毕业论文CNC数控车床纵向进给系统设计说明
数控机床纵向进给伺服系统设计综述
陕西科技大学目录1.1 设计任务 (2)1.设计题目： (2)2.设计内容与要求 (2)1.2 总体方案设计 (2)1.2.1带有齿轮传动的进给运动 (2)1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算 (2)1.选择脉冲当量 (2)2.计算切削力 (2)1）纵车外圆 (2)2)横切端面 (2)3.滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (3)1）纵向进给丝杠 (3)2)轴承选择。
(7)3）定位精度校核 (8)4.齿轮传动比计算。
(9)总结 (10)参考文献 (11)数控机床纵向进给伺服系统设计1.1 设计任务1.设计题目：数控机床纵向进给伺服系统设计2.设计内容与要求课题说明某一数控机床纵向进给伺服系统设计要求如下：纵向最大进给力为5000N，工作台重300Kg，工件及夹具的最大重量为500Kg，工作台纵向行程680mm，进给速度1～4000mm/min，快速速度15m/min。
导轨为矩形，表面粘贴聚四氟乙烯软带（摩擦系数为：0.04）。
要求的定位精度为±0.006mm。
设计内容——传动系统设计，主要包括运动转换机构、连接支撑方式等。
设计参数如下：(1)纵向行程：680mm(2)最大加工直径：在床面上 400mm在床鞍上 210mm(3)最大加工长度：1000mm(4)纵向进给速度：0.001～4m/min(5)纵向快速速度：15m/min(6)工作台重：300Kg(7)工件及夹具的最大重量：500Kg(8)摩擦系数为：0.04(9)代码制：ISO1.2 总体方案设计1.2.1带有齿轮传动的进给运动图1—1图1—2数控机床的伺服进给系统采用闭环系统，由于是数控机床纵向伺服系统，总体方案，从电动机出来带有齿轮传动，配上滚珠丝杠（采用滚珠丝杠可以提高系统的精度和纵向进给整体刚度）。
1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算1.选择脉冲当量根据设计任务书要求确定脉冲当量，纵向为0.01mm/步，横向为0.005mm/步（半径）。
数控车床纵向进给系统传动的方案设计
第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。
1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。
（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。
一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。
（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。
（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。
随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。
使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。
由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。
数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。
数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。
这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。
1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。
驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。
机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。
检测元件与反馈电路组成检测系统。
进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。
闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。
根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。
半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。
数控车床纵向进给系统传动的方案设计
数控车床纵向进给系统传动的方案设计随着制造业技术的发展，数控工具的应用越来越广泛，而数控车床是机械加工中使用最广泛的一种数控机床。
在数控车床的使用中，纵向进给系统传动方案的设计具有相当重要的意义，做好系统设计可有效提升产能和生产工艺。
一、数控车床纵向进给的基本原理及工作方式数控车床纵向进给系统的主要原理是电机通过传动装置使刀架沿着转轴纵向轴向移动，将工件逐步加工成形。
这里所指的传动装置，即是通过旋转电动机来传动球螺杆。
而球螺杆就是在传动时通过与负荷间产生的滑移变形和滚动摩擦起到实现精度高的传动功能的很重要的柔性元件。
对于数控车床的使用，其主要的工作方式是将工件放置在工作台上，然后将刀架中的刀具逐渐地接触到工件表面上并继续进行削除，当达到所需的形状和尺寸时，就可以切断工件。
二、传动方案1：球螺杆传动目前，球螺杆传动是目前数控车床纵向进给系统的主要传动方式。
该方式主要是通过电机辅助驱动螺纹杆或同步带旋转，使得母轮的旋转产生大量的旋转运动，从而使螺杆上的小铜轮自动转动。
同时，小铜轮的转动使得超静力耐磨材料发生侧向运动，以便传递到竖向滑块上。
这种传动方式传动精度高，速度快，加工效率高。
