数控机床进给系统设计示例
CK6140数控车床进给系统设计(全套图纸+论文)
摘要CK6140型数控机床，主运动系统采用1.26和1.58两种公比的混合公比传动系统，并用双速电机驱动，结构简单转速范围广。
合理地确定有关结构参数及动力参数，并对传动轴、齿轮、键等进行粗算及检验计算。
粗选步进电机及滚珠丝杠，构成开环控制系统。
关键词：数控；机床；开环控制第1章绪论1.1数控机床的发展趋势我国数控机床产量持续高速增长，根据市场需求和技术发展趋势，应重点推进高效、精密为核心的数控机床“”级工程，加强民展性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床、超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等机械加工装备产业、构建数字化企业的重要基础，镄的民展一直备受人们关注。
数控机床以其卓越的柔性的自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目。
它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进成为先进制造技术的一项核心技术。
通过持续的开发研究以及对信息技术的深化应用，促进了数控机床性能和质量的进一步提升，使数控机床成为国民经济和国防建设发展的重要制造装备。
近6年来，我国数控金切机床（简称数控机床）产量一直以年均增长超过30％速度发展。
据初步统计，2004年数控机床的产量为51860台，事比增长40.8％，数控机床的消费量约74000台，事比增长32％。
数控机床需求的旺盛也促进了2004年内建的三资和民营机床厂以及数控机床品种的明显增加。
与此同时，甸进口的数控机床数量也在逐年同步增加，而且进口数控机床的消费额的增长趋势更快。
2004年数控机床的进口数量同比年增长30％，而进口消费额的增长却达52％，从而导致国产数控机床在国内市场消费额中的所占比例已不足30％。
之所以出现这一现象，其主要原因在于国内市场对技术和附加值高的高效、精密和高性能大型、重型数控机床需求增长，需要靠进口解决。
振兴我国数控机床市场占有率应着重于剖析数控机床及由其组成的制造系统（生产线）的技术现况及民展趋势，探讨使其能适应变批量，多品种、高质量、低成本以及具有快速响应的柔性和符合环保的未来生产模式的解决方案。
立式数控铣床进给传动系统设计
课程设计任务书目录1.概述 (3)1.1技术要求 (3)1.2总体设计方案 (3)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (3)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2导轨摩擦力的计算 (4)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (4)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (5)3.工作台部件的装配图设计 (9)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (9)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (9)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (9)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (10)5.计算机械传动系统的刚度 (10)5.1机械传动系统的刚度计算 (10)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (11)6.驱动电动机的选型与计算 (11)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。
(11)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (12)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (13)6.4选择驱动电动机的型号 (14)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (14)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (14)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (15)8. 课程设计总结 (15)9.参考文献 (15)1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。
切削状况如下：数控铣床的切削状况1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计
