VH50型数控立车X轴进给系统结构设计【机械毕业设计含12张CAD图+说明书，外文翻译开题报告】
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!【包含文件如下】【机械设计类】CAD图纸+word设计说明书.doc[15000字，35页]【需要咨询购买全套设计请加QQ97666224】.bat
X轴传动箱A1.dwg
十字托板A1.dwg
压块A4.dwg
定位套A4.dwg
带轮1A4.dwg
带轮2A3.dwg
开题报告.docx
设计说明书.doc[15000字，35页]
英文翻译
挡块A4.dwg
法兰盖A4.dwg
滚珠丝杠A2.dwg
电机安装板A2.dwg
装配图A0.dwg
轴承座A3.dwg
摘要：
文章主要进行了VH50数控立车X轴进给系统的设计。VH50数控立车X轴进给系统主要用于实现对进给运动速度和对刀具相对于工件的位置的自动控制。课题采用了类比的方法对进给系统进行了设计。通过一级皮带联接电机和丝杠，将电机的回转运动转换为工作台的直线运动。它选用交流伺服电机，能够保证对整个速度区内的平滑控制，基本上没有振动，有很高的可靠性；选用滚动导轨和滚珠丝杠副，能够提高传动效率，也可以提高定位精度和重复定位精度；选用同步齿形带联接，结构简单、传动平稳，能缓冲吸振，传动效率高。因此这种设计方式具有极高的使用价值。
关键词：数控车床 进给系统 滚珠丝杠 导轨
毕业设计说明书（论文）英文摘要
Title The Design of VH 50 CNC vertical lathe X axis feed system architecture
Abstract
This paper has been designed VH50 CNC vertical lathe X-axis feed system. VH50 CNC vertical lathe X axis feed system is mainly used to achieve the velocity and position of the tool relative to the workpiece feeding automatically. Subjects using the method of analogy feed system was designed. By a belt coupling the motor and the screw, the rotary motion of the motor into linear motion table. It is the choice of AC servo motor, to ensure smooth control of the speed of the entire region, virtually no vibration, high reliability; the choice of rolling guide and ball screw can improve transmission efficiency can also be improved positioning accuracy and repeatability positioning accuracy; selected timing belt coupling, simple structure, smooth transmission, can buffer the shock-absorbing, high transmission efficiency. Therefore, this design has a very high value.
Keywords CNC lathes ; Feed System ; ball screw; the guide way.
目录
前言 1
第一章：绪论 2
1.1 引言 2
1.2 选题的背景和意义 3
1.3 研究现状 3
1.3.1 国外的发展现状 4
1.3.2 国内的发展状况 4
1.4. 发展趋势 5
第二章：总体方案设计 7
2.1 进给系统的设计要求 7
2.2 进给系统的基本结构和传动类型 7
2.2.1 进给系统的结构 7
2.2.2 进给系统传动类型的选择 8
2.3 伺服电机类型的选择 8
2.4 电动机与丝杠传动方式的选择 8
第三章：X向进给系统结构设计 10
3.1 电机型号的确定 10
3.2 丝杠的选用 10
3.2.1 丝杠型号的确定 11
3.2.2 滚珠丝杠的调整 11
3.3 轴承的选择 13
3.3.1 轴承的选择 13
3.3.2 轴承支撑方式的选择 13
3.3.3 轴承间隙的调整和预紧 14
3.4 导轨的选择 15
3.4.1 导轨的分类 15
3.4.2 导轨的选择 16
3.4.3. 导轨的安装 16
第四章：系统结构计算 17
4.1 X轴向惯量匹配分析计算 17
4.2 X轴向转矩匹配分析计算 18
4.3 X轴向进给力计算 18
4.4 X向滚珠丝杠与拉伸量的分析计算 19
第五章：润滑与防护 20
5.1. 滚珠丝杠的润滑与防护 20
5.2. 轴承的润滑 20
5.3. 导轨的润滑与防护 21
5.3.1. 导轨的润滑 21
5.3.2. 导轨的防护 21
第六章 技术经济分析 23
6.1 技术成本分析的目的与意义 23
6.2 成本计算依据 23
6.3 成本材料构成 24
6.3.1 非标准件 24
6.3.2 标准件外购费用 25
第七章 结 论 27
参 考 文 献 28
致 谢 29
附录A 课题装配图及各零件图 30
附录B 毕业论文光盘资料 30
- 内容简介：
-
he of NC It is to a to a NC of -Z C as as in a 29 mm x 483 in of be as in It of 5.5 It is be to of a 1 of of a up to or as 9. on by 10 an of to of to of 1, 9. is to to of 9. as or 9. to in or 11 12, it of to of of be is 11 et (2007) 21, on of is CD to of to of in of to of 11 a in of of 50 22 to 11,23 in et 24 of in in in to is of as of as as of 2004 25; 2004 26; 2005 27; 2006 28). 2002) 11,29 or of (2005) 30 in to of et al 0 in of up 60,000 of 0 00 .3 m/00 m/to a in Its an of up is to be to in is a of up m. of 00m 29. is a a to or be or in 31 is to of of in on is a NC -Z is a to on is of to of by in in ) 31. In is a on in a b c . on (a) b) (c) NC as of on x z by on To it is to a to a is to to of a b . -Z (a) (b) in -Z as of on is -Z is of to be to a to n C of is of it 33: 1) ) 3) of it is to 4) to of of of of C at . of C C C 0 0 0 ( to -Z to be in of of a b c d . 