数控雕刻机Z轴进给系统设计
数控铣床Z轴进给系统设计(毕业设计论文)
图书分类号：密级：毕业设计(论文)数控铣床Z轴进给系统设计Z-AXIS CNC MILLING MACHINE FEED SYSTEM DESIGN学生姓名学院名称专业名称指导教师20**年5月27日摘要本论文主要研究数控铣床的Z轴进给系统。
数控铣床是数控机床中的典型机床，它对国家的机械行业的发展具有重要的贡献，其加工精度也决定了一个国家的机械行业的发展水平。
其Z轴进给系统主要内容包括进给部件的计算与选用。
进给部件首选滚珠丝杠螺母副，它拥有摩擦损失小、传动效率高、运动平稳、摩擦力小、灵敏度高、低速时无爬行，并且轴向刚度高、反向定位精度高精度稳定性好、磨损小、寿命长、维护简单、传动具有可逆性等特点，对于数控铣床的精确传动提供了保障，使其加工精度精度越来越高。
关键词数控铣床；Z轴进给系统；滚珠丝杠螺母副；AbstractIn this thesis, the Z-axis CNC milling machine feed systems. CNC milling machine is a typical CNC machine tools in the machine bed, its country's machinery industry has an important contribution to the development of its precision also determine a country home level of development of machinery industry. The Z-axis feed system mainly includes the calculation of the feed components with the election use. Feed components preferred ball screw pair, it has friction loss, high transmission efficiency, movement in stability, small friction, high sensitivity, low speed without crawling, and axial stiffness, high precision positioning reverse accuracy, good stability, wear and tear, long life, easy maintenance, transmission characteristics are reversible, the number of controlled milling machine to provide a guarantee for the precise transmission, making it more and more high precision accuracy.Keywords CNC milling machine Z-axis feed system Ball screw pair目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1 数控铣床 (1)1.1.1 数控铣床的简介 (1)1.1.2数控的加工过程 (1)1.1.3数控铣床的组成 (1)1.1.4 数控铣床的分类 (2)1.1.5 数控铣床的用途和工艺特点 (2)1.2我国的数控产业 (3)1.2.1我国数控产业的现状 (3)1.2.2数控产业发展面临的问题 (3)1.2.3数控产业的发展趋势 (4)1.3数控机床的优点 (4)1.4数控铣床Z轴进给系统的大致整体设计 (6)2 Z轴传动系统的设计 (7)2.1Z轴传动系统的参数设定 (7)2.2数控机床对主传动的要求 (7)2.3数控铣床变速机构形式 (7)2.4主轴的设计 (8)2.4.1主轴材料的选择 (8)2.4.2主轴结构的确定 (8)2.4.3轴的校核计算 (9)2.5齿轮传动的设计计算 (12)2.5.1模数的估算： (13)2.5.2齿轮分度圆直径的计算 (13)2.5.3齿轮宽度B的确定 (14)2.5.4齿轮其他参数的计算 (14)2.5.5齿轮的校核（接触疲劳强度）： (14)3 Z轴进给系统总体方案的设计 (15)3.1设计参数 (15)3.2工作原理 (15)3.3总体方案设计 (15)3.3.1 数控系统的选择 (15)3.3.2传动机构的选择 (16)3.3.3联轴器选择 (16)4 主要零部件的计算与选用 (18)4.1Z轴工作载荷分析 (18)4.2 Z轴工作载荷计算 (18)4.3滚珠丝杠螺母副的计算与选用 (18)4.3.1丝杠导程的确定 (18)4.3.2动载荷C计算 (19)4.3.3效率计算 (20)4.3.4滚珠丝杠的精度选择 (20)4.3.5滚珠丝杠的制动 (20)4.4滚珠丝杠螺母副支承的选择 (21)4.5滚珠丝杠螺母副的间隙消除与预紧 (22)4.6轴承的计算与选用 (22)4.6.1轴承初选 (22)4.6.2轴承的计算 (23)4.6.3确定轴承的规格型号 (24)4.7传动系统的刚度计算 (24)4.7.1丝杠拉压刚度KT (24)4.7.2滚珠丝杠螺母副的轴向接触刚度KN (25)4.7.3支承轴承的轴向刚度KH (25)4.7.4丝杠传动的综合拉压刚度K (25)4.8伺服电动机的选择计算 (25)4.8.1确定步进电动机的类型 (25)4.8.2确定脉冲当量 (26)4.8.3最大静态转矩的选择 (26)4.9负载转动惯量的计算 (26)4.9.1工作台折算到丝杠上的转动惯量J (27)J (27)4.9.2丝杠折算到电动机的转动惯量pJ (27)4.9.3传动系统折算到电机轴上的总转动惯量r4.10负载力矩的计算 (27)T (27)4.10.1计算折算到电动机主轴上切削负载力矩CT (27)4.10.2计算折算到电动机上的摩擦负载力矩T (28)4.10.3计算附加负载力矩f4.10.4加速力矩T (28)a4.10.5计算空载时的快进力矩T (28)Kj4.10.6计算切削时的工进力矩T (28)gj4.10.7计算空载启动力矩T (28)q4.10.8确定步进电动机的最大静转矩T (29)s4.11导轨的选择 (29)4.11.1导轨的介绍 (29)4.11.2导轨的参数选取 (30)4.11.3导轨的间隙调整 (31)4.11.4导轨材料与热处理 (32)5主要零件的校核 (33)5.1 滚珠丝杠螺母副的校核 (33)5.1.1 滚珠丝杠螺母副临界转速的校核 (33)5.1.2滚珠丝杠螺母副寿命的校核 (33)结论 (34)致谢 (35)参考文献 (36)谢谢朋友对我文章的赏识，充值后就可以下载此设计说明书（不包含CAD图纸）。
数控机床进给系统设计示例
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。
XHK713加工中心Z轴进给部件设计
目录第一章绪论-------------------------------------------------------- 61.1 概述--------------------------------------------------------- 61.1.1加工中心的特点与运用------------------------------------ 41.1.2加工中心的基本组成及工作原理---------------------------- 91.1.3加工中心的分类和发展方向------------------------------- 12第二章机床总体方案设计----------------------------- 错误！未定义书签。
2.1 加工中心本体设计--------------------------------------------- 152.1.1机床布局----------------------------------------------- 162.1.2加工中心支承件典型结构（床身、立柱）--- 错误！未定义书签。
2.2传动方案确定------------------------------- 错误！未定义书签。
2.2.2伺服系统的基本要求--------------------- 错误！未定义书签。
2.2.3伺服驱动装置--------------------------- 错误！未定义书签。
2.2.4伺服系统的机械结构及典型元件----------- 错误！未定义书签。
2.2.4伺服系统的组成和类型------------------- 错误！未定义书签。
第三章加工中心Z轴进给系统设计-------------------------------------- 13.1 Z向进给电机选用-------------------------------------------- 233.2 联轴器的设计------------------------------------------------ 233.3 Z向进给组件设计-------------------------------------------- 243.3.1切削力的计算------------------------------------------- 243.3.2滚珠丝杠副的设计计算------------------- 错误！未定义书签。
XK712数控铣床Z向步进进给系统设计
引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱，其发展水平标志着该国或地区经济的实力，科技水平，生活水平和国防实力。
国际市场的竞争归根到底是各国制造生产能力及机械制造装备的竞争。
随着社会生产和科学技术的发展，机械产品的性能和质量的提高。
产品的更新换代也不断的加快。
因此对机床不仅要求迅速适应产品零件的换代有教高的精度和生产率，而且应有教高的精度和生产率，生产的需要促使数控机床的产生。
随着电子技术，特别是计算机技术的发展，数控机床迅速发展起来。
数控机床的进一步设计的必要性可以解决形状复杂小批零件的加工问题，稳定加工质量和提高生产率。
但是由于受其它条件的限制，例如价格、精度等问题。
所以设计改造数控机床的进给系统是刻不容缓的。
数控机床进给传动系统的设计，其中包括进给系统的轴向负载计算，导轨的设计与选型，滚珠丝杠螺母副的选型计算，进给传动系统的动态特性分析误差计算，驱动电动机的选型计算，驱动电动机与滚珠丝杠的连接等等。
通过这次毕业设计，可以达到以下目的：1，培养综合运用专业基础知识和专业技能来解决工程实际问题的能力；2，强化工程实践能力和意识,提高本人综合素质和创新能力；3，使本人受到从事本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,提高工程绘图、计算、数据处理、使用计算机、使用文献资和手册、文字表达等各方面的能力；4，培养正确的设计思想和工程经济观点，理论联系实际的工作作风，严肃认真的科学态度以及积极向上的团队合作精神。
