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CK6150数控车床Z向驱动装置设计【19张CAD图纸+毕业论文】

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CK6150数控车床Z向驱动装置装配图.dwg

偏心环.dwg

右挡头.dwg

垫片.dwg

套.dwg

底盖.dwg

挡圈.dwg

油泵体.dwg

油箱.dwg

法兰座.dwg

法兰盘.dwg

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关键词：: ck6150 数控车床 Z向驱动装置设计 Z向 cad 图纸毕业论文 CK6150数控车床 CK6150数控车床Z向驱动装置

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CK6150数控车床Z向驱动装置设计

39页 14000字数+论文说明书+任务书+开题报告+外文翻译+19张CAD图纸【详情如下】

CK6150数控车床Z向驱动装置装配图.dwg

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1 引言………………………………………………………………………………1

1.1 数控机床概况…………………………………………………………………1

1.2 数控车床的组成及工作原理…………………………………………………3

1.3 数控车床的特点……………………………………………………………5

1.4 数控车床的适用范围…………………………………………………………6

2 数控机床进给系统………………………………………………………………8

2.1 对进给运动的要求…………………………………………………………8

2.2 滚珠丝杠螺纹副及特点…………………………………………………8

2.3 进给系统传动间隙的消除………………………………………………12

2.4 齿轮齿条传动间隙的消除……………………………………………………13

3 导轨………………………………………………………………………………14

3.1 滚动导轨………………………………………………………………………14

3.2 贴塑导轨………………………………………………………………………15

4 CK6150数控车床Z向驱动系统的设计…………………………………………17

4.1 齿轮传动比的计算……………………………………………………………19

4.2 滚珠丝杠的选用………………………………………………………………19

4.3 滚珠丝杠副设计………………………………………………………………27

4.4 验算临界转速…………………………………………………………………32

5 CK6150数控车床Z向驱动系统的装配图……………………………………34

6 数控机床伺服系统的故障诊断………………………………………………35

6.1 位置环故障诊断 …………………………………………………………35

6.2 速度环故障诊断………………………………………………………35

结束语……………………………………………………………………………37

致谢………………………………………………………………………………38

参考文献………………………………………………………………………39

随着科学技术的迅速发展和机械产品精度要求的日益提高，数控机床作为一种新型的生产设备发展迅速，得到了普遍的推广和应用。实现加工机床及生产过程数控化,已成为当今制造业的发展方向。本设计在分析研究了国内外数空机床现状与发展的基础上，设计了CK6150数控车床的Z向驱动装置设计。该向驱动装置属于数控机床的进给传动装置，和X向形成了相对运动。主要介绍了滚珠丝杠螺母副的工作原理和特点、及间隙的调整、润滑等；齿轮传动及齿轮传动副的间隙消除。导轨也是进给系统的重要环节，讲述了导轨的分类加工精度，承载能力，和使用寿命。设计的主要内容包括：电机的确定、齿轮传动的设计、滚珠丝杠传动副的机构、以及伺服系统的维护保养，达到了设计任务书的设计要求。

关键词滚珠丝杠进给传动间隙导轨

Title CK6150 CNC Lathe Drive the Design of Z

Abstract

Along with the science and technology rapid development and the mechanical product precision request daily enhancement, the Numerical Control Machine Tools took one kind of new production equipment development was rapid, obtained the universal promotion and the application. Cheng NC, has become the development direction of the manufacturing sector The realization of the processing and production of machine tools.Analysis of the design at home and abroad in a number of the status quo and development tools space, based on the CK6150 CNC lathe is designed to drive the Z design. The drives are to feed numerical control machine tool drives, and X To the formation of the relative motion. Introduces the ball screw pair of the working principle and characteristics, and the gap adjustment Whole, lubrication, etc；Gear drive and gear drive to eliminate the gap between the vice. Guide feed system is also an important part of，Guide about the accuracy of the classification processing, load-bearing capacity, and life.The main elements of the design include: the determination of motor, gear drive design, the ball screw drive vice agencies, as well as maintenance of the servo system to achieve a design book design requirements.

Keywords Ballscrew Feeddrive Space Guide

1 引言

中国对于数控的研究始于1958年，由于国产元器件的不配套，加工工艺和技术不够成熟，直到20世纪70年代处都处于研制开发时期，国内数控技术的发展总体上处于起步阶段。60年代末才研制成功晶体管数控系统并用于生产，如数控线切割机、非圆齿轮插齿机、数控铣床等。但数控机床的品种和数量都很少，数控系统的稳定性及可靠性尚不过关，没有在生产中广泛应用。70年代至80年代初，国内的数控技术的发展总体进入徘徊期。1973——1976年，先后召开了三次全国性的数控公关会议，全国有200多个单位参加技术公关，但是由于在同时开发相似产品，造成严重的重复投资和浪费，1976年在北京展览馆展出三年数控公关的成果，共有30多种40多台数控机床和多种配套件，但真正生产中应用的几乎没有。加之1979年国家进入调整时期，数控机床的科研和生产几乎处于停顿状态，只有少数几家单位坚持开展研究工作。其中，数控线切割机由于模具加工的迫切需要，以及具有价格低廉、结构简单、利于操作、使用方便等特点，得到推广应用，年产量达到600～700台，占国内数控机床产品总产量的86％。80年代初，中国先后从日本、美国等国家引进一些数控系统和伺服技术，陆续发展了一批具有世界70年代末或80年代初期水平的数控系统，结束了国内数控系统徘徊不前的局面，到1985年，中国的数控机床新品种累计达80多种，包括加工中心、数控车床、数控铣床、数控磨床等，使得数控技术的发展总体进入实用阶段。90年代初，中国在数控技术发展上制定并贯彻了“集中优势，突破关键，以我为主发展产业”的方针，逐步形成了以航天数控集团、华中数控和蓝天数控等以生产普及形数控系统为主的国有企业，以及北京－法那科、西门子数控（南京有限公司）等合资企业的基础力量，建成了批量生产各种数控机床的若干产业化基地[1]。同时国内数控系统在技术上也趋于成熟，在高速主轴制造、快速进给、快速换刀、柔性制造、快速成形等技术上都取得了突破，一些重大关键技术（包括核心技术）已达到国际先进水平[1]。这个时期国内的数控技术获得了飞速发展，奠定了中国数控机床产业和现代数控技术的坚实基础。

1.1 数控机床概况

1.1.1 数控

　　数控(NumericalControl，简称NC)是20世纪50年代发展起来的一种自动控制技术，是用数字信号对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。在数控技术中引进计算机技术，称为CNC(ComputerNumericalContr01)，CNC具有柔性好、功能强、可靠性高、经济性好以及易于实现机电一体化等特点，使数控技术在质的力面完成了一次飞跃。

