MJ-50型数控车床机械结构设计
MJ-50型数控车床进给传动系统设计
单位代码学号分类号密级设计说明书MJ—50型数控车床进给传动系统设计院（系）名称专业名称学生姓名指导教师2012年 5 月15 日MJ—50型数控车床进给传动系统设计摘要伺服进给系统是数控机床的重要组成部分，对机床整体性能有着决定性的影响。
越来越多的研究人员在进给伺服系统的研究中投入大量精力。
研究设计进给系统的结构，并进行误差计算和精度分析，有利于深入了解进给系统的原理和设计方法，进而探求可能的优化设计。
本次设计了以滚珠丝杠为核心元件的MJ-50数控车床工作台进给传动系统。
MJ-50数控车床进给传动系统主要由电动机、滚珠丝杠、工作台、联轴器、导轨组成。
通过对数控车床进给传动系统的设计理论，首先进行了伺服进给传动系统的总体方案设计以及机床精度的选择；其次是沿Z轴（纵向）进给和沿X轴（横向）进给传动系统设计的滚珠丝杠的计算与选择、滚珠丝杠支承轴承的选择、通过计算选择进给传动系统的其他相关元器件、对传动系统的刚度、惯量匹配等进行了校核验算；再次通过计算来选择进给传动系统的伺服电动机以及联轴器，最后进行导轨的选择。
证明计算得出的结果较好得满足了提出的设计要求，利用Auto CAD软件绘制了相关的装配图。
关键词：数控车床, 进给伺服系统, 滚珠丝杠The Design drives System of CNC LathesAbstractServo system is an important part of NC machine tools, having adecisive influence on the overall performance of machine tool. More and more researchers devote a great deal of energy in the study of servo system. Studying on design of feeding system structure, error calculation and precision analysis are helpful for understanding the feed system principle and design method, then exploring possible optimization design.This design of a ball screw pair for the MJ-50 CNC lathe cross slide table of the core components of the feed drive system. MJ-50 CNC lathe feed drive system motors, ball screws, cross table, couplings, rail. CNC lathe feed drive system design theory, the overall program design and the choice of machine precision servo feed drive system; followed along the Z axis (vertical) to feed along the X axis (horizontal) feed drive calculation and selection of the system design of the ball screw nut, ball screw support bearings choice, selected by calculating the other components of the feed drive system, the stiffness of the drive system inertia matching checking checking; again calculation to select the feed drive system, servo motor coupling, the final choice of rail. Better prove that the calculated results must meet the requirements of the proposed design. Using the Auto CAD software rendering the related parts graph and assembly drawing. paper .Key words: CNC lathes, Servo System, Ball screw pair目录1 绪论 (1)1.1数控机床的概念 (2)1.2数控机床的组成分类及特点 (2)1.2.1数控机床的组成 (2)1.2.2 数控机床的分类 (2)1.2.3数控机床的特点 (3)1.3数控系统的发展简史及国外发展现状 (3)1.4我国数控系统的发展现状及趋势 (4)1.4.1我国数控技术状况 (4)1.4.2 数控系统的发展趋势 (5)1.5伺服系统对伺服电机的要求 (5)1.6设计的内容和目的 (5)2 进给传动系统的总体设计 (6)2.1机床的主要性能参数 (6)2.2进给传动系统的精度要求 (7)2.3进给传动伺服系统的选择 (7)2.4进给传动系统的传动要求及传动类型的选择 (8)2.4.1进给传动系统的传动要求 (8)2.4.2进给传动类型的选择 (8)2.5电机与丝杠联接方式的选择 (9)2.6支撑形式方案选择 (10)3 总体方案设计 (12)3.1方案设计及总体布局 (12)3.2主切削力的计算 (12)4 横向进给传动系统设计 (15)4.1已知技术参数 (15)4.2X轴滚珠丝杠的计算及选择 (15)4.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (19)4.4X轴滚珠丝杠的校核 (20)4.4.1临界压缩负荷 (20)4.4.2 临界转速 (21)4.4.3滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (22)4.4.4滚珠丝杠扭转刚度 (23)4.4.5滚珠丝杠传动精度计算 (24)4.5X轴滚珠丝杠进给传动系统变形计算 (25)4.5.1滚珠丝杠精度计算 (25)4.6X轴进给伺服电机的选择计算 (28)4.6.1X轴进给伺服电机的校核 (30)4.7联轴器的选择 (31)5 纵向进给传动系统设计 (32)5.1已知技术参数 (32)5.2Z轴滚珠丝杠的计算及选择 (32)5.3Z轴滚珠丝杠支承轴承的选择 (34)5.4Z轴滚珠丝杠的校核 (35)5.4.1 临界压缩负荷 (35)5.4.2临界转速 (35)5.4.3滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (35)5.4.4 滚珠丝杠扭转刚度 (36)5.4.5滚珠丝杠传动精度计算 (37)5.5Z轴滚珠丝杠进给传动系统变形计算 (37)5.5.1Z轴精度计算 (38)5.6Z轴进给伺服电机的选择与计算 (38)5.6.1伺服电机的校核 (40)5.7联轴器的选择 (41)6 床身及导轨的选择 (42)6.1床身的选择 (42)6.2导轨的选择 (43)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)、1 绪论1.1数控机床的概念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，是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。