目录第一章数控铣床概述 (4)1.1 数控机床的产生和发展 (4)1.1.1数控机床的产生 (4)1.1.2数控系统的发展 (5)1.2 我国数控技术的发展概况 (5)1.2.1数控技术再国民经济中的重要地位 (5)1.2.2.我国数控机床发展存在的问题与对策 (6)1.3 数控机床的发展趋势 (7)1.4 数控铣床的主要功能及特点 (8)1.5数控铣床的分类和应用 (8)1.5.1 数控铣床的分类 (8)1.5.2 数控铣床的应用 (9)第二章XK712数控铣床Z向的总体方案设计 (9)第三章机床Z向步进进给系统机械部分设计算 (10)3.1设计参数 (10)3.2 铣削力的计算 (10)3.2.2计算各切削力 (10)F (10)3.2.1计算主铣削力Z3.3导轨的设计与选型 (11)3.3.1 导轨概述 (11)3.3.2滚动直线导轨副的计算 (12)3.4滚珠丝杠螺母副的设计计算与选型 (14)3.4.1导轨摩擦力计算 (14)3.4.2滚珠丝杠螺母副轴向负载力的计算 (14)3.4.3滚珠丝杠的动负载荷的计算与直径的估算 (15)3.4.4初步确定滚珠丝杠螺母副及相应轴承的规格型号 (18)3.4.5 滚珠滚珠丝杠螺母副的承载能力校荷 (21)3.5机械传动系统的刚度计算 (23)3.5.1机械传动系统抗拉刚度计算 (24)3.5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度计算 (25)2.6步进电机的选型与计算 (26)2.6.1计算折算到电动机轴上负载惯量 (26)2.6.2计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (27)2.6.3步进电动机最大静转矩的选定 (29)2.6.4步进电动机的性能校核 (29)3.7联轴器的选型 (30)3.7.1精密膜片弹性联轴器的选用原则 (30)3.7.2精密膜片弹性联轴器型号的选用 (31)3.9机械传动系统的动态分析 (31)3.9机械传动系统的误差计算与分析 (32)第四章微机数控系统的设计 (33)4.1控制系统总体方案的拟定 (33)4.2绘制控制系统结构框图 (33)4.3选择中央处理单元（CPU）的类型 (34)4.4存储器扩展电路设计 (35)4.4.1程序存储器的扩展 (35)4.4.2数据存储器的扩展 (36)4.5接口电路及辅助电路设计 (36)4.5.1 I/O接口电路设计 (36)4.5.2步进电机接口及驱动电路 (37)4.5.3其他辅助电路 (38)课设小结 (39)参考文献 (39)第一章数控铣床概述数控铣床是一种加工功能很强的数控机床，目前迅速发展起来的加工中心、柔性加工单元等都是在数控铣床、数控镗床的基础上产生的，两者都离不开铣削方式。
经济型数控机床纵向进给系统设计
经济型数控机床纵向进给系统设计摘要鉴于我国目前资金短缺，工业生产规模小的特点，用较小的资金迅速改变机械工业落后的生产面貌，使之尽可能地提高自动化程度，保证生产质量，减轻劳动强度，提高经济效益，而实现这一任务有效的，基本的途径就是普及及应用经济型数控机床。
随着科学技术的飞速发展，机械产品的性能和质量不断提高，产品的更新换代也不断加快。
随之而来对机床的加工精度和生产率的要求也不断提高。
在这种形势下传统的旧式机床越来越不能适应新的要求。
随着电子技术的发展，把计算机技术引入机床中的数控机床技术得到了飞速发展。
当前，我国各大企业为了扩大生产，提高产品质量，从而对数控机床的需要日益增加。
然而对中小企业来说大批量地购进先进，功能复杂，价格昂贵的数控机床是不太现实的同时也是不必要的，但是，为了达到新的加工标准又必须采用数控机床，在这种形势下，经济型数控机床以其较高的性价比越来越受到企业的青睐和机床生产厂家的重视。
经济型数控车床CJK6140采用由8051芯片为主构成开环控制系统；其进给系统是步进电机通过消隙齿轮箱，带动滚珠丝杠转动，从而实现工作台沿机床导轨的水平移动。
经济型数控车床CJK6140具有加工精度高，稳定性好，生产效率高，工作可靠，价格低等优点。
关键词: 数控机床，8051，单片机，工作台Numerical control lathe length feed system designABSTACTWith the development of social production science and technology. It is essential for a machine not only to have high precision and high production and high production capability, but also to adjust to the rapid change of production. In this condition, numerical control machine was invented and put into practice. Furthermore, the more numerical control machines become advanced. In order to expand production and improve the quality of products, the big groups in our country demand more NC machine day after day. However it is not realistic and necessary for medium and small industry to buy advanced and expensive NC machines. The economic NC machines win more and more industry favors. The economic NC machine-CJK6140 adopts open loop control system. Through rotation of the lead screw, this is driven by a gear box, the working table moves in parallel along the NC machine’s lead rail.KEY WORD:Numerical control engine bed，8031，monolithic integrated circuits，work table目录摘要 (I)ABSTACT (II)第1章绪论 (1)1.1数控机床的产生和发展 (1)1.2数控车床的工作原理 (2)1.3.