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数控车铣中心Y轴传动机构设计论文.doc

数控车铣中心Y轴传动机构设计【10张CAD图纸+毕业论文+开题报告+外文翻译】

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Y轴上拖板A1.dwg

垫板A4.dwg

大带轮A3.dwg

小带轮A4.dwg

数控车铣中心Y轴传动机构CAD装配图.dwg

滚珠丝杠订货图A2.dwg

电机安装板A2.dwg

螺母座A3.dwg

轴承座A3.dwg

轴承座垫片A4.dwg

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关键词：: 数控车铣中心 Y轴传动机构设计数控车铣中心Y轴传动机构 cad图纸毕业论文开题报告外文翻译

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数控车铣中心Y轴传动机构设计

32页 15000字数+论文说明书+开题报告+外文翻译+10张CAD图纸【详情如下】

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电机安装板A2.dwg

螺母座A3.dwg

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摘要：

Y轴传动系统的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。其主要研究内容包括：1.进给系统设计要求，结构部件，影响刚度，精度和动态性能的因素；2.对Y向惯量、转矩匹配的计算、进给力的计算；3.对滚珠丝杠副及其驱动电机进行选择计算、校核计算等。

本次设计采用类比法、参考资料法进行研究。通过本次设计得到结论如下：1.通过对Y轴传动机构的设计，发现合理优化的设计才能减少机床在工作时产生的误差，达到各方面的精度要求。2.通过对其精度影响因素的分析，保证加工零件的尺寸精度和机床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保证传动效率。3.通过对冷却润滑系统的分析，使滚珠丝杠、轴承处具有良好的润滑，降低了磨损，增加了机床的使用寿命。3.设计的进给系统必须具有合理的传动方式:比较低的摩擦阻力、比较高的运动精度和系统刚度等。

关键词：车铣中心 Y轴传动机构滚珠丝杠副伺服电机

Title CNC milling center Y-axis drive mechanism design

Abstract

Y-axis drive system performance directly affects the processing quality and productivity of cutting the workpiece, the machine is an important factor in determining the performance and technical and economic indicators. The main contents include: 1 feed system design requirements, structural components, factors stiffness, precision and dynamic performance impact; 2 calculation of the Y to the inertia torque matching calculation, feed force; three pairs of ball screws... Deputy bars and drive motor selection and calculation, check calculation.

This design uses the analogy, the study reference method. This conclusion follows by Design: 1 by the Y-axis drive mechanism design, find reasonable optimized design in order to reduce errors generated by the machine at work, to achieve all aspects of the accuracy requirements. 2. The analysis of its influencing factors for precision, to ensure dimensional accuracy and the machining precision machining of parts, improve the earthquake resistance and reliability, ensuring transmission efficiency. 3. By cooling and lubrication systems analysis, the ball screw, the bearing has good lubrication, reducing wear and increasing the life of the machine. 3. The design of the feed system must have a reasonable drive: relatively low friction, high precision motion systems and stiffness.

Keywords Milling Center；Y-axis drive mechanism；Ball screw ；servo motor

前言 1

第一章绪论 2

1.1 课题背景和意义 2

1.2 国内外研究现状和发展趋势 2

1.2.1 国内外数控车铣中心研究现状 2

1.2.2 数控车铣中心发展趋势 3

1.2.3 Y轴传动机构发展现状 3

第二章总体方案设计 5

2.1 传动类型的选择 5

2.1.1进给传动系统的设计要求 5

2.1.2进给系统传动类型选择 6

2.2 Y向电机的选择 6

2.3 电机与丝杠传动方式的选择 7

2.4 滚珠丝杠及轴承的选择 8

2.5 导轨的选择 9

第三章 Y轴伺服电机设计 11

3.1 进给伺服系统设计 11

3.1.1 对进给伺服系统的基本要求 11

3.1.2 进给伺服系统的设计要求 11

3.2 Y轴电机匹配分析 12

3.2.1 惯量匹配分析计算 12

3.2.2 转矩匹配分析计算 13

3.2.3 进给力计算 14

第四章滚珠丝杠螺母副的选择 15

4.1 滚珠丝杠螺母副的工作原理及特点 15

4.2 滚珠丝杠螺母副的种类 16

4.3 Y向滚珠丝杠预拉伸量的计算 17

4.4 滚珠丝杠支承方式的确定 18

4.5 轴承间隙的调整和预紧 18

第五章润滑和密封 20

5.1 轴承的润滑与防护 20

5.2 导轨的润滑与防护 20

5.3润滑剂的种类 20

5.4 Y轴部件的密封 21

第六章数控车铣中心Y轴传动机构技术经济分析 22

6.1 技术成本分析的目的与意义 22

6.2 成本计算依据 22

6.3 成本材料构成 23

6.3.1 非标准件 23

6.3.2 标准件外购费用 24

第七章结论 25

致谢 26

参考文献 27

前言

数控技术指根据文字语言，英文加上一些数字还有图形等合成的一些数字指令控制机械设备按照规定的要求工作的一种技术。没有别的需求，我们通常通过计算机技术对数字程序来操控，因此此等方式也往往叫做电脑数字控制。它能够自动控制机床按照编好的程序来进行加工。[1]

与常规数控加工工艺做比较，复合加工技术在以下几个方面优点突出：一、工序集中。二、减少装夹次数从而提高加工精度。三、减少占地面积，降低生产成本。

当今社会科技蓬勃发展，新材料不断涌现，比如铝合金在工业以及其他各方面的应用，从而对数控机床的要求就越高，在这种大环境下数控复合机床就成为发展热点。数控机床在当今社会下的发展趋势，我认为有以下几点：

（1）高速、高精密化：数控机床只有高速并与此同时保持高的精度，生产效率才会提高。

（2）高可靠性：数控系统和被控设备的可靠性前者要高一个数量级以上，但受价格的约束也不是越高越好。

（3）数控机床设计CAD化：CAD的应用能使数控机床的设计更简便，工作量更小，所以CAD的应用就更加迫切。

（4）智能、网络、柔性、集成化：数控机床的发展应该向这方面发展。

（5）开放性：数控系统的开发统一在一个平台上，形成一个具有鲜明个性的明星品牌产品。

（6）复合化：开发更多复合程度更高的数控产品。

（7）重视技术标准、规范的建立。[2]

第一章绪论

1.1 课题背景和意义

数控车铣复合机床是以车削为基础的复合加工机床，经过添加铣削构成的复合加工机床；也有以铣削为基础经过添加车削部件所构成的复合加工设备。车铣复合机床主要用于对回转体类零件的复合加工，能在回转体上利用铣刀及多种刀具完成平面、回转曲面、螺纹、圆锥面等切削加工。

从生产技术的发展的角度来看,近年来,世界各地竞争开发各种复杂的机床,开发的功能越来越强大,工序越来越集中,机床复合化已经成为未来产品的发展趋势。复合机床以工序集中程度高,零件加工周期短,定位误差小等优点被广泛使用。在一台机器上完成多个加工工序,不仅可以减少处理和搬运时间,也为了确保准确性,提高生产效率,所以世界各国努力开发复合机床。[3]

标准件的外购件费用为7.64元。

6.3.3 课题总的成本计算

课题总的成本=材料费用（45钢+无缝钢管+合金钢+LY12铝棒）+工时费用（一般零件+主要零件）+热处理的费用+外购件的费用

=289.56+12.23+2316.16+111.555+7.64

=2737.145元

设计中，考虑到经济成本分析，再通过计算，有很大的好处。可以根据不同零件材料，它的加工工艺等合理的选型，降低零件的成本，提高性价比。这样可以给企业的经营模式产生正确性的引导作用，减少不必要的开支，提升整体经济水平，是至关重要的一个因素。在为企业发展的打下基础的同时，企业的经济效益在这项分析下也得到了长足的进步。