MJ—50型数控车床进给传动系统设计-开题报告
（2）X—真实课题；Y—模拟课题；Z—虚拟课题
要求（1）、（2）均要填，如AY、BX等。
二、设计的目的与要求
毕业设计是大学教学中最后一个实践性教学环节，通过该设计过程，可以检验学生所学的知识，同时培养学生处理工程中实际问题的能力，因此意义特别重大。
本设计主要是数控车床进给传动系统的结构设计，以结构设计和关键零部件设计为主线，以理论计算及计算机辅助设计为辅的综合性题目。
三、设计的思路与预期成果
毕业设计（论文）开题报告表
课题名称
MJ—50型数控车床进给传动系统设计
课题来源
教师拟订
课题类型
AX
指导教师
学生姓名
专业
机械设计制造及其自动化
学号
一、调研资料的准备
根据任务书的要求，在做本课题前，查阅了与课题相关的资料有：机械设计（第四版）、机械制图、机械设计手册、数控机床构造、数控机床进给传动系统设计与毕业设计指导书等以及与设计相关的手册。
11周修改整理，准备答辩
五、完成设计（论文）所具备的条件因素
本人已修完机械设计（第四版）、机械制图、数控机床构造、机械制造技术基础、数控车床设计、数控机床位置精度分析与误差补偿技术与毕业设计指导等课程，图书馆有大量的相关文献资料，以及相关的网络等资源可供参考。
指导教师签名：日期：
课题来源：（1）教师拟订；（2）学生建议；（3）企业和社会征集；（4）科研单位提供
（2）完成内容与字数都不少于规定量的毕业设计说明书一份。
（3）绘制图纸量不少于A1图纸3张。
四、任务完成的阶段内容及时间安排
1周——2周收集设计资料并完成开题报告
MJ-50数控车床液压传动系统的
二、液压油的性质
1）液体的粘性 液体在外力作用下流动时, 液体分子间的内聚力会阻碍分子间的相对运动, 而产生内摩擦力, 这一特性称为液体的粘性。液体流动时会呈现粘性, 而静止液体不呈现粘性。粘性的大小可以用粘 度表示, 粘度是液体最重要的特性之一, 是选择液压油的主要依据。液体的常用粘度有动力粘度、 运动粘度、相对粘度等。 2．液体的可压缩性 液体受压力作用而发生体积减小的性质称为液体的可压缩性。液体的可压缩性大小一般用体积 压缩系数K(单位压力变化下的体积相对变化量)表示。在常温下，一般可认为油液是不可压缩的， 但当液压油中混有空气时, 其抗压缩能力会显著降低。应力求减小油液中混入的空气。
h2 A1
或
h1 A2
式中h1 、 h2分别为小活塞和大活塞的位移。
从上式可知，两活塞的位移和两活塞的面积成反比，将A1h1= A2h2两边同除以活塞移动的时
间t得
A1
h1 t
A2
h2 t
v2 A1
即
v1 A2
（1-1-3）
式中v1 、v2分别为小活塞和大活塞的运动速度。
从式1-1-3可看出，活塞的运动速度与活塞的的作用面积成反比。
3、液压油的要求与选用 1）液压油的要求：液压传动系统所用的液压油一般应满足的要求有：对人体无害且成本低廉； 合适的粘度,良好的粘温特性；润滑性能好，防锈能力强；质地纯净，杂质少；对金属和密封件的相 容性好；氧化稳定性好，不变质；抗泡沫性和抗浮化性好；体积膨胀系数小；燃点高，凝点低等。 对于不同的液压系统，则需根据具体情况突出某些方面的使用性能要求。 2）液压油的选用：主要选择油的品种与粘度等级。根据液压传动系统的工作环境、工况条件 和液压泵的类型等选择液压油的品种。确定粘度等级时要考虑系统压力、环境温度，运动部件速度 等。
数控机床(第二单元)(第89章))
第一节 数控车床
图8-9电机驱动转塔刀架
1-中心套 2、3、5-齿盘 4-刀架体 6-滚子 7-端面凸轮 8-齿圈 9-缓冲器 10-驱动套 11-驱动盘 12-电机 13-编码器 14-轴 15-无触点开关 16-电磁铁 17-插销 18-碟型弹簧 19、20-定位销
第一节 数控车床
（2） 液压夹盘结构 数控车床工件夹紧装置可采用三爪自定心夹盘、四 爪单动夹盘或弹簧夹头(用于棒料加工)。为了减少数控车床装夹工件的 辅助时间，广泛采用液压或气动动力自定心夹盘。如图8-5所示，液压夹 盘固定安装在主轴前端，回转液压缸l与接套5用螺钉7连接，接套又通过 螺钉与主轴后端面连接，使回转液压缸随主轴一起转动。 （3）主轴编码器 数控车床主轴编码器采用与主轴同步的光电脉冲发生 器。该装置可以通过中间轴上的齿轮1：1地与主轴同步转动，也可以通 过弹性联轴器与主轴同轴安装。利用主轴编码器主要是检测主轴的速度 信号，实现主轴的速度反馈，可用于主轴旋转和进给运动的控制，例如 车削螺纹时，控制主轴旋转与刀架进给之间的同步运动关系。
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第一节 液压与气压传动概述
一个完整的液压系统是由以下几部分组成的。 1．能源部分 它包括泵装置和蓄能器，它们能够输出压力油， 把原动机的机械能转变为液体的压力能并储存起来。 2．执行机构部分 它包括液压缸、液压马达等，它们用来带 动运动部件，将液体压力能转变成使工作部件运动的机械能。 3．控制部分 它包括各种液压阀，用于控制流体的压力、流 量和流动方向，从而控制执行部件的作用力、运动速度和运 动方向，也可以用来卸载，实现过载保护等。 4．辅件部分 是系统中除上述三部分以外的所有其他元件， 如油箱，压力表、滤油器、管路、管接头、加热器和冷却器 等。
基于MJ-50数控车床进行数控旋压机的改造