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J. of on of 5, 2, 682he of NC It is to a to a NC of -Z C as as in a 29 mm x 483 in of be as in It of 5.5 It is be to of a 1 of of a up to or as 9. on by 10 an of to of to of 1, 9. is to to of 9. as or 9. to in or 11 12, it of to of of be is 11 et (2007) 21, on of is CD to of to of in of to of 11 a in of of 50 22 to 11,23 in et 24 of in in in to is of as of as as of 2004 25; 2004 26; 2005 27; 2006 28). 2002) 11,29 or of (2005) 30 in to of et al 0 in of up 60,000 of 0 00 .3 m/00 m/to a in Its an of up is to be to in is a of up m. of 00 m 29. is a a to or be or in 31 is to of of in on is a NC -Z is a to on is of to of by in in ) 31. In is a on in a b c . on (a) b) (c) NC as of on x z by on To it is to a to a is to to of a b . -Z (a) (b) in -Z as of on is -Z is of to be to a to n C of is of it 33: 1) ) 3) of it is to 4) to of of of of C at . of C C C 0 0 0 ( to -Z to be in of of a b c d . 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J. of on of 5, 2, 682-69 南京 工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目 ： of 原 文 来 源： F 013 学 生 姓 名： 宋春峰 学 号： 231120526 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 低成本紧凑的模块化小型的设计（ - 数控车床 国际杂志应用工程研究 03/2013 罗尼 廷顿弥散 要 :新兴的微型工厂的技术鼓励发展数控机床成 开发向小型化设计发展 。它的目 的是 开发小型 的机床， 可以节省一些空间，降低生产成本，并降低能耗。在 没有降低其精度等级 的前提下， 这项研究进行 的 数控车床的设计 包括床 头 箱 ，主轴， 身，工具保持架，和成 。该设计采用三爪卡盘夹持方法和无刷直流电电机作为 每个轴的 电动致动器 ， 额外的谐波齿轮用作传输系统。 在提供的 329 483毫米 紧凑设计中，模块化设计组装由 几个 若干模块组成 ，并 被认为 即使 是 在低成本模块国内市场 中都是具有高可用性的组件 。有人算过这个紧凑型模块化的解决小型数控车床精度能够达到 米。据认为，这个 设计将能够支持特别适用于多行业的那些谁需要 小部分高精度低成本的生产 。 关键词： 数控机床，小规模，车床，结构紧凑，模块化，低成本。 引言 微型工厂 是在这十年二十年内 很多流行的新兴 发展的 技术之一 1这种普及是因为需要的机械零部件是 一个较小的尺寸 ，对于许多应用达到微或纳米尺度 ，如电子控制，汽车部件，医用部件等 9。 之前， 大大小小的 传统产业 机械部件通过标准的大型设备生产。大型设备意味着更大空间和更高的能量消 耗 10及增加 新兴生产 的 成本。日本是最早 提出加工尺寸的减小正比于所产生的部件 尺寸 的国家之一 1,9。这个建议是 为了 降低生产成本，节省能耗， 提高 空间，并保持每个资源对应生成 9成分的初始大小。此外，该概念可以促进更高的精度机制和更简单的设备比常规的机器。因此，这个概念适合用于高精度如行业对小型微型组件 审查 或 微 执行机构 9。 本定义为降低生产成本的低成本微机械装置。 在近几十年中，许多研究已进行开发了多个 微机 应用，甚至是在 模的实验室 11在山中井野的文章中 12，它是关于使用不同 的 经营和 根据加工生产一部分的规模来使用几何精度车床的说明 。详细说明指出，当机器的大小变化，精度也将被改变，并得出结论认为， 制作 一个小小的 组件比 使用一个高精密机床是更有利的 11对大岛等人来说 （ 2007） 21，工具的位置的图形 计算是采用 相机指向工具 端部 的方法 。这种技术允许位置反馈给控制单元和 车床任何可能产生立体干扰的检测 。由大岛进一步研究推出了采用电子显微镜和 描电子显微镜） 以提供更多的细节和更高的精度。后来他们的研究 11报告的定位误差校正的 6 微米的量级和 150 微米 的顺序的切削深度。 麦金托什考德尔和约翰逊 22还研究了生产植入组织工程与控制体系结构 ,可以满足生物活性的要求和塑造需求 。 3协助细胞附着和生长在表面的相互作用。 24讨论的条款体外相互作用和体内生物分布在一些动物模型探讨微植入药物输送。 生物医学目 的是一款显影 段作为用于生产骨聚合物和骨陶瓷的复合植入物，以及特殊用途机器的发展 （基罗加， 2004 年 25;罗德里格斯和罗哈斯， 2004 年 26;内拉， 2005 年 27;克韦多，罗哈斯和2006年 28）。 罗哈斯 2002年 11月 29日有报道关于人类骨折为加入生产指定螺杆或其他医疗应用程序需要先进的复合生物材料制造。 杰克逊等人， （ 2005） 30， 也在研究以谨慎处理适当的生物相容性微束的表面微加工。 人使用 70 微米直径旋转与多达 360,000 转的速度，在 50 至 100 微米的切削深度为 /分钟进给工具和切削的100 米 /分钟的速度，在一个层状型结构，以产生芯片与高致变形率是一致的。 它创建了一个最佳的表面纹理和增加刀具 的速度 高达 1百万转。 整个先前的研究证明微加工开发支持许多应用程序是很重要的。 本文提出的设计是一个紧凑型 模块化小型（ - 数控车床两轴和准确的顺序一根主轴模块可达 2微米。 指定机器将在 10029验证医疗建筑水平的可加工性。 数控车床系统设计 车床系统是一台机器，使工件旋转打击工具，以产生圆柱形或圆锥形部件，也可以用于钻井过程中或在圆柱形零件 31孔。计算机化数字控制（ 控制在基于来自操作员的数值数据的车床加工用工具的每个马达制 动 器的位置和速度的一种方法。因此，数控车床是一个电脑数控车床系统的数控车床，主要由车头 ，主轴， ，工具保持架，和 车头 车头是数控车床机的一部分，用于保持电动马达和传动。它的作用是控制 主轴 和主轴转向和转速 。 主轴 主轴是车床 的 一 部分 用来 保持工件并 与 加工工件 一起旋转 。 主轴旋转的角速度是通过传输系统搭载可调的电动马达来调节的。