第七章结论

本次设计的题目是数控车铣中心Y轴传动机构设计，数控车铣中心是利用X、Y、Z三轴的联合驱动来实现产品加工的。三轴驱动的伺服进给系统不仅要能自动控制进给运动的速度，还要对刀具相对于工件的位置实现自动控制。所以Y轴的合理设计至关重要。主要零件包括:电机、Y轴上下拖板、滚珠丝杠副、轴承、导轨等等。Y轴进给机构的性能直接影响产品的加工质量和精度,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。

一、主要工作

设计初期我去搜集了相关资料，到图书馆借到了相关书籍并认真阅读。首先完成了开题报告和外文翻译。通过查阅各种资料了解设计进给系统各部件及其组成结构。保证精度的情况下完成各项参数的计算，选择电机、滚珠丝杠、轴承等主要部件。完成整体装配的设计及各个零件图的设计绘图。

二、设计总结

(1)通过对数控车铣中心Y轴传动机构的设计，了解Y轴作为动力刀架的一个重要支承单元，合理优化的设计才能达到各方面的精度要求。

(2)通过对进给系统组件的研究分析，保证足够的刚度进行加工，提高了加工精度和加工效率。

(3)通过对其精度影响因素的分析，保证加工零件的尺寸精度和机床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保证传动效率。

(4)通过对冷却润滑系统的分析，使滚珠丝杠、轴承处及导轨具有良好的润滑，降低了磨损，增加了机床的使用寿命。

(5)设计的进给系统必须具有比较合理的传动方式:比较低的摩擦阻力、比较高的运动精度和系统刚度等。

随着时代的发展，在汽车、家电、电子等批量生产行业,生产零件日趋复杂，公司为了达到盈利的最大化，提高生产效率和自动化水平非常重要。复合机床成为各行业生产的首选工具。所以研究发展更高效的数控复合机床尤为重要。

致谢

时光荏苒，转眼间就要毕业啦！春梦秋云，聚散终有时。离校日期已日趋渐进，毕业设计也随之进入了尾声。四年大学生活，是辛酸苦辣集中的四年。我们一起欢笑，一起悲伤，这是我最开心的时光。认识了那么多同学和老师，生活学习上都给我提供了很多帮助。感恩之情难以言表，谨以最朴实的话语致以最崇高的谢意。

三个多月的毕业设计终于要结束了，在刘桂芝导师耐心的指导和帮助下我完成了本次的设计。在导师身上，我看到作为一个导师该有的严谨治学态度、渊博的知识、无私的奉献精神。我深受启发，短短几个月的时间里我学到的不仅是宽泛专业知识，也学到了很多做人的道理。在此我要向我的导师致以最衷心的感谢和深深的敬意。

在设计过程中，我遇到了很多的问题，通过和同学讨论，向导师请教，这些问题都得以解决。在计算过程中，导师耐心的指出我的计算所出现的问题并叫我们加以改正。绘制装配图和零件图时，导师认真指导，还给我讲解各零件在整个结构的作用。