1.1.2 数控机床

　　数控机床(Numerical Control MachineTools)是一种采用了数字控制技术的机床，或者说是一种装有数控系统的机床。它能较好地解决生产中的多品种、单件或小批量、精度要求高以及形状复杂的机械加工零件的加工问题。

1.1.3 数控系统

　　数控系统(NumericalControlSystem)是一种控制系统，能自动完成信息的输入、译码和运算，从而控制机床的运动和加工过程。一般包括数控装置、可编程控制器(PLC)、各类输入/输出接口、显示器以及操作键盘等。

1.1.4 数控程序

　　数控机床严格按照从机床外部输入的程序自动完成工件的加工。因此，将从外部输入数控系统用于加工工件的程序称为数控加工程序，简称数控程序。

1.1.5 数控编程

　　在数控机床上加工零件时，需要把零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的

形式记录在控制介质上，用控制介质的信息来控制机床，实现对零件的全部加工过程。故将从零件图纸到得到数控加工程序所需控制介质的全过程，称为数控编程。

1.1.6 数控加工

　　数控加工是指在数控机床上加工零部件的一种工艺方法，数控加丁技术除了用于机械加工外，还用于电加工、激光加工、火焰加工、绘印加工及编织加工等工艺。

1.1.7 数控机床的产生与发展

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，且需频繁改型。特别是在宇航、造船、军事等领域所需的机械零件，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。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，是今后机床控制的发展方向[2,3]。

感谢学校图书馆的开放，让我们有足够的资料可供参考。还要感谢大学四年来所有的老师，为我们打下机械技术专业知识的基础；同时还要感谢所有的同学们，正是因为有了你们的支持和鼓励。此次毕业设计才会顺利完成。

通过毕业设计，使我对机械加工设计这门课程进一步加深了理解。对于各方面知识之间的相互联系有了实际的体会。同时也深深感到自己初步掌握的知识与实际需要还有相当距离，还需在今后进一步学习和实践。

本设计由于时间紧和对知识的掌握程度的限制，在设计上不很周详，许多应该考虑的因素，可能没在设计上体现出来。在这次设计过程中，我得到老师的精心指导和各方面的帮助，才能使设计得以顺利进行，借此我深表谢意。

最后感谢学院四年来对我的大力栽培！

参考文献

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[15] 田宏宇，程道新. 数控机床机构与维修[M]. 上海：上海交通大学出版社，1999.

