普通数控车床横向进给机构设计（全套含CAD图纸）
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1 外文翻译 at he is in as is in as 5%, 0% 0% be 00 at of 0 %; to 0 by in ; 0 %; T 0 , to 0 of to is in . S. . S. 00 . S. by 5% to 005 50% 995. by in in 5% to 005 50% 995. by at 002 ( 996 , 4% , 5% 003. 003 5 a to 36,800,000 U. S. up in of of . S. 00 . S. mu 000 kN ; mm At to a a a in at 0% of a to a in a to a on 2 in in .1 1) be to 2 2) a 3) 4) 2.2 to ) 2) 50%, a by DM a 3) is is , 4) DM 0%; 5) an AM is is to an 3 to a n in as a be in to as as of to is is to to be a s a up at a of 0% of a to a in 80% is a MB to At 0%, 5%. to a 000 40000 s to 1 to to 5000 20000 0000 no to 00 m/2 of a ) is is 2) is 3) of to to a 3 AM n of . S. to be to to 3 s in of to be to 500 4500 its 000 10000 in to of is an to of a in of no be to on to to gs to be is on in 58 00 m/ 80 m/to of (, as as to in 00 800 m/to s .8 mm to 0000 0.1 mm 0 m/1 if an is 2 3 at to to a to a to in 4in of to a DM 0% , a 0%. to 4 is is an by is to of if in be is in to us to to to a of on is to is an a to of a of a ) ) 2) ) ) ) in ) SC 1) a to 2) s to of Or a or to 3) 4) in AM in in ) is ) ) ） a 2） 3） is in at in to 5 1) to be to a is 2） to a as a 3） of is is 4) 1) is to to is is to a of 2) to in 3 ) Be of 2） up a to is 3) Be of or is at 4) to of 4 Be of 5 Be of a of AM he to be to to is is by in in go to a be to a , 2001. 2, 2001. 3,o , 2000 , (2) 4,he 2000 , (6) 5,e to of 2000 , (11) 6 高速加工和现代模具制造 一、概述 1目前模具制造的发展现状和趋势 模具作为重要的工艺装备，在消费品、电器电子、汽车、飞机制造等工业部门中，占有举足轻重的地位。工业产品零件粗加工的 75%，精加工的 50%及塑料零件的 90%将由模具完成。目前中国模具市场需求已达 500 亿元之规模。汽车模具、特别是覆盖件模具年增长速度将超过 20 %；建材模具也迅速发展，各种异型材模具、墙面和地面模具成为模具的新增长点，今后几年塑料门窗和塑料排水管增长将超过 30 %；家电模具年增长速度将超 过 10 %； 业年均增长速度超过 20 % ，对模具的需求占模具市场的 20 %。 2004 年中国机床工具工业产值将继续增长。我国模具制造市场潜力巨大。根据资料统计，近年来，我国模具的年总产值达到 30亿美元，进口超过 10亿美元，出口超过 1亿美元。增长从 1995年的25% 增加到 2005年的 50%。国外专家预言：亚洲在全球模具制造中占据的份额，将从 1995年的 25%增加至 2005年的 50%。 中国模具工业发展迅速，形成了华东和华南两大基地，并且逐渐扩大到其他省份。 (山东 ,安徽 ,四川 ) 1996 年 2002 年，模具制造业产值年平均增长 14%， 2003 年增长 25%。 2003 年我国模具产值为 450 亿人民币。总产量位居世界第 3，出口模具 上年增长 但是，我国技术含量低的模具已供过于求，精密、复杂的高档模具很大部分依靠进口。每年进口模具超过 10亿美元。出口超过 1亿美元 精密模具精度要求在 2 3 m,大型模具需要满足 8000模力注塑机的要求 ;小型模具需满足直径 1前，采用高速切削生产模具已经成为模具制造的大趋势，在国外一些模具生产厂 家，高速机床大面积取代电火花机床，高速切削大大提高了模具生产效率。机床企业瞄准模具生产企业，有的加工中心生产厂机床的 60%以上卖给模具加工企业。高速切削逐渐取代电火花精加工模具在国外的模具制造企业已经普遍采用，高速切削生产模具已经成为逐渐模具制造的大趋势，大大提高了模具生产效率和质量。采用高速切削替代电火花生产模具，可以明显提高效率、提高模具精度、使用寿命长。 