同时，其具有压力大而拉扯力小，对系统的磨损小，能完成加工复杂的大型工件或大量工作的优点。
但它也具有噪声大、操作和维护相对复杂等缺点，较难在小型数控加工中得到广泛应用。
三、传动方案2：伺服电机传动除了球螺杆之外，伺服电机也可作为数控车床纵向进给系统的传动方案之一。
主要特点是具有提高生产率、减少运行成本以及减轻人工干预的作用。
传动系统采用伺服电机驱动轴与对应进给器相连，当电机的输出信号产生时，即可自动控制工作台的位置。
与传统的传动方案相比，它更加精确可靠，能够更好地满足当前市场需求。
但同时在操作上需要一定的技术水平，成本相对较高，所以不能适用于所有的加工项目。
因此，在选择数控车床纵向进给系统传动方案时，不同的应用场景和制造商都需进行充分比较，选择最适应的方案以满足生产需求。
数控专业毕业论文--普通车床纵向进给系统数控改造
1绪论1.1 课题背景和目的在我国，数控技术与装备的发展亦得到了高度重视，近年来取得了相当大的进步。
特别是在通用微机数控领域，以PC平台为基础的国产数控系统，已经走在了世界前列。
但是，我国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，特别是在技术创新能力、商品化进程、市场占有率等方面情况尤为突出。
我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。
用这种装备加工出来的产品国内、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的的生存和发展。
所以必须大力提高机床的数控化率。
在新世纪到来时，如何有效解决这些问题，使我国数控领域沿着可持续发展的道路，从整体上全面迈入世界先进行列，使我们在国际竞争中有举足轻重的地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临的重要任务。
而相对于传统机床，数控机床有以下明显的优越性：(1)提高生产率。
数控机床能缩短生产准备时间，增加切削加工时间的比率。
采用最佳参数和最佳走刀路线，缩短加工时间，从而提高生产率。
(2)数控机床可以提高零件的加工精度，稳定产品质量。
由于它是按照程序自动加工不需要人工干预，其加工精度还可以利用软件进行校正及补偿，故可以获得比机床本身精度还要高的精度和重复精度。
(3)有广泛的适应性和较大的灵活性。
通过改变程序，就可以加工新产品的零件，能够完成很多普通机床难以完成或者根本不能加工的复杂型面零件的加工。
(4)可以实现一机多用。
一些数控机床，可以自动换刀，一次装卡后，几乎能完成零件的全部加工部位的加工，节省了设备和厂房面积。
(5)可以进行精确的成本计算和生产进度安排，减少在制品，加速资金周转，提高经济效益。
(6)不需要专用夹具。
采用普通的通用夹具就能满足数控加工的要求。
节省了专用夹具设计制造和存放的费用。
(7)大大减轻了工人的劳动强度。
因此，采用数控机床，可以降低工人的劳动强度，节省劳动力（一个人可以看管多台机床），减少工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。
数控车床纵向进给系统设计
数控车床纵向进给系统设计数控车床纵向进给系统主要由电机、传动装置、进给机构、位置传感器和控制系统等组成。
其中，电机提供动力，传动装置将电机的旋转运动转换为车床床身或工作台的线性运动，进给机构实现纵向进给的精确控制，位置传感器用于反馈当前位置信息，控制系统根据位置信息调整进给速度和位置。
首先，在设计数控车床纵向进给系统时，需要根据加工需要选择适当的电机和传动装置。
一般来说，可以选择伺服电机或步进电机作为驱动电机，通过齿轮传动或直线导轨传动实现纵向进给。
伺服电机具有较高的速度响应和位置控制精度，适用于高速、高精度加工；而步进电机成本较低，适用于低速、中低精度加工。
其次，进给机构的选择也很关键。
常见的进给机构有球螺杆进给和滚珠丝杠进给两种。
球螺杆进给具有较高的传动效率和刚性，适用于要求较高的加工；滚珠丝杠进给则具有较低的摩擦系数和较高的静动态刚度，适用于高速、高精度加工。
然后，位置传感器的选型也需要考虑。
常见的位置传感器有光电编码器、磁性编码器和线性位移传感器等。
光电编码器成本较低，适用于较低精度要求；磁性编码器具有较高的分辨率和抗干扰能力，适用于高精度加工；线性位移传感器则能提供更加精确的位置反馈信息。
最后，在控制系统方面，需要考虑进给速度和位置的控制精度。
控制系统可以采用闭环控制，根据位置传感器反馈的信息进行调整，使进给速度和位置保持在预设的范围内。
控制系统还可以加入一些补偿算法，如前馈控制和模型预测控制，提高控制精度和稳定性。
总结起来，数控车床纵向进给系统的设计需要考虑电机和传动装置的选择、进给机构的选型、位置传感器的选取以及控制系统的设计。
通过合理选择和配置这些组成部分，可以实现数控车床纵向进给的高速、高精度加工。
机电一体化毕业设计(论文)-数控车床纵向进给系统设计
3.生产效率高；
4.减轻劳动强度，改善劳动条件；
5.良好的经济效益；
6.有利于生产管理的现代化。
数控机床已成为我国市场需求的主流产品，需求量逐年激增。我国数控机机床近几年在产业化和产品开发上取得了明显的进步，特别是在机床的高速化、多轴化、复合化、精密化方面进步很大。但是，国产数控机床与先进国家的同类产品相比，还存在差距，还不能满足国家建设的需要。我国是一个机床大国，有三百多万台普通机床。但机床的素质差，性能落后，单台机床的平均产值只有先进工业国家的1/10左右，差距太大，急待改造。旧机床的数控化改造，顾名思义就是在普通机床上增加微机控制装置，使其具有一定的自动化能力，以实现预定的加工工艺目标。随着数控机床越来越多的普及应用，数控机床的技术经济效益为大家所理解。在国内工厂的技术改造中，机床的微机数控化改造已成为重要方面。许多工厂一面购置数控机床一面利用数控、数显、PC技术改造普通机床，并取得了良好的经济效益。我国经济资源有限，国家大，机床需要量大，因此不可能拿出相当大的资金去购买新型的数控机床，而我国的旧机床很多，用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。所以说，本毕业设计实例具有典型性和实用性。