工件有多种夹紧方式，即三个爪卡盘，夹头，四爪卡盘 （如图在图 1） 31。在目前的设计，使用 夹紧 工件 的方式是三个爪卡盘，因为它的具有国内市场的高可用性，简单，定心过程更加容易的优点 。 (a) (b) (c) 图 （ a）三爪卡盘 ;（ b）夹头 ;（ c）四爪卡盘 。 X 轴和 Z 轴平台 轴平台是数控车床刀架的基础组件 ， 可移动两个轴 为： x 轴和 z 轴。 两个轴是通过电动机在沿其相应的轴线线性轨迹移动。 实现每个轴的沿线性运动时，需要调度从旋转运动的运动转换器沿工作轴线线性平移。此外，还需要一个电机驱动器，以实现更精确和更硬的运动。该轴使用滚珠丝杠和直线导轨，实现指定运动。 图 2 是直线导轨和滚珠丝杠 组件。 (a) (b) 图 于将电机的旋转运动变为直线 运动（ a）滚珠丝杠 ; （ b）直线导轨。 刀柄 刀架附着在 X 平台（滑架），用作本车床机上的切削工具的基体。 这部分是沿着 x 动的 平台。 床身 这部分是支持部分 ， 需要的数控车床机 设计提供一个坚实的基础来保存整个机器并消除任何可能 的 干扰振动。 电机驱动器 在 床的设计过程中， X 轴和 Z 轴的运动是从东方电机直流电机无刷供电。这种方法使用 电机是因为它有利的特征，即 33： 1） 高效率，因为使用永久磁铁的转子和具有较少二次损失 2）可还原转动惯量和高速响应。 3）由于其高效率，所以可以降低电动机的尺寸。 4）能力波动其速度甚至轻微的负荷变化。 除了上述所有的技术考虑，实惠的价格也成为首要考虑的问题之一。根据所有这些特点，这种电机的价格与其他电机相比是算便宜的。 表 1示出在相同的马达直流无刷电机步进，以及马达伺服的比较功率。 表 进电机和伺服电机的比较 功能 无刷直流 步进 交流伺服 功率 30瓦 30瓦 30 瓦 速度控制 可用 可用 可用 位置控制 N / A 可用 可用 反馈信号 可用 N / A 可用 预测价格 速器（谐波齿轮） 连接到数控车床的 轴，由马达致动器产生的动力通过传输系统传递。传输系统作用是根据发射的功率，降低速度，增加扭矩，并升级沿 在此要使用的可能的传输类型设计是蜗轮，齿轮小齿轮，皮带轮，和谐波齿轮。图 3示出这四个透射型的描述。谐波齿轮传动式之所以选择这个设计，因为它的优势，即更严格的，大比例小巧的体积，极低的反弹，低损失等。 (a) (b) (c) (d) 图 3的传输系统的类型 ; （ a）蜗轮 ; （ b）小齿轮 ; （ c）皮带轮 ;（ d）谐波齿轮。 床原型结果与讨论 主轴， X 轴电机，刀具定位马达制 动器，工具架，和床 身组成的车床 。这 床的设计是基于模块化概念匹配小规模的工厂，能够实现微纳米级精度。 纳米级精度由具有高刚性和缓慢的振动来实现。 紧凑的设计 目前的设计中， 4 纸大小（ 330毫米 483毫米）。设计 中。 表 2. 尺寸规格 规格 尺寸 单位 长度 440 度 230 度 200 量 27 轴最大行程 60 轴最大行程 60 块化设计 可以被描述的模块化设计，整个模块可以分成几个较小的模块，可以在不同的系统下独立工作 34。这种原型设计，其中可以容易地组装到 此外，本 电时，可以扩大，并且还可以配置服务于另一个不同的系统。 图 4 显示了 床构建的分解图在它的复合材料部件。图 5 示出从另一单元的另一配置用铣刀切削工具模块更换主轴箱主轴单元，并能还与工件夹持器模块更换刀架模块。 事实证明，重新配置可以升级这个 图 6显示了 完整的技术原型车床。 图 图 轴移动铣床 图 小型解决方案 关于此 1）。表 3 显示了 (1) 其中： 器分辨率 /机器精度（毫米） 机分辨率 /马达精密（ 动比（弧度 / 转换率（毫米 /弧度） 表 3. 组件类型 参数 规格 直流无刷电机 电机分辨率 2 30 谐波齿轮 传动分辨率 1/600 珠丝杠 转换器分辨率 10 2 作设计的 进入规格数据到等式（ 1）中得到： 这表明，从 理论上 说 ，这个 分辨率设计 的 据认为，它可以被称为纳米加工。 低成本 经济方面的分析表明，该软件可以是自行开发和出现的主要成本是用于便携式个人计算机作为主处理单元和硬件。表 4是价格表，表示这数控车床机的组件的可用性。 表 组件 价格 可用性 1 主处理硬件 在国内市场 2 主要处理软件 N / A 可以是自主开发 3 二次加工五金 在国内市场 4 二次加工软件 N / A 可以是自主开发 5 机械原料 在国内市场 6 机械加工过程 在国内市场 7 在国内市场 8 主轴驱动器 在国内市场 9 传动系统 在国内市场 总额 总体而言，在整个处理系统的成本是 3500万 用性较高，即使在国内市场。这种生产成本算低的，因为它可以实现微观尺度上的精度，甚至纳米级精度。数控车床的平均成本为微观尺度为其他品牌约 30亿，增加至 5000万纳米级的机器。 所以，这样的设计可以节省大约 1500至 2000万 它的量产时 ,可以节省更多。 结论 这项研究的结论是， 头 ，主轴， ，床 身 ，工具保持架，和 器。 这种设计有很多优点，如紧凑型设计，模块化机生产成本低，而且能够执行精度达到达 加工。 这种设计可升级成 3轴 移动 铣床或甚至更多的轴。该 生产成本低，因为它只有约 3,500万 的成分在国内市场有很高的可用性，所以它不会需要任何额外的报关费。 当分辨率达到纳米尺度，进一步研究将需要减少任何环境中的干扰。 感谢 作者要感谢印尼东丽科学基金会 (011 年的研究资助 ,并为电力研究中心和机电一体化 提供 支持和便携式的设备完成数控的研究。作者还要感谢滇 际资源巨大的持续支持。 作者还希望感谢各方支持 这项研究。 参考文献 1 . u., 1997, 132 of 2000, 143 ., ., . ., of 000 n 9594 of 2000, 87- 90. 5 ., ., l., . ., 2000, 986 . ., of a rm a of 001 001, 14447 ., . ., 2000, 1378 ., . . ., a J. 6, 4101996. 9 T. L. A. G. . 10 L. 11 a. a. a. of a 15, 113011. 12 M.; S. K. , of on of 52007, 30113 . 009, 14 se 2, 2, 105011. 15 C 2, 1, 41011. 16 44 - 47, 956010. 17 ., 2, 5, 2007. 18 19 G. , 1/043/2001. 20 , of a 21, 6, p. 1509, 2002. 21 H. K. L. . . of a of 2, 007, 13322 L. . M. A. J. of on of 5, 2, 682009. 23 . in 15, 3, 1592005. 24 . . A. . . . In in of by 44, 1, 65(997. 25 of de 004. 26 J. . of 2004). 27 E. de de de de . C., 005. 28 y de la de de de y 20, 45006. 29 de a da de 002. 30 M. J. G. M. H. . R. to 14, 3, 293005. 31 13. 32 i 18, 4012008. 33 (2013, “ . 34 007., . 35 . in 003, 24 26. 36 of a of 84, 192004. 37 of 22, 971 978, (2009). 