__届毕业（设计）论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期： 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理，对数控机床的主要组成部分：机床主轴箱，进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品，对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中，主要完成了以下工作：根据给出的要求，首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率，传动系统的布局，变速方式，开停方式，换向方式，制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计，进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键，进行轴的具体设计和校核，键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制，完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时，要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中，选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词：数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool，the primarily parts of NC machine tool designed：including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords：NC Machine Tool；Axis Housing；Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
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）。
数控车床控制系统的设计样本
CK6163数控车床控制系统设计1.本课题项目背景及研究意义金融危机爆发以来, 国际机床市场不断下滑, 国内经济型数控机床市场也受到了相称大影响, 产销量大幅下降。
虽然数据显示上半年已经止住下滑趋势, 略微回升, 但研究应对方略仍旧是当务之急。
经济型数控机床是国内数控机床行业发展起步产品, 发展时间比较长, 生产公司对此类机床技术掌握状况和生产能力也都比较成熟。
正由于如此, 加之其在国内拥有大量市场空间, 金融危机爆发之前产量较大。
但从去年金融危机后来总体状况来看, 国内经济型数控机床生产公司生产能力明显过剩。
近来中华人民共和国机床工具工业协会调研成果中得到公司生产状况显示, 重要生产经济型数控机床公司受到冲击比较大, 特别是某些产品档次比较低、产量比较大公司受到冲击更大, 甚至浮现某些公司限产现象。
导致这种状况浮现重要因素还是由于市场需求在减少, 加上经济型数控机床生产能力比较强, 生产公司比较多, 竞争比较激烈,同步经济型车床、钻床和铣床出口量下降比较严重, 某些产品出口转内销, 进一步加剧了国内市场竞争。
而对于产品档次比较高公司来说, 受到冲击就不是很明显, 特别是高精尖高档机床仍旧是供不应求。
数控机床代表着机械制造业当代科学技术发展方向和水平。
当前, 国内数控机床发展不但从技术水平上已研制出五坐标数控铣床加工中心, CNC系统和自动编程系统等。
同步, 也拥有了一定数量数控机床开发、生产、使用以及拥有量等都与世界上先进国家有较大差距。
要达到世界先进水平, 迅速发展国内数控机床行业势在必行。
经济型数控机床设计必然性: 数控机床能较好地解决形状复杂、精密、小批多变零件加工问题。
可以稳定加工质量和提高生产率, 也具备适应性强、较高加工精度。
但是应用数控机床还受到其他条件限制。
价格昂贵, 一次性投资巨大, 对于中小公司心有余而力局限性。
当前各公司均有大量通用机床, 完全用数控机床代替主线不也许, 并且代替下来机床闲置起来, 又会导致挥霍。
数控机床进给系统设计
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与高的速度稳定性;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与大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数与启动电压。
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、制动与反转。
随着微电子技术、计算机技术与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、速度与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与改进伺服性能的措施,使控制精度与品质大大提高。