最后，向所有关心和帮助过我的领导、老师、同学和朋友表示由衷的谢意！

衷心地感谢在百忙之中评阅我的设计和参加答辩的各位老师！

参考文献

1、吴宝海.车铣复合加工的关键技术与应用前景.航空数控加工技术.2010.42

2、郭倩.数控铣床进给系统设计.信息技术.2012.1

3、刘军山.车铣复合数控机床方案设计与运动仿真分析.西安理工大学学位论文，2001，1-3

4、丁海平.车铣加工中心设计改造及加工精度分析研究.硕士学论文.2012.2

5、颜克辉.车铣复合加工中心的Y轴实现形式及加工对象.制造技术与机床.2011.45

6、祝捷．数控机床复合加工的新发展[J]．天津职业院校联合学报，2006.85

7、熊军.数控机床原理与结构.人民邮电出版社，2007.9

8、戴曙．第二讲数控机床即给系统设计．制造技术与机床.1994.45-49

9、遇天志．开放式数控工作台开发．西安交通大学.2002．4

10、黄祖尧．精密滚珠丝杠副实现高速化的前景．制造技术与机床，2001.5-7

11、王淑坤.滚珠丝杠进给系统定位精度分析.硕士学位论文.2006.8-9

12、王爱玲.现代数控机床（第2版）.国防工业出版社.2014.202

内容简介：: 毕业设计 (论文 )外文资料翻译原文题目：原文来源：学生姓名：学号：所在院 (系 )部：工业中心专业名称：机械设计制造及自动化车床主轴系统的扭转振动分析瑞 )，国机电一体化昌原国立大学中南工业大学出版社和施普林格出版社柏林海德堡 2011出版摘要：分析引起的主轴系统出现的重力不平衡扭矩的扭转振动的原因当被加工重型工件有 10个自由度集总参数模型，机器过使用 - 库塔法，特征值问题得到解决并获得检查纯扭转振动响应。结果表明，该主轴系统不能在操作所需的恒定的旋转速度下工作，重力不平衡，因此可能导致在加工不良的情况下影响准确性。在这些主轴转速范围内，无限接近的谐振频率的扭转振动增加，从而所述主轴系统不能正常运行。关键词：齿轮传动 ;不平衡工件 ;重力不平衡力矩 ;扭转振动 ;主轴系统 1 引言当一个车床加工重工件将会扰乱重量 ,诸如加工曲轴。其主轴系统中期望的恒定旋转速度不能变化，因为不平衡力通常在工件加工时产生为了保持恒定操作速度对重力的不平衡扭矩。通常控制电动机的主轴系统通过除了主驱动马达的齿轮传动，还由控制电机产生的静态预转矩的一半不平衡力件造成旋转速度的变化可能导致对加工精度不良或更坏的影响。最近，有关车床的主轴系统，齿轮传动的扭振出现一些显着的研究。特别是 1， 2， 3，集中对造成的不平衡扭转振动的扭转振动方面的一些显着的研究 ;人 4， 5，和 6已经研究了耦合扭转振动 ; ，以及 9已经研究的侧向振动 ;和 10已经研究的齿轮传动系统 ;和很多人的研究上的简化主轴系统的数学模型 11一 15。然而，随着不平衡工件主轴系统的扭转振动没有被考虑到在以上主轴系统。所有不平衡工件的主轴系统的扭转振动将变得更加复杂在所有研究中，即使驱动电动机转矩恒定，高速操作期间不能应用。分析所述扭转振动，一个 10 自由度集总参数模型是为使一个车床不平衡工件齿轮传动主轴系统扭转振动。通过使用该系统的特征值问题分析作出通过使用基本方法 16决，被驱动转矩与重力不平衡扭矩一起得到主轴系统的受迫振动响应。通过对两例计算的强迫振动响应的比较：统和工件不平衡，在由重力引起的主轴的扭振响应影响不平衡力矩的问题能够解决。纯扭转速度响应的主轴，可加工所有重要的工件能保证准确度，获得获得精度并检查。 2 理论振动分析学建模如图 1 所示的从齿轮传动主轴系统的示意图，一个 10 自由度数学模型制成，如图 2所示，其中，示的第动方程系统的运动方程可以牛顿的法律其中示扭转刚度系数矩阵。图 1主要的主轴系统结构示意图控制电机轴 90 齿轮10 主传动驱动电机工作部分图 2主要主轴系统的数学建模在 t）代表驱动电机的转矩； t）代表不平衡扭矩； t）代表控制电机的转矩；示齿轮的齿数。在轴、力不平衡力矩扭矩测量方法是由应变式扭矩传感器和应变仪两部分组成，由于信号传输采用接触式集流环，所以称为滑环式扭矩测量方法。这种扭矩测量方法结构简单，制造方便，能直接与电阻应变仪配套使用，因而可以不必配置专用二次仪表，所以在目前一般测量中用得较多。然而，接触式集流环最大的问题是，在集流环中固定部分和旋转部分之间存在着接触电阻，这个接触电阻不是恒定的，而是在较大范围内变化，接触电阻变化的信号势必和测量信号混在一起，造成很大的噪声干扰，故更不适宜使用在高速和大振动场合。图 3 ： 6个插脚曲轴三维模型引力不平衡力矩的曲柄销，其中，纯扭角响应被定义为，其中因此，重力的 6不平衡扭矩曲柄销可表示为其中， 0= /6 和为计算方便，假设没有丧失一般性，期刊的不平衡， 1，并在杂志中， Q 的回转半径的错误，则所得期刊不平衡扭矩该可以表示为其中，期刊调用的偏差扭矩是表示为这样所得到的不平衡曲轴扭矩在这个系统调用可以表示为图 4 6个不平衡重物的简化曲轴解运动方程为解决特征值问题，让 T（ t） = O，并假设垫一个解决方案，其中表示最大振幅和么系统的自由振动方程变为特征值问题：为了使刚度矩阵对称所有的装备在公式（ 4）的比率被假定单元和 35， 89， 48， 97， 25， 6 37， 612 4（案例 1)， 802 4(案例 2)， 6 63， 53， 12=5 4x 106， 2 5， 4 4 3 109， 4x 107， O 107， 7x 106. 利用于这两种情况的特征值被确定，如在表 1（无工件情况）和表 2（有工件的情况下）。表 1 数字模式固有频率 / 2 迫振动响应为了解决上述受迫振动的问题，齿轮的齿的数目给定为 5， 4， 3， 4， 4， 41， 4， 4， 3， 4 和 5 当如图 5 所示，给出所需的主轴速度输入，对于情况 1 和 2 中的相关联的驱动转矩可以直接确定，如图 6 中所示。图 5 所需的主轴速度输入图 6 在案例 1 和 2 的情况下对应的主电动机驱动扭矩输出图 7 示出主轴的角速度响应的比较结束对情况 1 和 2，主轴，主轴以恒定的主轴转速的周期的纯扭速度响应 Wd=还计算，如图 8 所示不平衡扭矩， t）在恒定的主轴转速 2 弧度 /秒的情况下，获得与如图 9所示。使用相同的解决方法，该主轴的纯扭振响应是得到的，如图 10 所示。图 7 在例 1 和例 2 的主轴系统面板计算出的角速度的对比图 9 合力不平衡力矩， t）恒定主轴转速达期间弧度 /秒从图 8 所示的心轴的计算纯扭速度响应判定，如果重力不平衡扭矩接合操作 ,主轴系统不能得到所希望的恒定转速，在如图 10 的无限靠近主轴速度对应于系统谐振频率而与其它主轴转速主轴的纯扭速度响应的主轴增加纯扭速度响应不能忽视。图 10 为响应主轴 3 结论 1，车床的不平衡工件主轴系统只要重力不平衡扭矩被接合就不能在所希望的恒定转速操作。 2，无限接近对应于系统谐振频率的主轴速度的主轴增加纯的扭转速度振幅，那么主轴系统将不能以这些速度正常运行。 3，主轴的纯扭振不能在其他主轴速度范围被忽略，所以它可能会导致加工精度的不良影响。参考（ 1），， I of 2009， 36(2)： 3119 （ 2） on m娼 of 010， 45(9)： 1326 (3)u of S 007。 299(1 2)： 339 (4)to of J】 008， 15(1)： 571的 (5) C， H， C A 008， 312(112)： 563 571 (6) G of of a J】 007， 308(3 4 5)： 692 (7) w in J】 2007， 305(1 2)： 261 (8) H， K 2009。 