38 T. , of of of 49, 2, 4732000. 39 (2010, 40 86K 6L), 2466T 07/10, 2010. 41 828K 28L), 2467X 06/11, 2011. 42 (2013, 43 (2013, 44 (2013, 45 (2013, 南京 工程学院 毕业设计 (论文 )外文资料翻译 原 文 题 目 ： of 原 文 来 源： F 013 学 生 姓 名： 宋春峰 学 号： 231120526 所在院 (系 )部： 工业中心 专 业 名 称： 机械设计制造及其自动化 低成本紧凑的模块化小型的设计（ - 数控车床 国际杂志应用工程研究 03/2013 罗尼 廷顿弥散 要 :新兴的微型工厂的技术鼓励发展数控机床成 开发向小型化设计发展 。它的目 的是 开发小型 的机床， 可以节省一些空间，降低生产成本，并降低能耗。在 没有降低其精度等级 的前提下， 这项研究进行 的 数控车床的设计 包括床 头 箱 ，主轴， ，床身，工具保持架，和动机执行器 组成 。该设计采用三爪卡盘夹持方法和无刷直流电电机作为 每个轴的 电动致动器 ， 额外的谐波齿轮用作传输系统。 在提供的 329 483 毫米 紧凑设计中，模块化设计组装由 几个 若干模块组成 ，并 被认为 即使 是 在低成本模块国内市场 中都是具有高可用性的组件 。有人算过这个紧凑型模块化的解决小型数控车床精度能够达到 米。据认为，这个 设计将能够支持特别适用于多行业的那些谁需要 小部分高精度低成本的生产 。 关键词： 数控机床，小规模，车床，结构紧凑，模块化，低成本。 引言 微型工厂 是在这十年二十年内 很多流行的新兴 发展的 技术之一 1这种普及是因为需要的机械零部件是 一个较小的尺寸 ，对于许多应用达到微或纳米尺度 ，如电子控制，汽车部件，医用部件等 9。 之前， 大大小小的 传统产业 机械部件通过标准的大型设备生产。大型设备意味着更大空间和更高的能量消 耗 10及增加 新兴生产 的 成本。日本是最早 提出加工尺寸的减小正比于所产生的部件 尺寸 的国家之一 1,9。这个建议是 为了 降低生产成本，节省能耗， 提高 空间，并保持每个资源对应生成 9成分的初始大小。此外，该概念可以促进更高的精度机制和更简单的设备比常规的机器。因此，这个概念适合用于高精度如行业对小型微型组件 审查 或 微 执行机构 9。 本定义为降低生产成本的低成本微机械装置。 在近几十年中，许多研究已进行开发了多个 微机 应用，甚至是在 模的实验室 11在山中井野的文章中 12，它是关于使用不同 的 经营和 根据加工生产一部分的规模来使用几何精度车床的说明 。详细说明指出，当机器的大小变化，精度也将被改变，并得出结论认为， 制作 一个小小的 组件比 使用一个高精密机床是更有利的 11对大岛等人来说 （ 2007） 21，工具的位置的图形 计算是采用 相机指向工具 端部 的方法 。这种技术允许位置反馈给控制单元和 车床任何可能产生立体干扰的检测 。由大岛进一步研究推出了采用电子显微镜和 描电子显微镜） 以提供更多的细节和更高的精度。后来他们的研究 11报告的定位误差校正的 6 微米的量级和 150 微米 的顺序的切削深度。 麦金托什考德尔和约翰逊 22还研究了生产植入组织工程与控制体系结构 ,可以满足生物活性的要求和塑造需求 。 3协助细胞附着和生长在表面的相互作用。 24讨论的条款体外相互作用和体内生物分布在一些动物模型探讨微植入药物输送。 生物医学目 的是一款显影 段作为用于生产骨聚合物和骨陶瓷的复合植入物，以及特殊用途机器的发展 （基罗加， 2004 年 25;罗德里格斯和罗哈斯， 2004 年 26;内拉， 2005 年 27;克韦多，罗哈斯和， 2006 年 28）。 罗哈斯 2002 年 11 月 29 日有报道关于人类骨折为加入生产指定螺杆或其他医疗应用程序需要先进的复合生物材料制造。 杰克逊等人， （ 2005） 30， 也在研究以谨慎处理适当的生物相容性微束的表面微加工。 人使用 70 微米直径旋转与多达 360,000 转的速度，在 50 至 100 微米的切削深度为 /分钟进给工具和切削的100 米 /分钟的速度，在一个层状型结构，以产生芯片与高致变形率是一致的。 它创建了一个最佳的表面纹理和增加刀具 的速度 高达 1 百万转。 整个先前的研究证明微加工开发支持许多应用程序是很重要的。 本文提出的设计是一个紧凑型模块化小型（ - 数控车床两轴和准确的顺序一根主轴模块可达 2 微米。 指定机器将在 100米 29验证医疗建筑水平的可加工性。 数控车床系统设计 车床系统是一台机器，使工件旋转打击工具，以产生圆柱形或圆锥形部件，也可以用于钻井过程中或在圆柱形零件 31孔。计算机化数字控制（ 控制在基于来自操作员的数值数据的车床加工用工具的每个马达制 动 器的位置和速度的一种方法。因此，数控车床是一个电脑数控车床系统的数控车床，主要由车头 ，主轴， ，床，工具保持架 ，和 车头 车头是数控车床机的一部分，用于保持电动马达和传动。它的作用是控制 主轴 和主轴转向和转速 。 主轴 主轴是车床 的 一 部分 用来 保持工件并 与 加工工件 一起旋转 。 主轴旋转的角速度是通过传输系统搭载可调的电动马达来调节的。工件有多种夹紧方式，即三个爪卡盘，夹头，四爪卡盘 （如图在图 1） 31。在目前的设计，使用 夹紧 工件 的方式是三个爪卡盘，因为它的具有国内市场的高可用性，简单，定心过程更加容易的优点 。 (a) (b) (c) 图 （ a）三爪卡盘 ;（ b）夹 头 ;（ c）四爪卡盘 。 X 轴和 Z 轴平台 轴平台是数控车床刀架的基础组件 ， 可移动两个轴 为： x 轴和 z 轴。 两个轴是通过电动机在沿其相应的轴线线性轨迹移动。 实现每个轴的沿线性运动时，需要调度从旋转运动的运动转换器沿工作轴线线性平移。此外，还需要一个电机驱动器，以实现更精确和更硬的运动。该轴使用滚珠丝杠和直线导轨，实现指定运动。 图 2 是直线导轨和滚珠丝杠 组件。 (a) (b) 图 于将电机的旋转运动变为直线 运动（ a）滚珠丝杠 ; （ b）直线导轨。 刀柄 刀架附着在 X 平台（滑架），用作本车床机上的切削工具的基体。 这部分是沿着 x z 轴车床过程中 运动的 平台。 床身 这部分是支持部分 ， 需要的数控车床机设计提供一个坚实的基础来保存整个机器并消除任何可能 的 干扰振动。 电机驱动器 在 床的设计过程中， X 轴和 Z 轴的运动是从东方电机直流电机无刷供电。这种方法使用 电机是因为它有利的特征，即 33： 1） 高效率，因为使用永久磁铁的转子和具有较少二次损失 2）可还原转动惯量和高速响应。 3）由于其高效率，所以可以降低电动机的尺寸。 4）能力波动其速度甚至轻微的负荷变化。 除了上述所有的技术考虑，实惠的价格也成为首要考虑的问题之一。根据 所有这些特点，这种电机的价格与其他电机相比是算便宜的。 表 1 示出在相同的马达直流无刷电机步进，以及马达伺服的比较功率。 表 进电机和伺服电机的比较 功能 无刷直流 步进 交流伺服 功率 30 瓦 30 瓦 30 瓦 速度控制 可用 可用 可用 位置控制 N / A 可用 可用 反馈信号 可用 N / A 可用 预测价格 速器（谐波齿轮） 连接到数控车床的 X 和 Y 轴，由马达致动器产生的动力通过传输系统传递。传输系统作用是根据发射的功率，降低速度，增加扭矩，并升级沿 Z 轴的移动精度 。在此要使用的可能的传输类型设计是蜗轮，齿轮小齿轮，皮带轮，和谐波齿轮。图 3 示出这四个透射型的描述。