2高速加工在模具制造中的应用 2 1高速切削的优点： 1） 刀具的高转速和机床的高进给以及高加速度，大大提高金属切除率； 2） 高速切削减小切削力； 3） 高速切削热大部分由切屑带走，工件发热少； 4） 高速切削减少振动，提高加工质量； 2 2高速加工应用于模具加工的效益 1） 快速粗加工和半精加工，提高加工效率； 2） 高速高精度精加工硬切削代替光整加工，表明质量高，形状精度提高，比 0%，减少手工修磨； 3） 硬切削加工最后成型表面，提高表面质量、形状精度， (不仅是表面粗糙度低，而且表面光亮度高 )，用于复杂表面的加工更具优势； 4） 避免 高模具寿命 20%； 5） 结合 别是形状复杂、薄壁类电极。 3 采用高速切削加工模具需要解决的问题 在国内，由于资金、技术等方面的原因，应用高速切削生产模具还处于初期阶段。 还存在机床、刀具、工艺以及其他方面的一些问题需要逐步解决。 缺点是加工成本高，对刀具的使用有较高的要求，不能使用过大的刀具，要有复杂的计算机编程技术做支持，设备运行成本高。 二、加工模具的高速加工机床 模具精加工和硬切削加 工需要数控高速机床外文翻译 新工具使新机器设计最优 当加工铝时，我们主要关心的是：铝粘住加工切削边缘的倾向；保证有好的碎片排屑形成切削边缘；和保证工具有足够的中心强度来承受切削力而不被破坏。 技术发展，比如： 列，已经使工具商重新考虑任何工艺水平的机器技术。用正确的加工和编程思路是很重要的。 材料，涂料和几何形状是与减小我们所关注问题相关系的工具设计的三个因素。如果这些因素不能一起很好的配合，成功的调整磨削是不可能的。为了成功进行高速铝加工，理解这三个因素是很必要的。 使组合边缘最小化 当加工铝时 ，一个失败的切削工具模式是，被加工的材料粘住工具切削边缘。这种情况会很快削弱工具的切削能力。由粘着的铝形成的组合边缘会导致工具变钝，以至不能切削材料。工具材料选择和工具涂料选择是被工具设计者用来减小组合边缘出现的主要工艺。 亚微米微粒碳化物材料要求很高的钴浓度来获得良好的微粒结构和材料强度属性。随着温度的升高，钴与铝发生反应，钴使铝与暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦铝开始粘住工具，铝会在快速的在工具上形成组合边缘，使工具不可用。 在切削的进程中，减小铝粘合着的工具的暴露碳化物的秘诀就是找到正确的碳化物的平衡 来提供足够的材料强度。在加工铝时，为了减小粘附，使用能提供足够硬度的 纹理粗糙的碳化物来获得平衡，来使变钝变慢。 工具涂料 当尝试减小组合边缘时，第二个应该考虑的工具设计因素是工具涂料。工具涂料的选择包括： 氮化物，锆氮化物，钻石和钻石般的涂料（ 拥有这么多的选择，航空航天磨削商店需要知道在铝的高速加工应用中哪一种工作最有效。 和 具的 装应用进程使这些选项不合适铝的应用。 装进程建立了两个使铝粘住工具的模 式 程形成了一个表面，这表面是比底层材料更粗糙的。由这个进程形成的表面“凹凸”使工具中的铝在凹处快速集结。由于涂料有金属晶体和铁晶体特征， 料是可以和铝发生化学反应的。一种 料通常是包含铝的，这铝很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化学反应特性将会导致工具和工作片体粘在一起，以致形成组合表面。 ap 导的试验中，人们发现在高速加工铝时，一个没有涂染过纹理粗糙的碳化物的工具的表面优于用 或者 染过的工具。这个试验不意味着所有工具涂料将减小工具的表现。钻石和 切削铝材料时，这些涂料很认为是能非常有效的提高工具的寿命。 钻石涂料被认为是表现最佳的涂料，但这种涂料要一个很可观的成本。对于表现价值， 料提供最佳成本，增加大约 20%总工具成本，而寿命相对于未涂染过纹理粗糙的碳化物的工具来是，是增长得很明显的。 几何形状 高速铝加工工具设计的拇指定律就是使微粒排屑空间最大化。这是因为铝是一种非 常柔软的材料。 常是可以增长的，它生成更多更大的微粒。 空航天磨削机器，比如 求额外关注工具几何休和工具强度。拥有强大的 80心轴的 器将折断工具如果他们不是用足够的中心强度设计的。 总的来说，锋利的切削边缘一直都可以用来避免铝的延伸。一个锋利的切削边缘将形成高剪切和高表面清洁，形成一个更好的表面和使表面振动最小化。结果是用优良的纹理碳化物材料比纹理粗糙的碳化物材料更有可能获得一个锋利的切削边缘。但由于 铝能粘住纹理好的材料，长久保持这各边缘是不太可能的。 粗略的折衷方案 纹理粗糙的材料是最好的折衷。那是一种很强大的材料，它能拥有一个可观的切削边缘。试验结果表明；在获得长的工具寿命的同时拥有好的表面的可以的。通过工具来进行油雾冷却是可以改进切削边缘的保持的。雾化逐渐使工具冷却，消除温度急增的问题。 螺旋角度是一个额外的工具几何考虑因素。传统上来说，当加工铝时，带有高螺旋角度的工具已经被运用。高螺旋角度可以使微粒更快地从部分脱离，但却增加力和热，这是由切削运动导致的。一个高螺旋角被用在工具上 ，并且很大数量的凹槽可以使微粒排泄。 当以非常高的速度加工铝时，由增加的力形成的热量可能会引起微粒与工具焊接在一起。此外，一个有很高螺旋角的切削表面将比低角度的更快产生微粒。仅仅利用两个凹槽工具设计使低螺旋角和足够微粒排泄区域成为可能。由导的延伸性试验中，当发展新工具流水线时，这被证明是最成功的方法。 