325(3)： 609 628 (9) J】 007， 56(2)： 657_686 (10)H， K， S， A in a a c 2003： 3543 3550 (11) D， M， D An 2006， 290(3 4 5)： 865 (12)of a J】 2007， 306(3 415)： 946 954 (13)， K L， D of J】 009， 321(3 4 5)： 1171 一 1185 (14)t, A ， 009， 44(4)： 772 (15) H K on of 2009， 23(7)： 2236 (16) 2004： 38 (17) 2006： 17 63 (J201 1)18：171176O10076768 垒of h 瑞)，41773，0 1 1or of by in a it is a 10y he in as as is so it on nd so ey a is wias in in n to is in in to by is so it of in or of et 】，AO et 】by 】，et 】，】，8， et 9】on et 0】on of on of in is of is or of a 10of a he of by of by 1of y on of by to be nd of be of as ，as 009)by KE)o，01029；0102282552133623；ac201 1)18：171176， of kv of 2 of of of 秒+ (1) of of (2)2011)18：171176 173T=Tm(t)0 0 0 0 0 ru(t)0 0 Te(t)，詈“s 5 0(f)(力(力of of is )i of of of 3 be 一of a is It be as ，mi of fth ri of g of 3D ，be s，詈“o 丑0 伤gi+秽(f)i=1一三堡，12一)00一)of he is (f)一魄，it is e to O q(6)，臼(f)=瞰+岛be l+2+3+4+5+6=+嚷)+0+嚷)一如+嚷)一o+嚷) (7)of or of it is is no of of uj，is lin of q，5an be t)=a,=(k (8)of of he of t)=mj(9)So of be t)=毛l(f)+瓦2(f)+ (10)J2011)18：171176石弧厂、， )厂嫌肛粼导蝼九岁k m3 otf；f 7少酝，罗 b)，、一2 趣拿一一一手) 6in of 1 o a of 11)To q(4)35，厶2=189，48，97，山5=425，637， 6124()，如7=7 8024()，如83，53，厶1蛞；4x 100，25，4七辐=64，7=1310，4x 10 7，勉9=4O10 7，岛067x 10。By (z 99 6 6982 254 7 1 5483 390 8 10 0864 430 9 18 9675 609z 99 6 6972 253 7 l 5483 390 8 864 430 9 18 9675 606242 of 5，矿84，函=23，4，4，41，4，4，3，4 13=25is ， an be 8口 in of of of O口，is 7dat of (D，iS in 蚤J201 1)18：171176 175 s of as 0 at 37 in j&一是j!i、。7一一7霉I7一t of at s in 亨吾号暑呈皇曼量嚣匣 u(t)，at of of ，in if is s in 0，of to nd O 一1)0 p of he of a in as as is 、of to O 31 of be on 、， 1of 009，36(2)：3119enon of 010，45(9)：1326uahof 】007。299(12)：339uiew to of 】008，15(1)：571的 C， H， CA 芦一寸一爵I；o山(1-su)扫一201 1)18：171176【6】【9】【10】008，312(112)：563571 G of of a 】007，308(345)：692 w in 】007，305(12)：261 H， K009。325(3)：609628】007，56(2)：657_686H，K， S，A cain a a 003：35433550 D， M， DAn 006，290(345)：86512】【13】E】4】15】【16117】of a 】007，306(3415)：946954S P， K L， Dof 】009，321(345)：1171一1185t, A，009，44(4)：772 H Kon of 】009，23(7)：2236 】004：38】006：1763(方数据of 41中南大学学报(英文版)英文刊名： F F ，卷(期)： 2011,18(1)被引用次数： 5次参考文献(17条); I of 009(02)on of 文期刊 2010(9)W;L;L of s 文期刊 2007(1/2)ew to of 008(01) C; H; C A of 008(1/2) G of of a 007(3/4/5)W in 文期刊 2007(1/2) H; K of 009(03); 007(02) H; K; S; S A on in a a D; M; D An 006(3/4/5)of a );K;D of 文期刊 2009(3/5). 文期刊 2009(4). . on of 文期刊 2009(7) R 006本文读者也读过(9条)1. I of a 议论文on 刊论文8(. N C N 刊论文文版）2005,18(4)4. 于强解耦方法的土刊论文8(10)5. e s 议论文of on by 刊论文文版）2009,19(. 于刊论文4(2)8. Y 刊论文文版）2008,21(5)9. of of 刊论文文版）2010,17(1)引证文献(5条)U I by 刊论文文版）2013(12)(U) I of 刊论文文版） 2013(08)e,of in 刊论文文版） 2014(10)of on 刊论文文版） 2012(01)于位论文硕士 2013引用本文格式：of 刊论文文版) 2011(1)工业中心本科毕业设计（论文）开题报告题目：数控车铣中心 Y 轴传动机构设计专业：机械设计制造及其自动化班级：学生姓名：指导教师： 20 年 3 月 2 日本科毕业设计 (论文 )开题报告学生姓名学号专业机械设计制造及其自动化指导教师姓名职称所在院系工业中心课题来源课题性质课题名称数控车铣中心 Y 轴传动机构设计毕业设计内容和意义采用类比法、参考资料法，进行数控车铣中心 Y 轴传动机构的设计。毕业设计的具体内容：轴传动机构主要零件械制图 . a）制数控车铣中心 Y 轴传动机构设计装配图 0 号图 1 张 b）其它零件图纸采用制 ,纸折合 0 号（约 15 个零件）计计算 a) Y 轴向惯量匹配的计算 b) Y 轴向转矩匹配的计算 c) Y 向进给力的计算 d) Y 向滚珠丝杠预拉伸量的计算 3 技术经济分析零件成本分析题成本计算本课题研究的意义：本课题对数控车铣中心 Y 轴传动机构进行了设计，其意义如下： 1、通过此次设计，让我对数控车铣中心有了更深的理解，车铣中心其实就是通过一次装夹零件完成多种加工工序，缩短了加工时间，提高加工精度。 2、当前数控车铣中心此类复合机床发展越来越迅速，趋于工序集中、高速、高效、高精度以及高可靠性，只有不停的对其研究，才能更好的发展。 3、了解 Y 轴传动机构在整个机床中的作用。 4、通过此次设计，可以提高查阅资料、归纳总结的能力，综合学习能力，开阔眼界。 5、毕业设计是我们对四年的学习总结，是展示自己学习成果的过程。文献综述随着数控机床及数控加工技术的快速发展，零件产品的日益复杂，对于数控机床各方面提出了越来越高的要求。工序集中、高速、高效、高精度以及可靠性提高是今后数控机床发展的大趋势大方向。随着数控技术的发展和对产品加工精度的要求越来越高，多轴数控加工已经得到越来越广泛的应用。现在越来越多的厂家采用多轴机床进行产品模具类的开发与加工，尤其在航天航空、造船、机床重型机械以及国防工业等高精度要求中更是如此，一方面可以提高加工效率，减少生产时间；另一方面可又以提高产品的加工质量，大量减少操作人员的工作量，大大降低了人工劳动力。