数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。
这也就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、执行件与检测反馈环节等组成。
驱动控制单元与驱动元件组成伺服驱动系统。
机械传动部件与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与闭环系统。
闭环控制方式通常就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与全闭环系统。
半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头与装在电机轴端两种类型。
数控机床进给传动系统
数控机床进给传动系统一．进给传动体系图纵向和横向进给传动体系图二．体系图的重要构造和功用电念头：1. 步进电念头步进电念头是一种将电脉冲旌旗灯号转换成机械角位移的驱动元件。
步进电念头是一种特别的电念头，一般电念头通电后都是持续迁移转变的，而步进电念头则有定位与运转两种状况。
当有一个电脉冲输入时，步进电念头就反转展转一个固定的角度，这角度称为步距角，一个步距角就是一步，所以这种电念头称为步进电念头。
又因为它输入的是脉冲电流，也称作脉冲电念头。
当电脉冲持续赓续地输入，步进电念头便跟随脉冲一步一步地迁移转变，步进电念头的角位移量和输入的脉冲个数严格成正比例，在时光上与输入脉冲同步。
是以，只需控制输入脉冲的数量、频率及电念头绕组的通电次序，便可获得所需转角、转速和偏向。
在无脉冲输入时，步进电念头的转子保持原有地位，处于定位状况。
步进电念头的调速范围广、惯量小、灵敏度高、输出转角可以或许控制，并且有必定的精度，常用作开环进给伺服体系的驱动元件。
与闭坏体系比拟，它没有地位速度反馈回路，控制体系简单，成本大年夜大年夜降低，与机床配接轻易，应用便利，因而在对精度、速度请求不十分高的中小型数控机床上获得了广泛地应用。
2. 直流伺服电念头因为数控机床对进给伺服驱动装配的请求较高，而直流电念头具有优胜的调速特点，是以在半闭坏、闭坏伺服控制体系中，获得较广泛地应用。
直流进给伺服电念头就其工作道理来说，固然与通俗直流电念头雷同。
然而，因为机械加工的特别请求，一般的直流电念头是不克不及知足须要的。
起首，一般直流电念头转子的迁移转变惯量过大年夜，而其输出转矩则相对较小。
如许，它的动态特点就比较差，尤其在低速运转前提下，这个缺点就更凸起。
在进给伺服机构中应用的是经由改进构造，进步其特点的大年夜功率直流伺服电念头，重要有以下两种类型：（1）小惯量直流电念头。
重要构造特点是其转子的迁移转变惯量尽可能小，是以在构造上与通俗电念头的最大年夜不合是转子做成细长形且滑腻无槽。
数控车床横向进给系统设计
数控车床横向进给系统设计
一、系统概述
采用数控车床横向进给系统，实现对外圆面、内圆面、铣坯和端面的
加工。
该进给系统是由伺服电机、传动装置、减速机、控制系统以及传动
系统等组成，实现对工件的无级调速和定长加工。
二、系统结构
1、伺服电机
采用伺服电机对车床横向进给实现无级调速，伺服电机采用伺服电机，功率为2.2kW，有效的提高了加工精度和效率。
2、传动装置
采用变位传动装置实现车床横向进给，其中最主要的部件有：滑轮、
减速箱和环形齿轮。
滑轮采用机械滑轮，具有安全可靠、使用简单、容易
安装等优点；减速箱采用放大减速箱，具有转速调节范围大、转速稳定等
特点。
3、控制系统
采用智能控制系统实现车床横向进给的调节，该系统使用普通的计算
机硬件，实现硬件与软件的协同工作，完成调节进给量和定长加工的功能。
4、传动系统
传动系统采用滑环传动，具有传动比高、安装方便等优点，实现车床
横向进给的定长加工功能。
三、系统特性
1、无级调速
采用伺服电机实现无级调速，可根据不同的加工要求，调节车床的横向进给速度。
2、定长加工
采用传动系统实现定长加工。
(完整版)XK5040数控立式铣床进给系统设计
湖南科技大学2007届毕业设计（论文）材料院（系）、部：机电工程学院学生姓名：赵东方指导教师：黄开有教授专业：机械设计制造及其自动化班级： 0301学号: 20031811362007 年 5 月材料清单1、毕业设计（论文)课题任务书2、毕业设计（论文)开题报告3、中期检查表4、指导教师评阅表5、评阅教师评阅表6、答辩及最终成绩评定表7、毕业设计说明书8、附录材料湖南科技大学毕业设计（论文)任务书系(教研室）主任: （签名)年月日学生姓名：赵东方学号： 2003181136 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计（论文)题目及专题：XK5040数控立式铣床进给系统设计2 学生设计（论文)时间：自3 月5日开始至 6 月1日止3 设计（论文)所用资源和参考资料:1、陈宏钧主编，《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社，1996.12.2、赵家奇编,《机械制造工艺学课程设计指导书》—2版。