内容简介：: 毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名：学号：专业：机械工程及自动化设计 (论文 )题目：控车床 Z 向驱动装置设计（日本大森数控系统）指导教师 : 开题报告填写要求 1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效； 2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见； 3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于 15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）； 4 有关年月日等日期的填写，应当按照国标 7408 94数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“ 2009 年 3 月 15 日”或“ 2009。毕业设计（论文）开题报告 1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写 2000 字左右的文献综述：文献综述摘要本文介绍了数控机床的发展现状，阐述了其分类及组成维护和使用事项；针对目前市场上的数控机床的不足，指出了本设计课题的意义；最后总结了数控机床驱动装置设计方法及其控制原理。关键词智能数控机床制造工艺柔性系统 1 我国数控机床的状况与发展由于计算机技术的飞速发展 , 推动数控机床技术更快的更新换代。世界上许多数控系统生产厂家利用丰富的软硬件资源开发开放式体系结构的新一代数控系统。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性柔性、适应性、扩展性 , 并向智能化、网络化方向大大发展。近几年许多国家纷纷研究开发这种系统 , 如国科学制造中心 (与空军共同领导的“下一代工作站 / 机床控制器体系结构” 欧共体的“自动化系统中开放式体系结构” 日本的划等。开发研究成果已得到应用 , 如司从 1995 年开始在其生产的加工中心、数控铣床、数控车床等产品中采用了开放式体系结构的统。开放式体系结构的新一代数控系统 , 其硬件、软件和总线规范都是对外开放的 ,由于有充足的软、硬件资源可供利用 , 不仅使数控系统制造商和用户进行的系统集成得到有力的支持 , 而且也为用户的二次开发带来极大方便 , 促进了数控系统多档次、多品种的开发和广泛应用。新一代数控系统技术水平大大提高 , 促进了数控机床性能向高精度、高速度、高柔性化方向发展 , 具体说来表现为以下几个方面 1: 高速、高效、高精度、高可靠性机床向高速化方向发展 , 可充分发挥现代刀具材料的性能 , 不但可大幅度提高加工效率、降低加工成本 , 而且还可提高零件的表面加工质量和精度 ; 要提高加工效率 ,首先必须提高切削和进给速度 , 同时 , 还要缩短加工时间 ; 要确保加工质量 ,必须提高机床部件运动轨迹的精度 , 对数控系统的可靠性而言 , 一般要高于被控设备的可靠性在一个数量级以上 , 它是高速、高效、高精度的基本保证 , 但也不是可靠性越高越好 , 仍然是适度可靠 , 因为是商品 , 受性能价格比的约束。模块化、智能化、柔性化和集成化为了适应数控机床多品种、小批量的特点 , 机床结构模块化 , 数控功能专门化 , 机床性价比显著提高并加快优化 , 个性化是近几年来特别明显的发展趋势 ;智能化体现在加工效率、加工质量、驱动性能、编程与操作、监控、诊断与维修等 ; 数控机床向柔性化和集成化发展表现为从点 (数控单机、加工中心和数控复合加工机床 ) 、线 ( 向面 ( 工段车间独立制造岛、、体 (布式网络集成制造系统 ) 的方向发展。开放性为适应数控进线、联网、普及型个性化、多品种、小批量、柔性化及数控迅速发展的要求 , 最重要的发展趋势是体系结构的开放性 , 设计生产开放式的数控系统 , 例如美国、欧共体及日本发展开放式数控的计划等。 2 数控机床使用中应注意的事项使用数控机床之前 , 应仔细阅读机床使用说明书以及其他有关资料 , 以便正确操作使用机床 , 并注意以下几点 2 (1) 机床操作、维修人员必须是掌握相应机床专业知识的专业人员或经过技术培训的人员 , 且必须按安全操作规程及安全操作规定操作机床非。 (2) 专业人员不得打开电柜门 , 打开电柜门前必须确认已经关掉了机床总电源开关。只有专业维修人员才允许打开电柜门 , 进行通电检修。 (3) 除一些供用户使用并可以改动的参数外 , 其它系统参数、主轴参数、伺服参数等。用户不能私自修改 , 否则将给操作者带来设备、工件、人身等伤害。 (4) 修改参数后 , 进行第一次加工时 , 机床在不装刀具和工件的情况下用机床锁住、单程序段等方式进行试运行 , 确认机床正常后再使用机床。 (5) 机床的序是机床制造商按机床需要设计的。不需要修改。不正确的修改 , 操作机床可能造成机床的损坏 , 甚至伤害操作者。 (6) 建议机床连续运行最多小时 , 如果连续运行时间太长会影响电气系统和部分机械器件的寿命 , 从而会影响机床的精度。 (7) 机床全部连接器、接头等 , 不允许带电拔、插操作 , 否则将引起严重的后果。 3 数控系统长期不用时的雏护为提高数控系统的利用率和减少数控系统的故障 , 数控机床应满负荷使用 , 而不要长期闲置不用 , 由于某种原因 , 造成数控系统长期闲置不用时 , 为了避免数控系统损坏 , 需注意以下两点： (1) 要经常给数控系统通电 , 特别是在环境湿度较大的梅雨季节更应如此。在机床锁住不动的情况下即伺服电动机不转时 , 让数控系统空运行。利用电器元件本身的发热来驱散数控系统内的潮气 , 保证电子器件性能稳定可靠 , 实践证明 , 在空气湿度较大的地区。经常通电是降低故障率的一个有效措施 8 (2) 数控机床采用直流进给伺服驱动和直流主轴伺服驱动的应将电刷从直流电动机中取出 , 以免由于化学腐蚀作用 , 使换向器表面腐蚀 , 造成换向性能变坏 , 甚至使整台电动机损坏。 4 伺服进给系统的性能要求伺服进给系统的负载变化大，要求精度高，为了提高数控机床的加工性能，在数控机床设计中对伺服进给系统提出了以下四个方面的要求 10 精度为了保证零件加工质量和提高效率，要保证数控机床的定位精度和加工精度。因此，在位置控制中要求有高的定位精度，如 5 m、 1 m 等；而在速度控制中，要求有高的调速精度、强的抗负载扰动的能力，也即要求静态和动态速降尽可能小。响应为了保证轮廓切削形状精度和加工表面粗糙度，除了要求有较高的定位精度外，还要求系统有良好的快速响应特性，即要求跟踪指令信号的响应要快，位置跟踪误差（位置跟踪精度）要小。调速范围它是指在额定负载时电动机能提供的最高转速与最低转速之比。对于一般的数控机床而言，要求进给伺服系统能在 0 24m/都能正常工作。速大转矩根据机床加工特点，大都是在低速时进行重切削，即要求在低速时进给伺服系统有大的转矩输出。 5 研究数控机床的意义为了适应数控机床多品种，小批量的特点。机床机构模块化，数控功能专门化，机床性价比显著提高并加快优化，个性化是近几年特别明显的发展趋势；智能化体现在加工效率，加工质量，驱动性能，编程操作，监控，诊断与维修等。