谐波齿轮传动式之所以选择这个设计，因为它的优势，即更严格的，大比例小巧的体积，极低的反弹，低损失等。 (a) (b) (c) (d) 图 3 的传输系统的类型 ; （ a）蜗轮 ; （ b）小齿轮 ; （ c）皮带轮 ;（ d）谐波齿轮。 床原型结果与讨论 床目前的设计是产生了一个技术原型由车头 ，主轴， X Z 轴平台，主轴电机，刀具定位马达制 动器，工具架，和床 身组成的车床 。这 床的设计是基于模块化概念匹配小规模的工厂，能够实现微纳米级精度。 纳米级精度由具有高刚性和缓慢的振动来实现。 紧凑的设计 目前的设计中， 4 纸大小（ 330 毫米 483 毫米）。设计 中。 表 2. 尺寸规格 规格 尺寸 单位 长度 440 度 230 度 200 量 27 轴最大行程 60 轴最大行程 60 块化设计 可以被描述的模块化设计，整个模块可以分成几个较小的模块，可以在不同的系统下独立工作 34。这种原型设计，其中可以容易地组装到 此外，本 电时，可以扩大，并且还可以配置服务于另一个不同的系统。 图 4 显示了 床构建的分解图在它的复合材料部件。图 5 示出从另一单元的另一配置用铣刀切削工具模块更换主轴箱主轴单元，并能还与工件夹持器模块更换刀架模块。 事实证明，重新配置可以升级这个 床成多轴。 图 6 显示了 完整的技术原型车床。 图 图 轴移动铣床 图 小型解决方案 关于此 1）。表 3 显示了 (1) 其中： 器分辨率 /机器精度（毫米） 机分辨率 /马达精密（ 动比（弧度 / 转换率（毫米 /弧度） 表 3. 件的规格 组件类型 参数 规格 直流无刷电机 电机分辨率 2 30 谐波齿轮 传动分辨率 1/600 珠丝杠 转换器分辨率 10 2 作设计的 进入规格数据到等式（ 1）中得到： 这表明，从 理论上 说 ，这个 分辨率设计 的 据认为，它可以被称为纳米加工。 低成本 经济方面的分析表明，该软件可以是自行开发和出现的主要成本是用于便携式个人计算机作为主处理单元和硬件。表 4 是价格表，表示这数控车床机的组件的可用性。 表 组件 价格 可用性 1 主处理硬件 在国内市场 2 主要处理软件 N / A 可以是自主开发 3 二次加工五金 在国内市场 4 二次加工软件 N / A 可以是自主开发 5 机械原料 在国内市场 6 机械加工过程 在国内市场 7 动器 在国内市场 8 主轴驱动器 在国内市场 9 传动系统 在国内市场 总额 总体而言，在整个处理系统的成本是 3500 万 用性较高，即使在国内市场。这种生产成本算低的，因为它可以实现微观尺度上的精度，甚至纳米级精度。数控车床的平均成本为微观尺度为其他品牌约 30 亿，增加至 5000 万纳米级的机器。 所以，这样的设计可以节省大约 1500 至 2000 万 它的量产时 ,可以节省更多。 结论 这项研究的结论是， 头 ，主轴， ，床 身 ，工具保持架，和 动机制 动器。 这种设计有很多优点，如紧凑型设计，模块化机生产成本低，而且能够执行精度达到达 这种设计可升级成 3轴 移动 铣床或甚至更多的轴。该 生产成本低，因为它只有约 3,500 万 的成分在国内市场有很高的可用性，所以它不会需要任何额外的报关费。 当分辨率达到纳米尺度，进一步研究将需要减少任何环境中的干扰。 感谢 作者要感谢印尼东丽科学基金会 (011 年的研究资助 ,并为电力研究中心和机电一体化 提供 支持和便携式的设备完成数控的研究。作者还要感谢滇 际资源巨大的持续支持。 作者还希望 感谢各方支持 这项研究。 参考文献 1 . u., 1997, 132 of 2000, 143 ., ., . ., of 000 n 9594 of 2000, 87- 90. 5 ., ., l., . ., 2000, 986 . ., of a rm a of 001 001, 14447 ., . ., 2000, 1378 ., . . ., a J. 6, 4101996. 9 T. L. A. G. . 10 L. 11 a. a. a. of a 15, 113011. 12 M.; S. K. , of on of 52007, 30113 . 009, 14 se 2, 2, 105011. 15 C 2, 1, 41011. 16 44 - 47, 956010. 17 ., 2, 5, 2007. 18 19 G. , 1/043/2001. 20 , of a 21, 6, p. 1509, 2002. 21 H. K. L. . . of a of 2, 007, 13322 L. . M. A. J. of on of 5, 2, 682009. 23 . in 15, 3, 1592005. 24 . . A. . . . In in of by 44, 1, 65(997. 25 of de 004. 26 J. . of 2004). 27 E. de de de de . C., 005. 28 y de la de de de y 20, 45006. 29 de a da de 002. 30 M. J. G. M. H. . R. to 14, 3, 293005. 31 13. 32 i 18, 4012008. 33 (2013, “ . 34 007., . 35 . in 003, 24 26. 36 of a of 84, 192004. 37 of 22, 971 978, (2009). 38 T. , of of of 49, 2, 4732000. 39 (2010, 40 86K 6L), 2466T 07/10, 2010. 41 828K 28L), 2467X 06/11, 2011. 42 (2013, 43 (2013, 44 (2013, 45 (2013, 南京工程学院 工 业 中 心 本科毕业设计说明书（论文） 题 目： 数控立车 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： D 机加工 123 学 号： 231120526 学生姓名： 宋春峰 指导教师： 刘桂芝 （教授级高工 ） 起迄日期： 设计地点： 工程中心 5 号楼 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 文 章 主要进行了 控 立车 X 轴进给系统 的设计。 控立车 要用于 实现对进给运动 速度 和对刀具相对于工件的 位置 的 自动控制 。 课题采用了类比的方法对进给系统进行了设计。通过一级皮带联接电机和丝杠，将电机的回转运动转换为工作台的直线运动 。 它选 用交流伺服电机，能够保证 对 整个速度区内 的平滑控制，基本上没有 振 动 ， 有很高的可靠性 ；选用滚动导轨和滚珠丝杠副，能 够提高 传动效率， 也可以提高 定位精度和重复定位精度； 选 用同步齿形带联接，结构简单、传动平稳，能缓冲吸振，传动效率高。 因此这种设计方式具有极高的使用价值。 关键词： 数控车床 进给系统 滚 珠 丝杠 导轨 业设计说明书（论文）英文摘要 H 50 NC NC is to of to of By a of It is C to of of no of be a 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） I 目录 前言 . 1 第一章：绪论 . 2 言 . 2 题的背景和意义 . 3 究现状 . 3 外的发展现状 . 4 内的发展状况 . 4 发展趋势 . 5 第二章：总体方案设计 . 7 给系统的设计要求 . 