2.1数控系统运动方式的确定
数控系统按运动方式可分为点位控制系统、点位直线控制系统、连续控制系统。由于要求CA6140车床加工复杂轮廓零件，所以本微机数控系统采用两轴联动连续控制系统。
数控系统是一种位置控制系统。其本质是根据输入的数据进行插补，从而得到较理想的运动轨迹，然后输入到执行部件，加工出所需的零件。按照这一原理，数控系统可分为开环数控和闭环系统。所谓闭环控制系统，即指对所加工的零件随时进行检测并输入（反馈）到控制系统，用以调节加工时所带来的误差。其主要采用反馈检测装置及交流变频控制，因此功率较大，精密很高。但也由于采用交流变频伺服系统和反馈检测装置，因而其造价十分高，结构也十分复杂，其稳定性也不十分理想。由于以上特点，闭环控制系统常用于要求精密加工机床、单件生产，即整机生产之中。其控制系统框图如下图所示：
φ400mm的数控车床总体设计及纵向进给设计数控机床毕业设计说明书
目录摘要 (3)ABSTRACT (3)前言部分 (5)第1章绪论 (6)1.1机床总体方案的设计 (6)1.1.1 课程设计任务书 (6)1.1.2 总体方案设计 (6)1.2开环伺服进给系统机械部分设计 (6)1.2.1 滚珠丝杠螺母副的计算选型 (6)1.2.2 步进电动机的计算和选型 (6)第2章机床机电一体化改造总体方案的设计 (7)2.1课程设计任务书 (7)2.1.1 题目 (7)2.1.2 原始数据： (7)2.1.3 主要技术参数： (7)2.1.4 课程设计的内容及要求： (7)2.2总体方案设计 (7)2.2.1 系统的运动方式的确定 (7)2.2.2 伺服系统的选择 (7)2.2.3 执行机构传动方式的确定 (7)2.2.4 数控系统的选择 (8)第3章开环伺服进给系统机械部分设计 (8)3.2计算切削力 (8)3.3滚珠丝杠螺母副的计算选型（ (9)3.3.1 计算进给牵引力 (9)3.3.2 计算最大动负载 (9)3.3.3 滚珠丝杠螺母副的选型 (10)3.3.4 传动效率计算 (10)3.3.5 刚度计算 (10)3.3.6 稳定性校核 (12)纵向滚珠丝杠副的几何参数 (12)3.4齿轮传动比计算 (12)3.5步进电动机的计算和选型 (13)3.5.1 等效转动惯量计算 (13)3.5.2 电机力矩计算 (14)3.5.3 计算步进电动机空载起动频率和切削时的工作频率 (16)第4章机械传动机构的调整和结构的简要说明 (17)4.1丝杠进给速度的调节 (17)4.2轴向的预紧力的调整及定位 (18)结论部分 (19)设计体会 (20)参考文献 (21)谢词................................................................................................ 错误!未定义书签。
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种在机械制造行业广泛应用的高精度自动加工设备。
数控车床的工作准确度和加工效率，直接取决于其纵向进给系统和横向进给系统的设计。
下面将详细介绍数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计。
纵向进给系统是数控车床在工件轴向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具朝着工件方向进行进给。
纵向进给系统的设计应考虑以下几个方面。
首先，进给系统应具备良好的刚性。
刚性强的进给系统能够对切削工具施加足够的力，确保其在切削过程中的稳定性。
为了提高进给系统的刚性，可以采用双重导轨设计，即在机械主轴的两侧分别设置导轨进行支撑，保证进给系统在工件轴向上的稳定性。
其次，进给系统应具备精确的位置控制能力。
数控车床通过控制进给伺服电机的运动来实现工件轴向上的进给。
为了保证进给的精度，可以采用高精度螺杆传动装置，这种传动装置可以通过调整螺杆的进给量来控制切削工具的位置。
同时，还可以配备位置反馈装置，通过反馈装置实时监测切削工具的位置，并对进给伺服电机的运动进行修正，以保证位置控制的准确性。
第三，进给系统应具备高速进给的能力。
高速进给可以提高数控车床的加工效率。
为了实现高速进给，可以采用进给伺服电机和高速传动装置。
进给伺服电机能够快速响应指令，从而实现高速进给的控制。
而高速传动装置可以通过增加传动比来提高进给速度。
横向进给系统是数控车床在工件切削方向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具按照设定的路径进行进给。
横向进给系统的设计应考虑以下几个方面。
首先，进给系统应具备较高的定位精度。
切削工具在横向进给过程中需要按照设定的路径进行移动，为了保证移动的准确性，可以采用高精度传动装置和位置反馈装置。
高精度传动装置可以提供精确的进给量，而位置反馈装置可以实时监测工具位置，从而实现位置控制的准确性。
其次，进给系统应具备较高的速度响应能力。
切削工具在横向进给过程中需要快速响应指令，以满足加工要求。
为了实现高速响应，可以采用高速伺服电机和高速传动装置。
数控车床纵向进给系统传动的方案设计(doc 15页)
数控车床纵向进给系统传动的方案设计（doc 15页）第一章、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示：图1-1数控机床进给系统伺服由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。
1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min 或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。
（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。