开放性体现在为适应数控进线，联网，普及型个性化，多品种，小批量，柔性化及数控迅速发展要求，最重要的发展趋势是体系机构的开放性，设计生产开放式的数控系统，例如美国，欧共体及日本发展开放式数控的计划等。当前，国产数控 4机床与工业国家的机床产品相比有一定的差距。但差距所在，便是其努力方向及发展动力所在。这也将促使我们在学习掌握和运用高速，高精度数控机床的核心技术的同时。积极开发新的现代制造技术。使国产数控机床得到更大发展，从而相应进一步加大对出口市场的开发力度 14。 6 结语数控机床体现了当前世界机床技术进步的主流 , 是衡量机械制造工艺水平的重要指标 , 在柔性生产和计算机集成制造等先进制造技术中起着重要的基础核心作用 , 因此 , 如何更好的使用数控机床是一个很重要的问题 , 只有掌握正确的使用方法 , 才能保证数控机床的优越性得以实现 15。参考文献 1 张克强 M北京：清华大学出版社， 1997. 2 M北京希望电子出版社， 2004. 3 史斌星，史佳通教程 M 清华大学出版社， 2003. 4 陈善富 M国防工业出版社， 1991. 5 邓荣琦 M北京国防工业出版社 ,2006. 6 卢斌 M北京机械工业出版社 ,2001. 7 许衡数 M北京化学工业出版社 ,2005. 8 周延佑 J. 机械工艺师学报 ,2001. 9 盛伯浩 ,唐华 J2002. 10 朱同兴 J2001. 11 李宏胜 M. 北京：化学工业出版社， 2002 . 12 胡娟 J 2004. 13 赵华蓉 J报， 2006. 14 吴立岗 M中国林业出版社， 2006. 15 王爱玲等 M北京国防工业出版社， 2002. 毕业设计（论文）开题报告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）： 1 本课题要研究或解决的问题： Z 向进给系统由步进电机减速后驱动滚珠丝杠，使刀架纵向运动。步进电动机安装在床身的左前方，用减速箱将步进电动机与滚珠丝杠连接起来，以保证其同轴度和提高传动精度。（ 1）尽量采用低摩擦的传动，以减少摩擦力；（ 2）采用预紧滚珠丝杠的办法提高传动系统的刚度；（ 3）采用消隙装置以消除传动间隙，减少反向死区误差。 2 拟采用的研究手段（途径）通过对上述文献的了解，由于驱动装置设计时受着机床本体的限制，所以在本课题中，我准备在参考有关文献的基础上，通过对机床驱动装置等一些方面参数的选择，利用驱动的特性来设计，做到符合客户要求并节约的设计。我准备采取以下步骤来开展我的课题：（ 1）首先对所选的机床进行大概的分析。（ 2）其次对驱动装置做好总体的规划。（ 3）对 Z 向驱动进行了具体设计及进给系统的安装调整。（ 4）而后在一些具体的驱动零件方面做一些精致的设计。（ 5）最后做好总体的设计方案。毕业设计（论文）开题报告指导教师意见： 1对“文献综述”的评语：阅读了大量关于数控机床方面的书籍，对我国数控机床的状况与发展、数控机床使用中应注意的事项、数控系统长期不用时的雏护、伺服进给系统的性能要求、研究数控机床的意义等有了初步的认识，为数控车床的设计做了一些基础工作。 2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：通过对本课题的研究使学生的基础理论与专业知识、技术水平以及实际应用能力和文字、语言表达能力得到锻炼，是学生综合运用所学理论技能知识与生产实践相结合的重要阶段，是培养和提高学生综合应用能力的重要环节。通过本课题的研究使学生对数控机床的设计有一个初步的认识，学会如何查找文献、如何进行方案的设计、校核、定稿等等。综合应用机械设计、工艺、公差、机械制图知识进行经济型的数控机床部件的设计。完成 3 张 0 号图纸，字的条理清楚的说明书。指导教师：吴萍 2009 年 3 月 22 日所在专业审查意见：负责人：年月日本科毕业设计说明书（论文）第 1 页共 39 页 1 引言中国对于数控的研究始于 1958 年，由于国产元器件的不配套，加工工艺和技术不够成熟，直到 20世纪 70年代处都处于研制开发时期，国内数控技术的发展总体上处于起步阶段。 60年代末才研制成功晶体管数控系统并用于生产，如数控线切割机、非圆齿轮插齿机、数控铣床等。但数控机床的品种和数量都很少，数控系统的稳定性及可靠性尚不过关，没有在生产中广泛应用。 70 年代至 80 年代初，国内的数控技术的发展总体进入徘徊期。 1973 1976 年，先后召开了三次全国性的数控公关会议，全国有 200多个单位参加技术公关，但是由于在同时开发相似产品，造成严重的重复投资和浪费，1976年在北京展览馆展出三年数控公关的成果，共有 30多种 40多台数控机床和多种配套件，但真正生产中应用的几乎没有。加之 1979 年国家进入调整时期，数控机床的科研和生产几乎处于停顿状态，只有少数几家单位坚持开展研究工作。其中，数控线切割机由于模具加工的迫切需要，以及具有价格低廉、结构简单、利于操作、使用方便等特点，得到推广应用，年产量达到 600 700 台，占国内数控机床产品总产量的 86。 80年代初，中国先后从日本、美国等国家引进一些数控系统和伺服技术，陆续发展了一批具有世界 70年代末或 80年代初期水平的数控系统，结束了国内数控系统徘徊不前的局面，到 1985年，中国的数控机床新品种累计达 80多种，包括加工中心、数控车床、数控铣床、数控磨床等，使得数控技术的发展总体进入实用阶段。 90年代初，中国在数控技术发展上制定并贯彻了“集中优势，突破关键，以我为主发展产业”的方针，逐步形成了以航天数控集团、华中数控和蓝天数控等以生产普及形数控系统为主的国有企业，以及北京法那科、西门子数控（南京有限公司）等合资企业的基础力量，建成了批量生产各种数控机床的若干产业化基地 1。同时国内数控系统在技术上也趋于成熟，在高速主轴制造、快速进给、快速换刀、柔性制造、快速成形等技术上都取得了突破，一些重大关键技术（包括核心技术）已达到国际先进水平 1。这个时期国内的数控技术获得了飞速发展，奠定了中国数控机床产业和现代数控技术的坚实基础。数控机床概况数控数控 (称 20 世纪 50 年代发展起来的一种自动控制技术，是用数字信号对机床的运动及加工过程进行控制的一种方法。在数控技术中引进计本科毕业设计说明书（论文）第 2 页共 39 页算机技术，称为有柔性好、功能强、可靠性高、经济性好以及易于实现机电一体化等特点，使数控技术在质的力面完成了一次飞跃。数控机床数控机床 (一种采用了数字控制技术的机床，或者说是一种装有数控系统的机床。它能较好地解决生产中的多品种、单件或小批量、精度要求高以及形状复杂的机械加工零件的加工问题。数控系统数控系统 (一种控制系统，能自动完成信息的输入、译码和运算，从而控制机床的运动和加工过程。一般包括数控装置、可编程控制器 (各类输入 /输出接口、显示器以及操作键盘等。数控程序数控机床严格按照从机床外部输入的程序自动完成工件的加工。因此，将从外部输入数控系统用于加工工件的程序称为数控加工程序，简称数控程序。数控编程在数控机床上加工零件时，需要把零件的全部工艺过程、工艺参数和位移数据，以信息的形式记录在控制介质上，用控制介质的信息来控制机床，实现对零件的全部加工过程。故将从零件图纸到得到数控加工程序所需控制介质的全过程，称为数控编程。数控加工数控加工是指在数控机床上加工零部件的一种工艺方法，数控加丁技术除了用于机械加工外，还用于电加工、激光加工、火焰加工、绘印加工及编织加工等工艺。