安徽机电职业技术学院毕业论文基于MJ-50数控车床进行数控旋压机的改造系别数控工程系专业数控设备应用与维护班级数设3082姓名刘欢学号1403083068指导教师马进中2010 ～ 2011 学年第一学期开题报告目录第一章概论 (4)第二章 MJ-50数控车床简介第一节 MJ-50数控车床概述 (8)第二节 MJ-50数控车床的加工范围及特点 (11)第三节 MJ-50数控车床的传动系统及主轴箱结构 (12)第四节 MJ-50数控车床的进给传动系统及传动装置 (15)第三章总体改造方案 (18)第四章改造的实施第一节主轴脉冲编码器的运用 (20)第二节滚珠丝杠副的设计及选型 (21)第三节旋轮头的设计 (26)第四节旋轮座的设计 (28)第五节旋压机主轴装置设计与驱动功率计算 (31)第五章改造效果 (35)致谢与心得 (36)参考文献 (37)第一章概论1.国产旋压机床的回顾20世纪60年代初，为了解决某些产品成形问题，部分军工部门（例如航空部）开始应用旋压技术加工诸如飞机副油箱、发动机燃烧室等产品，开始采用自制的非常简单的旋压设备来加工成形制品。
这些设备大多为机械、手动和简单液压装置。
这是国内自制的旋压机初型。
70年代初，冶金部门为了满足国内军工、化工等部门对大型、高精度薄壁管件以及异型件（锥形件、封头、曲母形件等）的需求，开始研制大型的卧式、立式旋压机床。
随后，机械部、兵总、航天、航空等部门先后研制了多台中、小型筒形件和异形件的旋压机床。
这些设备绝大部分为简单的机械或液压仿形旋压机床。
由于受当时国内机械制造业水平所限，机床性能较低。
表现在可靠性差，机床故障多；液压等系统的原器件（泵、阀、密封件）质量不过关，各种机床普遍存在着跑冒滴漏现象；由于电子工业发展滞后，机床的操作系统落后，使旋压工艺不连贯，旋压制品质量低下；加之研制机床的技术人员对工艺不熟，设计的机床有功能不完善的缺陷。
针对80年代旋压机床在实际使用过程中暴露的问题，在1987年于桂林召开的“第四届旋压技术交流会”上，笔者再三强调，旋压机床的发展和进步是制约国内旋压技术发展的关键，要想赶上世界旋压技术发展水平，必须下大力气解决国内设备研制问题。
数控车床液压系统
数控车床液压系统
河河南南工工业业职职业业技技术学学院院
数控车床液压系统
相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压
系统的工作原理
2、 回转刀架动作回路 刀 盘 固 紧 ， 刀 架 反 转
河南工业职业技术学院
数控车床液压系统
相关知识： 二、 MJ-50型数控车床液 压系统的工作原理
3、 尾座套筒的伸缩运动 尾 座 套 筒 伸 出
河南工业职业技术学院
数控车床液压系统
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课程导入：
数控车床液压系统
数控车床是靠数字化程序 来实现各种加工动作的。在数 控车床上进行车削加工时，其 自动化程度高，能获得较高的 加工质量。
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课程目标：
数控车床液压系统
知识目标：
1.掌握数控车床的液 压系统控制原理 2.了解数控车床液压 系统的特点
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数控车床液压系统
相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压系
统的工作原理
卡
盘
1、卡盘的夹紧与松开
正
卡
高
压
松
开
状
态
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相关知识：
二、 MJ-50型数控车床液压
系统的工作原理
2、 回转刀架动作回路 刀 盘 松 开 ， 刀 架 正 转
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3、 尾座套筒的伸缩运动 尾 座 套 筒 退 回
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数控车床液压系统
数控车床液压系统
MJ-50型数控车床液压系统分析
第2 页
1.了解或估计系统的任务。 （要来自、工作、动作循环）2.分析系统中各元件的类型和作用， 找出他们之间的联系(基本回路）。
（泵→ 执行元件→控制阀→辅助元件） 3.分析实现执行元件各种动作的方法，
写出油路路线。 （对复杂系统，将元件、油路分别编号）
MJ-50型数控车床的液压系统 第3 页
MJ-50型数控车床液压系统的工作原理 第5 页
• (1)卡盘的夹紧与松开 • 在要求卡盘处于正卡（卡爪向内夹紧工件外圆）且在高压大夹紧力状态下时，
3YA失电，阀4左位工作，选择减压阀8工作。夹紧力的大小由减压阀8来调整，夹 紧力由压力表14来显示。 • 当1YA通电时，阀3左位工作，系统压力油从油泵1→单向阀2→减压阀8→换向阀 4左位→换向阀3左位→液压缸右腔；液压缸左腔的油液经阀3直接回油箱。这时， 活塞杆左移，操纵卡盘夹紧。 • 当2YA通电时，阀3右位工作，系统压力油进入液压缸左腔，液压缸右腔的油液 经阀3直接回油箱。这时，活塞杆右移，操纵卡盘松开。 • 在要求卡盘处于正卡且在低压小夹紧力状态下时，3YA通电，阀4右位工作，选 择减压阀9工作。夹紧力的大小由减压阀9来调整，夹紧力也由压力表14来显示， 减压阀9调整压力值小于减压阀8。
• MJ-50型数控车床由液压系统实现的动作主要有： • 卡盘的夹紧与松开、刀架的夹紧与松开、刀架的正转与反
转、尾座套筒的伸出与缩回。液压系统中各电磁阀的电磁 铁动作由数控系统中的PLC控制实现。
数控车床液压系统图
第4 页
1-变量泵；2-单向阀；3、4、5、6、7-电磁换向阀； 8、9、10-减压阀；11、12、13-单向调速阀； 14、15、16-压力表；17、18-单向阀
第7 页
第六章__数控机床机械结构
二、滚珠丝杠螺母副的结构 1．螺纹滚道型面的形状
图6-15 螺旋滚道型面的形状
2．滚珠的循环方式
a） 图6-16 外循环方式原理图 a）插管式 b）螺旋槽式
b）
a）
b）
图6-17 内循环方式原理图 a)圆柱凸键反向器 b）扁圆镶块反向器 1－凸键 2、3－反向槽
3．滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧方法
2．滚珠丝杠螺母副的特点 1）滚珠丝杠螺母副中是滚动摩擦，摩擦损失小，传动效率高，可 达90%以上； 2）丝杠螺母预紧后，可以很好地消除间隙，传动精度高，轴向刚 性好； 3）摩擦阻力小，不易产生低速爬行现象，能保证运动平稳； 4）磨损小，使用寿命长，精度保持性好； 5）有可逆性，即能将旋转运动转换为直线运动，也可将直线运动 转换为旋转运动； 6）不能自锁，立式使用时应增加制动装置。
图6-26 无机械手换刀的过程
图6-27 常用换刀机械手形式
a）抓刀
图6-28 钩刀机械手换刀过程 b）拔刀 c）换刀 d）插刀
பைடு நூலகம்
e）复位
二、回转工作台
图6-29 鼠牙盘式工作台 6-29
6-30 定位销式分度工作台的结构
二、数控回转工作台
图6-31 数控回转工作台
习 题