---北京:机械工业出版社，2000.10.3、浦林祥主编,《金属切削机床夹具设计手册》，机械工业出版社，1995.01.01.4、刘文剑主编，《夹具工程师手册》,黑龙江科学技术出版社，1992.01。
01。
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数控机床进给系统设计
数控机床进给系统设计数控机床是一种经过控制软件进行操作的自动化机床。
进给系统是数控机床的一个重要组成部分，主要实现工件在加工过程中的运动控制。
进给系统的设计要兼顾稳定性、精度和效率，以满足不同加工需求的要求。
首先，数控机床的进给系统设计需要考虑运动平稳性。
在加工过程中，工件需要按照预定的路径进行运动，因此进给系统需要具备优秀的轨迹控制能力。
可以采用闭环控制方法，通过传感器实时检测工件位置，进行修正和调整，保证工件按照精确的路径进行运动。
其次，数控机床的进给系统设计需要考虑位置精度。
位置精度是指工件在加工过程中的位置误差。
位置误差会对加工质量产生重要影响，特别是对于高精度加工而言。
因此，进给系统需要具备高精度的位置控制能力，能够准确控制工件的位置和轨迹。
另外，数控机床的进给系统设计还需要考虑运动速度和加速度。
工件在加工过程中需要以一定的速度进行运动，因此进给系统需要具备相应的运动速度和加速度控制能力。
运动速度和加速度过大会导致机床振动过大，降低工件加工质量，过小则会影响加工效率。
因此，进给系统需要根据不同加工需求进行合理的速度和加速度设置。
此外，进给系统的设计还需要考虑运动平滑性。
运动平滑性是指工件在运动过程中的平滑度和连续性。
进给系统需要具备平滑的运动特性，避免突变和跳动，从而保证工件表面质量的连续性和一致性。
最后，数控机床的进给系统设计还需要考虑传动方式和控制方式。
传动方式可以选择螺杆传动、齿轮传动或直线导轨传动等，根据加工需求和机床类型进行选择。
控制方式可以选择基于位置、速度或力控制等，根据具体应用进行选择。
综上所述，数控机床的进给系统设计需要兼顾运动平稳性、位置精度、运动速度和加速度、运动平滑性、传动方式和控制方式等因素。
通过合理的设计和调试，可以提高数控机床的加工质量和效率，满足不同加工需求的要求。
c6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统轴设计
数控系统课程设计C6140普通卧式车床数控化改造之横向进给系统（X）轴设计----xxxx一·车床横向进给系统存在的问题分析C6140车床横向进给系统在连续的使用过程中，由于磨损等原因，使丝杠与丝母间隙过大，产生轴向窜动，影响进给精度。
通过调整可消除丝杠与丝母间的间隙，但实践证明，这种调整方法只消除了丝母的磨损间隙，而没有消除丝杠的磨损间隙。
如果按丝杠磨损较大部位调整丝母，则在丝杠磨损较小部位可能因间隙过小而使进给手柄转动太沉。
经过长期的观察和实践，发现几乎所有的机床都在很大程度上存在着进给机构精度因磨损而严重下降的问题。
普通车床的横向进给机构因其使用频繁且承受很大的切削力，所以，磨损程度较其它机床严重，如果能够有效地解决车床的进给精度问题对其它类似的机构都有指导意义。
几十年来，国内外车床一直采用上述的传统结构，操作者在使用过程中必须经常进行调整，并把这项工作列入一级保养内容。
因此，增加了工人的劳动强度，降低了设备的利用率，即使这样也不能很好地保证设备的精度。
常见改进方案及存在问题针对普通车床横向进给机构的进给精度问题国内外专家多采用以下三种解决方案。
1.在中修或项修过程中，更换新的横向进给丝母。
必要时，对横向进给丝杠进行修复，然后再配作丝母，这种办法并没有从根本上解决横向定位精度问题。
机床只是在修复后最初阶段能够保障横向进给精度，数月后就进人反复调整阶段.而且加大了维修成本。
2.有的专家试图用改进横向进给丝杠支承结构或减小丝杠变形的方法来解决问题。
这种方案仅提高了丝杠的刚度，虽然能够间接地减缓丝杠和丝母的磨损，但仍然没有从实质上解决问题。
这种方法的缺点是改造的成本和维修费用很大。
年代中期，随着电子技术的进步与发展，国内外的专家们纷纷采用数控或数显技术对机床进行改造。
采用数控技术改善机床进给机构精度，尤其是采用闭环控制，很好地解决了进给精度问题。
但是这种技术改造成本太高，一般企业无法承受。
数控机床的进给传动系统
1.外循环
外循环方式则在循环过程中滚珠与丝杠 脱离接触，制造相对容易些，刚性差， 噪音大，易磨损
2.内循环
内循环方式指在循环过程中滚珠始终保 持和丝杠接触。这种方式结构紧凑， 但要求制造精度较高。
第二节 进给传动机构
外循环式
a) 螺旋槽式
垫片式消隙 1-螺钉 2-调整垫片
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法
2.螺纹调隙式 通过转动螺母改变两个螺母间位移来消除传动副
的轴向间隙。 优点：调整方便，在出现磨损后还可以随时进行补充调整。 缺点：轴向尺寸较长，会增加丝杠螺纹部分的长度。
螺纹式消隙 1-圆螺母 2-销紧螺母
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙的调整方法
• ②双圆弧型面。图b，当偏心决定后，只在滚珠直径滚道内相 切的两点接触，接触角不变。