7 给系统的基本结构和传动类型 . 7 给系统的结构 . 7 给系统传动类型的选择 . 8 服电机类型的选择 . 8 动机与丝杠传动方式的选择 . 8 第三章： X 向进给系统结构设计 . 10 机型号的确定 . 10 杠的选用 . 10 杠型号的确定 . 11 珠丝杠的调整 . 11 承的选择 . 13 承的选择 . 13 承支撑方式的选择 . 13 承间隙 的调整和预紧 . 14 轨的选择 . 15 轨的分类 . 15 轨的选择 . 16 导轨的安装 . 16 第四章：系统结构计算 . 17 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 轴向惯量匹配分析计算 . 17 轴向转矩匹配分析计算 . 18 轴向进给力计算 . 18 向滚珠丝杠与拉伸量的分 析计算 . 19 第五章：润滑与防护 . 20 滚珠丝杠的润滑与防护 . 20 轴承的润滑 . 20 导轨的润滑与防护 . 21 导轨的润滑 . 21 导轨的防护 . 21 第六章 技术经济分析 . 23 术成本分析的目的与意义 . 23 本计算依据 . 23 本材料构成 . 24 标准件 . 24 准件外购费用 . 25 第七章 结 论 . 27 参 考 文 献 . 28 致 谢 . 29 附录 A 课题装配图及各零件图 . 30 附录 B 毕业论文光盘资料 . 30 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 1 前言 计算机 交流现在变成 了 数控技术中最 普遍 的通讯 方式 ， 由于 计算机 拥有极高的精确性 ， 使用十分简单方便 ， 因此有很多用户都喜欢使用这种方式 1。 数字控制机床可以称为 一台数控机床上都安装了 程序监控装置。 数控车床也是数控机床里面 的一种，也 被叫做 床，是我国 们国家 使用的最多的机床，同时该类数控机床的销售量是最高的，每年它的产量是机床生产总数的四分之一。它是一种机电一体化产品，它 里面包含了电气功效， 机 械结构，气动机械，液压装备， 信息管理和微电子技术 和其他许多个技术机器 ,该数控机床在 对工件进行粗加工的 效率非常高，相当 高的精度，灵活性和自动化程度高的 特性。由于现在技术水平一直提高 ， 大家对 这样类型的 数控车床的 加工速度，柔性化， 可靠性 的一些 要求 一直增加 ， 不过正由于这种情况数控水平才会不断发展 2。 从数控技术出现开始 ， 它的水平一直在发展，它的使用范围 已经占据了 大部分的制造（ 汽车制造，医疗器械，轻工 业）整体 市场。总括而言，数控车床的发展 方向 主要在以下几个方面 看出来：具有高速和高精度的优点，加工又稳定，水平可靠，能够实现 数控车床 化 设计和模块化设计 。 现在 ,我 国的研发和制造能力继续进步 ,我 国目前从 进 口 数控车床进入 到数控车床制造 的 国家 ,这几十年里的 进步 反映了我们数控行业已经能够与外国数控行业竞争 ,而且 迟早会超越他们。 数控 机床的 进给系统， 是能够自己操纵刀架的坐标和进给速度的运动机构 。 其控制系统的数值 对 进给运动 进行控制 ，机床传动结构，数控机床 坐标和工件外形的位置精度 取决于几何准确度，精密度，稳定性和敏感性 。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 2 第一章：绪论 言 数控技术 指 根据文字语言，外文 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。 数控车床是 众多 自动化机床 的其中之一 ,它的精度很高 ， 生产效 能 高，再加上 普遍的工艺性能，能够切削直（斜）线气瓶，圆弧和各类 螺纹，它目前的数控机床也有专用功能和精密线性插值补偿可以 对 所有类型的复杂零 件进行批量处理，为许多公司都带来了无法估量的经济价值增长。 现在数控车床已经变得越来越重要了 ，经过 这些年来 一直 的 进步 ， 许多国家已经 开始 重视它了，而且帮助它 加快 进步 的进程 。 进给系统 包含了 伺服电机，电机 是 数控系统直接 操纵和运作 的 ， 并 且 通过实际应 用和 检测 ， 最后的结果对公司的利益增长很有帮助 ， 它可以符合国家在精度等级方面的要求 。 可以合适轻松 地 操纵 进给 运动 ， 操控加工工具根据 要求加工出 工件 的外形 ,然后使用其他特别 的数控技术 能够 有效地 清除 干扰， 以此取得 稳定灵敏的进给系统 3。 伺服电机 运动 时 特别稳定而且操作 起来 方便易懂 ，数控车床 的 进给系统 里大部分都是安装的 伺服电机， 能够简单并且精确 的对 X 轴和 Y 轴这两个轴同时进给和操纵， ,如此跟一般 的普通机床 相比 更方便 ， 操作员 的 工作 强度 降低 了 ， 这种方式的出现意味着数控技术又进步了一大步 4。 在 1960 年之前 ， 大部分 都 是 使用 步进电动机来 提供动力 的 ； 直流伺服电机 在 20 世纪 60 到 70 年代 里发展的很快，是开始良好起步 和 全面进步 的 阶段 ， 可是因为 直流伺服电机 加装了 换向装置， 价钱变多了 ， 会出现很多故障，而且保养的时候比较麻烦 ， 会 对 别的机器造成 电磁干扰， 机床 的动态性能 会有改变 ,伺服电动机 组成 和 操控水平和 永磁材料 在 20 世纪 80 年代 开始 ， 有人发明了新的电动机 ， 这些电动机跟老的电动机相比有很多优点， 它们 能够一起完成弱磁升速控制， 这会增加多的机器调速周期 ， 而且这些电动机同样能够满足数控机南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 3 床的各种需求 5。 交流伺服电动机 因为 不具备某些额外的装置 ， 因此当加工 时 能够达到 正常 的水平 ， 而且 关于保护 以及 维护 相关的方面不需要有很高的要求 。 这样的电动机在运作的时候没有很大的震动以及杂音 ，定子绕组 的散热功能很强，能够快速降温 ， 和 机械部件 相关 的惯量 会比较低 ， 所以 系统反应 拥有相当高的 快速性。 相等 功率 的条件下它的 体积和重量 会比较小 ， 所以能够在高速重载的情况下加工零件 。 题的背景和意义 1、进给系统 是用来收取 系统 传递的信号的 ， 在受到 放大 与 转换 结束，再给 机床提供动力 ， 行驶设定好 的 动作 。 它有很高的灵敏性，而且它的传动精度也相当高 ，反应时间短，并且加工的时候很 稳定， 系统的组件有很高的刚度，而且各组件的使用时间也很长 ， 而且可以 解决运动时的间隔 。 2、 进 给 系统 选取的 一个滚珠丝杠 传递动力，能够把 滑动摩擦 转化为 滚动摩擦，并 能够符合降低 摩擦的 必要条件 。 这种丝杠是滚动摩擦，所以摩擦较小 ，损耗小，传动的时候没有间隔。 3、 选取 皮带 轮 联 接 丝 杠与 电机， 部件分布简洁 ，传动平稳问题，皮带驱动的组合 了 链传动和齿轮带动自己的优势， 能够缓解震动 ， 能够 在大俯仰轴和多轴之间传递动力，结构紧凑， 损耗很低 ， 通常只有百分之二 ，而且其成本很低，无需润滑，保养 方便。 4、 用电压变化调速范围宽伺服电机的速度控制，可以在很宽的范围内 不断改变 。转子惯量 低 ， 就是可以执行 快速 开始和停止 。 比如说 交流伺服电动机 工作 可靠 不变 、拥有极高 的 操控 性能、 反应时间很短 、电机 敏锐 度高， 拥有特别严谨 的机械 特质 和特别严谨的调整 特 质 的非线性度 特性 。 