1．数控机床对主传动系统有哪些要求？ 2．数控机床的主轴调速方法有哪几种？各有何特点？ 3．数控机床对进给传动系统有哪些要求？ 4．数控机床进给传动系统传动齿轮有哪些间隙消除的方法？各有何特点？ 5．滚珠丝杠螺母副与普通丝杠螺母副相比有哪些特点？ 6．试述滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧方法，有哪几种结构形式？ 7．数控机床常用导轨有哪些？各有何特点？ 8．齿轮消除间隙的方法有哪些？各有何特点？ 9．分度工作台和数控工作台的功用如何？
MJ-50数控车床的技术参数及其传动链
纵、横向进给运动传动链：
纵向进给系统由功率为1.8KW的交流伺服电动机驱动，经一级速比为1：1.25弧齿同步齿形带轮传动，带动导程P=10mm的滚珠丝杠旋转，将电动机的回转运动转化成床鞍的直线纵向运动。
横向进给系统由功率为0.9KW的交流伺服电动机驱动，经一级速比为1：1.2的弧齿同步齿形带轮带传动，带动导程P=6mm的滚珠丝杠旋转，将电动机的回转运动转化成滑板的直线横向运动。
回转刀架传动链：
数控车床换刀时，需要刀架作回转分度运动，刀架回转的角度取决于装刀数目。
MJ-50共有10把刀具，分度角以36°为单位。
回转刀架的动力源为液压马达，通过起分度作用的平板共轭分度凸轮，将分度运动传递给一对齿轮副，进而带动刀架回转。
MJ50数控车床X轴进给系统结构设计
本科毕业设计说明书（论文）题目：MJ50数控车床X轴进给系统结构设计专业：机械设计制造及其自动化毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：本课题对MJ50型数控车床X轴进给系统结构进行了设计，数控车床的进给系统负责接收数控系统发出的脉冲指令，经放大和转换后驱动机床，执行预期的运动。
它的灵敏度和传动精度高，响应速度快且工作稳定，构件刚度高及使用寿命长，故进给系统结构有较高的研究意义。
MJ50是一种经济性数控车床，其X轴的主要结构零件包括伺服电机、滚珠丝杠、同步带、滚珠丝杠支承轴承、滚动导轨和限位挡块。
采用交流伺服电机，能在整个速度区内可实现平滑控制，几乎无振荡；采用低摩擦传动副，如滚动导轨和滚珠丝杠副，传动效率高，定位精度和重复定位精度高且传动有可逆性；采用同步带联接丝杠和电机，结构简单、传动平稳，能缓冲吸振，可以在大的轴间距和多轴间传递动力，结构紧凑，传动效率高。
关键词：进给系统滚珠丝杠导轨毕业设计说明书（论文）英文摘要Title Economical CNC latheAbstractThe subject of MJ50 numerical control lathe X axis feed system structure design, CNC lathe feed system is responsible for receiving CNC system a pulse instruction, after amplification and conversion drive machine, movement is expected to perform. Its sensitivity and transmission accuracy are high, the speed of response and the stability of the work, the stiffness of the component and the long service life, so the structure of the feed system has a higher research significance. MJ50 is a kind of economical numerical control lathe, its main structure parts of X axis include servo motor, ball screw, synchronous belt, ball screw bearing, rolling guide and limit stop block.. By AC servo motor, can realize the smooth control in the whole speed region, almost no oscillation; the low friction transmission pair, such as rolling guideway and ball screw pair, with high transmission efficiency, positioning accuracy and repeatability of positioning accuracy and high transmission is reversible;; low-friction transmission pair, such as rolling guide and ball screw, high transmission efficiency, high positioning accuracy and repeatability of positioning accuracy and reversible drive sex; with belt coupling screw and motor, simple structure, smooth transmission, can buffer the vibration absorption can transfer power between the major axis and multi-axis spacing, compact structure, high transmission efficiency. by synchronous belt connected with the screw rod and the motor, has the advantages of simple structure, stable transmission, buffering, vibration absorption, can be in large shaft distance and multiple shaft to transmit power, compact structure, transmission efficiency is high.Keywords axis feed drive system;ball screw; the guide way目录前言 (1)第一章绪论 (2)1.1 引言 (2)1.2 选题背景与意义 (3)1.3 研究现状 (3)1.3.1国内数控技术发展的现状 (3)1.3.2国外的数控车床发展 (4)第二章总体方案设计 (5)2.1 传动类型的选择 (5)2.2 伺服电机的选择 (6)2.3 电动机与丝杠连接方式的选择 (6)2.4 同步带的选择 (7)2.5 支撑方式及支撑轴承的选择 (7)2.5.1 丝杠有以下四种支撑方式 (7)2.5.2 支承轴承的选择 (8)第三章 X 向进给系统结构设计 (9)3.1 已知技术参数 (9)3.2 滚珠丝杠的设计计算及其选型 (9)3.2.1 主切削力的确定 (9)3.2.2 滚珠丝杠导程的确定 (10)3.2.2.1 确定丝杠的等效转速 (10)3.2.2.2 估算工作台质量以及工作台的承重 (10)3.2.2.3 确定丝杠的等效负载 (10)3.2.2.4 确定最大动载荷 (11)3.2.2.5 丝杠轴向压力选取丝杠底径 (12)3.2.2.6 最大转速限制 (12)3.2.2.7 选择丝杠直径 (12)3.2.2.8 选择滚珠丝杠型号 (12)3.3 伺服电机的计算 (13)3.3.1 电动机转速的确定 (13)3.3.2 理论动态预紧转矩 (13)3.3.3 最大动态摩擦力矩 (13)3.3.4 驱动最大负载所耗转矩 (13)3.3.5 支承轴承所需启动扭矩 (13)3.3.6 驱动滚珠丝杠副所需扭矩 (13)3.3.7 电机的额定转矩 (14)3.4 同步带的设计与计算 (14)3.4.1 确定计算功率 (14)3.4.2 确定带型，节距 (14)3.4.3 小带轮齿数 (15)3.4.4 带轮直径d1，d2的确定 (15)3.4.5 验算带速v (15)3.4.6 确定中心距a及带长Lp (15)3.4.7 计算小带轮的啮合齿数Zm (16)3.4.8计算基本额定功率P0 (16)3.4.9 确定带宽 (17)3.4.10 计算作用在轴上的载荷 (17)3.4.11 带的工作验算 (17)3.5. 轴承及轴承座选型 (17) (18)3.6. 校核 (19)3.6.1 临界压缩负荷 (19)3.6.2 临界转速3.6.3 丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (20)3.6.4 丝杠扭转刚度 (21)3.6.5 传动精度计算 (21)第四章床身及导轨 (23)4.1 床身的选择 (23)4.2 导轨的选择 (23)4.2.1 导轨的分类 (23)4.2.2 导轨的选择 (24)4.2.3 导轨的间隙调整机构 (26)4.2.4 导轨的润滑 (27)4.2.5 导轨的防护 (27)第五章结论 (29)致谢 (31)参考文献 (33)前言计算机已经普遍成为现代数控技术中最基本的通讯工具，因为计算机具有很强高精密性，操作起来灵活简便，所以在最近这段时间已经越来越赢得广大用户的欢迎[1]，数字控制机床简称CNC，每台数控机床上都会装有程序监控装置。
MJ—50型数控车床进给传动系统设计-文献综述
毕业设计文献综述院（系）名称工学院机械系专业名称机械设计制造及其自动化学生姓名指导教师2012年03 月10日数控机床进给传动系统设计摘要：本文介绍了数控机床的发展，数控机床伺服进给系统的基本组成和设计要求，进给系统的总体设计，沿Z轴（纵向）和X轴（横向）进给系统设计以及进给系统的精度分析。
关键词：数控机床，伺服进给系统，精度分析前言数控机床是一种装有计算机数字控制系统的机床，数控系统能够处理加工程序，控制机床自动完成各种加工运动和辅助运动。
与普通机床相比，数控机床能够自动换刀，自动变更切削参数，完成平面、回旋面、平面曲线和空间曲面的加工，加工精度和生产率都比较高，因而应用日益广泛。
它可以帮助人类完成很多危险、繁重、重复的体力劳动。
[1]数控技术是现代科学技术高度集成和交融的产物，它涉及机械、控制、电子、计算机、人工智能、知识库系统以及认识科学等众多学科领域，是当代最具有代表性的机电一体化技术之一。
人类文明的发展、科技的进步已和数控机床的研究、应用产生了密不可分的关系。
为了适应社会的需求，各院校都比较重视数控技术和控制技术等课程在机械设计及其自动化专业的开设，使培养的学生懂得数控机床设计方面的技术。
经过50多年的发展，现代数控技术在工业、农业、国防、航空航天、商业、旅游、医药卫生、办公自动化及生活服务等众多领域获得了越来越普遍的应用。
1数控机床的发展20世纪40年代末，美国开始研究数控机床，1952年，美国麻省理工学院(mit)伺服机构实验室成功研制出第一台数控铣床，并于1957年投入使用。
这是制造技术发展过程中的一个重大突破，标志着制造领域中数控加工时代的开始。
数控技术到现在已发展到第六代，第一代采用的是电子管，第二代采用的是晶体管，第三代是小规模集成电路，第四代采用了CNC技术，第五代应用了微处理器技术，而第六代数控机床以个人计算机（PC机）为平台。
数控加工是现代制造技术的基础，这一发明对于制造行业而言，具有划时代的意义和深远的影响。
MJ-50数控车床液压系统33
课外任务
课后记
组织教学： 3 分钟
导入课程 （简介） 17 分钟
教学过程设计
教师做 一、MJ-50 数控车床主传动简介
（15 分 钟）
学生做 结合机械制造的知识，分析 MJ-50 数控车床的动作 过程。分离出液压驱动部分。
教师做
案例教学 法（10 分
钟）
15 分钟
2．液压系统的工作原理
案例教学 法
（10 分 钟）
讲次 课题
28、29
授课地点
MJ-50 数控车床液压Байду номын сангаас统
教室
使学生掌握较为复杂液压系统的分析过程方法，为今后的工作
教学目的
打下基础。
教 学 重 点 1、液压机功能结构概述 2、液压系统的组成、工作原理
教 学 难 点 液压系统的组成、工作原理
学 习 情 境 液压传动
教 具 资 源 教材、多媒体课件
教学组织
当 4YA 通电时，换向阀 6 开始工作，刀架松开，当 8Y A 通电时，液压马达带动刀架正转，转速由单向调速阀 11 控制。 若 7YA 通电，则液压马达带动刀架反转，转速由单向调速阀 12 控制，当 4YA 断电时，换向阀 6 左位工作，液压缸使刀架夹紧。
(3)尾座套筒缸的伸缩运动。当 6YA 通电时，换向阀 7 左位工作，系统压力油经减压阀 10、换向阀 7 到尾座套简液压 缸的左腔，液压缸右腔油经单向调速阀 13，换向阀 7 回油箱， 缸筒带动尾座套筒伸出，伸出时的预紧力大小通过压力计 16 显 示。反之，当 5YA 通电时，换向阀 7 右位工作，系统压力油经 减压阀 10、换向阀 7、单向调速阀 13 到尾座套筒液压缸的右腔， 机械网 液压缸左腔油经换向阀 7 回油 箱，缸筒带动尾座套简缩回。
第六节 数控车床液压传动装置
2
MJ-50数控车床液压系统原理图
1、2、3、 4、5—电 磁换向阀 6、7、 8—减压阀 9、10、 11—调速 单元 12、 13、14— 压力表
3
1.液压系统动力部分
14