he of to to is of is to as It is to in to If do is It is to of in to be in of of of to of is by so it no by to of a to s at to to of to to it a on it is to of to in is a of so as to he be to is so to in an an VD to to VD in is to it is by to in on In VD is to to A a of to In ap it at of an to of LC in a to to be is a to of LC 0%to as to an he of is to is is a is as an 0if In be to A a or is it is to a to to it is to he to be It is a a it is to a of is an is an a a A as of A is on a a of to at by to to In a a a a A a is to be in SG L. 外文资料翻译译文 新工具使新机器设计最优 当加工铝时，我们主要关心的是：铝粘住加工切削边缘的倾向；保证有好的碎片排屑形成切削边缘；和保证工具有足够的中心强度来承受切削力而不被破坏。 技术发展，比如： 列，已经使工具商重新考虑任何工艺水平的机器技术。用正确的加工和编程思路是很重要的。 材料，涂料和几何形状是与减小我们所关注问题相关系的工具设计的三个因素。如果这些因素不能一起很好的配合，成功的调整磨削是不可能的。为了成功进行高速铝加工，理解这三个因素是很必要的。 使组合边缘最小化 当 加工铝时，一个失败的切削工具模式是，被加工的材料粘住工具切削边缘。这种情况会很快削弱工具的切削能力。由粘着的铝形成的组合边缘会导致工具变钝，以至不能切削材料。工具材料选择和工具涂料选择是被工具设计者用来减小组合边缘出现的主要工艺。 亚微米微粒碳化物材料要求很高的钴浓度来获得良好的微粒结构和材料强度属性。随着温度的升高，钴与铝发生反应，钴使铝与暴露的工具材料碳化物相粘合。一旦铝开始粘住工具，铝会在快速的在工具上形成组合边缘，使工具不可用。 在切削的进程中，减小铝粘合着的工具的暴露碳化物的秘诀就是找到正确的碳化 物的平衡来提供足够的材料强度。在加工铝时，为了减小粘附，使用能提供足够硬度的 纹理粗糙的碳化物来获得平衡，来使变钝变慢。 工具涂料 当尝试减小组合边缘时，第二个应该考虑的工具设计因素是工具涂料。工具涂料的选择包括： 氮化物，锆氮化物，钻石和钻石般的涂料（ 拥有这么多的选择，航空航天磨削商店需要知道在铝的高速加工应用中哪一种工作最有效。 和 具的 装应用进程使这些选项不合适铝的应用。 装进程建立了两个使铝粘住 工具的模式 程形成了一个表面，这表面是比底层材料更粗糙的。由这个进程形成的表面“凹凸”使工具中的铝在凹处快速集结。由于涂料有金属晶体和铁晶体特征， 料是可以和铝发生化学反应的。一种 铝很容易和相同材料的切削表面粘合。表面粗糙度和化学反应特性将会导致工具和工作片体粘在一起，以致形成组合表面。 ap 导的试验中，人们发现在高速加工铝时，一个没有涂染过纹理粗糙的碳化物的工具的表面优于用 或者 染过的工具。这个试验不意味着所有工具涂料将减小工具的表现。钻石和 料可生成一个非常光滑的化学惰性的表面。在切削铝材料时，这些涂料很认为是能非常有效的提高工具的寿命。 钻石涂料被认为是表现最佳的涂料，但这种涂料要一个很可观的成本。对于表现价值， 料提供最佳成本，增加大约 20%总工具成本，而寿命相对于未涂染过纹理粗糙的碳化物的工具来是，是增长得很明显的。 几何形状 高速铝加工工具设计的拇指定律就是使微粒排屑空间最大化。这是因为铝 是一种非常柔软的材料。 常是可以增长的，它生成更多更大的微粒。 空航天磨削机器，比如 求额外关注工具几何休和工具强度。拥有强大的 80心轴的 器将折断工具如果他们不是用足够的中心强度设计的。 总的来说，锋利的切削边缘一直都可以用来避免铝的延伸。一个锋利的切削边缘将形成高剪切和高表面清洁，形成一个更好的表面和使表面振动最小化。结果是用优良的纹理碳化物材料比纹理粗糙的碳化物材料更有可能获得一个锋利的切削边缘 。但由于铝能粘住纹理好的材料，长久保持这各边缘是不太可能的。 粗略的折衷方案 纹理粗糙的材料是最好的折衷。那是一种很强大的材料，它能拥有一个可观的切削边缘。试验结果表明；在获得长的工具寿命的同时拥有好的表面的可以的。通过工具来进行油雾冷却是可以改进切削边缘的保持的。雾化逐渐使工具冷却，消除温度急增的问题。 螺旋角度是一个额外的工具几何考虑因素。传统上来说，当加工铝时，带有高螺旋角度的工具已经被运用。高螺旋角度可以使微粒更快地从部分脱离，但却增加力和热，这是由切削运动导致的。一个高螺旋角被用 在工具上，并且很大数量的凹槽可以使微粒排泄。 当以非常高的速度加工铝时，由增加的力形成的热量可能会引起微粒与工具焊接在一起。此外，一个有很高螺旋角的切削表面将比低角度的更快产生微粒。仅仅利用两个凹槽工具设计使低螺旋角和足够微粒排泄区域成为可能。由 导的延伸性试验中，当发展新工具流水线时，这被证明是最成功的方法。 he of to to is of is to as It is to in to If do is It is to of in to be in of of of to of is by so it no by to of a to s at to to of to to it a on it is to of to in is a of so as to he be to is so to in an an VD to to VD in is to it is by to in on In VD is to to A a of to In ap it at of an to of LC in a to to be is a to of LC 0%to as to an he of is to is is a is as an 0if In be to A a or is it is to a to to it is to he to be It is a a it is to a of is an is an a a A as of A is on a a of to at by to to In a a a a A a is to be in SG L. 