一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。
（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。
（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。
随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。
使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方直径为D=400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2；max行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
第二章、数控车床纵向进给系统传动的方案设计数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。
实现进给驱动的电机主要有三种：步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。
目前，步进电机只适应用于经济型数控机床，直流伺服电机在我国正广泛使用，交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。
数控机床的进给系统当采用不同的驱动元件时，其进给机构可能会有所不同。
电机与丝杠间的联接主要有三种形式，如图2-1所示。
数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计
1绪论1.1数控系统的发展简史1952年第一代数控系统一一电子管数控系统的诞生。
20世纪50年代末，完全由固定布线的晶休管元器件电路所组成的第二代数控系统一一晶体管数控系统被研制成功，取代了昂贵的、易坏的、难以推广的电子管控制装置。
随着集成电路技术的发展，1965年出现了第三代数控系统一一集成电路数控系统。
1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了第四代数控系统一一小型计算机数控系统，然后，随着微型计算机以其无法比拟的性能价格比渗透各个行业，1974年，第五代数控系统一一微型计算机数控系统也出现了。
应用一个或多个计算机作为数控系统的核心组件的数控系统统称为计算机数控系统(CNC)。
综上所述，由于微电子技术和计算机技术的不断发展，数控机床的数控系统也随着不断更新，发展非常迅速，几乎5年左右时间就更新换代一次⑴。
数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高科技含量的机电一体化产品。
欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产品进程，1990年日本机床产值数控化率达75%，美国达70. 1%，德国达57%。
目前世界数控机床年产量超过15万台，品种超过1500多种［2］。
1.2我国数控系统的发展现状及趋势1.2.1数控技术状况目前，我国数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期，也是由封闭型向开放型过渡的时期。
我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术(包括核心技术)，已达到国际先进水平。
自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。
例如，曾长期困扰我国、并受到西方国家封锁的多坐标联动技术对我们已不再是难题，0.1 J m当量的超精密数控系统、数控仿型系统、非圆齿轮加工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统都已研制成功。
尤其是基于PC机的开放式智能化数控系统，可实施多轴控制，具备联网进线等功能既可作为独立产品，又是一代开放式的开发平台，为机床厂及软件开发商二次开发创造了条件。
数控车床纵向进给系统和横向进给系统设计方案
1绪论1.1数控系统的发展简史1952年第一代数控系统——电子管数控系统的诞生。
20世纪50年代末，完全由固定布线的晶休管元器件电路所组成的第二代数控系统——晶体管数控系统被研制成功，取代了昂贵的、易坏的、难以推广的电子管控制装置。
随着集成电路技术的发展，1965年出现了第三代数控系统——集成电路数控系统。
1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了第四代数控系统——小型计算机数控系统，然后，随着微型计算机以其无法比拟的性能价格比渗透各个行业，1974年，第五代数控系统——微型计算机数控系统也出现了。
应用一个或多个计算机作为数控系统的核心组件的数控系统统称为计算机数控系统(CNC)。
综上所述，由于微电子技术和计算机技术的不断发展，数控机床的数控系统也随着不断更新，发展非常迅速，几乎5年左右时间就更新换代一次[1]。
数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高科技含量的机电一体化产品。
欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产品进程，1990年日本机床产值数控化率达75％，美国达70．1％，德国达57％。
目前世界数控机床年产量超过15万台，品种超过1500多种[2]。
1.2我国数控系统的发展现状及趋势1.2.1 数控技术状况目前，我国数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期，也是由封闭型向开放型过渡的时期。
我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术(包括核心技术)，已达到国际先进水平。