数控机床的产生与发展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，且需频繁改型。特别是在宇航、造船、军事等领域所需的机械零件，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。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，是今后机床控制的发展方向 2,3。本科毕业设计说明书（论文）第 3 页共 39 页数控机床的发展趋势从数控机床技术水平看，高精度（定位精度：微米级、纳米级）、高速度（主轴转速 10000r/速进给 24m/刀时间 2高柔性（多主轴、多工位、多刀库）、多功能（立卧并用、复合加工）和高自动化（自动上下料、自动监控、自动测量和通信功能）是数控机床的重要发展趋势。对单台主机不仅要求提高其柔性和自动化程度，还要求具有进入更高层次的柔性制造系统和计算机集成制造系统的适应能力。在数控系统方面，目前世界上几个著名的数控装置生产厂家，诸如日本的国的美国的 A B 公司，产品都向系列化、模块化、高性能和成套性方向发展。它们的数控系统都采用了 16位和 32 位微处理机、标准总线及软件模块和硬件模块结构，内存容量扩大到 1床分辨率可达速进给可达 100m制轴数可达 16个，并采用先进的电装工艺。在驱动系统方面，交流驱动系统发展迅速。交流传动已由模拟式向数字式方向发展，以运算放大器等模拟器件为主的控制器正在被以微处理器为主的数字集成元件所取代，从而克服了零点漂移、温度漂移等弱点。数控车床的组成及工作原理数控车床由程序编制及程序载体、输入装置、数控装置、伺服驱动及位置检测装置、辅助控制装置、车床本体等几部分组成。程序编制及程序载体数控程序是数控机床自动加工零件的工作指令。在对加工零件进行工艺分析的基础上，确定零件坐标系在机床坐标系上的相对位置，即零件在机床上的安装位置；刀具与零件相对运动的尺寸参数；零件加工的工艺路线、切削加工的工艺参数以及辅助装置的动作等。得到零件的所有运动、尺寸、工艺参数等加工信息后，用由文字、数字和符号组成的标准数控代码，按规定的方法和格式，编制零件加工的数控程序单。编制程序的工作可由人工进行；对于形状复杂的零件，则要在专用的编程机或通用计算机上进行自动编程（计。编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储载体上，它可以是穿孔纸带、磁带和磁盘等，采用哪一种存储载体，取决于数控装置的设计类型。输入装置输入装置的作用是将程序载体（信息载体）上的数控代码传递并存入数控系统内。本科毕业设计说明书（论文）第 4 页共 39 页根据控制存储介质的不同，输入装置可以是光电阅读机、磁带机或软盘驱动器等。数控机床加工程序也可通过键盘用手工方式直接输入数控系统；数控加工程序还可由编程计算机用零件加工程序输入过程有两种不同的方式：一种是边读入边加工（数控系统内存较小时），另一种是一次将零件加工程序全部读入数控装置内部的存储器，加工时再从内部存储器中逐段逐段调出进行加工。数控装置数控装置是数控机床的核心。数控装置从内部存储器中取出或接受输入装置送来的一段或几段数控加工程序，经过数控装置的逻辑电路或系统软件进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种控制信息和指令，控制机床各部分的工作，使其进行规定的有序运动和动作。零件的轮廓图形往往由直线、圆弧或其他非圆弧曲线组成，刀具在加工过程中必须按零件形状和尺寸的要求进行运动，即按图形轨迹移动。但输入的零件加工程序只能是各线段轨迹的起点和终点坐标值等数据，不能满足要求，因此要进行轨迹插补，也就是在线段的起点和终点坐标值之间进行“数据点的密化” ，求出一系列中间点的坐标值，并向相应坐标输出脉冲信号，控制各坐标轴（即进给运动的各执行元件）的进给速度、进给方向和进给位移量等。驱动装置和位置检测装置驱动装置接受来自数控装置的指令信息，经功率放大后，严格按照指令信息的要求驱动机床移动部件，以加工出符合图样要求的零件。因此，它的伺服精度和动态响应性能是影响数控机床加工精度、表面质量和生产率的重要因素之一。驱动装置包括控制器（含功率放大器）和执行机构两大部分。目前大都采用直流或交流伺服电动机作为执行机构。位置检测装置将数控机床各坐标轴的实际位移量检测出来，经反馈系统输入到机床的数控装置之后，数控装置将反馈回来的实际位移量值与设定值进行比较，控制驱动装置按照指令设定值运动。辅助控制装置辅助控制装置的主要作用是接收数控装置输出的开关量指令信号，经过编译、逻辑判别和运动，再经功率放大后驱动相应的电器，带动机床的机械、液压、气动等辅助装本科毕业设计说明书（论文）第 5 页共 39 页置完成指令规定的开关量动作。这些控制包括主轴运动部件的变速、换向和启停指令，刀具的选择和交换指令，冷却、润滑装置的启动停止，工件和机床部件的松开、夹紧，分度工作台转位分度等开关辅助动作。由于可编程逻辑控制器（有响应快，性能可靠，易于使用、编程和修改程序并可直接启动机床开关等特点，现已广泛用作数控机床的辅助控制装置。机床本体数控机床的机床本体与传统机床相似，由主轴传动装置、进给传动装置、床身、工作台以及辅助运动装置、液压气动系统、润滑系统、冷却装置等组成。但数控机床在整体布局、外观造型、传动系统、刀具系统的结构以及操作机构等方面都已发生了很大的变化。这种变化的目的是为了满足数控机床的要求和充分发挥数控机床的特点。数控车床的工作原理在传统的金属切削机床上，加工零件时操作者根据图样的要求，通过不断改变刀具的运动轨迹，运动速度等参数，使刀具对工件进行切削加工，最终加工出合格零件。数控车床的加工。其实质是应用了“微分”原理。其工作原理与过程可简述如下 : (1) 数控装置根据加工程序要求的刀具轨迹，将轨迹按车床对应的坐标轴，以最小移动量（脉冲当量）进行微分，并计算出各轴需要移动的脉冲数。 (2) 通过数控装置的插补软件或插补运算器，把要求的轨迹用最小移动单位的等效折线进行拟合，并找出最接近理论轨迹的拟合折线。 (3) 数控装置根据拟合折线的轨迹，给相应的坐标轴连续不断地分配进给脉冲，并通过伺服驱动使车床坐标轴按分配的脉冲运动。由上可见：只要数控车床的最小移动量（脉冲当量）足够小，所用的拟合折线就完全可以等效代替理论曲线；只要改变坐标轴的脉冲分配方式，即可以改变拟合折线的形状，从而达到改变加工轨迹的目的；只要改变分配脉冲的频率，即可改变坐标轴（刀具）的运动速度。这样就实现了数控车床控制刀具移动轨迹的根本目的 4。数控车床的特点加工对象改型的适应性强由于在数控车床上改变加工零件时，只需要重新编制程序就能实现对零件的加工，它不同于传统的车床，不需要制造、更换许多工具、夹具和检具，更不需要重新调整车床。本科毕业设计说明书（论文）第 6 页共 39 页加工精度高数控车床是以数字形式给出的指令进行加工的，由于目前数控装置的脉冲当量（即每输出一个脉冲后数控机床移动部件相应的移动量）一般达到了且进给传动链的反向间隙与丝杠螺距误差等均可由数控装置进行补偿，因此，数控车床能达到比较高的加工精度和质量稳定性。生产效率高零件加工所需要的时间包括机动时间与辅助时间两部分。数控车床能够有效地减少这两部分时间，因而加工生产率比一般车床高得多。