螺旋滚道形状
第二节 进给传动机构
滚珠丝杠螺母副的特点:
1）传动效率高 2）给予适当预紧 3)运动平稳，无爬行现象，传动精度高 4）有可逆性 5)磨损小，使用寿命长 缺点 制造工艺复杂 不能自锁
二、滚珠丝杆螺母副的循环方式
通常用图文格式进行标注 。
滚珠丝杠标注方法
第二节 进给传动机构
滚珠丝杆的支承与制动 1)支承方式 ①一端装推力轴承 ②一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承 ③两端装推力轴承 ④二端装推力轴承及深沟球轴承
滚珠丝杠的支撑方式
(a)仅一端装推力轴承;(b) (c)两端装推力轴承;(d)两端装推力轴承和深沟球轴承
么?何为内循环和外循环方式? • 7.12 丝杠支承有哪几种?特点是什么?各适用
于什么情况下? • 7.13 滚珠丝杠副精度选择的原则是什么? • 7.14 试述滚珠丝杠螺母副消除问隙及预加载
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。
数控车床进给系统设计
目录:一、原始参数...................................................（1） 二、计算过程...................................................（1） 1选择脉冲当量................................................（1） 2计算纵向外圆切削力..........................................（1） 3滚珠丝杆螺母副的计算和选型..................................（1） 4齿轮传动比计算..............................................（3） 5步进电机的计算和选型. (3)（一）原始参数：最大工件回转直径：400mm ； 最大工件长度：900mm ； 主传动电机功率：4.5kw ； 主轴转速范围：30~2500rpm ； 溜板及刀架重力：纵向90kg ； 最大快进速度：纵向3m/min ； 刀架进给速度：纵向0.6mm/min ； 启动加速时间：20ms ； 机床定位精度：01.0±m（二）计算过程： 一、选择脉冲当量：根据机床精度确定脉冲当量，纵向:0.01mm\步。
二、计算纵向外圆切削力。
主切削力Z F (N)按经验公式估算：ND F Z 536040067.067.05.15.1max =⨯==按切削力各分力比例分配：4.0:25.0:1::=y x z F F FNF N F y x 214453604.01340536025.0=⨯==⨯=⇒三、滚珠丝杆螺母副的计算和选型 1、纵向进给丝杆1) 计算进给牵引力)(N F m)('G F f KF F z x m ++=纵向进给导轨为综合型导轨K 取1.15； 滑动导轨摩擦系数0.15~0.18取16.0'=f ；溜板及刀架重力G=900N ；N F m 6.2542)9005360(16.0134015.1=+⨯+⨯=∴ 2) 计算最大动负载C ： osL V n 1000=61060nT L =m w F f L C 3=初选丝杆导程mm t sp 6=最大切削力的进给速度s V ，可取最高进给速度的（31~21）m i n /5065.06.01000r n =⨯⨯=∴使用寿命T 取15000h 4510150005060106066=⨯⨯==∴nT L运转系数w f ，一般运转取1.2~1.5N F f L C m w 5.108526.25422.14533=⨯⨯==∴ 3) 滚珠丝杆螺母副的选型查表，采用40061L W 外循环，螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杆副，1列2.5圈，其额定动载为16400N ，精度为3级。
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数控机床系统总体设计方案的确定和设计内容注：下面内容中所指：横向即为X轴方向,纵向即为Y轴方向最大加工直径为400和500mm的设计方案确定计算内容和公式与320mm的一样，把各自的参数代入即可。
总体方案设计的内容接到一个数控装置的设计任务以后，必须首先拟订总体方案，绘制系统总体框图，才能决定各种设计参数和结构，然后再分别对机械部分和电气部分进行设计计算。
机床数控系统总体方案的拟订包括以下内容：系统运动方式的确定，伺服系统的的选择，执行机构的结构及传动方式的确定，计算系统的选择等内容。
一般应根据设计任务和要求提出数个总体方案，进行综合分析，比较和论证，最后确定一个可行的总体方案。