自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。
例如，曾长期困扰我国、并受到西方国家封锁的多坐标联动技术对我当量的超精密数控系统、数控仿型系统、非圆齿轮加们已不再是难题，0.1m工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统都已研制成功。
尤其是基于PC机的开放式智能化数控系统，可实施多轴控制，具备联网进线等功能既可作为独立产品，又是一代开放式的开发平台，为机床厂及软件开发商二次开发创造了条件。
数控车床纵向进给系统设计
杠的校核并进行精度等验算，并对伺服电机进行计算与校核。
滚珠丝杠副的计算及选型
由公式
t= /
式中：
——Z向快速进给速度，mm/min；
i ——传动比，因电机与滚珠丝杠副直接联接，i取1；
——驱动电机最高转速，r/min。
得导程t=8mm
滚珠丝杠副的载荷及转速计算
工作载荷F是指数控机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴 向作用力，其数值可用下列进给作用力的实验公式计算：
式中： ∆a——重复定位精度，0.005mm
∆c——定位精度，0.01mm
取δm为0.0014=1.43μm
估算滚珠丝杠副的底径
≥α =0.078
= 23.9mm
式中：α——支承方式系数，安装方式为一端固定，另一端游动时为0.078
——估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量；
——导轨静摩擦力
L——两个固定支承点中心之间的距离，1337.5mm
≥ =P
可知所要选择的角接触球轴承的工作情况为：
丝杠螺母轴用一对角接触球轴承背对背方式支承，另一端用深沟球轴承支承。 当转速50r／min，轴向载荷7000N，有冲击，轴颈为直径40mm，轴承预期使 用寿命20000h，可靠度90％，脂润滑。根据这些情况可进行角接触轴承型号 的选择计算。
根据以上数据选择轴承的型号为760208TN1
所以对数控机床的研究是非常重要的
本课题的内容
在数控机床中，进给系统是数控装置和机床的中间联接环节， 是数控系统的重要组成部分，数控机床的进给系统分为机械 部分和伺服系统部分，本文将对两个部分分别进行设计计算。
本课题提出的意义
中国的数控机床制作行业虽然发展迅猛，但是在某些领域和国际先进水平 相比还是有不小的差距，所以研究和发展数控机床是很必要的。在数控机 床中，进给系统是数控装置和机床的中间联接环节，是数控系统的重要组 成部分。通常设计进给系统时必须满足一定的要求，才能保证进给系统的 定位精度和静态、动态性能，从而确保机床的加工精确度。现代数控机床 向着高速、高效率和高精度的方向发展，进给系统的设计要求也就越来越 高，因此深入研究数控机床进给系统的机构特性，这对数控机床性能的提 高具有重要的意义。
数控车床进给系统设计说明书
交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。
2.静压丝杠螺母副
其特点是：摩擦系数小，仅为0.0005，；平稳性高；反向间隙小；但是，静压丝杠螺母副应有一套供油系统，而且对有的清洁度要求高，如果在运动中供油忽然中断，将造成不良后果。
其次是经济原因。经统计采用改造设计技术加以现代化比之更新设备可节约50％的资金。这不仅为资金不充沛的小企业技术改造开创了新路，而且对实力雄厚的大型企业也极具吸引力。
第三是市场原因。因为许多国家目前还无能力更新所需的数控机床数量。因此改造就成为满足机床市场需求的主要补助手段。
第四是生产上的原因。在工业生产中，多品种、中批量及小批量生产是现代机械制造业的基本特征。不难看出，完成这些生产任务数控机床是最佳选择。
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。
2.本设计的主要内容和方法
2.1给定参数及要求：
纵向最大行程（Z轴）：650mm；
进给速度：0~25m/min；
加工中最大切削力：2500 N；
材料：HT200；
二.本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案、研究方法或措施
1.数控机床的基本组成
数控机床的种类繁多，但从组成一台完整的机床上讲，它由控制介质、数控装置、伺服系统、检测反馈装置和机床本体五大部分及辅助设备组成。如图所示：
毕业设计论文—数控车床进给系统的设计-精品
XXX大学本科生毕业论文数控车床进给系统设计院(系)：机电工程学院专业：机械设计制造及其自动化学号：********学生姓名：XXX指导教师：XXX讲师2010年6月专业文档尽在我主页摘要数控技术和数控设备是制造工业现代化的重要基础。
数控车床是机械和电子技术的相结合的产物，它的机械结构随着计算机技术在车床上的普及及应用，以及对车床性能提出的更高的技术要求，而逐步发展变化。
与普通车床的工艺相比较，数控车床工艺装备的制造精度更高、灵活性好、适应性更强，其自动化程度更高。
本课题主要是设计一台小型数控车床的进给系统，也设计了与该进给系统相配的数控车床的其它结构，使之成为一台桌面型数控车床，该车床是一台简易数控车床，具有尺寸小，切削速度高等特点。
本文对桌面型数控车床的基本结构、基本尺寸进行了详细的设计、计算，提出了桌面型数控车床的控制方案，并利用UG NX5对桌面型数控车床的结构进行三维建模，以便更直观地展现设计思想和装配及运动仿真；然后对在设计中选择的各种零件中的典型零件进行校核计算，保证设计的可靠性。