设计方案的确立 (2)第2章机械部分的设计计算 (3)2.1丝杠的设计与计算 (3)2.1.1切削力的计算 (3)2.2 滚珠丝杠的设计计算 (3)2.3齿轮箱减速器设计部分 (5)2.3.1传动比i (5)2.3.2 齿面接触强度设计计算 (6)2.3.3 齿根弯曲强度设计 (8)2.3.4 设计计算 (9)2.4 其他机械设计部分 (9)2.4.1减速箱最小输出轴的计算 (9)2.4.2轴承的选择 (10)2.5步进电机的选择 (10)2.5.1计算减速器的传动比I (10)2.5.2确定步进电机动力参数 (10)第3章数控系统设计 (13)3.1 数控系统硬件电路 (13)3.1.1 基本硬件组成 (13)3.1.2 硬件配套及基本结构 (13)3.1.3 接口线路 (14)3.1.4光电隔离电路 (14)3.1.5 功率放大电路 (15)3.1.6 辅助电路 (15)第4章软件设计 (16)4.1 C6140数控车床主要的技术参数及功能 (16)4.2 软件结构 (17)第5章使用说明书 (21)5.1 机床的使用和说明 (21)5.2 机床的保养和维护 (21)5.3 机床重要零部件的维护和保养 (21)第6章总结 (22)致谢 (23)参考文献 (24)第1章绪论1.1数控机床的产生和发展数控机床经济型改造,实质是机械工程技术与微电子技术的结合。
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。
移动龙门式小型数控雕刻机Z轴和X轴的机构设计
目录摘要 (1)关键词 (1)1前言 (2)1.1雕刻机概述 (2)1.1.1雕刻机起源 (2)1.2数控雕刻机及其发展现状 (3)1.2.1数控雕刻机 (3)1.2.2研制雕刻机的目的和意义 (4)1.2.3数控雕刻机的特点 (4)1.2.4数控雕刻机的应用领域 (5)1.2.5我国数控雕刻机的发展现状 (5)2雕刻机的机械结构 (6)2.1雕刻机的工作原理 (6)2.2整体结构 (7)2.2.1雕刻机总体布局的基本要求 (7)2.2.2 影响雕刻机布局的基本因素 (7)2.2.3 坐标系的确定 (8)2.2.4三维雕刻机的机械结构 (9)2.3进给系统 (9)2.4进给系统 (13)3三坐标数控雕刻机的机械系统的设计 (14)3.1 设计参数的确定 (14)3.2 切削力、切削扭矩和切削功率计算 (14)3.2.1铣削力、扭矩和功率的计算 (14)3.2.2钻削力、扭矩和功率的计算 (15)3.3 主运动系统的设计计算 (16)3.3.1主运动系统传动链的组成 (16)3.3.2 主轴电动机的设计计算 (17)3.4进给运动系统的设计计算 (18)3.4.1 进给系统传动链的组成 (19)3.4.2滚珠丝杠副的设计计算 (19)3.4.3工作台进给电动机的设计计算 (22)3.4.4 工作台直线导轨副的设计计算 (23)3.5插补法 (23)4结论 (25)4.1总结 (25)4.2数控雕刻机的发展展望 (26)参考文献 (26)致谢 (27)移动龙门式小型数控雕刻机Z轴和X轴的机结构设计摘要：随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。
机电一体化广泛地综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体。
本文简要的介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外雕刻机的特点说明雕刻机的功能和使用范围；详细的分析了雕刻机的总体布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，以及“三维雕刻”插补法的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。
数控铣床Z轴进给系统结构设计(机械CAD图纸)
择，电机的计算与选用，负载转动惯量的计算，负载力的计算，导轨的计算与选型以 及技术经济分析等等。
第一章 绪论
1.1数控铣床概述
面对如今多样化的加工环境以及复杂化的加工零件，其传统数控铣床已经逐渐 无法满足其加工需求，于是为了应对这种问题，人们在传统数控铣床的基础之上加以 改进发展，最终研究出了加工中心，但是说到底也离不开数控机床的影子。由于数控 铣床在实际加工过程中所需要用到的工艺过程最是复杂，因此，在人们研发新型的数 控机床的时候其铣床的基本功能的突破一直是研究的重点以及研究的基础。
因此，本论文只对数控机床的Z轴进给系统的结构做出了设计，因为该部件的性 能对于整台数控机床来说尤为重要，其进给系统的优劣将直接影响到零件加工完成 后的质量和生产加工时的效率,是评价一台机床的整体性能和其技术经济指标的重 要因素。其中包括了数控机床对进给系统的基本要求，数控铣床的进给传动机构的选 择，Z轴的工作载荷的分析与计算，滚珠丝杆螺母副的计算与选型，轴承的计算与选
Key words: CNC milling machine; Z axis; feed system; ball screw