液压系统动力部分采用限压式变量液压 泵为压力油动力源，系统输出限压调整至4 MPa，由压力表显示。泵出口的压力油经过单 向阀进入各控制回路，单向阀起到系统安全保 压作用，当液压泵电动机结束工作或因故障而 断电时，单向阀能阻止各回路的油回流到液压 泵和油箱而引起系统压力降低。
《数控机床机械结构与装调工艺》
第三章 数控车床结构机械与装调 第六节 数控车床液压传动装置
一、MJ-50型数控车床液压系统
应用液压传动部分的功能
三爪卡盘的夹紧与放松 高压夹紧（加工普通零件采用较大夹紧力） 低压夹紧（加工薄壁零件或精车时采用较小夹紧力）
之间的转换; 尾架套筒的伸缩等辅助运动
刀塔刀盘的松开与夹紧、转位
4
2.主轴卡盘动作控制
(1)卡盘夹紧
1YA+，活塞杆左移
(2)卡盘松开
2YA+，活塞杆右移
(3)卡盘高压夹紧
3YA-，减压阀6工作
(4)卡盘低压夹紧
3YA＋，减压阀7工作
5
3.尾架套筒动作控制
（1）液压缸安装形式
活塞杆固定，液压缸活动
（2）套筒的伸出
6YA+，回油路调速
（3）套筒的退回
5YA+，单向阀打开 减压阀8控制顶尖顶紧力
6
3.回转刀塔动作的控制
(1)刀盘鼠牙盘脱开
4YA+，活塞杆右移
(2)刀盘的转位
7YA+或8YA＋，液压马达正转 或反转，刀盘正转或反转
第八章 典型液压传动系统
停止运动。
②工作台停留 工作台停止运动后，换向阀右端仍继续进 油，换向阀左端油液必须经节流阀L1回油，因 而换向阀芯由L1调速缓慢左移。这时阀芯中部 台肩比阀体沉割槽窄，故主油路仍保持缸两腔 连通状态（停留状态）。
停留时间由L1的开口大小而定，一般为
0~5秒，因此节流阀L1（L2）也叫停留阀。
第四节 一、概述
注塑机液压系统
注塑机是将颗粒状塑料加热至流动状态后，
以高压、快速注入模具内腔，保压一定时间后
冷却凝固，成型为塑料制品的塑料注射成型设
备。
注塑机的液压系统应满足以下要求：
（1）有足够的合模力。
（2）注射座可整体前进与后退。
（3）注射压力要能适应相应变化。
（4）可保压冷却。
（5）预塑过程可调节。 （6）可顶出制品。 本节介绍SZ-100/80型注塑机液压系统 SZ-100/80型注塑机属于中小型注塑机。
（6）装卸工作时，液压驱动尾架顶尖运
动，只有在砂轮架退出后才能松开。
（7）传动系统应具备连锁动作。
二、M1432A万能外圆磨床液压系统工作原理
液压系统主要由工作台往复运动系统、砂
轮架进给系统、尾座动作系统、工作台液动或 手动互锁系统等组成。 1、工作台往复运动 工作台往复运动的液压缸为活塞杆固定在
第八章
典型液压传动 系统
第一节
数控机床及加工中心液压系统
一、MJ-50数控车床液压系统 MJ—日本马克扎与济南机床厂合作生产， 50—最大回转直径500毫米。 MJ-50数控车床的卡盘夹紧与松开、卡盘
夹紧力的高低压转换、回转刀架的松开与夹紧、
刀架、刀盘的正转与反转、尾座套筒的伸出与
MJ—50型数控车床电动刀架设计
MJ-50型数控车床电动刀架设计摘要数控车床今后将向中高当发展，中档采用普及型数控刀架配套，高档采用动力型刀架，兼有液压刀架、伺服刀架、立式刀架等品种，预计近年来对数控刀架需求量将大大增加。
数控刀架的发展趋势是：随着数控车床的发展，数控刀架开始向快速换刀、电液组合驱动和伺服驱动方向发展。
本部分主要对四工位电动刀架的机械设计和应用继电-接触控制系统控制部分的设计。
并对以上部分运用AUTOCAD做图，对电动刀架有更直观的了解。
最后的提出了对电动刀架提出了意见和措施。
关键词：数控刀架, 电动刀架, 四工位Electric turret design of MJ-50 CNC latheAuthor:Du TengfeiTutor:Yan CunfuAbstractNumerical control there is in the future lathe to in will develop, the middle-grade to adopt popular numerical control knife rest form a complete set, adopt the motive force type knife rest top-grandly, have such varieties as knife rest of hydraulic pressure, servo knife rest, vertical knife rest ,etc. concurrently, it is estimated that will increase to numerical control knife rest demand greatly in recent years. The development trend of the numerical control knife rest is: With the development of numerical control lathe, numerical control knife rest begin to change one hundred sheets , electric liquid is it urge and urge direction develop while being servo to make up fast. Some originally design and is it continue electricity to use to four worker location vertical electronic machinery of knife rest mainly- exposed to control system control some designs. And use AUTOCAD to pursue to the above part, have a more ocular knowledge of electronic knife rest. The last proposition has put forward the suggestion and measure to the electronic knife rest.Keyword：Numerical control knife rest，Electronic knife rest，Four engineering location目录前言 (1)1 电动刀架总体设计 (3)1.1 设计背景 (3)1.2 设计总体方案 (4)1.2.1减速机传动机构设计 (7)1.2.2刀体锁紧与精定位机构的设计 (8)1.2.3抬起机构的设计 (8)1.3设计内容 (9)1.4本章小结 (9)2电动刀架机械部分设计 ....................................................................... 错误！未定义书签。
