运动中会大量使用滚动 导轨 等等这样的滚动摩擦 。为了 确保 系统 一致 性，需要考虑 有 适当购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 的阻尼。 (2)传动精度和刚度高 进给传动 结构 系统的传动精度主要由 机床进给 结构、 移动工件中间的空隙是按组装零件的尺寸精度和形状定的。所以在进给运动结构中常常使用加大 预载 力量 或其它措施来消除 空隙 。减少传动链中齿轮 个数 ， 增加 运动 精度，增加螺钉的直径， 可以提高 刚度。 (3)运动部件惯量小 运动部件 产生 的惯性对伺服机构 传动 有着重要影响，特别是对在高速 工作中的部件。 如果在组成传动结构的工件达到了硬度条件以及运动条件情况下，尽量降低组成工件自身的体重以及空间尺寸大小 ，可以用来减少惯量。 珠丝杠副使用 滚珠丝杠副 将 转 动与移动相互转换 ，广泛应用 于数控铣床中 。结构特点是在丝杠 与丝杠 螺母 之间装上 滚珠，使丝杠与螺母的 运动形式为 滚动 方式 ， 这样可以运动时的 减少摩擦。 (1)滚珠丝杠螺母副的工作原 理 如图 2 滚珠丝杠副的工作原理。 如图所示是 分别加工有螺旋槽 的丝杠与螺母 ， 将滚珠安装在丝杠与螺母之间 形成 螺旋滚道 中， 当丝杠 旋转 时，滚珠沿螺旋槽方向向前滚动 从而带动图 2作原理图 图 2循环 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 18 螺母移动 ， 滚珠 在螺旋滚道 中形成 一个回路。 (2)滚珠的循环方式 有 外循环和内循环两种 方法 。 外循环 6。（图 2滚珠通过螺母外表 面进入到 螺旋滚道 中的形式被称为外循环 。 如 图 所示。 滚珠丝杠螺母副工作原理 面上的螺旋槽或插管返回丝杠间重新进入循环。 图 (a)是 插管式， 滚珠 返回螺旋滚道 的方式是 通过螺母外部 弯管， 插管式 结构形式 简单，加工 工艺性能好，但由于管道在螺母 外面 ， 所以空间 尺寸较大。图 (b)是 螺旋槽 式，螺旋槽 的结构比插管式结构径向尺寸小 占用的 空间体积小 ， 但是 螺旋槽式的加工 工艺 过程 复杂。 内循环 （图 2螺母上装 装有 反向器 使滚珠在内部实现循环 ，在 运动过程中 滚珠与丝杠 一直相互 接触，如图所示滚珠从滚道进入反向器， 通过 反向器滚珠通滚道 滚到丝杠通道 ， 从而能够 实现滚珠循环。内循环式优点是径向尺寸 小、结构紧凑 、刚性好、 滚珠 摩擦损失小。缺点是反小向器加工制造困难。 在本次结构设计中则是使用双螺母 内循环。 机与丝杠连接方式的选择 电机与丝杠的连续方式可分为直接连接与间接连接两大类。 使用联轴器、联轴套等将电动机与丝杠直接相连的连接方式为直接连接。 本次进给系统结构设计电机与丝杠是采用间接连接方式连接，使用同步带传动将电机与丝杠相连接，因为设计中有足够大的空间满足使用间接连接的基本要求，同时使用间接连接存在降速比以满足转矩匹配和惯量匹配，增加传动效率。 承方法的选用 本传动系统的丝杠采用两端固定的结构方式，并使用两个串联角接触轴承背靠背形式支承丝杠传 动。 承的选择 轴承 7。 用于 决定回转 轴与 它相连接工件直间的位置 ， 能够达到支撑工件和达到导轨固定方向的做用 。轴承 属于滚动摩擦因此可以减少运动工件之间产生的摩擦 。轴承 安工作方法的不一样有滚动和滑动两种。 滚动轴承 内部的滚动体有 ：购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 滚珠 、 圆柱、滚针 等等 ，滚动轴承可以用于高的转动速度场合。滑动轴承可以抵抗高的压力，工作的时候不会有震动现象并且转动时发出来的声响低 。 这个大部分被安装在动力元件上面 ， 体型大的 电 动 机等 等 。 滚动轴承 由 外圈、内圈、滚动体和保持架 组成 ，滚动轴承 体积娇小、滚珠与内外圈之间的阻力不高、转动准确性好 、 装拆 方便等 因此使用 广泛。 轴承的制造 加工 精度 要求 很高， 与轴承配合安装的零件加工精度要求也很高 ， 轴承受损后 就不能 达到 正常 使用效果 ， 可能会导致轴承里面的滚动体和支架出现卡死现象 。 现代机械设备中如果出现由于轴承卡死而引发的故障，一般情况下都是轴承与配合件安装没有达到要求造成的。准确的将轴承与相配合的工件连接在一起能够增加它的使用时长。 本结构设计使用角接触轴承，轴承型号 :25)/ 轴承的配置方式 轴 一般情况下需 要在两个端部都要固定 ， 正常情况都是使用成对的 轴承 来做支承 。 如果轴就受到与轴垂直方向的力时就可以用向心轴承来固定轴的位置 。 在传动中轴不但受到与轴心垂直的力量还感受到和轴线平行的力时 ,需要使用接触球轴承来做固定 。 常用的配置与固定的方法有。（图 2 1、背对背排列 当 承受 载荷中心 位于 轴承中心线外面时，此轴承配置方式称背对背排列方式。这种排列 方法支承间距离 大，悬臂 距离 小因此刚性 好 。 轴承受到高温 时轴承间隙 增大 8，因此 轴承不会 卡死现象 出现 。 2、面对面排列 图 2承配置方式 a 背对背排列 b 面对面排列 c 串联排列 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 20 当支承 载荷 作用中心 位于 轴承中心线里面时，此轴承配置方式称为面对面排列方式。 面对面 排列 结构不复杂 、装拆方便。 轴受在高温 容易 出现 轴承卡死， 因此这样排列应该严格控制 轴承间隙。 