一、设计（论文）内容 在进行横向进给系统设计时需对电机大小选择进行验算 , 对滚珠丝刚直径选择进 行强度和刚度校核，电机带有防护罩。 二、设计（论文）依据 床身上最大回转直径： 400 加工最大工件长度： 1000 快移速度： 8m/轴 4 m/ 定位精度： 轴 重复定位精度： 轴 三、技术要求 本数控车床要求设计为经济型中档精度机床，横向进给传动 要求用伺服电机通过同 步带轮带动滚珠丝杠螺母副实现，在横向行程中要有电控极限行程限位装置。 四 文）物化成果的具体内容及要求 1、横向进给系统装配图 1张； 2、床鞍零件图 1张； 3、横滑板零件图 1张； 4、电机支架零件图 1张； 5、横向滚珠丝杠副零件图 1张； 6、其它件零件图 21张。 其中计算机绘图不少于总量的 2/3。 结合课题在工厂实习时，构些有关课题的结构草图，便于设计时作参考。 五 . 毕业设计（论文）进度计划 起讫日期 工作内容 备 注 厂实习，完成实习报告并收集资料 料整理，确定设计方案，编写计算书草稿 制结构草图并初审 制工程图 写设计说明书 图、改图 备答辩资料 加答辩 六 . 主要参考文献： 机电一体化技术应用实例 机电一体化技术应用实例编委编 . 数控机床的结构与传动 北京航空学院机械加工教研室编 . 机床数控技术 出版社 学礼主编 . 七、其他 要求设计说明书的字数不少于 1万字，内容包括设计总体方案，有关设计依据。 参数选择计算以及必要的参数校核计算。 摘要 本文作者主要研究了 400济型中档精度数控车床的横向进给机构的设计及其改造。其中 ,主要论述了两种不同的横向手动进给装置 ,亦即两种不同的设计方案。通过对两种不同设计方案的优缺点比较 ,根据提高定位精度、重复定位精度等因素 ,最终确定设计方案二为本次设计的设计方案。在设计计算中 , 本文作者主要对数控车床横向进给机构的主要组成部件 :滚珠丝杠副、同步带、同步带轮、交流伺服电机、导轨副及其自动转位刀架等进行了设计计算或选型。其中对滚珠丝杠副、同步带、交流伺服电机以及自动转位刀架的设计计算及选型作了重点论 述。此外 , 本文作者还对各个零部件进行了设计 ,并绘制了全部零件图以及该数控车床横向进给机构的装配图。此结构简单可靠 ,可应用于相似的各类数控车床上。 关键词： 数控车床 进给机构 进给系统 400 mm of of of of of to of of to of of to as of as of In in to of to of to or in in to to of as in In of go on to to of It is is of to of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 1摘要 本文作者主要研究了 400济型中档精度数控车床的横向进给机构的设计及其改造。其中 ,主要论述了两种不同的横向手动进给装置 ,亦即两种不同的设计方案。通过对两种不同设计方案的优缺点比较 ,根据提高定位精度、重复定位精度等因素 ,最终确定设计方案二为本次设计的设计方案。在设计计算中 , 本文作者主要对数控车床横向进给机构的主要组成部件 :滚珠丝杠副、同步带、同步带轮、交流伺服电机、导轨副及其自动转位刀架等进行了设计计算或选型。其中对滚珠丝杠副、同步带、交流伺服电机以及自动转位刀架的设计计算及选型作了重点论 述。此外 , 本文作者还对各个零部件进行了设计 ,并绘制了全部零件图以及该数控车床横向进给机构的装配图。此结构简单可靠 ,可应用于相似的各类数控车床上。 关键词： 数控车床 进给机构 进给系统 数控车床横向进给机构的设计 2 400 mm of of of of of to of of to of of to as of as of In in to of to of to or in in to to of as in In of go on to to of It is is of to of 买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 3目 录 0 引言 1 1、 总体设计方案 3 1 1 总体设计方案论证 3 1 2 总体设计方案的确定 4 2、横向进给机构的设计与计算 4 2 1 已知条件 4 2 2 滚珠丝杠副的设计 5 2 2 1 设计步骤 6 2 2 2 设计计算简况 7 2 3 同步带轮的设计 8 2 3 1 设计计算简况 8 2 3 2 带的工作验算 10 2 4 同步带轮的选型 10 2 5 交流伺服电机与选型 10 2 6 导轨副的选择 12 2 7 自动转位刀架的设计 12 2 8 预期结果 13 3 结论 14 工作小结与致谢 15 参考文献 16 附件清单 17 数控车床横向进给机构的设计 4 0 引言 该次毕业设计中 ,我很有幸分在“数控车床小组” ,我所设计的课题为“数控车床横向进给机构的设计 (经济型中档精度数控机床 )”。进行这一设计主要是为了进一步地提高数控车床横向进给机构的定位精度、重复定位精度以及改造手动进给装置以使其能够可靠地运行。而且 ,通过这次毕业设计也可以检验自己的学习情况 ,锻炼自己 ,对今后的学习和工作也有一定程度上的帮助。 信息时代的高新技术流向传统产业，引起后者的深刻变革。