关键词：数控车床；进给系统；高速切削专业文档尽在我主页ABSTRACTCNC technology and CNC equipment are among the most important foundations for the modernizing of the manufacturing industry. CNC lathe machine tool is a kind of machine that combines electronic technology and mechanical technology. Its mechanical structure evolves gradually with the wide application of computer technology on lathe and the higher and higher requirements of the performance of lathe. Compared with conventional lathe, CNC lathe has a better precision, a better flexibility and a better adaptability, and also more automated.The issue is to design the feeding system of a small CNC lathe, yet it also has the design of the corresponding overall structure and system for the feeding system of the lathe machine, making it a desktop CNC lathe. The lathe is a simple CNC lathe, small in size, and high cutting speed feature the machine.The detailed and in depth design and calculation of the basic structure and size of the desktop CNC lathe is included in this paper. The controlling solution for the desktop CNC lathe is also designed in this paper. A 3D modeling of the desktop CNC lathe is done using UG NX5 to get a more intuitive display of the designing idea and also to present the total assembly and the motion simulation. Then some check calculation is done to the typical components among all the components selected to ensure the reliability of the design.Key words: CNC lathe；feed system；high-speed cutting专业文档尽在我主页目录第1章绪论 (1)1.1本课题的研究背景 (1)1.1.1 数控系统发展简史 (1)1.1.2 国内数控机床状况分析 (1)1.1.3 数控系统的发展趋势 (1)1.1.4 国外先进机床介绍 (2)1.2论文主要研究内容 (4)第2章数控车床总体方案设计 (6)2.1引言 (6)2.1.1 数控机床工作原理及组成 (6)2.2技术指标及设计参数确定 (6)2.3数控车床总体结构方案 (9)2.3.1总体结构方案设计 (9)2.3.2数控车床进给伺服系统概述及设计 (9)2.3.3 进给系统的传动机构概述及设计 (11)2.3.4 控制系统设计 (15)2.3.5基本尺寸的确定 (17)2.4本章小结 (18)第3章数控车床机械本体设计 (19)3.1引言 (19)3.2横向进给系统设计 (19)3.2.1 横向进给系统详细设计 (19)3.2.2 横向进给传动系统设计与选择 (21)3.2.3横向进给伺服电机选择 (22)3.3纵向进给系统设计 (23)专业文档尽在我主页3.3.1 纵向进给系统详细设计 (23)3.3.2纵向进给传动系统设计与选择 (24)3.3.3纵向进给伺服电机选择 (24)3.4主轴设计 (25)3.5刀架、尾座与机体设计 (27)3.6UG NX5 软件介绍 (29)3.7总体建模 (30)3.8本章小结 (32)第4章安全性计算与校核 (33)4.1引言 (33)4.2滚珠丝杠副的校核 (33)4.2.1滚珠丝杠的轴向刚度校核 (33)4.2.2滚珠丝杠的挠度校核 (34)4.2.3滚珠丝杠的寿命计算 (36)4.3直线滚动导轨副校核 (37)4.3.1 直线光轴的挠度校核 (37)4.3.3 直线轴承的寿命校核 (38)4.4轴承校核 (39)4.5 本章小结 (41)结论 (42)参考文献 (43)致谢 (45)专业文档尽在我主页第1章绪论1.1本课题的研究背景1.1.1 数控系统发展简史1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和代替脑力劳动的工具。
数控车床纵向进给系统设计计算实例
数控车床纵向进给系统设计计算实例摘要：文中对于数控机床纵向进给系统设计计算过程作了详细论述。
此设计的数控机床纵向进给系统符合产品设计要求，并达到了设计标准，对于相类产品的设计开发有一定的参考价值。
关键词：数控车床；纵向进给；设计Abstract：In the article has made the contrast regarding the numerical control lathe and the conventional lathe, and has made the detailed elaboration on the numerical control lathe feed for Axis design process. In all, the presented design of feed devices and platen types generally conforms to the product design request, which reaches to design standard, it is probably has a guiding significance to the product design and development.Keywords:Numerical control lathe，feed for Axis(Z)，design数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。