数控车床主轴转速和进给量的范围比普通车床的范围大，每一道工序都能选用最有利的切削用量，良好的结构刚性允许数控车床进行大切削用量的强力切削，有效地节省了机动时间。自动化程度高数控车床对零件的加工是按事先编好的程序自动完成的，操作者除了操作面板、装卸零件、关键工序的中间测量以及观察机床的运行之外，其他的机床动作直至加工完毕，都是自动连续完成，不需要进行繁重的重复性手工操作，劳动强度与紧张程度均大为减小，劳动条件也得到相应的改善。提高生产管理水平分摊在每个零件上的设备费用是比较昂贵的。但在单件、小批量生产情况下，可以节省工艺装备费用、辅助生产工时、生产管理费用及降低废品率等，因此能够获得良好的经济效益。有利于生产管理的现代化用数控车床加工零件，能准确地计算零件的加工工时，并有效地简化了检验和工夹具、半成品的管理工作。这些特点都有利于使生产管理现代化。数控车床在应用中也有不利的一面，如提高了起始阶段的投资，对设备维护的要求较高，对操作人员的技术水平要求较高等。数控车床的适用范围数控车床与卧式车床一样，也是用来加工轴类或盘类的回转体零件。但是由于数控车床是自动完成内外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、螺纹等工序的切削加工，所以数控车床特别适合加工形状复杂的轴类或盘类零件。数控车床确实存在一般车床所不具备的许多优点，但是这些优点都是以一定条件为本科毕业设计说明书（论文）第 7 页共 39 页前提的。数控车床的应用范围正在不断扩大，但它并不能完全代替其他类型的机床，也还不能以最经济的方式解决机械加工中的所有问题。数控车床通常最适合加工具有以下特点的零件： (1) 多品种小批量生产的零件通常，采用数控车床加工的合理生产批量在 10200件之间。目前有向中批量发展的趋势。 (2) 结构比较复杂的零件通常数控车床适宜于加工结构比较复杂，在非数控车床上加工时需要有昂贵的工艺装备的零件。 (3) 需要频繁改型的零件它节省了大量的工艺装备费用，使综合费用下降。 (4) 价格昂贵、不允许报废的关键零件。 (5) 需要最短生产周期的急需零件。本科毕业设计说明书（论文）第 8 页共 39 页 2 数控机床进给系统对进给运动的要求数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工件的最后轮廓精度和加工精度都会受到进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。为此，对进给系统中的传动装置和元件要求具有高的寿命，高的刚度，无传动间隙，高的灵敏度和低摩擦阻力的特点，如导轨必须具有较小的摩擦力，耐磨性要高，所以一般采用滚动导轨、静压导轨和减磨滑动导轨等。当旋转运动被转化为直线运动时，为了提高转换效率，保证运动精度，滚珠丝杠螺母副被广泛使用。为了提高位移精度，减少传动误差，对采用的各种机械部件首先保证它们的加工精度，其次采用合理的预紧来消除轴向传动间隙，所以在进给传动系统中广泛采用各种间隙消除措施，但是采用预紧等各种措施后仍然可能留有微量间隙。此外由于受力的作用后产生弹性变形，也会产生间隙，所以在进给系统反向运动时仍需由数控装置发出脉冲指令进行自动补偿。综合而言，在设计进给系统时，应充分注意减少摩擦阻力、提高传动精度和刚度、消除传动间隙、减少运动部件惯量 5。 (1) 减少运动件之间的摩擦阻力：摩擦阻力主要来自丝杠螺母和导轨；对其进行滚动化是重要措施。 (2) 提高传动精度和刚度： (a) 保证进给系统中滚珠丝杠螺母、蜗轮蜗杆和支承结构的加工精度，提高传动精度和刚度。 (b) 在进给链中加入减速齿轮或同步带传动，减小脉冲当量，从设计角度提高传动精度。 (c) 采用预紧消除传动件间隙，提高传动精度。 (3) 减少惯量：高速运转零件的惯量影响伺服系统的启动和制动特性。滚珠丝杠螺纹副及特点如图是滚珠丝杠结构图，其工作原理是：在丝杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，当把它们套装在一起时形成螺旋通道，并且滚道内填满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，者本科毕业设计说明书（论文）第 9 页共 39 页发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，按照滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种方式。外循环式如图母旋转槽的两端由回珠管 4连接起来。返回的滚珠不与丝杠外圆相接触，滚珠可以作周而复始的循环运动，在管道的两端还能起到挡珠的作用，用以避免滚珠沿滚道滑出。图外循环式内循环方式如图 5，返回的滚珠经过反向器和丝杠外圆之间返回。图在传动时，滚珠与丝杠、螺母之间基本上是滚动摩擦，所以具有很多优点： (1) 传动效率高滚珠丝杠副的传动效率很高可达 92% 98%，是普通丝杠传动的2 4倍。 (2) 摩擦力小因为动、静摩擦系数相差小，因而传动灵敏，运动平稳、低速不易产生爬行，随动精度和定位精度高。 (3) 使用寿命长滚珠丝杠副采用优质合金钢制成，其滚道表面淬火硬度高达本科毕业设计说明书（论文）第 10 页共 39 页 60面粗糙度值小，另外，因为是滚动摩擦，故磨损很小。 (4) 经预紧后可以消除轴向间隙，提高系统的刚度。 (5) 反向运动时无空行程，可以提高轴向运动精度。因为滚珠丝杠副具有这些优点，所以现在各类中、小型数控机床的直线进给系统普遍采用滚珠丝杠。但是滚珠丝杠也有如下缺点： (1) 制造成本高 (2) 不能实现自锁由于其摩擦系数小不能自锁，当用于垂直位置时，为防止因突然停断电而造成主轴箱下滑，必须加有制动装置。滚珠丝杠螺母副间隙的调整滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙，轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量。除了结构本身所有的游隙之外，还包括施加轴向载荷后产生弹性变形所造成的轴向窜动量。为了保证反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。用预紧方法消除间隙时应注意，预加载荷能够有效地减少弹性变形所带来的轴向位移，但预紧力不宜过大。过大的预紧载荷将增加摩擦力，使传动效率降低，缩短丝杠的使用寿命。所以，一般需要经过多次调整才能保证机床在最大轴向载荷下既消除了间隙又能灵活运转。滚珠丝杠的安装滚珠丝杠所承受的主要是轴向载荷，它的径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求较高。此外，滚珠丝杠的正确安装及其支承的结构刚度也不容忽视。滚珠丝杠的两端布置结构形式如下图所示。本科毕业设计说明书（论文）第 11 页共 39 页图一端固定一端自由图一端固定一端浮动图两端固定图一端固定一端自由的支承形式。其特点是结构简单，轴向刚度、压杆稳定性和临界转速低，故在设计时应尽量使丝杠受拉伸，它适用于短丝杠及垂直布置丝杠。图一端固定一端浮动的支承形式，丝杠轴向刚度与上述形式相同，而压杆稳定性及临界转速比上述形式同长度丝杠高，丝杠受热后有膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于较长丝杠或卧式丝杠。