机床增加第四轴后，一套夹具可同时用于工件四面的加工，提高机床加工能力。所以四轴及四轴以上的多轴数控加工是今后机械制造加工行业的大趋势与大主流，有着广阔的应用前景。 1 从加工技术发展来看 ,世界各国近年来相继开发各种类型的复合机床 ,功能愈来愈多 ,工序集中程度越来越高 ,已成为机床产品发展趋势之一。复合机床就是在一台机床上 ,可自动地完成加工原理 (或方式 )不同的多种工序内容。由于复合机床具有工序集中、零件加工周期短、定位误差小等优点 ,在一台机床上能完成大部分或全部的加工工序 ,既能减少装卸和搬运时间 ,又能保证和提高加工精度 ,所以世界各国竞相发展复合机床。 2 国外的车铣复合加工中心已经发展到比较成熟的阶段，很多新技术 (如直线电动机、力矩电动机、内置式电动机和内置电动机的动力刀塔等技术 )已经成功应用到车铣复合加工中心上，而且多数实现了模块化设计，能够根据市场需要及时“组装”出相应的机床。与国外的车铣复合加工中心相比，国内的水平差距还很大，主要表现在以下几个方面： (1)机床性能指标偏低 (2)可靠性亟待提高 (3)产品系列需要完善 (4)软件功能不足 (5)外观设计，制造水平有待待改 2 不同加工方法的结合使车铣中心具备了下述优点：利用车、铣各自切削优势去除大量加工余量，提高金属切除率。提高断续切削能力。断屑加工便于排屑。减小切削力对工件的不利影响。有利于长时间加工。可加工偏心、异型件。【 3】车铣复合加工中心结构复杂，一旦受异常外力影响或碰撞，机械机构将发生保护性移动，设备几何精度将变差甚至丧失，必须重新调整，调整技术难度大，涉及知识范围广，有机械、电气、液压、仪器、测量等，维修手册显示必须通知制造商来现场调整，通常需要外方工程师方能解决。针对车铣复合加工中心结构进行研究，提出 :主轴调整方法、尾座调整方法、车铣钻单元 X、 Y 轴拖板对 z 轴的垂直度、参考点调整方法、检查校准分度以及数据补偿方法要领，通过应用能够快捷地恢复设备精度，提高设备利用率。【 4】文献综述在数控车铣加工中心中， C 轴即绕主轴 (Z 轴 )的回转轴，与其它进给轴联动进行插补，可以实现主轴的精确定位，完成特殊轨迹的加工。在一次装夹中，具有 C 轴插补功能的机床可实现多工序、复合化加工，大大地提高其加工范围，提高了大型复杂零件的加工精度。高精度重型数控机床是实现大型精密零部件加工的必备设备，机床 C 轴分度进给系统的设计是提高零件加工精度的关键技术。同时，无间隙、传动刚度高、阻尼特性好、传动效率高的分度装置，是车铣加工中心 C 轴传动进给系统的必备条件。【 5】数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。它的作用是接受数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台，主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。数控机床的伺服进给系统与一般机床伺服进给系统有本质上的差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度和位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。 6 国内外制造车铣复合加工中心的机睐厂家有很多其产品的结构形式也各不相同按照机床的 Y 轴实现形式可分为以下几类： (1)传统插补 Y 轴插补 y 轴，也叫做虚拟 Y 轴多数车铣复合加工中心机床厂家早期开发的产品均采用此结构 (2)传统垂直 Y 轴该结构机床床身采用传统卧式车削中心的斜床身，刀具主轴沿垂直 X 轴方向上下运动实现 Y 轴功能轴正交（ 3)箱中箱式垂直 Y 轴此类机床为平床身和箱中箱式结构，八角滑枕前，后移动实现 Y 轴功能， X Y Z 三轴正交 (4)动立柱式垂直 Y 轴该结构机床采用平床身 (或梯形床身 )通过立柱移动带动刀具动力主轴等部件移动，刀具主轴上下移动实现 Y 轴功能， X Y Z 三轴正交【 7】数控车铣中心机床动力刀架配合 Y 轴移动能实现强力铣削， Y 轴作为动力刀架的一个重要支撑单元，必须对其进行最优化设计以减少机床在强力切削时的振动，才能使加工零件获得较高的加工精度和很好的表面粗糙度。 Y 轴立柱的受力主要是机床切削加工时的切削力和刀架的重力，其中切削力通过刀具及刀架传递给立柱。目前国内复合机床偏重于结构布局研究，对复合后机床支撑件力学性能研究不足。由于立柱是机床加工时受力关键部件 ,该局部变形会在一定程度上直接影响机床的加工精度，因此有必要对立柱进行结构优化设计。优化后的 Y 轴立柱还要能满足了机床的所有加工要求。 8 滚珠丝杠副是数控机床进给系统的核心部件，采用它是提高进给系统灵敏度、定位精度和防止爬行的有效措施。它的精度和各项性能直接影响数控机床的定位精度和重复定位精度。随着高速加工技术的不断发展，这种“旋转伺服电机 +滚珠丝杠”传动方式的弊端不断表现出来。电机输出的旋转运动需经过联轴器、滚珠丝杠、螺母等一系列中间传动和变换环节，才变为工作台的直线运动。由于中间传动环节的存在，文献综述使得整个传动系统的刚度降低，启动和制动初期的能耗都用在克服中间环节的弹性变形上。尤其细长的滚珠丝杠，是刚度最薄弱的环节，其弹性变形可使系统的阶次变高，系统的鲁棒性降低，精密传动和定位精度性能下降。它由载荷和温度变化引起的变形产生的误差在一定程度上占主导地位。特别是滚珠丝杠的导程误差对机床定位精度的影响最为明显。 9 数控机床对伺服系统的设计基本要求为：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。反映在伺服系统性能指标上，即稳定性、精度和快速响应特征。影响整个伺服系统精度的因素除了伺服驱动单元和电动机外，也在很大程度上取决于机械传动机构。因此，为保证进给伺服系统的准确性，以达到较高的定位精度指标，特别要求机械机构的传动间隙小、摩擦阻尼小。为此，对进给系统的机械传动要求提出以下要求。 1）减少摩擦阻尼 2）提高传动精度和刚度 3）消除传动间隙 4）减小运动惯量 5）宽的进给调速范围 6）响应速度要快 7）稳定性好、寿命长 8）使用维护方便 10。参考文献： 1、祝捷数控机床复合加工的新发展 J天津职业院校联合学报， 2006， 85 2、刘军山西安理工大学学位论文，2001， 1、周民复合机床篇 1、王虎常州信息职业技术学院学报、吴贵成 C 轴分度装置的设计及分析、郭倩信息技术 7、颜克辉轴实现形式及加工对象、谢黎明组合机床与自动化加工技术 8 9、王淑坤硕士学位论文 10、熊军人民邮电出版社，究内容数控车铣中心的进给系统是由数控车铣中心拖板部件及 X/Z/Y 三轴驱动机构组成，其三轴驱动的伺服进给系统不仅对进给运动的速度实现自动控制，还要对刀具相对于工件的位置实现自动控制。主要研究内容包括：构部件，影响刚度，精度和动态性能的因素；向惯量匹配的计算、转矩匹配的计算、进给力的计算；核计算等。对滚珠丝杠的受力、热特性等进行分析，并计算滚珠丝杠预拉伸安装的合理预拉伸量。该部件的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素 . 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）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 Y 轴进给系统运动简图第 5周 ( 完成转矩 ,匹配的计算和 Y 向滚珠丝杠预拉伸量的计算第 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文特色与创新如下： (1)通过对数控车铣中心 Y 轴传动机构的设计，了解 Y 轴作为动力刀架的一个重要承单元，合理优化的设计才能减少机床在切削时产生的误差，达到各方面的精度要求。 (2)通过对进给系统组件的研究分析，保证足够的刚度进行加工，提高了加工精度和加工效率。 (3)通过对其精度影响因素的分析，保证加工零件的尺寸精度和机床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保证传动效率。 (4)通过对冷却润滑系统的分析，使滚珠丝杠、轴承处具有良好的润滑，降低了磨损，增加了机床的使用寿命。 (5)设计的进给系统必须具有比较合理的传动方式 :比较低的摩擦阻力、比较高的运动精度和系统刚度等。指导教师意见指导教师签名： 2016 年 02 月 07 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：年月日工业中心本科毕业设计说明书（论文）题目：数控车铣中心专业：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： I 毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要： Y 轴传动系统的性能直接影响工件的加工质量和切削生产率 ,是决定机床性能和技术经济指标的重要因素。其主要研究内容包括：构部件，影响刚度，精度和动态性能的因素；向惯量、转矩匹配的计算、进给力的计算；核计算等。本次设计采用类比法、参考资料法进行研究。通过本次设计得到结论如下：轴传动机构的设计，发现合理优化的设计才能减少机床在工作时产生的误差，达到各方面的精度要求。证加工零件的尺寸精度和机床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保证传动效率。滚珠丝杠、轴承处具有良好的润滑，降低了磨损，增加了机床的使用寿命。比较低的摩擦阻力、比较高的运动精度和系统刚度等。关键词：车铣中心 Y 轴传动机构滚珠丝杠副伺服电机业设计说明书（论文）外文摘要 of is an in 1 2 of to of . 1 by in to by at to of 2. of to of 3. By of 3. of a 业设计说明书（论文） I 目录前言 . 1 第一章绪论 . 2 题背景和意义 . 2 内外研究现状和发展趋势 . 2 内外数控车铣中心研究现状 . 2 控车铣中心发展趋势 . 3 轴传动机构发展现状 . 3 第二章总体方案设计 . 5 动类型的选择 . 5 给传动系统的设计要求 . 5 给系统传动类型选择 . 6 向电机的选择 . 6 机与丝杠传动方式的选择 . 7 珠丝杠及轴承的选择 . 8 轨的选择 . 9 第三章 Y 轴伺服电机设计 . 11 给伺服系统设计 . 11 进给伺服系统的基本要求 . 11 给伺服系统的设计要求 . 11 轴电机匹配分析 . 12 量匹配分析计算 . 12 矩匹配分析计算 . 13 给力计算 . 14 第四章滚珠丝杠螺母副的选择 . 15 珠丝杠螺母副的工作原理及特点 . 15 珠丝杠螺母副的种类 . 16 Y 向滚珠丝杠预拉伸量的计算 . 17 珠丝杠支承方式的确定 . 18 承间隙的调整和预紧 . 18 第五章润滑和密封 . 20 毕业设计说明书（论文）承的润滑与防护 . 20 轨的润滑与防护 . 20 滑剂的种类 . 20 轴部件的密封 . 21 第六章数控车铣中心 Y 轴传动机构技术经济分析 . 22 术成本分析的目的与意义 . 22 本计算依据 . 22 本材料构成 . 23 标准件 . 23 准件外购费用 . 24 第七章结论 . 25 致谢 . 26 参考文献 . 27 毕业设计说明书（论文） 1 前言数控技术指根据文字语言，英文加上一些数字还有图形等合成的一些数字指令控制机械设备按照规定的要求工作的一种技术。没有别的需求，我们通常通过计算机技术对数字程序来操控，因此此等方式也往往叫做电脑数字控制。它能够自动控制机床按照编好的程序来进行加工。 1 与常规数控加工工艺做比较，复合加工技术在以下几个方面优点突出：一、工序集中。二、减少装夹次数从而提高加工精度。三、减少占地面积，降低生产成本。当今社会科技蓬勃发展，新材料不断涌现，比如铝合金在工业以及其他各方面的应用，从而对数控机床的要求就越高，在这种大环境下数控复合机床就成为发展热点。数控机床在当今社会下的发展趋势，我认为有以下几点：（ 1）高速、高精密化：数控机床只有高速并与此同时保持高的精度，生产效率才会提高。（ 2）高可靠性：数控系统和被控设备的可靠性前者要高一个数量级以上，但受价格的约束也不是越高越好。（ 3）数控机床设计作量更小，所以（ 4）智能、网络、柔性、集成化：数控机床的发展应该向这方面发展。（ 5）开放性：数控系统的开发统一在一个平台上，形成一个具有鲜明个性的明星品牌产品。（ 6）复合化：开发更多复合程度更高的数控产品。（ 7）重视技术标准、规范的建立。 2 毕业设计说明书（论文） 2 第一章绪论题背景和意义数控车铣复合机床是以车削为基础的复合加工机床，经过添加铣削构成的复合加工机床；也有以铣削为基础经过添加车削部件所构成的复合加工设备。车铣复合机床主要用于对回转体类零件的复合加工，能在回转体上利用铣刀及多种刀具完成平面、回转曲面、螺纹、圆锥面等切削加工。从生产技术的发展的角度来看 ,近年来 ,世界各地竞争开发各种复杂的机床 ,开发的功能越来越强大 ,工序越来越集中 ,机床复合化已经成为未来产品的发展趋势。复合机床以工序集中程度高 ,零件加工周期短 ,定位误差小等优点被广泛使用。在一台机器上完成多个加工工序 ,不仅可以减少处理和搬运时间 ,也为了确保准确性 ,提高生产效率 ,所以世界各国努力开发复合机床。 3 内外研究现状和发展趋势内外数控车铣中心研究现状 1940年代，美国一家小型的飞机代工公司运用数据处理技术对飞机轮廓及直升机叶片进行加工。这是数据处理技术第一次应用于机械加工中。这种加工的方式有效的提高了机械加工的精度。此后于 1949年麻省理工学院与这家飞机公司联合开展数控机床的研发。 3年后，世界上第一台数控机床面世。 4 我国的数控技术经历了多段起伏，在多年来不停的学习、调整和优化设计的过程之中，国内的数控技术也取得了不错的成绩。其发展大致可以概括为四个阶段。1） 1958年国内开始自主研究制作第一台数控铣床。 2）在 1965年开始研制晶体管数控系统阶段。 3） 1972年起国内开始生产并使用数控机床，随后成功研制出了集成电路数控系统。 4） 1980年起国内数控系统开始进入稳定发展的第四个阶段。我国的数控产业已经度过了最艰难的时期，但还有重重困难等待着未来的研究人员。跟国际上先进的数控技术比较，国内的数控技术还不在一个档次上。与国外的车铣复合加工中心相比，国内的水平还是相差很大的，主要有如下几方面的问题：毕业设计说明书（论文） 3 一、机床各方面性能稍差机床方面精度等参数普遍比国外厂家低。二、机床前期利用率低国产数控车铣中心在使用过程中用户普遍的反映就是发生故障频繁，影响收益。三、产品系列不够完整国内的车铣中心在机床规格上基本上都是单一的产品规格，不能满足市场所需。而国外知名厂家均已形成具有自己特色的一系列产品。四、软件功能少国产的数控车铣中心功能很有限，跟国外先进技术还有一定差距。五、外观和质量不足国外车铣复合加工中心的外观设计同时兼顾功能、结构、工艺的合理性和经济性、实现产品内在质量和外在质量的统一，而国内的车铣复合加工中心在此方面存在明显不足。 5 一个国家的强大与否主要看生产业。所以我们国家要进步，就需要更高端技术的数控技术。因此，我们应该提高数控机床创新强度，一直革新和完备已经拥有的功能，最后能够凭借超强的数控系统和技术以占领更多世界市场，与国外设备作竞争。控车铣中心发展趋势数控加工技术正在快速发展着 ,多轴数控加工已被越来越多的使用。产品的日益复杂的当下 ,数控机床在各个方面都要经受各种挑战。工序集中、高速、高效、高精度以及高可靠性是今后数控机床发展的大趋势大方向 6。现在许多制造厂商越来越重视使用复合机床，加工各种难以加工的零件如航空、国防和其他高精度工业。一方面提高生产效率 ,减少生产时间 ;另一方面提高加工产品的质量 ,大大减少了操作人员的工作量 ,减少劳动的劳动力。机床多轴化后，大大提升了加工效率。在不久的将来，复合机床会是生产制造业的热门话题，复合机床或许会应用到更多行业。