MJ50 数控车床
MJ50 数控车床第二节数控车床的传动与结构一、主传动系统及主轴箱结构（一）主运动传动系统MJ—50 数控车床的传动系统图如图3—12所示。
其中主运动传动系统由功率为11kw 的主轴调速电动机驱动，经一级 1 : 1 的带传动带动主轴旋转，使主轴在35~3500 r/min的转速范围内实现无级调速，主轴箱内部省去了齿轮传动变速机构，因此减少了齿轮传动对主轴精度的影响，并且维修方便。
主轴传递的功率或转矩与转速之间的关系如图3—13 所示。
当机床处在连续运转状态下，主轴的转速在437~3500r/min范围内，主轴应能传递电动机的全部功率11kw，为主轴的恒功率区域II（实线）。
在这个区域内，主轴的最大输出转矩（245 N. m）应随着主轴转速的增高而变小。
主轴转速在35~437r/min范围内的各级转速并不需要传递全部功率，但主轴的输出转矩不变，称为主轴的恒转矩区域I（实线）。
在这个区域内，主轴所能传递的功率随着主轴转速的降低而降低。
图中虚线所示为主轴电动机超载（允许超载30mim）时，对应的恒功率区域和恒转矩区域。
电动机超载时的功率为15kw ，超载的最大输出转矩为334N. m 。
（二）主轴箱结构1．主轴箱结构MJ—50 数控车床主轴箱结构如图3—14 所示。
主轴电动机通过带轮将运动传给主轴7。
主轴有前后两个支承，前支承由一个圆锥孔双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成，轴承11 用来承受径向载荷，两个角接触球轴承，用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。
前支承轴承的间隙用螺母8 来调整，螺钉12 用来防止螺母8回松。
主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承14 ，轴承间隙由螺母1和6来调整。
螺钉17和13防止螺母1和6回松的。
主轴的支承形式为前端定位，主轴受热膨胀向后伸长。
前后支承所用圆锥孔双列圆柱滚子轴承的支承刚性好，允许的极限转速高。
前支承中的角接触球轴承能承受较大的轴向载荷，且允许的极限转速高。
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本科毕业设计（论文）通过答辩摘要数控车床是集机械、电气、液压、气动、微电子和信息等多项技术为一体的机电一体化产品。
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。
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之一。
数控车床是数控机床的主要品种之一，它在数控机床中占有非常重要的位置，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。
因此了解数控车床的结构与工作原理是操作、维修、改进数控车床的前提，也是设计一款数控车床的基本。
基于此本文介绍了数控车床的主轴系统、伺服进给系统、刀架系统等的特点、设计要求及结构特点，对于系统部件也作了介绍。
关键词：数控车床主轴系统伺服进给系统刀架系统本科毕业设计（论文）通过答辩第 页2AbstractNumerical-controlled Lathe is a electromechanical integration product,which is multinomial technology for one-piece. Numerical- -controlled Lathe is multituded by mechanism 、 electric 、hydraulic 、 pressure,pneumatic 、 electrino 、information and so on. It is main working machine and possesses high precision 、 high efficiency 、high automation and high flexibility in the mechanical manufacturing equipment.The technology capability of Numerical-controlled Lathe and percentage of machine output and in possession of amount is one of the important signal weighting the whole level of one state national economy extend and commercial manufacture Numerical-controlled Lathe is one of main variety of Numerical-controlled Machine,it take a important place in the Numerical-controlled Machine,and for decade years,it is given the prevalence regard from all the world and get the prompt develop.Therefore study the structure and working principle is the premise of operate 、maintain 、improve Numerical-controlled Lathe, also it is the basic of designing Numerical-controlled Lathe.Introduced the characteristics, the design request and the structure characteristicsesof Principal axis system 、Servo system and Tools system of Numerical-controlled Lathe according to this text, also made a introduction for the system parts.Keywords: NCLathe Principal axis system Servo system Tools system本科毕业设计（论文）通过答辩第 页2目录第一章 概述 (1)一 数控机床的产生与发展 (1)二 数控机床的组成与适用范围 (1)三 数控机床的特点与分类 (3)四 数控技术的发展趋势 (4)第二章 设计基本思想和主要参数 (5)一 课题要求 (5)二 设计思想 (5)第三章 主轴系统设计与结构 (7)一 主传动系统概述 (7)二 主轴驱动装置、工作特性及速度控制 (8)三 主轴部件 (9)四 主传动系统设计与结构说明 (13)第四章 进给系统设计与结构 (15)一 进给传动系统概述 (15)二 交流伺服驱动装置及调速 (17)三 位置检测装置 (18)四 进给传动机构 (20)五 进给传动系统结构说明 (22)总结...........................................................................26 参考文献 (27)本科毕业设计（论文）通过答辩第 页1第一章 概述一 数控机床的产生及发展科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。