图两端固定的支承形式，这种支承结构只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度比一端固定形式高约 4倍且无压杆稳定性问题，固有频率比一端固定的高，可预拉伸，在它的一端装有蝶形弹簧和调整螺母，这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿保持预紧力恒定，但结构工艺都较复杂，适用于长丝杠。滚珠丝杠的防护滚珠丝杠副如果在滚道上落入了脏物，或使用不净的润滑油，不仅会妨碍滚珠的正常运转，而且使磨损急剧增加。对于制造误差和预紧变形量以微米计的滚珠丝杠副来说，这种磨损就特别敏感。因此有效地防护密封和保持润滑油的清洁就显得十分必要。通常采用毛毡圈对螺母进行密封。由于密封圈直接与丝杠紧密接触，因此防尘效果较好，但也增加了滚珠丝杠副的摩擦阻力矩。为了避免产生这种摩擦阻力矩可以采用较硬质塑料制成的非接触式迷宫密封圈。对于暴露在外面的丝杠一般采用螺旋钢带、伸缩套筒、锥形套管以及折叠式防护罩，以防止尘埃和磨粒粘附到丝杠表面。这些防护罩一端连接在滚珠螺母的端面，另一端固定在滚珠丝杠的支承座上。本科毕业设计说明书（论文）第 12 页共 39 页进给系统传动间隙的消除数控机床进给系统中的减速齿轮除了本身要求很高的运动精度和工作平稳性以外，尚还需尽可能消除传动齿轮副间的传动间隙。否则，齿侧间隙会造成进给系统每次反向运动滞后于指令信号，丢失指令脉冲并产生反向死区，对加工精度影响很大。因此必须采用各种方法去减小或消除齿轮传动间隙。偏心套调整如图示 ,电动机 1 通过偏心套 2 装到壳体上，通过转动偏心套就能够方便地调整两齿轮的中心距，从而消除齿侧间隙。图偏心套调整垫片调整如图示，在加工相互啮合的两个齿轮 1、 2 时，将分度圆柱面制成带有小锥度的圆锥面，使齿轮齿厚在轴向稍有变化，装配时只需改变垫片 3的厚度，使齿轮 2作轴向移动，调整两齿轮在轴向的相对位置即可达到消除齿侧间隙的目的。图垫片调整上述两种方法的特点是结构比较简单，传动刚度好，能传递较大的动力，但齿轮磨本科毕业设计说明书（论文）第 13 页共 39 页损后齿侧间隙不能自动补偿，因此加工时对齿轮的齿厚及齿距公差要求较严，否则传动的灵活性将受到影响。齿轮齿条传动间隙的消除对于工作行程很大的大型数控机床，一般采用齿轮齿条传动来实现进给运动。齿轮齿条传动也同齿轮传动一样存在齿侧间隙，因此也存在消除间隙问题。当载荷较小进给力不大时，齿轮齿条可采用双片薄齿轮错齿调整，分别与齿条的齿槽左、右二侧贴紧来消除间隙。进给运动由轴 2 输入，通过两对斜齿轮将运动传给轴 1 和轴 3，然后由两个直齿轮 4和 5去传动齿条，带动工作台移动。当载荷较大所需进给力较大时，通常采用双厚齿轮的传动结构，其原理如图示。图双齿轮消除间隙原理轴 2 上两个斜齿轮的螺旋线的方向相反。在轴 2 上作用一个轴向力 F，弹簧弹力使斜齿轮产生微量的轴向移动。这时轴 1和轴 3以相反的方向转过一个角度，使齿轮 4和5分别与齿条的两齿面贴紧，消除了间隙。本科毕业设计说明书（论文）第 14 页共 39 页 3 导轨导轨是进给系统的重要环节，是机床的基本结构的要素之一，机床的加工精度和使用寿命很大程度上决定于机床导轨的质量，而数控机床对于导轨有着更高的要求：如高速进给时不振动，低速进给时不爬行，有高的灵敏度 ,能在重载下长期连续工作，耐磨性高，精度保持性要好。导轨应满足的基本要求： (1) 良好的导向精度，包括运动部件的移动直线性和圆运动的真圆性。 (2) 良好的精度保持性，即能够长期保持原始精度。 (3) 足够的刚度，由于导轨承受很大负载，故必须使摩擦副具有良好的摩擦特性。对于一般的滑动导轨，因其静摩擦力较大如果启动力不足以克服静摩擦力，这时被传动的工作台不能立即运动，作用力使一系列传动元件（如步进电动机、齿轮、丝杠及螺母等）产生弹性变形，储存了能量。当作用力超过静摩擦力时，工作台突然向前运动，静摩擦力变为动摩擦力数值明显减小，工作台产生很大加速度，由于惯性会使工作台冲过预定位置。为了提高数控机床的定位精度和运动平稳性，目前普遍使用滚动导轨、静压导轨、塑料导轨。塑料导轨因其良好的动、静摩擦特性和耐磨性大有取代滚动导轨之势。这里我就介绍一下滚动导轨和塑料导轨 6,7。滚动导轨滚动导轨是在导轨工作面之间安排滚动件，使两导轨面之间形成滚动摩擦，摩擦系数小。动、静摩擦系数相差很小，运动轻便灵活，所需功率小，精度好，无爬行。滚动导轨由标准导轨块构成，装拆方便，润滑简单。如图是一种滚动体循环运动的滚动导轨。移动部件运动时，滚动体沿封闭轨道作循环运动，滚动体为滚珠或滚柱。本科毕业设计说明书（论文）第 15 页共 39 页图滚动导轨的应用结构示意图图中 5即为滚动导轨块。右导轨 6两侧起导向作用，侧向间隙由侧面带动滚动导块的楔铁 3 调整。为承受颠覆力矩，两矩形导轨下方均有压板 2，并用装有滚动导轨块的楔铁 1调整间隙。调整楔铁可使导轨块和方导轨间产生预加负载，以保证导轨副具有足够的刚性。为使导轨可以承受上下左右的载脚颠覆力矩与侧向力，可采用滚动导轨组件产品，它有四列滚珠分别配置在导轨的各个部位。为了提高数控机床的定位精度和运动平稳性，目前普遍使用滚动导轨、静压导轨、塑料导轨。塑料导轨因其良好的动、静摩擦特性和耐磨性大有取代滚动导轨之势，所以我采用的是塑料导轨。贴塑导轨这是一种金属对塑料的摩擦形式，属滑动摩擦导轨。导轨轨的另一滑动面为淬火磨削面。软带是以聚四氟乙烯为基材，添加合金粉和氧化物的高分子复合材料。塑料导轨刚度好，动、静摩擦系数差值小，耐磨性好，无爬行，减振性好。软带应粘贴在机床导轨到的短导轨面上，如图圆形导轨应粘贴在下导轨面上。本科毕业设计说明书（论文）第 16 页共 39 页图贴塑导轨的粘接粘帖时，先用清洗剂（如丙酮、三氯乙烯和全氯乙烯）彻底清洗被粘贴导轨面，切不可用酒精或汽油，因为它们会在被清洗表面留下一层薄膜，不利于粘结。清洗后用干净的白色擦布反复擦拭，直到擦不出污迹为止。然后将配套的胶粘剂（如 101、 212、502 等）用油灰刀分别涂在软带和导轨粘结面上，为了保证粘结可靠，被贴导轨面应沿纵向涂抹，而塑料软带的粘结面沿横向涂抹。粘贴时，从一端向另一端缓慢挤压，以利赶跑气泡，粘贴后在导轨面上施加一定压力加以固化。为保证粘结剂充分扩散和硬化，室温下，加压固化时间应为 24贴好的导轨面还要进行精加工，如开油槽、刮研磨削、研磨等。注意在局部修整时，切不可用砂纸，以防砂粒脱落嵌进塑料导轨中，破坏导轨。局部修整时，要用刮刀。与粘贴导轨配对的金属导轨，硬度在 160上，表面粗糙度在时为了使其对软带起定位作用，导轨粘贴面加工成的凹槽 8。本科毕业设计说明书（论文）第 17 页共 39 页 4 向驱动系统的设计设齿轮传动副的传动比为 i，若为一对齿轮减速传动，则 i=n1/n2=z2/中 n1,n2, 主传动齿轮为电机齿轮，其步距角为为 /脉冲 )，脉冲当量为冲，滚珠丝杠倒程为可算出传动比为： 0 0 (4齿轮模数一般选 1 2 我们取 2 电机选为 5相 10 拍伺服电机。电压 120 310 V，电流 5V ，最大静转距 20N/M,空载启动频率 1800载运行频率 2000动惯量 33 伺服电动机到滚珠丝杠通常为减速传动，其目的是为了获得整量化的脉冲当量或将伺服电动机的输出转矩进行放大，如果没有这些要求，最好将伺服电动机与滚珠丝杠直接相联，这样有利于简化结构，降低噪声，提高精度。