作为传统产业之一的机械工业，在这场新技术革命冲击下，产品结 构和生产系统结构都发生了质的跃变，微电子技术、微计算机技术的高速发展使信息、智能与机械装置和动力设备相结合，促使机械工业开始了一场大规模的机电一体化技术革命。随着计算机技术、电子电力技术和传感器技术的发展，各先进国家的机电一体化产品层出不穷。机床、汽车、仪表、家用电器、轻工机械、纺织机械、包装机械、印刷机械、冶金机械、化工机械以及工业机器人、智能机器人等许多门类产品每年都有新的进展。机电一体化到各方面的技术已越来越受关注，它在改善人民生活、提高工作效率、节约能源、降低材料消耗、增强企业竞争力等方面起着极大的 作用。在机电一体化技术迅速发展的同时，运动控制技术作为其关键组成部分，也得到前所未有的大发展，国内外各个厂家相继推出运动控制的新技术、新产品。主要 有 全闭环交流伺服驱动技术（ C 直线电机驱动技术（ 可编程序计算机控制器（ 运动控制卡（ 几项具有代表性的新技术。 数控机床是一种高科技的机电一体化产品 ,是综合应用 计算机技术、精密测量及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。数控机床作为实现柔性制造系统、计算机集成制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段 ,是机电一体化技术的重要组成部分。随着科学技术的迅速发展 ,数控技术的应用范围日益扩大。数控机床已成为现在机械制造业中的主要技术装备。 数控机床作为机电一体化的典型产品，在机械制造业中发挥着巨大的作用，很好地解决了现代机械制造中结构复杂、精密、批量小、多变零件的加工问题，且能稳定产品的加工质量，大幅度地提高生产效率。 经济型中档精度数控 车床主要用于对中小型轴类、盘类以及螺纹零件的加工，这些零件加工工艺要求机床应完成的工作内容有：控制主轴正反转和实现其不同切削速度的主轴变速；刀架能实现纵向和横向的进给运动，并具备在换刀点自动改变四个刀位完成选择刀具；冷却泵、润滑泵的启停；加工螺纹时，应保证主轴转一转，刀架移动一个被加工螺纹的螺距或导程。 数控车床的进给系统包括横向进给系统 (和纵向进给系统 (Y 轴 ),它们是由购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 5伺服电机经同步齿形带传动 ,驱动滚珠丝杠螺母副机构 ,来实现刀架的运动。根据16462控卧式车床精度检验 ,机床的位置精度包括重复定位精度、反向偏差和定位精度。当机床的中心距 000 ,其重复定位精度 轴 向偏差 轴为 位精度 轴为 以看出 ,进给轴设计与主轴设计相比 ,具有相同的重要性。因而 ,进给轴的设计应从动、静两方面充分考虑 ,位置精度才能达到该标准的要求。 对于 于其位置误差值复映在零件加工尺寸上为直径值，故放大了 2倍， 求的快移速度较低，因而要求 度。因 X 轴滚珠杠直径比度短，并且采用降速传动，使得折算在 此，选用的电机扭矩比 了达到这目标， 向偏差及定位精度三个方面，从设计上解决。在数控车床进给系统的设计中 ,根据横向、纵向的不同精度要求 ,不同移动质量及转动惯量等特点 ,分别解决设计中的主要矛盾。以期望设计结果能满足各项性能指标的要求 ,达到预期的结果 ,即满足设计任务书的要求。限于编者水平，书中错误和不妥之处在所难免，殷切期 望读者批评指正。 数控车床横向进给机构的设计 6 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 7 数控车床横向进给机构的设计 8 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 9 数控车床横向进给机构的设计 10 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 11 数控车床横向进给机构的设计 12 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 数控车床横向进给机构的设计 14 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 15 数控车床横向进给机构的设计 16 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 17 数控车床横向进给机构的设计 18 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 19 数控车床横向进给机构的设计 20 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 21 数控车床横向进给机构的设计 22 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 23 数控车床横向进给机构的设计 24 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 25 数控车床横向进给机构的设计 26 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 27 数控车床横向进给机构的设计 28 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 29 数控车床横向进给机构的设计 30 1、 总体设计方案 体设计方案论证 与普通机床相比 ,数控机床进给系统的设计要求除了具有较高的定位精度外 ,还具有良好的动态响应特性。为了确保数控机床的传动精度和工作平稳性 ,在设计机械了机构时 ,通常还应提出无间隙、低摩擦、高刚度以及有适宜的阻尼比要求等。