机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。
它不仅提高产品的质量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。
大批量的自动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线，实行多刀、多工位多面同时加工，以达到高效率和高自动化。
但这些都属于刚性自动化，在面对小批量生产时并不是适用，因为小批量生产需要经常变化产品的种类，这就要求生产线具有柔性。
而从某种程度上说，数控机床的出现正是很地满足了这一要求。
1952年，美国麻省理工学院成功地研制出一套三坐标联动，利用脉冲乘法器原理的试验性数控系统，并把它装在一台立式铣床上。
当时用的电子元件是电子管，这就是第一代世界上的第一台数控机床。
我国是从1958年开始研究数控技术，一直到60年代中期处于研制、开发时期。
当时，一些高等院校、科研单位研制出试验样机，开发也是从电子管开始的。
1965年国内开始研制晶体管数控系统。
从70年代开始，数控技术在车、铣、钻、镗、磨、齿轮加工、点加工等领域全面展开，数控加工中心在上海、北京研制成功。
在这一时期，数控线切割机床由于结构简单，使用方便、价格低廉，在模具加工中得到了推广。
80年代，我国从日本发那科公司引进了5、7、3等系列的数控系统和交流伺服电机、交流主轴电机技术，以及从美国、德国引进一些新技术。
这使我国的数控机床在性能和质量上产生了一个质的飞跃。
1985年，我国数控机床品种有了新的发展。
90年代以及接下来主要是向高档数控机床发展。
二 数控机床的组成与适用范围（一）数控机床的组成如图所示，数控机床由以下几个不分组成。
本科毕业设计（论文）通过答辩第 页21、程序介质根据零件的几何和工艺要求，确定零件加工的工艺过程和工艺参数，然后按规定的代码和格式编制数控加工程序。
编制程序的工作可由人工完成，也可以用计算机自动编程系统来完成。
比较先进的数控机床，可以在它的数控装置上直接编程。
编好的数控程序，存放在便于输入到数控装置的一种存储介质上，称为程序介质，可以是穿孔纸带、磁带、磁盘等。
2、输入输出装置输入输出装置主要用于零件数控程序的编制、存储、打印和显示等。
简单的输入输出装置只包括键盘和发光二极管显示器。
一般的输入输出装置除了人机对话编程键盘和CRT 外，还包括纸带、磁带和磁盘输入机、穿孔机等。
高级的数控系统还使用自动编程机或CAD/CAM 系统。
3、数控装置数控装置是数控机床的核心。
它根据输入的程序和数据，经过数控装置的系统软件或逻辑电路进行编译、运算和逻辑处理后，输出各种信号和指令。
4、伺服驱动系统、位置检测装置及辅助控制装置伺服驱动系统由伺服驱动电路和伺服驱动装置组成，并于机床的执行部件和机械传动部件组成数控机床的进给系统。
它根据数控装置发出来的速度和位移指令，控制执行部件的进给速度、方向和位移。
每个进给运动的执行部件，都配有一套伺服驱动系统。
伺服驱动系统由开环、半闭环和闭环之分。
在半闭环和闭环伺服驱动系统中，还得使用位置检测装置，间接或直接测量执行部件的实际进给位移，与指令位移进行比较，按闭环原理，将其误差转换放大后控制执行部件的进给运动。
5、机床的机械部件数控机床的机械部件包括：主运动部件，进给运动执行部件如工作台、拖板及其传动部件和床身立柱等支承部件，还有冷却、润滑、转位和夹紧等辅助装置。
对于加工中心车床，还有存放刀具的刀库，交换刀具的机械手等部件。
(二) 数控机床的使用范围数控机床适用于加工：（1）生产批量小的零件（100件以下）；本科毕业设计（论文）通过答辩第 页3 （2）加工精度高、结构形状复杂的零件，如箱体类，曲线、曲面类的零件；（3）需要进行多次改型设计的零件；（4）需要精确复制和尺寸一致性要求高的零件；（5）价格昂贵的零件，这种零件虽然生产量不大，但是如果加工中因出现错而报废，将产生巨大的经济损失。
三 数控机床的特点与分类（一）数控机床的特点数控机床是一种高效能自动化加工机床。
与普通机床相比，数控机床具有如下特点。
1、适应性强数控机床是按照被加工零件数控程序来进行自动加工的，当改变加工零件时,只要改变数控程序软件，而不需要改变机械部分和控制部分的硬件，就能适应加工。
因此，生产准备周期短，有利于机械产品的更新换代。
2、精度高，质量稳定数控机床本身的精度较高，还可以利用软件进行精度校正和补偿，加工零件按数控程序自动进行，可以避免人为的误差。
因此，数控机床可以获得比普通机床更高的加工精度。
尤其提高了同批零件生产的一致性，产品质量稳定。
3、生产率高数控机床上可以采用较大的切削用量，有效地节省了机加工时。
还有自动换刀转速、自动换刀和其它辅助操作自动化等功能，而且无需工序间的检验与测量，故使辅助时间大为减缩。
4、能完成复杂型面的加工许多复杂曲线和曲面的加工，普通机床无法实现，而数控机床完全可以完成。
5、减轻劳动轻度，改善劳动条件。
由于数控机床是自动完成对零件的加工的，许多动作不需要操作者进行，因此劳动条件和劳动强度大为改善。
6、有利于生产管理采用数控机床，有利于向计算机控制和管理生产方向发展，为实现制造和生产管理自动化创造了条件。
(二) 数控机床的分类1、按工艺用途分类：（1）普通数控机床（2）数控加工中心（带有刀库和自动换刀装置的数控机床）2、按控制运动的方式分类：（1）点位控制数控机床本科毕业设计（论文）通过答辩第 页4 （2）点位直线控制数控机床（3）轮廓控制数控机床3、按伺服系统的控制方式分类：（1）开环数控机床（2）半闭环控制数控机床（3）闭环控制数控机床4、按所用数控系统的档次分类（1）低档数控机床(主要用于车床、线切割机床及旧机床改造)（2) 中档数控机床(伺服进给采用半闭环及直、交流伺服控制,三至四轴联动制）（3) 高档数控机床(伺服进给采用闭环及直、交流伺服控制，五轴或以上联动制） 以上中、高档数控机床一般称为全功能数控或标准型数控。