目录
前言 ...................................................................1 第一章 绪论.........................................................2
This graduation project meaning that by analogy was designed for CNC milling Z-axis feed system architecture, study Z-axis inertia matching, matching torque and associated pre-calculate the amount of stretch of the ball screw, and then CNC milling machine to improve overall performance, precision machining, factory automation to enhance efficiency in order to achieve, for the creation of greater value and improve their ability purposes.
数控雕刻机Z轴进给系统设计
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专注今天，好好努力，剩下的交给时 间。20.10.2420.10.2408:0908:09:5608:09:56Oct-20
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牢记安全之责，善谋安全之策，力务 安全之 实。2020年10月24日 星期六8时9分56秒Saturday, October 24, 2020
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相信相信得力量。20.10.242020年10月 24日星 期六8时9分56秒20.10.24
结构1 (√)
结构2
2.主要直线传动元件的选择 ：滚珠丝杠副
3.进给运动方案:雕刻刀具只做高速旋转和Z方向的进刀、 退刀运动;X,Y方向的进给运动，由交流伺服电机的转动带 动丝杠的转动，从而带动了工作台的移动，以实现某个方 向(X或Y方向)的进给运动。
在X，Y方向上的导向件采用直线滚动导轨，其导向精度 可满足对工作台定位精度的要求。
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严格把控质量关，让生产更加有保障 。2020年10月 上午8时 9分20.10.2408:09October 24, 2020
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作业标准记得牢，驾轻就熟除烦恼。2020年10月24日星期 六8时9分56秒08:09:5624 October 2020
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好的事情马上就会到来，一切都是最 好的安 排。上 午8时9分56秒 上午8时 9分08:09:5620.10.24
谢谢大家！
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安全在于心细，事故出在麻痹。20.10.2420.10.2408:09:5608:09:56October 24, 2020
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踏实肯干，努力奋斗。2020年10月24日上午8时9分20.10.2420.10.24
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追求至善凭技术开拓市场，凭管理增 创效益 ，凭服 务树立 形象。2020年10月24日星期 六上午8时9分56秒08:09:5620.10.24
毕业论文卧式加工中Z向进给机构的设计
1 前言1.1设计的目的本次毕业设计是为了让我们更清楚地综合运用所学的理论知识，独立进行设计，为我们即将走上工作岗位的毕业生打基础。
数控技术的广泛应用给传统的制造业的生产方式，给产品结构带来了深刻的变化，而且也给传统的机械和机电专业的人才带来新的机遇和挑战。
数控机床是一种高科技的机电一体化产品,是精密测量、综合应用计算机技术及现在机械制造技术等各种先进技术相结合的产物。
数控机床作为计算机集成制造系统、实现柔性制造系统和未来工厂自动化的基础已成为现在制造技术中不可缺少的生产手段。
随着我国综合国力的进一步加强和加入世贸组织。
我国经济全面与国际接轨，并逐步成为全球制造中心，我国企业广泛应用现代化数控技术参与国际竞争。
数控技术是制造实现自动化，集成化的基础，是提高产品质量，提高劳动生产率不可少的物资手段因此，将卧式数控加工中心的设计作为毕业设计题目，迎合了装备制造业发展趋势。
目的主要有：(1)、通过对机械设计，掌握伺服电机的工作原理、控制驱动和计算控制方法方式。
(2)、掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算及选用的方法。
(3)、通过设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。
(4)、锻炼提高学生应用手册、撰写科技论文的能力及查阅文献资料的能力。