2.2 总体方案设计2.2.1 设计任务用微机数控技术改造最大加工直径为320毫米普通车床的进给系统主要技术参数：最大加工直径（mm）：在床身上：320 在床鞍上：175最大加工长度（mm）： 750溜板及刀架重量（N）：纵向：800 横向：400刀架快移速度（m/min）：纵向：2 横向：1最大进给速度（m/min）：纵向：0.8 横向：0.4最小分辨率（mm） : 纵向：0.01 横向：0.005定位精度（mm） : 0.02主电机功率（KW）：3起动加速时间（ms）：252.2.2 总体方案确定（1）系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控车床应具有定位，直线插补，顺。
逆圆，暂停，循环加工，公英制罗纹加工等功能，故应选择连续控制系统。
考虑到属于经济型数控机床加工精度要求不高，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统。
（2）数控系统根据机床要求，采用8位微机。
由于MCS-51系列单片机具有集成度高，可靠性好，功能强，速度快，抗干扰性强，具有很高的性能价格比等特点，决定采用MCS-51系列的80C51单片机扩展系统。
控制系统由微机部分，键盘及显示器，I/O接口，步进电机驱动器等组成，系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用液晶显示模块显示加工数据及机床状态等信息。
（3）机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动丝杠，为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。
同时，为提高刚度和消除间隙。
采用有预加负荷的结构。
齿轮传动也要消除齿侧间隙的结构。
综上所述，系统总体方案框图见下图。
机床进给系统机械部分设计计算3.1确定系统脉冲当量脉冲当量是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。
经济型数控车床常采用的脉冲当量是0.01-0.005mm/step.根据设计要求的主要技术参数车床的纵向分辨率为0.01mm ，横向的分辨率为0.005mm 。
3.2切削力的计算0.80.83 2.460000Z N N N KW N F V ηη=⨯==⨯==⨯切电机切切车2.4100/minN KW V m ==切车所以 2.4600001440100Z F N =⨯= 对于数控车床Z 轴：0.50.514407200.60.61440864X Z Y Z F F N F F N ==⨯===⨯=对于数控车床X 轴：7202Z Z FF N '==43223602YX X Y F F N FF N'=='==3.3滚珠丝杠螺母副的选型和计算3.3.1 纵向进给丝杠因为Z 向为矩形-三角形导轨，计算进给力m F()m X Z F KF f F G '=++式中G —移动部件的重量 G=800Nf '—导轨上的摩擦系数，随导轨型号而不同K —考虑颠复力矩影响的实验系数 在正常情况下：K ，f '可取以下数值： 燕尾形导轨： 1.4,0.2K f '==三角形或综合形导轨： 1.15,0.15~0.18K f '==1.159600.16(1440800)1186.4m F N =⨯+⨯+= 计算最大动载荷Q6060101000w m st Q F n TL V n L =⨯⨯==动 式中 L —寿命，以610转为一单位，t n --为丝杠转速，（r/min ）0L --为丝杠导程 取06L mm =,对于数控车床T=15000h w f __运转系数，为一般运转，取w f =1.2S V 为最大进给速度的（11~23），因为0.8V =进，所以s V =0.4m/min 所以10000.466.76t n ⨯==r/min 66066.7150006010L ⨯⨯==所以 1.21186.45255Q N =⨯=动根据它的动载荷选用济宁市化珠机械有限公司GD 系列规格代号为2506-2的内循环螺纹预紧双螺母式滚珠丝杠副，额定动载荷为 9.3KN ，1列2圈。
（1） 丝杠的拉伸或压缩变形量1δ001421186.4,25,6,20.72110/m F N D mm L mm d mm E N mm=====⨯222120.7 3.14336.422d A mm π⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭丝杠导程0L 的变化量为：4041186.461102110336.4m F L L mm EA -⨯∆===⨯⨯⨯ 总长度L=850mm,丝杠上的变形量1δ，由于两端采用推力球轴承，则值：4101108500.0146L L mm L δ-∆⨯=⨯=⨯=（2） 滚珠丝杠与螺纹滚道之间接触变形2δ 由于钢珠直径w D =4mm1571m F N = 承载滚珠数量252139.254Z π∑=⨯⨯=由于对滚珠丝杠副施加预应力，且预紧力p F 为轴向负载的1/3，则变形30.0013 2.4710mm δ-===⨯所以总的变形量1/20.014/20.002470.01050.90.9mm δδδ++===所以0.01050.02(mm mm δ=<=定位精度） 满足要求合格。