它的出现及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。
发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。
数控车床是数控机床的主要品种之一，数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。
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1前言我国数控车床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例.但我国在五轴加工技术、高速加工技术、精密加工技术等方面与国外方面还有很大的差距。
主要问题有：1缺乏系统深入的科研工作, 难以对各种技术资料进行积累, 设计方法旧。
2、缺乏实事的科学精神, 忽视了数控机床本身的技术特点、发展规律, 没有实事地制定数控机床发展的规划, 盲目性大。
3、没有合理地运用资源。
各个研究所孤军奋战,不通力合作,并且床行业人员素质低, 缺乏各方面人才。
4、我国制造业大环境的制约。
我国依靠引进和合作生产来发展各类主机, 至今我国许多高性能、新结构的数控机床大都为合作产品, 基本处于仿制阶段。
国产数控机床及其功能部件无论在技术参数上，还是在各种动态指标上，与工业发达国家的同类产品均存在一定差距。
目前，国机床集团在引进技术的基础上成功开发出BW60HS／I型系列高速卧式加工中心，并已批量进入市场。
该机采用电主轴，主轴最高转速16 000 r／min，由零至最高转速的时间为l s，快速移动速度60 m／min。
宁江集团开发的高速加工中心主轴转速高达40 000 r／min。
当前，在数控机床精密化方面，美国的水平最高，不仅生产中小型精密机床，而且由于国防和尖端技术的需要，研究开发了大型精密机床。
其代表产品有LLL 实验室研制成功的DTM一3型精密车床和LODTM大型光学金刚石车床，它们是世界公认水平最高的、达到当前技术最前沿的大型精密机床。
其它国家也相应研制成功各种类似的装备，如英国的Cran·field、日本的东芝机械等。
近年来我国对超精密机床的研制也一直在进行。
机床研究所研制成功了JCS一027型超精密车床、JCS一03型超精密铣床、JCS一035型数控超精密车床等。
1.1设计的目的机床课程设计目的在于通过机床进给运动系统的结构设计，使学生在结构方案过程中，得到结构构思、方案分析、结构工艺性、机械制图、零件设计、编写技术文件和查阅技术资料的等方面的综合训练，树立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，并培养学生具有初步的结构分析、结构设计与计算能力。
1.2数控机床的基本概念科学技术的发展，对机械产品提出了高精度、高复杂性的要求，而且产品的更新换代也在加快，这对机床设备不仅提出了精度和效率的要求，而且也对其提出了通用性和灵活性的要求。
数控机床就是针对这种要求而产生的一种新型自动化机床。
数控机床集微电子技术、计算机技术、自动控制技术及伺服驱动技术、精密机械技术于一体，是高度机电一体化的典型产品。
它本身又是机电一体化的重要组成部分，是现代机床技术水平的重要标志。
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。
数控机床（Numerical Control Machine Tools）是指采用数字形式信息控制的机床。
详言之，凡是用数字化的代码将零件加工过程中所需的各种操作和步骤以及刀具与工件之间的相对位移量等记录在程序介质上送入计算机或数控系统经过译码、运算及处理，控制机床的刀具与工件的相对运动，加工出所需要的工件的一类机床即为数控机床[1]。
数控机床的工作原理就是将加工过程所需的各种操作（如主轴变速、工件的松开与夹紧、进刀与退刀、开车与停车、自动关停冷却液）和步骤以及工件的形状尺寸用数字化的代码表示，通过控制介质（如穿孔纸带或磁盘等）将数字信息送入数控装置，数控装置对输入的信息进行处理与运算，发出各种控制信号，控制机床的伺服系统或其他驱动元件，使机床自动加工出所需要的工件。
所以，数控加工的关键是加工数据和工艺参数的获取，即数控编程。
数控加工一般包括以下几个容：（1）对图纸进行分析，确定需要数控加工的部分；（2）利用图形软件（如CAXA制造工程师）对需要数控加工的部分造型；（3）根据加工条件，选择合适的加工参数，生成加工轨迹（包括粗加工、半精加工、精加工轨迹）；（4）轨迹的仿真检验；（5）生成G代码；（6）传给机床加工。
1.3数控机床的组成数控机床的种类繁多，但从一台完整的数控机床上讲，数控机床主要由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体组成，如图1.1所示为数控机床的组成的基本框图。
为了提高本机床的加工精度，达到高精度的设计要求，在上述系统中加入一个测量装置，这样构成了由闭环控制的数控机床的框图。
开环控制系统的工作过程是：将控制机床工作台运动的位移量、位移速度、位移方向、位移轨迹等参量通过控制介质输入给机床数控装置，数控装置根据这些参量指令计算机得出进给脉冲序列（包含有上述四个参量），然后经伺服系统转换放大，最后控制工作台按所要求的速度、轨迹、方向和距离移动。
闭环控制：是在机床的最终的运动部件的相应位置直接直线或回转式检测装置，将直接测量到的位移或角位移值反馈到数控装置的比较器中与输入指令移量进行比较，用差值控制运动部件，使运动部件严格按实际需要的位移量运动[2]。