轴传动机构发展现状 996年被引入车铣复合机床的设计方案，并被首次用于有副主轴的车铣复合机床。车床上只能进行端面的加工，而并不能进行外轮廓的平面加工。在早期的数控加工中可以利用 X、这种加工方法加工的产品质量不行，编程也比较复杂。径向插值的主要缺点是，对直径上平面进行切削时，会产生凹面。这是因为插值法加工时，通常会在平面上留下微小的痕迹。在凹面和痕迹之间，需要有更好的方式将其磨平。使用车铣中心上采用文） 4 作，并对许多部件进行完整加工。轴可以很方便的进行平面加工。采用可通过在整个表面横向移动生成一个真正平坦的表面，这样也能更好地控制尺寸公差。有时还要用果中心位置出现错误，而此时正在使用小型刀具，那么用户的刀具会高于或低于中心位置。在这种情况下，拥有更好的公差和切削条件。由于车铣复合机床完成的铣削量不受限制。当对轴上的一个 1/4英寸简单键槽进行铣削时，可充分利用毕业设计说明书（论文） 5 第二章总体方案设计设计的原始数据：数控车铣中心 1） 10000mm/） 0 5000mm/最小进给单位： Y： 0. 0053）湾上银） 405） 1）轴承型号 : 20件 4组 ) / ）进给系统 0/120 数控机床的进给系统不但需要很高的定位要求，还需要各方面的综合性能的突出。在设计的时候应该选用刚度高、摩擦小，间隙能自动消除等这样才能精确的控制机床的加工精度和工作的稳定性。数控车床进给系统的组成包括电动机及其控制和驱动装置等部件组成。动类型的选择给传动系统的设计要求进给系统的精度、灵敏度、稳定性会直接影响数控机床的加工定位精度和轮廓加工精度。决定进给系统性能的主要因素有系统的刚度、惯量、精度和动特性等。传动系统的刚度和惯量，直接影响到进给系统的加减速性能和切削能力；稳定性和灵敏度；传动部件的精度与系统的动态特性，决定了机床的轮廓加工和定位精度，在闭环控制系统中还影响系统的稳定性。进行设计机械机构的时候 ,应该尽量设计没有间隙、刚度高、摩擦低和阻尼比符合的机床从而保证数控机床的传动精度与加工的稳定。为了满足上述的要求 ,在设计的时候应该选用如下方法 : 1，尽可能的解决掉工作时产生的间隔 ,降低回程时的误差。 2，降速比一定要选取非常合适的。 3，现在要尽可能的选取短的传动带，然后用预紧的措施来增加的刚度。毕业设计说明书（论文） 6 4，最大可能的选取那些摩擦力比较小的机构来传动。给系统传动类型选择数控机床进给传动系统，必须对进给运动的位置和速度两个方面同时实现自动控制。一个完整的进给系统通常由位置比较和放大单元、驱动单元、机械传动装置及检测反馈元件等组成。进给传动装置就是将电机的旋转运动转化为工作台直线移动，主要部件有减速装置和丝杆螺母副等。数控机床有两种经常使用的传动方式静压丝杠螺母副和滚珠丝杠螺母副。（ 1）静压丝杠螺母副静压丝杠螺母的摩擦系数非常小，仅是滚珠丝杆的十分之一，它的灵敏度很高，间隙也很小，运动平稳热变形小，而且可以提高传动系统的精度。静压丝杠螺母副的价钱很高，而且还需要有配套的供油系统，所以多用于高精度的磨削类机床。 (2)滚珠丝杠螺母副滚珠丝杠副的传动功效能够达到百分之八十五到百分之九十八，是一般滑动丝杠副的两到四倍。滚珠丝杠的摩擦角小于 1，所以不能够自锁。若是滚珠丝杠副启动起落活动，那么一定要有制动机器。滚珠丝杠的静摩擦和动摩擦指数基本上不存在区别。它能够解决反向间隔然后给与预紧力，能够帮助增加定位精度和刚度。根据以上说明，在本次设计中选用的是传动效率高的滚珠丝杠螺母副。轴电机的选择电机一般可以分为三个类型：一、步进电机：它的结构简单、制造价格低、可靠性高等特点，所以步进电机的应用很广泛基本各个领域都有所应用；在数控机床中用的尤其多。二、直线电动机直线电动机它是可以将能量转会为运动的设备比如：将电能转为直线运动。它没有中间复杂的过渡机构，所以它的传动快而且精确度高，所以它的运用广。三、伺服电机伺服电机的功能就是能够将一些元件按照它给的一定规律运动的电机，它的速度可以随时变化，在速度上的控制有很高的精度，对位置的控制精度也好，它的原理是将它接受的电信号经过计算转换为转速和转矩，来控制对加工的形状的精度。毕业设计说明书（论文） 7 转子一收到信号，就能反应，而且时间段，精度好，灵敏性好。伺服电机又分为直流伺服电机和交流伺服电机：（ 1）直流伺服电机，直流伺服电机的优点是在速度的控制上达到的准确度高，而且灵敏速度快，使用简单不复杂，拆装容易入手，制造的成本低，价格优惠，在工作的环境没有很高的要求。电机就是需要换向的设备，会影响速度产生不必要的阻力，产生的热量高，会影响精度。直流伺服电机常用在机械手臂和主轴，切割机等，在这些方面的应用都到了广泛的好评。（ 2）交流伺服电机，交流伺服电机的调速性能可靠，可以准确控制每一个区域的速度平滑，在此过程中没有震动。工作时的效率可以达到 90%以上，所以效率很高，而且杂音不高。对温度的影响小，在速度和位置的控制有不错的精度，只要保持一定的速度范围，那么就能有恒力矩。这样的电机是在各种需要提供转速的机械设备中使用最广的电机，它的功率范围广，所以带来的惯性就大，达到最大转速时，所消耗的功率也不高，他很适合用在速度不高，运用稳定性好的场合。 7 因此在本次设计中采用交流伺服电机。根据毕业设计原始数据确定伺服电机型号为西门子 1考虑断电自重的影响，所以选择带抱闸的电机型号。参数：额定转速 3000r 额定功率定转矩自转动惯量转转矩机与丝杠传动方式的选择电动机与丝杠的传动形式主要有三种： 1、联轴器传动联轴器是联接进给部件的两根轴让它们同时旋转传递动力和运动的一种部件。目前，有许多类型的耦合，液压，电磁和机械式联轴器。机械耦合是使用的普遍的。 2、齿轮传动齿轮传动是很常见的传动形式。数控机床的进给系统采用齿轮传动的作用有：一是让伺服电机的转速较高但转矩很低转变为执行部件的转速较低不过转矩很大 ;毕业设计说明书（论文） 8 二是减小滚珠丝杠和移动部件的惯量。也能够确保开环系统中规定的运动精度。和选取同步齿形带比拟，数控机床进给传动机构里运用齿轮减速机构，会引起震动，所以减速机构里会装备阻尼器以此提高动态特征。 3、同步齿形带传动同步带是靠啮合齿轮传动的新型带，它兼有带传动和链传动的优点。同步齿形带是以钢丝绳为强力层，外面用氯丁橡胶或聚氨酯包裹。它通过齿形带的齿形和带轮的轮齿相互啮合，以传递运动和功率。其优点是没有相对的滑动，平均传动十分稳定，传递动力十分平稳。同时齿形带的强度高、厚度小、重量轻。所以经常被用在高速运动的场所，齿形带不用张的十分紧，所以施加在轴与轴承上的力很低，传动时损耗特别低，所以，现在大部分数控机床上安装的都是它。根据以上内容通过对比 ,本课题采用同步齿形带联接电机与丝杠。同步齿形带联接方式降低惯量和转矩的同时能够隔离电动机的震动和热量传递，使电动机安装位置更加合理。带轮与电机轴丝杠轴的连接采用的是胀紧套连接：胀套连接在进给传动的系统中是消除间隙的一种比较好的方法，它主要是依靠内外锥环的压紧然后产生的摩擦作为动力的传递。这样的连接没有像键连接一样的间隙，这种方式应用得越来越多。8 珠丝杠及轴承的选择滚珠丝杠副是目前的数控机床进给系统的核心部件，它的精度和各项性能直接影响数控机床的定位精度和加工精度。随着数控复合机床等高科技数控技术的飞速发展，对滚珠丝杠的精度及其各个方面的性能参数提出了越来越高的要求。所以设计滚珠丝杠进给系统，要充分考虑其所受载荷的关系合理选择消除间隙的办法，提高其定位精度，从而提高加工效率。 9 1. 根据毕业设计原始数据确定滚珠丝杠型号为：图查询资料，确定丝杠的各项参数：公称直径为 25程为 5 丝杠螺纹部分长度为 188 毕业设计说明书（论文） 9 丝杠总长为 382 任意 300 这是双螺母式内循环回流盖的滚珠丝杠。图珠丝杠订货图要承受轴向力，又要承受径向力，而且因为是机床丝杠，要保证加工时的稳定性，所以选择角接触球轴承。根据毕业设计原始参数得到轴承型号 :20件 4组 ) / 径 20径 42度 12轨的选择导轨是机床实行进给运动不可缺少的一部分，机床运动部件在导轨上进行运动，导轨给予其支承和引导的作用。导轨一般由动轨和定轨组成，前者在定轨上移动后者固定于机架上。