3.3.2 横向进给丝杠在X 轴方向上，因为横向为双燕尾形导轨：(2) 1.44320.2(7202360400)973m x Z y F KF f F F G N '''''=+++=⨯++⨯+=计算最大动载荷Q6060101000w m t St Q F n TL V n L '===动式中 L —寿命，以610转为一单位，t n --为丝杠转速，（r/min ）0L --为丝杠导程 取05L mm =对于数控车床T=15000h w f —运转系数，为一般运转，取w f =1.2S V 为最带进给速度的（11~23），因为0.4V =进，所以S V =0.2m/min t n =10000.2405⨯= r/min L =66040150003610⨯⨯= Q动 1.29733855=⨯=N根据它的动载荷选用济宁市化珠机械有限公司G 系列规格代号为2005-2的内循环螺纹预紧双螺母式滚珠丝杠副，额定动载荷为6KN ，1列2圈。
(1) 丝杠的拉伸或压缩变形量1δ0011290,20,5,16.4m F N D mm L mm d mm '====422110/E N mm =⨯222116.4 3.1421122d A mm π⎛⎫⎛⎫==⨯= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭丝杠导程0L 的变化量为：40497351.10102110211m F L L mm EA -'⨯∆===⨯⨯⨯ 总长度L=240mm,丝杠上的变形量1δ，由于两端采用推力球轴承，则值:410 1.1102600.00535L L mm L δ-∆⨯=⨯=⨯=(2)滚珠与罗纹滚道见的接触变形2δ 由于滚珠直径W D =3.175mm 973m F N '= 承载滚珠数量20241.873Z π∑=⨯=由于滚珠丝杠副施加预紧力且预紧力p F 为轴向载荷的1/3则变形20.00130.00228δ'===mm所以总的预紧12/20.0053/20.002280.0050.90.9mm δδδ++===0.0050.02(mm mm δ=<=定位精度） 所以所选的滚珠丝杠螺母副符合要求。
3.4齿轮传动计算（1） 已确定纵向进给脉冲当量0.01p mm δ=，滚珠丝杠导程06L mm =，初选电机步距角0.9b θ=，可以计算出传动比i ，根据公式0360pb i L δθ=得3603600.010.670.96pb i L δθ⨯===⨯，因为0.60.8i ≤≤，所以用一对齿轮传递由此可选定齿轮数为2842i =（2） 已确定横向进给脉冲当量0.005p mm δ=，滚珠丝杠导程05L mm =，初选电机步距角0.6b θ=，可以计算出传动比i ，根据公式0360pb i L δθ=得3603600.0050.60.65pb i L δθ⨯===⨯，因为0.6i =，所以用两对齿轮传递，由此可选定齿轮数为20244020i =⨯ 因为进给运动齿轮受力不大，所以模数取2m mm =3.5步进电机的计算和选型3.5.1纵向步进电机的计算和选型 1. 等效转动惯量计算步进电机有步距角，（涉及到相数）静转矩及电流三大要素组成。
三大要素确定下来步进待年纪的型号便确定下来。
考虑到经济性，实用性及精度。
选择二相的混合式步进电机，步矩角为0.9。
由此，我选用北京和利时电机技术有限公司生产的86BYG250B —SAFRBL —0402二相混合式步进电机。
它的相关参数如下图传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量2()J kg cm ∑⋅可有下式计算：22011232[()]2M L z WJ J J J J z g π∑⎛⎫⎛⎫=++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭式种J ∑—步进电机转子转动惯量2()kg cm ⋅1J ，2J —齿轮1z ，2z 的转动惯量2()kg cm ⋅ 3J —滚珠丝杠的转动惯量2()kg cm ⋅ 所以M J =32()kg cm ⋅1J =340.7810 5.62 1.53-⨯⨯⨯=2()kg cm ⋅ 2J =340.78108.427.77-⨯⨯⨯=2()kg cm ⋅ 3J =340.7810 2.585 2.6-⨯⨯⨯=2()kg cm ⋅()22011232222[()]2280.68003 1.53 2.67.77422109.46M L z WJ J J J J z g kg cm ππ∑⎛⎫⎛⎫=++++ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎡⎤⎛⎫⎛⎫=++++⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎢⎥⎣⎦=⋅4.280.31713.85M J J ∑==，因为0.250.4M J J ∑≤≤，所以所选电机转动惯量合格合格 2. 电机力矩计算 （1） 快速空载起动力矩max 0a f M M M M =++起M 起—快速空载起动力矩，max a M —空载起动时折算到电机轴上的加速力矩 f M —折算到电机轴上的摩擦力矩，0M —由于丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦力矩。