究现状 数控机床是电脑控制，精密测 量，精密机械，气动，液压，润滑技术典型的机电一体化产品的全面应用， 成为了 制造 产业 的 关键 。 现在 ，数控机床企业都呼吁主要加工设备，加工各个领域 里 得到了非常广泛的应用。 这几年 ，数控机床快速变化，有很多新的布局和新的功能的机床被生产出来 ， 各种性能不同，功能不同还有价格不同的新型 机床 陆续 涌现， 普通的机床正常退出市场，这些新型的机床已经成了市南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 4 场的主流 。 任何 国家在 制造 数控化 机床 的效率 和 对数控化车床的 消化具体 的 展现 了 每个 国家 的机器 生产 业的技术 进步能力 ， 而且能够体现出一个国家的综合国力 。 现在 ， 大部分 海外技术水平 已经 一马当先了 ， 但是 我国 却展现 的 十分不好 ， 相差的 还是非常大 。 外的发展现状 数控车床发达国家研究了很长一段时间，它已经拥有了很多 经验，因此与中国相比技术水平也比较高。 详细的体现可以在四个地方看出 ：（ 一 ）多轴加工和高速，高精度数控车床已成为一项基本技能， 同时 纳米控制处理 也是 的发展趋势 ; （ 二 ） 机床 的 多轴加工 的方法 被 普遍的用在了 航空航天 制造 ，能源，造船，汽车维修行业 ; （ 三 ）由于不断改善的处理和智能监控 技术 ，甚至在 厂房都 可以拿到机器 状况资料 。 经过剖判资料 ，我们可以 推断 机器 自身的情况 ， 再对它做一些对应的保养 。 此方法不知可以防止 了 损失 的 出现 ，同时也 极好的保证看 机器 正常工作的稳定性 ， 增加了使用次数 ; （ 四 ） 机器的误差发现 和补偿 技术会更加灵敏 ， 让 我们可以在一个 适当 的 时候结束机器补偿的勘测 。 很多外国有名的公司都是通过如此的方法来制造精度极高的机床的。 我们国家生产的数控车床依然有着一些不好的地方 ， 尽管经济型数控车床便宜，不过因为 我们国家 要进步 ， 所以 我们的国家是需要更高端技术 的 数控车床 。 因此，我们 应该提高 数控车床创新 强度 ， 一直革新 和 完备已经拥有的功能，最后能够 处理主机虽大，但不强，数控系统和 技术结构 的发展 水平地下 ，糟糕的经济利益，以促进一些问题整个核心的竞争力， 以期占领更多世界市场 6。 内的发展状况 中国的 数控车床的 成长 起步于上世纪 70 年代， 30 年的 发展出现了 经济水平的数控车床，数控万能车床，高档数控车床三种形式的 车床 。便宜的车 床 ，因为价格便宜， 在 很多企业 起步的时候 得到了 普遍 的 使 用 ，特别 一些私营的公司 ， 而且 我们国家现用的大部分都是这种机床。稍微高档一些的级别， 差不多 能应付 国内 工厂 的 需求，不过很多的 高端 的车床 的 都是 进口 的和 合资 制造的 。 这揭示了中国的数控车床弱点。虽然近几年发展起来 了 一些高档车 床 ， 比如具有 Y 轴 车削中心， 不过这么高南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 5 级别的床子单单靠手段革新是 没有用的 ，更加要占领跟多的机床市场，然后要让大家都称赞这种机床 。 现在我们国家的数控技术发展的还是很快的 ， 不过 相比与海外依然 有 非常大 的差距，这主要体现在 水平低的 生产盈余 但是 高端 机床没有多 少 ； 我们国家现在还是没有花大力气在产品的研发里面，所以现在我们高端机床的基础还是不行，生产的机床质量也不好 。 发展趋势 随着网络技术和信息技术 的 一直进步和 数控的集成系统一直调整 ， 让 数控车床和 生产 系统 有了下面的 发展 方向 。 （ 1） 高速化及高精度化 生产速度，产品品质是 我们现在发展技术 的关键。 高效还有精度级别好高的 技术 能够快速 提高工作速度， 增加生产品质 和等级， 减小制造时间 和 增加销售 竞争力 。高速，高精度， 大部分能在 主轴转速， 进给 速度， 运算时间 相关方面看出来 ， 选取网格解码器检测和增加机床 工作 路径精密和其他相关部分 。 现在 ，主轴转速 20000 40000r/ 数控机床 正变得越来越受欢迎， 许多欧美 的高速 数控机床 主轴转速可以转 到六万转每分钟，而且那些转速更高的超高速机床已经在研究和制造了。 （ 2） 多轴联动加工 与 复合加工 现在由于要达到 高速，高精度，辅助功能结构 的目的，那些 主轴，直线电机 已经有 飞速的进步 了 ， 有了更大的使用范围 。 通过 5 轴 来 加 工零件的三维表面，可用于切削几何参数的最佳工具 ， 它的 表面糙度低， 同时 加工 速度都有了相当大的增加了。现在因为电主轴 已经 制造出来了，从而让 5 轴联动 机床来加工工件 变得 十分的简单 ，大大 减少了它的生产 难度和 价格 ， 现在 系统的 成本已经 变得 相当靠近了 。 所以那种精度高而且能够多轴同时加工的机床得到了很好的环境来发展 。 （ 3） 智能化 、 开放式 、 网络化 通过现在的远程通讯技术 ， 机器 生产 商 能够通过 远程机器建立技术 支援系统 ，实现 资料传递 ， 保存，查找 与 观看 ， 从而能够帮助使用者查找问题 。 正是因为现在的远程通讯， 使用者 能 够 立刻 得到 机床生产公司的技术 支援 ， 生产公司能够 精确无误 ， 确切 地获取 客户使用机器的状态信息 ， 然后 开始 在线 甄别 机器 状况 ， 达到机床加工和修复的远程化 ，能够增加 服务效率， 而且能够帮助增加成品 的 品质 。 （ 4） 高柔性化 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 6 柔性 讲的是 数控 机床中能够符合 加工 材料改变 的 特性 。 数控机床从开始到现在 ，根据加工材料的不同，会做出不同的改变 ， 而且在增加机床柔性的时候 ， 向着每个结构柔性化与系统柔性性化这个趋势进行改变 。 数控车床， 添补不一样空间的刀具库与 自动换刀的 机械臂，添加 第二主轴与托盘 部件 ，也可以 能够加上配套的机器人和搬运车，从而形成另一个加工中心 。 （ 5） 绿色化 现在 数控车床 一定要重视环境的保护与能源的节约 ， 就是要体现出数控加工技术的绿色化 。 由于现在环境污染越来越严重以及 资源 不够的条件下 ， 数控加工的绿色化已经变得十分重要 ， 我们国家的资源和环境方面的问题特别的严重 。 所以，这些年不加或者很少添加冷却液，进行干加工或者半干加工的节能环保型的机床已经生产了很多出来了，而且正在一直研究和进步 。 绿色制造的发展 方向会 加快 我们国家 节能环保车床 进步 的 进程 ， 从而有更加多的市场占有率 。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 7 第二章：总体方案设计 给系统的设计要求 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纵它们 加工 的各种 动作部件 组成的 7。 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的 。 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。 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 。为了 满足上述的 要求 ,在设计 的时候应该选用 下面的 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。 