对于进给伺服系统，通常传递的转矩不是很大，一般取齿轮模数 m=1 2 因为传动精度要求高，所以齿数要取得太小。 (1) 确定电机齿轮电机轴直径为 16 电机轴与齿轮连接采用涨紧套连接， 16张紧套外经 20机齿数则，齿根圆 20+20为妥当，才能保证轮齿强度选 5 1,c*=分度圆直径 0 根圆直径 df=50顶圆直径 25+2x1)4距 P=齿厚 S=2) 传动齿轮 1,c*=为， 1=25/（论文）第 18 页共 39 页则， 0 分度圆直径为 d1=0根圆直径 df=5顶圆直径 30+2x1)4距 P=厚 S=，顶隙 c=c*3) 轴承型号的选用选用标准型号的轴承：轴承承 8106 (4) 箱体的尺寸一般箱体为铸造成型，厚度为 8 20 12机止口直径为 55心套内经 55经则为 75体上安装电机的孔径为 75 电机齿轮齿顶圆直径 54 电机安装孔电机齿轮齿顶圆直径，则按照电机安装孔径计算到箱体底面的尺寸。电机中心线距箱体底面尺寸为（ 75/2+12+安全系数），我们定为 55 电机齿轮到箱体底部的尺寸为 5 10 杠齿轮的齿顶圆到箱体的顶部为 5 10 传动齿轮中心距 55 丝杠齿轮齿顶圆直径为 64 箱体与床身之间通过螺钉和锥销安装，需要预留安装位置，我们将丝杠中心距距箱体顶面尺寸定为 80 传动齿轮，电机齿轮到箱左壁的尺寸为 5 箱型铸造可长 140 200 140据箱体与床身的连接情况具体确定连接尺寸。本科毕业设计说明书（论文）第 19 页共 39 页滚珠丝杠的选用表 1 技术参数 (1) 确定滚珠丝杠副的导程 4珠丝杠副的导程 mm 作台最高移动速度 m/机最高转速 r/i :传动比因电机与丝杠齿轮传动， i =5/6 由表 1查得 500r/ 削式纵向切削) 垂向削力 ) 进给速度Vi m/作时间百分比 % 丝杠轴向载荷 (N) 丝杠转速 r/力切削 2000 1200 0 2920 60 一般切削 1000 200 0 1850 80 精切切削 500 200 1 50 1320 100 快速进给 0 0 0 800 1500 本科毕业设计说明书（论文）第 20 页共 39 页代入得，丝杠导程2) 确定当量转速与当量载荷 (a) 各种切削方式下，丝杠转速 in=杠转速 r/ i=1,2, ,n 给速度 m/ i=1,2, ,n 由表 1查得 1V =2V =3V =1, 4V =入得 1n =60, 2n =80, 3n =100, 4n =1500 (b) 各种切削方式下，丝杠轴向载荷 iF= 1W + 2W + (4 杠轴向载荷 N i=1,2， ,n 向切削力 N i=1,2， ,n 垂向切削力 N i=1,2， ,n 由表 1查得本科毕业设计说明书（论文）第 21 页共 39 页 12000N, 21000N, 3500N, 40N 1200N,200N,300N,4N 已知： 1W =5000N， 2W=3000N，代入得 1F =2920N， 2F =1850N， 3F =1320N， 4F =800N (c) 当量转速 2 +n 10量转速 r/t ,2t , ,工作时间百分比由表 1查得 1t =10， 2t =10， 3t =10， 4t =10 代入得 30r/d) 当量载荷 322321131 100100100 (4量载荷 N 本科毕业设计说明书（论文）第 22 页共 39 页代入得 290N (3) 预期额定动载荷 (a) 按预期工作时间估算 3 6000(4 预期额定动载荷 N 轻微冲击取得： 1 3取 f=1 可靠性 97%取知：0000 小时代入得 24815N (b) 拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载 ef 入得本科毕业设计说明书（论文）第 23 页共 39 页 13140N 取以上两种结果的最大值 24815N (4) 确定允许的最小螺纹底径估算丝杠允许的最大轴向变形量 (a) m （ 1/3 1/4）重复定位精度 (b) m （ 1/4 1/5）定位精度 m: 最大轴向变形量 m 已知：重复定位精度 10m, 定位精度 10m (a) m=3 (b) m=6 取两种结果的小值 m=3m 估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式 0010 =(4 小螺纹底径本科毕业设计说明书（论文）第 24 页共 39 页 L (程 +（ 10 14）静摩擦力0F=10W已知：行程为 1000 1W=5000N，0=入得 L =1574 0F =1000N 5) 确定滚珠丝杠副的规格代号 (a) 选内循环浮动式法兰，直筒双螺母型垫片预形式 (b) 由计算出的hP， C=36000 24815 2d = 6) 确定滚珠丝杠副预紧力 31 其中920N 1000N (7) 行程补偿值与与拉伸力 (a) 行程补偿值本科毕业设计说明书（论文）第 25 页共 39 页 C =10 式中： uL=kL+000 53(查样本 ) L=（ 2 4） 0 1210C 36 m (b) 预拉伸力 2 代入得 4807 (8) 确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 (a) 轴承所承受的最大轴向载荷 tF+727N 本科毕业设计说明书（论文）第 26 页共 39 页 (b) 轴承类型 9 后轴承为两个推力圆柱滚子球轴承 8106 和一个向心轴承轴承为一个向心轴承 (c) 轴承内径 d 略小于 2d = 1/3 d =30入得 2575N (d) 轴承预紧力预加负荷 (e) 按样本选轴承型号规格当 d=30 预加负荷 602030承 d=30加负荷为 2900 2575 本科毕业设计说明书（论文）第 27 页共 39 页珠丝杠副设计丝杠螺纹长度 sL=0 两固定支承距离 1L 按样本查出螺母安装联接尺寸 ,丝杠全长 L (1) 行程起点离固定支承距离080 1L=1350 L =1574 0L=302) 传动系统刚度丝杠最小抗压刚度 210 (4 小抗压刚度 N/m 2d ：丝杠底径 1L：固定支承距离 75 N/m 丝杠最大抗压刚度 4 010 122 210 (4 本科毕业设计说明书（论文）第 28 页共 39 页大抗压刚度 N/m 617 N/m 支承轴承组合刚度一对预紧轴承的组合刚度 K =2 3 5m a (4 K ：一对预紧轴承的组合刚度 N/m 珠直径：滚珠数大轴向工作载荷 N ：轴承接触角由样本查出 7602030承倍 Z =17 =60 700N/m 支承轴承组合刚度本科毕业设计说明书（论文）第 29 页共 39 页表 2 滚珠丝杠支承方式我们采用一端支承，一端游动的支承形式。 K ，50 N/m 支承轴承组合刚度 N/m 滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度 (4 珠和滚道的接触刚度 N/m 查样本上的刚度 N/m 支承方式简图 f 一端固定一端自由端固定一端游动 2 端支承 1 端固定 4 本科毕业设计说明书（论文）第 30 页共 39 页滚珠丝杠副预紧力 N 额定动载荷 N 由样本查得： 14

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