为了达到这些要求 ,在机械传动设计中 ,主要采取如下措施 : 1、尽量采用低摩擦的传动副 ; 2、选用最佳的降速比 ; 3、尽量缩短传动链以及用预紧的方法提高传动系 统的刚度 ; 4、尽量消除传动间隙 ,减少反向行程误差。 数控车床的总体总体设计方案示意图如下图所示： 微 机横向工作台大离隔离微电机隔离电光大放率功编码器刀架电机伺服隔电光放率功电机伺服纵向工作台本设计数控车床要求设计为中档精度机床 ,为此提出以下两种设计方案 : 设计方案一 :该方案的进给装置及动作原理如下 : 机床的横向进给机构由：床鞍，滚珠丝杠副，螺母座，滑板，连接套，步进电机等部分组成。由步进电机通过连接套带动滚珠丝杠副至螺母座，实现滑板的横向机动进给。在滚珠丝杠的前端加一螺孔，用内六角螺钉及套与之连接，这样用内六角扳手可实现滑板的横向手 动进给运动。 设计方案二 :该方案的进给装置及动作原理如下 :车床的横向进给机构由床鞍 4,滚珠丝杠副 5,螺母座 6,横滑板 7,同步带轮 12、 19,交流伺服电机 64 等部分组成 ,见设计装配图 001。由交流伺服电机 64 经同步齿形带传动 ,驱动滚珠丝杠副 5 至螺母座 6,实购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 31现横滑板 7 的横向机动进给 ,来实现刀架的运动。在该方案中 ,在滚珠丝杠的前端加了一个固定销 46,床鞍上改进了支座 3,增加了滚花手柄 2,在滚花手柄 2 的前端用一个开口槽及内孔与滚珠丝杠相连 , 支座 3 下用一个开槽平端紧定螺钉 45 与滚花手柄 2 上的两圆槽相连作定位作用。当 需手动进给时 , 滚花手柄 2 的开口槽就插到滚珠丝杠的固定销 46 中 ,将螺钉 45 紧到手柄 2 的相应圆槽中 ,这样转动滚花手柄 2 就可带动滚珠丝杠实现手动进给。当不用手动进给时 ,松开螺钉 45,将滚花手柄 2 出 ,使开口槽与滚珠丝杠的固定销分开 ,再将螺钉 45 紧到手柄 2的相应圆槽中 ,此时手柄 2 与滚珠丝杠脱开了。 在方案一中 ,由于在机动进给时 ,套 8 仍在转动 ,不安全。用内六角扳手时 ,在作螺纹的反向运动时 ,会使内六角螺钉松动 ,而不能使手动进给可靠进行。在方案二中 ,在机动进给时 , 滚花手柄不再转动 ,使车床的安全可靠性得以加强。同时 ,这样 做也使得在车床检验后的工作过程中 ,不至于被他人转动手柄而破坏现场工作状态。在方案一中 ,采用步进电机 ,起精度受到一定程度上的限制。因为本设计要求中档精度 ,所以在方案二中改用交流伺服电机 ,以提高相应的精度。并且在方案二中以同步带传动代替方案一中的连接套 ,其益处在参考文献 4 106中可以见到 ,这里就不再重复了。 体设计方案的确定 经总体设计方案的比较和论证后 ,确定的经济型中档精度数控车床横向进给机构设计的总体方案示意图如装配图 001 所示。该横向进给机构既可以进行机动进给 ,也可以进行手动进给。 该横向进给机构采用交流伺服电机驱动 , 经同步齿形带传动 ,驱动滚珠丝杠转动 ,从而实现数控车床的横向进给运动。刀架采用 列电动刀架。 2 横向进给机构的设计与计算 横向进给机构设计与计算的主要内容有 : 滚珠丝杠副的设计计算及选型、同步带的设计计算与选型、同步带轮的选择、交流伺服电机的计算及选型、导轨副的选择、自动转位刀架的选择。绘制横向进给机构的装配图以及各零件图等。 知条件 (1)、床身上最大回转直径 :400 (2)、加工最大工件长度 :1000 (3)、快移速度 :X 轴 4m/ 轴 8m/ (4)、定位精度 :X 轴 Z 轴 (5)、重复定位精度 :X 轴 Z 轴 (6)、数控车床工作台质量 W:根据图形尺寸粗略计算 W=60 (7)、横向进给切削力 确定 : 数控车床横向进给机构的设计 32 根据参考文献 5查出 : 3 5%5 1 1 式中 : 进给系统所需电机功率 ; 主传动电机功率。 已 知 比例系数为 5%,则由公式 1 1 可得： 5% =5%= 根据参考文献查出 : F=61200 f f5 1 2 式中 : f 进给系统效率 ,其范围为 f=进给速度 ,m/出 : 1/2 1/3) 1 3 取 2： 1200 4 1/3) =2524.5(w) 为了安全起见 ,取安全系数为 : 4680N 珠丝杠副的设计 滚珠丝杠副已经标准化 ,因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。 一般情况下 ,设计滚 珠丝杠时 ,已知条件为 :最大工作负载 平均工作负载 用下的使用寿命 ,丝杠的工作长度 (或螺母的有效行程 ),丝杠的转速 (或平均转速 ),滚道的硬度及丝杠的运转情况。 计步骤 通常的设计步骤为 : A、计算作用在滚珠丝杠上的最大动载荷 ; B、从滚珠丝杠列表指出相应最大动负载的近似值 ,并初选几个型号 ; C、根据具体工作要求，对于结构尺寸、循环方式、调隙方法及传动效率等方面的要求，从初选的几个型号中再挑出比较合适的直径、导程、滚珠列数等，确定某一型号； D、根据所选的型号 ,列出或计算出其主要参数的 数值 ,计算传动效率 ,并验算刚度及稳定系数是否满足要求。如不满足要求 ,则另选其他型号 ,再作上述计算和验算 ,直至满足要求为止。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 计计算简况 选用 列滚珠丝杠副。 A、 列滚珠丝杠副主要参数的确定 : 按预期寿命 轴向载荷 行选择 : a) 106(转 )11 2 1 式中 : 额定动载荷 ; 一般情况下 以用平均轴向载荷 以代替 : 23 11 2 2 式中 : 最大轴向载荷 ; 最小轴向载荷。 