4， 最大可能的选取那些摩擦力比较小的机构来传动 。 所以 ， 我们先假设这个进给系统是选取伺服电机来提供动力，通过一级皮带降速传递给丝杠， 最后带动工作台做直线移动 ,完成了 数控车床的 X 向进给 运动 。 给系统的基本结构和传动 类型 给系统的结构 数控车床 中 进给传动 结构 ， 一定要 让 进给运动的 坐标 和速度两个方面 一起 达到南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 8 自动控制。一个完整的进给系 统 (闭环控制 )，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。机械传动装置是将驱动源旋转运动转化为工作台直线运动的整个机械传动链，包括减速装置和丝杆螺母副等。 给系统传动类型 的选择 静压丝杠螺母副 和 滚珠丝杠螺母副 是进给系统结构中经常使用的 1 静压丝杠螺母副 静压丝杠螺母的摩擦 非常低 ， 仅 是滚珠丝杠 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 8。 综上所述，这次课题我选用的是滚珠丝杠。 服电机类型的选择 伺服电机 是 伺服系统 里能够操控 机械 结构 按 某种轨迹 行动 的执行 部件 ，伺服电机能够帮助 电机迂回 变速。 能够 相当无误 的 操控 速度和 坐标 精度 ， 能够把 电信号通过 某种 规则 变 为电机的转矩和转速来 使被 操纵 的部件运动 。 伺服电机里面也有直流和交流之分。直流伺服电机它能够严格的保证速度的稳定性，而且它的本质很容易被人了解，操作起来也很顺手，成本也不高，不过它不能够高速运转，而且它的散热不行。 交流伺服电机 可以平稳的控制每个区域 的速度 ，不会 出现 振 动 。 它可以控制很高的转速 ，工作效率 很 高， 在百分之九十以上 ， 能够良好的散热 ， 可以进行精确的位置定位 ，在 正常 范围内 能够控制恒力矩稳定 ， 没什么噪音 。 所以 在 这次的 课题 里我们选取的是 交流伺服电机。 动机与丝杠 传动 方式的选择 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 9 电动机 和 丝杠 之间 的 常用的 传动 方式 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 的使用很普遍 ， 不同 机床的传动装置 里基本上全部有 齿轮传动。 数控机床 的 伺服进给系统 运用 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 ;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 。 要想 尽可能的 降低 齿侧 间隔 相对于 数控机床加工精度的 作用 ， 往往 在 部件配合上 想办法 ， 来降低或解决 齿轮副的空程误差。 可以选用 双片齿轮错齿法 ， 使用 偏心套调整齿轮副中心距 也可以运用 轴向垫片 改变 法 解决 齿轮 间隔 。 3， 同步齿形带 传动 同步齿形带 是不久之前研发的 。 主要 通过 皮 带的 凹槽 和 带轮的 轮 齿 相互啮合 ，来工作的 。 这让它有了其它很多形式的带传动的好处 ； 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 9。 综上所述，本次设计选用的是同步齿形带传动 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比较好的方法， 它主要依靠内外锥环的摩擦和摩擦作为动力传递 。 这样的连接没有像键连接一样的间隙，这种方式得到了应用越来越多 。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 10 第三章 ： X 向进给系统结构设计 毕业设计原始数据： 1 X 向快速移动速度： 15m/ X 向工进速度： 15000mm/ 最小进给单位： X： X 向丝杠型号： 台湾上银） 4 X 向行程： 3505 耐德 :6 轴承型号 : 302 组每组 3 件 )/ 30 7 X 向传动滚动导轨为： 耐博格 。 机型号的确定 根据毕业设计原始数据确 定 X 向 伺服电机型号为施耐德 查询施耐德伺服电机手册 如表 定伺服电机的参数 表 服电机参数 杠 的选用 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 11 杠型号的确定 根据毕业设计原始数据确定滚珠丝杠型号为 台湾上银） 。 查询资料，确定丝杠的各项参数： 公称直径为 40程为 10 丝杠螺纹部分长度为 627 丝杠总长为 867 任意 300导程误差不超过 珠丝杠的调整 滚珠丝杠的传动间隙是轴向间隙。 想要确保 滚珠丝杠副的反向传动精度 与 轴向刚度， 一定要解决 轴向 间隔 。 往往选取 双螺母 给与 预紧力的 方式解决 轴向间 隔 ， 不过一定要防止预紧力过大 ，预紧力过大 能够引起 传动 损耗增加 、摩擦力 提高 、 损耗增加 、 减少了 使用 的期限 10。 滚珠丝杠螺母上的回珠滚道形式 被叫做 滚珠丝杠的循环 ，它的 方式有内循环和外循环，它有图 示的内循环和外循环两种。 内循环滚珠丝杠的结构如图 示，其回珠滚道布置在螺母内部，滚珠在返回过程中与丝杠接触，回珠滚道通常为腰型槽嵌块，一般每圈滚道都构成独立封闭循环。内循环滚珠丝杠的结构紧凑、定位可靠、运动平稳，而且不易发生滚珠磨损和卡塞现象，但其制造较复杂，此外，也不可用于多头螺纹丝杠传动。 外循环滚珠丝杠的结构如图 示，其回珠滚道一般布置在螺母外部，滚珠在返回过程中与丝杠无接触。外循环只要有一个统一的回珠滚道，因此，结构简单，制造容易；但它对回珠滚道的结合面要求较高，滚道连接不良，不仅影响滚珠平稳运动，严重时甚至会发生卡珠现象，此外，外循环丝杠运行时的噪声也大。 南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 12 a)内循环 b）外循环 图 珠丝杠的循环方式 综上所述，本次设计选用的是双螺母式内循环滚珠丝杠。 常用的双螺母消除轴向间隙的结构形式有三种： 图 片调隙式 (1) 垫片调隙式 如图 预紧的时候只需要变换垫片的厚度，就能够改变左右螺母的轴向位移的距离，改变预紧力 。 垫片预紧的结构简单、可靠性高、刚性好，但预紧的控制比较困难，而且预紧一般只能在丝杠生产的厂家进行。 图 纹调隙式 (2) 螺纹调隙式 如图 通过改变预紧螺母的位置就可以改变预紧力，而且还能固定丝杠螺母。螺母预紧的方法结构比较简单，调整方便，它可以在机床装配、维修时现场调整，但预紧力的控制同样比较困难。 (3) 齿差调隙式 齿差预紧调整 时，需要把外齿轮拿下来，再将两个螺母同向旋转，让两个螺母产生相对的轴向位移后，再把外齿轮装上去。齿差预紧的好处是能南京工程学院工业中心毕业设计说明书（论文） 13 够准确的调整预紧力，但是它的结构复杂、加工制造和安装调整的步骤比较多，所以实际应用的比较少。 本次设计我们选用的是垫片调隙式。 承的选择 承的选择 因为滚珠丝杠是一根转轴，既要承受轴向力，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
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