导轨多用于机床来回的直线运动。导轨的承载和寿命大小直接影响着机床的承载、精度及寿命。导轨的类型选择直接影响到伺服系统摩擦阻力的大小，所以为了减少摩擦力现今大多使用减摩导轨应用于数控机床。通常我们给滚动导轨施加预载或复合、静压导轨等来增加导轨的阻尼比，因为往往得考虑到进给系统的稳定性。数控机床常用的导轨主要分为滚动导轨、滑动导轨静压导轨三类。（ 1）滚动导轨：滚动导轨的导轨面上应该有滚珠、滚针等滚动体，他可以使滑动变为滚动。滚动导轨的摩擦阻力很小，还有较高的运动速度和定位精度，磨损消耗小，增加使用寿命。可是抗振性比较差，所以多用于高速、高精度的数控机床。（ 2）滑动导轨：它的优点是结构简单、刚度高、制造方便、抗震性好等，是最常见使用的导轨形式。但是摩察系数系数会随这速度变化而变化，速度比较低时会出现爬行现象。但是可以通过表面镶粘塑料的材料来降低摩擦阻力，提高性能，毕业设计说明书（论文） 10 所以在机床上得到广泛使用。（ 3）静压导轨 :它的优点是摩擦系数很低，磨损也小，能保持很高的精度，承载能力和其他性能都非常突出。但是结构过于复杂，安装的要求也高，还需要配有高清洁的供油系统，多用于精度很高的磨削机床。静压导轨按工作介质分为液体静压导轨和气体静压导轨。前者多用于中、大型机床和仪器，如磨床、镗床、三坐标测量仪等 ;后者多用于精密、轻载、高速的精密机械和仪器上，如自动绘图机、三坐标测量机等。导轨截面形状一般分为矩形，圆柱形和燕尾形等：（ 1）矩形截面：它的承载强，加工制造简单，心得导轨精度很高，但是不能自动的补偿间隙，就要安装能够调整间隙的设备。（ 2）圆柱形截面：这种截面制造加工简单，配合精度高，对温度比较敏感，隙小较小会卡住，间隙大又会降低精度，应用不多。（ 3）燕尾形截面：它的结构紧凑，侧向的力矩的承受能力强，但是没有足够的刚度，维护和安装不方便，经常用在导向精度要求低的场合。综上所述，本次设计选用滑动导轨。毕业设计说明书（论文） 11 第三章 Y 轴伺服电机设计给伺服系统设计进给系统在数控车床属于重要组成部分，它的运动是根据反馈装置再由数字操控，是由机械传动组件与形成主要动力然后再加上操作其加工的各种动作部件组成的。现在机床的进给运动还是通过电机还有丝杠再加上工作台，最后完成了整个进给运动系统。进给伺服系统的基本要求数控机床的进给系统必须要保证很高的定位精度和重复定位精度，而且还要有不错的灵敏性。所以我们应该设计出没有间隙、刚度高、摩擦低和阻尼比符合的机床从而保证数控机床的传动精度与加工的稳定。对不同类型的数控机床，进给伺服系统的要求也不相同。 12 给伺服系统的设计要求进给系统的精度、灵敏度、稳定性直接影响数控机床的定位和轮廓加工精度。从系统控制的角度看，决定进给系统性能的主要因素有系统的刚度、惯量、精度和动特性等。传动系统的刚度和惯量，直接影响到进给系统的切削能力和加减速性能；稳定性和灵敏度；传动部件的精度与系统的动态特性，决定了机床的轮廓加工和定位精度，在闭环控制系统中还影响系统的稳定性。一、静态设计方面的要求 1）能够克服摩擦力和负载。电机的转矩和切削力的大小是有比例关系的。 2）为了达到目前最小辨别力的要求所以机床的进给运动的位移量一定要足够小。 3)静态扭矩的刚度一定要保持足够高。 4）速度的调节范围一定要足够。 5）对速度的要求是无爬行，所以就要求速度一定要均匀。二、动态设计方面的要求 1）为了能够开启启动制动过程，必须具备足够的加速和制动转矩。市场上目前的伺服电机在带有调速功能的前提下其响应的时间为（ 20向时对进给系统的速度要求特别高，最低要求是要在最短的时间内达到额定转矩的 4 倍及以上。 2）传动性能一定要够好，这直接关系到被加工工件的形状和加工表面精度要求。 3）由于负载作用而引起的一些非必要误差应尽可能的减小或完全消除。毕业设计说明书（论文） 12 三、对机械传动部件的要求 1）被加速的运动部件具有较小的惯量。 2）部件的各种刚度一定要高。 3）部件的阻尼的性能起码要良好。 4）抗拉、抗压刚度和阻尼等因具有很小的非线性要求。轴电机匹配分析伺服电机的选择是要看负载条件的。一般作用在电机轴上的有两种负载：负载扭矩和负载惯量，其中负载扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。负载扭矩应小于所选择电机的额定扭矩，电机的最大扭矩就是负载扭矩和加速扭矩相加。量匹配分析计算为使伺服进给系统的进给执行部件具有快速响应的能力，必须使伺服电动机转子惯量与进给负载惯量理匹配。惯量匹配条件是：根据文献查的公式：移动部件的惯量 : （ 3 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（ 3：移动部件的惯量：通过公式（ 3：同步带带轮 1转动惯量 : 同步带带轮 2转动惯量 : 2324 i 3刀架工作台2523 051002 244341 d 244342 d 141 文） 13 滚珠丝杠的转动惯量 : 通过公式（ 3：电机电子转动惯量为足 141 （ 3 所以该电动机惯量与负载惯量匹配。矩匹配分析计算负载转矩是由驱反作动系统的摩擦力和切削用所引起的，所选伺服电动机的额定转矩大于最大负载转矩。由于数控机床对动态响应特性要求较高，所以电机的转矩主要用来产生加速度。 ma x （ 3 （ 3 T r/ T 为，般机床的灵敏度越高增益的数值也就越大，但增益值也不能够过大，如果增益值过大直接导致灵敏度过高，系的运动惯量也就越大，直接影响到了机床额定位精度。一般数控机床增益取 25。本机床244s d IL i4 a x m a 文） 14 取 0。根据以上公式计算的加速力矩，忽略（ 3 通过以上计算，电机转矩匹配。给力计算金属加工时刀具切除毛胚材料产生的力，叫做切削力。切削力由三个方面的因素产生：克服被加工材料对弹性变形的抗力克服被加工材料对塑性变形的抗力克服切削、工件与前后刀面间的摩擦力。 m，在经过 1:2的降速比，机械效率为则：进给力（ 3 公式（ 3（ 3是通过查找机床设计手册第三册 1986年版。 2 2 0 0 a x 44 ）（毕业设计说明书（论文） 15 第四章滚珠丝杠螺母副的选择珠丝杠螺母副的工作原理及特点滚珠丝杠副组成及工作原理滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将丝杠的旋转运动转化成工作台的直线运动。在丝杠的螺旋形滚道里装满了滚珠，螺母就能在丝杠上进行转动运动。滚珠丝杠副的特点（ 1）传动效率高。滚珠丝杠螺母副传动效率 =普通丝杠传动效率的 34倍。（ 2）摩擦力小。滚珠丝杠螺母副动静摩擦系数小，传动灵敏，运行平稳，低速不易爬行，定位精度高。（ 3）可预紧。滚珠丝杠螺母副经预紧可消除轴向间隙，刚度高。（ 4）有可逆性。滚珠丝杠和螺母的运动是可逆的，即可作为主动件或从动件。（ 5）使用寿命长。（ 6）制造工艺复杂，成本高，不能实现自锁。数控机床进给传动系统最常用的有滚珠丝杠螺母副和静压丝杠螺母副两种方式。（一）滚珠丝杠螺母副：滚珠丝杠的作用是可以将直线与旋转运动做来回转换的一种机构，特点是，传动效率可以达到百分之九十以上，所很高，对功率的消耗和小，通常比一般机构要小百分之二十；适当给一定的预紧就能够把间隙消除了，爬行的机率小，传动精度高而且平稳；具有可逆性；磨损很小；使用寿命长；制造工艺复杂；不能自锁；这种方式主要用在中小经济型数控车床中。（二）静压丝杠螺母副：产生的摩擦阻力小，运动起来更加的平滑稳定，在功率上的损耗也低，对震动产生的误差不大，使用寿命就有所提高；轴向刚度很大，在运动中没有间隙的产生。但是在此传动需要一个供油装置，对环境的要求高，在供油的过程中不能中断，不然会对机床造成很大麻烦，控油设备占用的空间大，浪费资源。毕业设计说明书（论文） 16 珠丝杠螺母副的种类滚珠丝杠副的循环方式通常，按照滚珠在螺旋滚道的循环过程中与丝杠表面的接触情况，循环方式可以分为内循环和外循环两种

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