11 2 3 =60 680=5268N 0 88N 所以： 23=3078N 对于机 车和精密机械通常取 0 106(转 ) 11 则 :： 20)1/3m11= 2 4 计算出 通过查表得到对应的滚珠丝杠副的尺寸 ,选取 2505号滚珠丝杠副 ,基本直径为 25径位 杠导程 5滚珠直径为 滚珠列数为四列。 B、 对选用的滚珠丝杠副的参数进行核算 a、轴向压缩载荷 F: 对各种支承条件下所支承的最大轴向载荷 ,是否会超过临界载荷而 失去稳定性 ,造成稳定失效 ,因此对保持丝杠不失去稳定性的轴向压缩载荷进行验算。 滚珠丝杠受压力作用后在弹性范围内的临界稳定载荷 下式计算 : Fc=m(11 2 5 式中 :m 为支承系数 ;式 :m=20 104(N/ 公称直径 ( 滚珠直径 ( 丝杠轴的支承距离 ( 所以 : 0 104 ( 105 N 则 : =105/5268 n 式中 : n为许用稳定安全系数 ,当丝杠垂直安置时 n =平安置时 n =4; 数控车床横向进给机构的设计 34 F 为最大轴向压缩载荷。 由以上计算可知条件满足。 a、 极限转速的计算 : 为使丝杠副在高速运转时不发生共振现象 ,应对其极限转速进行核算。当丝杠发生共振时的转速称为临界转速 ,以 示 : 21 106( 11 2 6 式中 : 公称直径 ( 滚珠直径 ( K 为支承结构系数 , 式 : K= 极限转速 n 应满足 : n c11=104=104r/ 2 7 n0=v/(2 ) 11 2 8 =4000/(2 )=102r/ 因为 n,所以条件满足。 b、 滚珠丝杠副的预加负载 : 为了消除螺母与丝杠间的轴向间隙 ,提高滚珠丝杠副的刚度与定位精度 ,在丝杠和螺母间施加负载 预加负载的大小为 : 011=834N c、 临界转速的核算 : 丝杠的名义直径： 5 05=200r/ 2 9 查参考文献 5图 承为“固定 承长度 L=1568查参考文献 5图 L 与 n 的交线点在 5侧 ,所以安全。 d、 效率计算 : 查参考文献： = + ) 5 2 10 式中 : 螺纹的螺旋升角 ,可参考文献 5 ,取 =3 摩擦角 , 所以 : =1345 则 : = 1345)=93% e、 刚度检验 : 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 35查参考文献 : =100F/(50T/( 5 m/m 2 11 式中 : E 弹性摸量 ,E=102F 工作负载 , F=4680 N ; A 滚珠丝杠横截面积 , A= /4（ 2=（ 2=滚珠直径 ( G 切变摸量， G=10滚珠丝杠截面惯性矩， 10代入公式 2 11 得： =m/m 查参考文献 5表 5表 5B 级精度为 40 m/300级精度 =15 m，八级精度 =30 m，所以 2005丝杠的刚度是足够的。 由于选用滚珠丝杠的直径为 25承方式为 ，所以稳定性不成问题。 步带的设计计算 计计算简况 A、根据同步带传动的工作条件确定传动的设计功率 : 4 2 12 K= K=代入公式 2 12 得： 、确定带的型号和节距，根据设计功率 小带轮转速 同步带选型图中确定所需采用带的型号和节距分别为 L 型，节距 =步带选型图选自美国同步带传动标准 参考文献 4图 6示。 C、选择带轮齿数 据型号及小带轮转速 查参考文献 4表 6列带轮最小许用齿数，确定一 带轮齿数为： 2，另一带轮齿数为： 32=32。 D、带轮节圆直径： 4 2 13 =32/ =97 4 2 14 =32/ =97 E、确定同步带的节线长度 带的节线长度 根据带围绕两带轮的周长计算得出： (d1+2+ (3604 2 15 =2 125 97=554。 58 圆整为 554。 式中： A 为两传动轮的中心距； 数控车床横向进给机构的设计 36 如参考文献 4图 6示。 F、计算同步带齿数 p/ 2 16 =554/整为 59。 G、计算 精确的中心距： A M+ 2 2 1/24 2 17 =2M=2 8=、确定同步 =设计功率为 所需的带宽： a、计算所选型号同步带的基准额定功率 ： v 10 2 18 式中： v 带速（ m/s），其计算公式为： v= 10 4 2 19 =（ 3000 2 /60） 32 10m/s 由公式 2 19 得： 10、 M 的值可根据参考文献 4表 6出。 b、计算小带轮的啮合齿数 算公式如下： - 2（ 2 2A） 4 2 20 =16/2 c、确定实际所需带宽 据设计要求，带的设计功率 小于或等于带所能传递的额定功率，即 定功率可根据近似公 式计算得出，如下所示： P 2 21 式中： 啮合系数，当啮合齿数 6 时， ； 宽度系数，即 bs/4 2 22 式中： 实际带宽； 该种型号同步带的基准带宽； 将上式化简为： P bs/ 2 23 移项得： 0) 1/ 2 24 =1/据参考文献 4表 6整为 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 的工作的验算 可根据下列公式进行验算： P= bs/b0)v 10 2 25 （ 1 1 10于： 以： P 足条件要求。 综上所述，可选用的规格为 220L，其接线长为 数为 59。 步带轮的选型 同步带轮已经标准化 ,因此同步带轮设计归结为同步带轮型号的选择。 根据同步带传送的计算，查参考文献 3中同步带选型表，可选择规格为 型同步带。