3、串联排列 当如果受到力量 作用 点在 轴线同 一方向的 方式称为串联排列。这种排列适合于轴向载荷大，需多个轴承联合承载的场合。 轴的径向位置 通常 由两个支承 配合控制 ，而轴向位置的限定 方式和 支承方式有这些 。 1、两端固定 指 轴的两个端部都固定住的 支承 方法（图 2。 在传动中轴不但受到与轴心垂直的力量还感受到和 轴线平行的力时， 一般采用接触 球 轴承 。使用两个端部固定的支撑形式轴承的开口和开口相对或者相反组合使用 。 在往轴上面组装轴承是通过移动轴套所在的地方，就可以得到想要的空隙大小和松紧程度。正是因为空隙可以任意改变，所以在一些准确性条件高的运动中都用轴承来支撑固定。 2、固定一游动支承 轴在安装过程中将一个端部上面装配的轴承和箱体固定在一起不可以移动，还有的那个端部装配轴承时可以和轴产生相互移动。这样可以弥补轴在高温下申长和在零件生产装配是准确性不高产生轴尺寸变化引起的误差。 不可移动的端部位 置准确性要求高，通常用接触球轴承来做支撑固定 。 3、两端游动支承 轴的两个端部都是不用准确局限位置的，所以在生产装配时不用考虑轴线方向的间隙。在一些机械传动中轴被一些工件固定好了位置基本上都是使用这样的支撑方法。 在传动过程中轴受到了高温变形，轴承都不可能被卡住不动。 在速度快 、 准确性要求高 和 发出声音要求小的机械运动中使用接触球轴承 。本次设计是 将 两 接触球轴承， 两个两个装配在一起并且两对的开口向反 采用两端固定支承，可以承受结构传动中所产生的转矩与扭矩。 紧与 间隙消除 滚动轴承的预紧 ： 指在 轴承装配的时候在滚珠与内圈和外圈相互之间存在一些作用力和可以恢复的形状改变，可以降低在机械做工时出现的形状变化数值，购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 提升准确性和传动可靠性。 轴承的预紧方式 有 轴向预紧和径向预紧 两种 方式 9，轴向预紧方式 有 定位预紧 （图 2和定压预紧 （图 2种 方式。 将轴承外圈或者内圈磨去一定厚度，以使轴承在一定的轴向载荷作用下产生预变形的方法称定位预紧。利用弹簧力 承受承 轴向载荷并 预紧 的方法称定压预紧。 轴承 与 轴颈 采用 过盈配合 连接这样 轴承内圈膨胀，用来消 除径向间隙并且产生一定预变形的方法，称轴承的径向预紧。通常情况下这种预紧可以通过带有锥孔的轴承内圈在带有锥面的衬套或者轴颈上位移来实现。 本次数控铣床 承形式以及配置方法如图 2 图 2本次数控铣床 有结构紧凑，强度刚性好等特点，并且采用双螺母能够有效的消除间隙。丝杠采用角接触球轴承串联背靠背形式支承，具有承载能力大，不容易出现“卡死”现象等优点。 图 2压预紧 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 22 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 第三章 X 向进给系统结构设计 知条件数据 数控铣床 1、 0m、 000mm 最小进给单位 X:3、 、 6005、 门子 1、轴承型号 :25)/、工作台尺寸 800工作台 14 8、进给系统 30/60 珠丝杠副的计算 L=Lt= （ 3 丝杆受热申长系数， =12 105. / t 丝杆 与床身之 间 床 的温度， t=3 L 丝杆固定螺母中间的长度 螺纹占丝杠全长 760/12028=丝杠在不一样的环境 情况下受到高热量时形状会发生改变，取滚珠丝杠拉伸量为 丝杠上面螺纹长度是整个丝杠长度的 则丝杠的方向目标值为 机匹配计算 量匹配计算 根据文献查的公式： 移动部件的惯量 : (3 2购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 24 转动部件的惯量： （ 3 有降速比时，各部件折算到电机轴上的惯量： （ 3 工作台及螺母质量 : 通过公式得： 工作台到丝光的惯量： 通过公式得： 同步带带轮 1 转动惯量 : 同步带带轮 2 转动惯量 : 滚珠丝杠的转动惯量 : 电机电子转动惯量为 足 141 矩匹配计算 电机转矩计算公式为： 324 i 21其他3 工作台2422 2 244341 d 244342 d 24434s d IL i4 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 M=f+0 （ 3 不做工时到电机轴上面的力矩 到电机轴上阻力产生的力矩 机 轴轴 上的附加摩擦力由 丝丝 杆 预紧时 折算到 （ 3 T 系统响应时间常数 电机最大转速（ r/ L+ （ 3 T 为 ， 系统开环增益， 数值大小决定机床加工的反应速度， 得传动零件惯性变大，影响了位置准确性。通常情况数控机床 25。本次设计中取 0。根据以上公式计算 y 向的加 速力矩，忽略 （ 3 通过以上计算，电机转矩匹配。 给力计算 N(m，经 1:2降速，机械效率 则 进给力： (3本章节公式 3 3自机械设计手 册 0 0 a x 44 ）（6.9 m 113046 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 26 第四章 数控铣床进给传动的润滑与密封 控铣床进给传动润滑与密封的目的 数控铣床进给传动润滑的目的 11：减小摩擦发热，避免工 作温度过高，降低磨损量，防止锈蚀量，散热 (油润滑 )，密封 (脂润
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