图1.1 数控机床的组成1.3.1控制介质数控机床工作时，不需要工人去摇手柄操作机床，但又要自动的执行人们的意图，这就必须在人和数控机床之间建立某种联系，这种联系的媒介物称为控制介质（或称程序介质、输入介质、信息载体）[3]。
控制介质又称信息载体，是人与数控机床之间的媒介物质，反映了数控加工中全部信息。
控制介质有多种形式，它随着数控装置的类型不同而不同，常用的有穿孔纸带、穿孔卡、磁带、磁盘等。
还有的采用数码拨盘、数码插销或利用键盘直接将程序及数据输入。
另外，随着CAD/CAM技术的发展，有些数控设备利用CAD/CAM软件在其计算机上编程，然后通过计算机与数控系统通信，将程序和数据直接传送给数控装置。
1.3.2数控装置数控装置是数控系统的核心。
现代的数控装置普遍采用通用计算机作为数控装置主要硬件：包括微型机系统的基本组成部分，CPU、存储器、局部总线以及输入输出接口等；软件部分：就是我们所说的数控系统软件基本功能：读入零件加工程序，根据加工程序所指定零件形状，计算出刀具中心的移动轨迹，并按照程序指定的进给速度，求出每个微小的时间段（插补周期）刀具应该移动的距离，在每个时间段结束前，把下一个时间段刀具应该移动的距离送给伺服单元。
1.3.3伺服系统伺服系统是数控机床的执行结构，是数控系统和机床本体之间的电气联系环节。
主要由伺服电动机、驱动控制系统和位置检测与反馈装置等组成。
目前数控机床的伺服系统中，常用的控制对象可以是步进电动机、直流伺服电动机或交流伺服电动机（后两者等带有光电编码器等位置测量元件）[4]。
1.3.4机床数控机床的本体是指机械结构实体。
可以在普通机床的基础上改装，也可以单独设计。
与传统通机床相比较，数控机床的机械部分有以下特点：（1）数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，机械传动结构简化，传动链较短，传动精度高等特点。
（2）数控机床机械结构具有较高的刚度，阻尼精度及耐磨性，热变形小。
（3）更多地采用高效传动部件，一般采用滚珠丝杠副、直线滚动导轨副或塑料涂层导轨等。
具有完善的刀具自动交换及管理系统。
1.4数控机床的分类数控机床的品种规格很多，分类方法也各不相同。
一般可根据功能和结构，按下面 4 种原则进行分类[5]。
1.4.1按机床运动的控制轨迹分类（1）点位控制的数控机床点位控制只要求控制机床的移动部件从一点移动到另一点的准确定位对于点与点之间的运动轨迹的要求并不严格，在移动过程中不进行加工，各坐标轴之间的运动是不相关的。
为了实现既快又精确的定位，两点间位移的移动一般先快速移动，然后慢速趋近定位点，以保证定位精度。
具有点位控制功能的机床主要有数控钻床、数控镬床、数控冲床等。
随着数控技术的发展和数控系统价格的降低，单纯用于点位控制的数控系统已不多见。
（2）直线控制数控机床直线控制数控机床也称为平行控制数控机床，其特点是除了控制点与点之间的准确定位外，还要控制两相关点之间的移动速度和路线（轨迹），但其运动路线只是与机床坐标轴平行移动，也就是说同时控制的坐标轴只有一个（即数控系统不必有插补运算功能），在移位的过程中刀具能以指定的进给速度进行切削，一般只能加工矩形、台阶形零件。
其有直线控制功能的机床主要有比较简单的数控车床、数控铣床、数控磨床等。
这种机床的数控系统也称为直线控制数控系统。
同样，单纯用于直线控制的数控机床也不多见。
（3）轮廓控制数控机床轮廓控制数控机床也称连续控制数控机床，其控制特点是能够对两个或两个以 h 的运动坐标的位移和速度同时进行控制。
为了满足刀具沿工件轮廓的相对运动轨迹符合工件加工轮廓的要求，必须将各坐标运动的位移控制和速度控制按照规定的比例关系精确地协调起来。
因此在这类控制方式中，就要求数控装置具有插补运算功能．所谓插补就是根据程序输入的基本数据（如直线的终点坐标、圆弧的终点坐标和圆心坐标或半径），通过数控系统插补运算器的数学处理，把直线或圆弧的形状描述出来，也就是一边计算，一边根据计算结果向各坐标轴控制器分配脉冲，从而控制各坐标轴的联动位移量与要求的轮廓相符合在运动过程中刀具对工件表面进行连续切削，可以进行各种直线、圆弧、曲线的加工．轮廓控制的加工。
这类机床主要有数控车床、数控铣床、数控线切割机冰、加工中心等，其相应的数控装置称为轮廓控制数控系统根据它所控制的联动坐标轴数不同，又可以分为下面几种形式①二轴联动：主要用于数控车床加工旋转曲面或数控铣床加工曲线柱面。
②二轴半联动主要用于三轴以上机床的控制，其中两根轴可以联动，而另外一根轴可以作周期胜进给。
③三轴联动：一般分为两类，一类就是 x 、 y 、 z 三个直线坐标轴联动，比较多的用于数控铣床、加工中心等，用球头铣刀铣切三维空间曲面．另一类是除了同时控制 x 、 y 、 z 中两个直线坐标外，还同时控制围绕其中某一直线坐标轴旋转的旋转坐标轴。
如车削加工中心，它除了纵向（z轴）、横向（x轴）两个直线坐标轴联动外，还需同时控制围绕 z 轴旋转的主轴（c轴）联动。
④四轴联动：同时控制 x 、 y 、 z 三个直线坐标轴与某一旋转坐标轴联动。
⑤五轴联动：除同时控制 x 、 y 、 z 三个育线坐标轴联动外．还同时控制围绕这这些直线坐标轴旋转的 a 、 b 、 c 坐标轴中的两个坐标轴，形成同时控制五个轴联动这时刀具可以被定在空间的任意方向．比如控制刀具同时绕 x 轴和 y 轴两个方向摆动，使得刀具在其切削点上始终保持与被加工的轮廓曲面成法线方向，以保证被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，减小被加工表面的粗糙度1.4.2按伺服控制的方式分类（1）开环控制数控机床这类机床的进给伺服驱动是开环的，即没有检测反馈装置，一般它的驱动电动机为步进电机，步进电机的主要特征是控制电路每变换一次指令脉冲信号，电动机就转动一个步距角，并且电动机本身就有自锁能力．其控制系统，数控系统输出的进给指令信号通过脉冲分配器来控制驱动电路，它以变换脉冲的个数来控制坐标位移量，以变换脉冲的频率来控制位移速度，以变换脉冲的分配顺序来控制位移的方向。