其齿数为： Z=32径为： 径为： 孔径为： d=20肩知觉为： 5 流伺服电机的计 算与选择 1、选用螺杆驱动方式的交流伺服电机，如下图所示： 其中：运动部件重量 W 为： 60 摩檫系数为： 外界施加的力 F 为： 4680/ 螺杆螺距 P 为： 0,5 螺杆直径 D 为： 杆长度 L 为： 35 传递效率为： 085； 驱动部件比重为： 10 传动装置减速比 1/G 为： 1/2。 2、求换算到电机轴上的负荷力矩（ 数控车床横向进给机构的设计 38 F+） D/（ 2 2 100 G） 14 2 25 =50+60)/（ 2 2 100 = m) 要求： 、求换算到电机轴上的负荷惯性（ 运动部件的惯性 32 10414 2 26 将各个参数代入式 2 26 可 得： 10 工件的惯性 1/G)2 /10(P/2 )214 2 27 将各个参数代入式 2 27 可得： 10 注：上述的“ A”代表螺杆长度（ L）； 对于螺杆： D/2=P/2 14。 2 28 4 2 29 =10、电机的假拟选定： 从产品目录中选出满足上述（ （ （ 件的电机，其型号为：S 100。 5、加减速力矩（ 计算： 加速力矩 2（ （ （ 60 +4 2 30 将各个参数代入式 2 30 可得： m) 减速力矩 2（ （ （ 60 4 2 31 将各个参数代入式 2 31 可得： m) 由上述计算可以看出，假拟选定电机满足上述（ （ （ 计算条件。 6、实际力矩（ 计算： （ 1/214 2 32 取 t=1/2,则： tb=tL=t/3=1/6 将各个参数代入式 2 32 可得： m) 由上述计算可以看出，假拟选定电机满足上述（ 计算条件。 7、总结： 根据上述计算和论述可得：应选用 S 100型交流伺服电机。 轨副的选择 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 39导轨的作用是支承和导向 ,也就是支承运动部件并保证运动部件在外力作用 ,精确的沿着确定的轨迹运动 ,为此对装 配基准的导轨提出如下要求。 1、导向精度； 2、耐磨性； 3、刚度； 4、低速运动平稳性。 目前机床上常用的导轨，根据接触角的摩擦情况可分为滑动导轨，滚动导轨和静压导轨。数控机床伺服进给系统导轨主要直线型。滚动摩擦导轨具有摩擦系数小，动静摩擦系数差别小，启动阻力小，能微量准确移动，低速运动平稳，无爬行，因而运动灵活，定位精度高，通过预紧可以提高刚度和抗震性，承受较大的冲击和振动。和静压导轨，滑动导轨相比，其结构简单，保养方便，是适合数控机床进给系统应用比较理想的导轨。 综上所述，本设计应选用滚动导轨 。 动转位刀架的设计 自动转位刀架的设计是普通数控机床设计机械方面的关键。由微机控制的自动转位刀架具有重复定位精度高，工作刚度好，性能可靠，使用可靠以及工艺性好等特点。 在进行经济型中档精度数控机床的设计时，多采用外购自动转位刀架。一些机床数控设备厂为用户生产了系列自动刀架，一些长是参加了全国联合计划组织设计了架后，又结合该厂生产刀架的经验，吸收了 刀架结构，原理之优点，还参考了国外专利自动刀架的特点，使刀架设计更为合理，更为完美，具有同类产品最先进的水平， 如常州武进机床数控设备厂生产的系列自动刀架就是一例。本设计就选用该厂生产的 系列选用于 四工位自动刀架 用自动转位刀架必须搞清原理，自行设计的话要求更高。 自动转位刀架按其原理可分为： 1、螺旋转位刀架； 2、十字槽轮转位刀架； 3、凸台棘式转位刀架； 4、电磁式转位刀架； 5、液压式转位刀架。 自动刀架设计时，刀架要能自动完成抬起，回转，选位，下降，定位和压紧，既要设计出合理的机构，又要检测出各顺序动作的电信号，以便由控制系统加以控制。 刀架的抬起常采用的有：利用压缩弹簧的恢复力；利用螺纹传动，将旋转运动变成轴向直线运动，从而达到刀架抬起。 刀架的回转常采用微电机通过蜗轮蜗杆使刀架抬到一定高度时，由拨块带动刀架 数控车床横向进给机构的设计 40 转动。刀架的迭位由刀架位置的编码和微机程序来实现。 刀架的下降常采用微机控制使微电机反转，由于斜面销的棘轮作用，刀架不跟随转，只是下降。精度常采用锥型定位销定位，端面键定位，后者优于前者，所以端面定位是最常用的。 压紧刀架的压紧力由微电机下降到位后而继续转动产生，合选的压紧力应呈切削力的两倍以上，压紧力还应 能调整。 本设计选用的 自动刀架的工作原理类似于螺旋转位刀架。微机发出换刀信号，使微电机工转，通过减速机构和升降机构将上刀体上升到一定位置时，离合转盘起作用，带动上刀体旋转，旋转到所选刀位，发信盘发出刀位信号，使微电机反转，反靠初定位，上刀体下降，齿轮盘啮合，完成精定位，并通过蜗轮蜗杆，锁紧螺母，使刀架固紧。当夹紧力达到预先调好状态时，过流继电器动作，切断电源，电机停转，并向微机发出回答信号，开始执行下道工序。刀架的动作顺序简明的表示为：微电机 减速器 升降机构 上刀体上升 转位 信息符合 粗定位 机构 上刀体下降 精定位 刀体锁定 微电停转 换刀回答信号 加工顺序执行。 计结果 本人所设计的数控车床横向进给系统满足经济型中档精度机床的要求，伺服电机的大小满足要求，对滚珠丝杠直径的选择也满足强度和刚度的要求，并在横向行程中有电控极限行程限位装置。也就是说所设计的结果满足各项性能指标的要求，达到了预期性的效果，即到达了设计任务书中的技术要求和工作要求。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 413、结论 本设计主要研究了经济型中档精度数控车床横向进给机构的设计及改造，其中主要是改造横向手动进给装置以及进一步提高数控车床 横向进给机构的定位精度、重复定位精度及可靠性等。通过设计达到了经济型中档精度数控车床横向进给机构的各项性能指标的要求。而且，通
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