1.2设计任务收集加工中心设计资料，了解数控加工中心的工作原理，对典型卧式数控加工中心的结构进行比较，提出本次设计的总体方案。
了解加工中心进给机构的类型及工作原理，并对Z向进给机构进行详细设计。
设计参数如下：加工中心的加工范围为800×500×600，工作台面尺寸1200×1000主轴输出功率10KW，采用BT40标准刀柄。
2绪论2.1加工中心的构成加工中心是在数控铣床的功能于一身的一种由计算机来控制的自动化程度、高效的机床。
应用加工中心这一概念，还派生了自动交换砂轮的磨削中心；在冲压加工中心自动交换模具的板材加工中心；在电火花加工中自动交换电极等。
CKS6132数控车床纵向进给系统及尾架的设计
滚 动 导 轨 的优 点 是 摩 擦 系 数 小 ， 动、 静 摩 擦 系数 基本相 同， 可 以预 紧 ， 定 位精 度 高 ， 不 会 产 生 爬 行 现
和降低工人劳动强度。
此次 设计 主要 是 数控 机 床 Ｃ Ｋ Ｓ ６ １ ３ ２ 纵 向进 给 系 统 的设计 ， 以及 车床 尾架 和 液压 系统 的设 计 绘 图 ， 还 有 机 床数 控 系 统 的选 择 和连 接 以及 典 型 零 件 的数 控
相对 于传统机床 ， 数控机床有 以下明显 的优越性 ： 缩
短 加工 时 间 ，从 而 提 高生 产 率 ；提 高 零 件 的加 工 精 度 ，稳 定 产 品质 量 ；有 广 泛 的适 应 性 和较 大 的灵 活
堆 积在导轨上 ， 也便 于安装 自动排 屑器 ； 操作方便 ，
易 于安装 机 械 手 ， 实现 单 机 自动 化 ； 机床 ， 外形整洁 、 美观 ， 容易 设置 封 闭式 防护 。斜 床身 导轨倾 斜 的角 度
目前 数控 车床 的纵 向和 横 向多 采 用交 流 伺 服 电
精 度 的机 械 传动 装 置 的磨损 、 惯 性 及 间隙 的存 在 ， 故 机 ， 进 给系 统 的机械 传 动链 采用 滚 珠丝 杠 、 静 压 丝杠 和无 间隙齿 轮副 等 ， 以尽量减 小反 向 间隙 。我们 这里
性， 可以实现一机多用 ， 节省 了设备和厂房面积 ； 可
以进行 精 确 的成 本计 算 和 生产 进 度 安 排 ，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
中， 倾斜角度小 ， 排屑不便 ； 倾斜角度大 ， 导轨的导向
CJK6140数控车床纵向进给系统设计 (1)
摘要了解数控机床的概念，所谓数字控制是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。
而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。
它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。
由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。
为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。
纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾,不占据丝杠空间。
横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机带动。
总体设计方案:CJK6140车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。
车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。
最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进行设计与计算。
关键词：运动信息，滚珠丝杠，步进电机CJK6140 NC Lathes Vertical Feed System DesignABSTRACTNumerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automatically in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the tool movement: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.)KEY WORDS: tool movement，conventional machines，Stepper motor目录CJK6140数控车床纵向进给系统设计.................................................. 错误！未定义书签。
AD-15数控车床Z向进给系统的开发与设计
数控机床是数字控制机床的简称，是一种装有程序控制系统的自动化机床。该控制系统能够逻辑地处理具有控制编码或其他符号指令规定的程序，并将其译码，从而使机床动作并加工零件。
与普通机床相比，数控机床有如下特点：
加工精度高，具有稳定的加工质量；
可进行多坐标的联动，能加工形状复杂的零件；
加工零件改变时，一般只需要更改数控程序，可节省生产准备时间；
辅助装置，指数控机床的一些必要的配套部件，用以保证数控机床的运行，如冷却、排屑、润滑、照明、监测等。它包括液压和气动装置、排屑装置、交换工作台、数控转台和数控分度头，还包括刀具及监控检测装置等。
编程及其他附属设备，可用来在机外进行零件的程序编制、存储等。
自从1952年美国麻省理工学院研制出世界上第一台数控机床以来，数控机床在制造工业，特别是在汽车、航空航天、以及军事工业中被广泛地应用，数控技术无论在硬件和软件方面，都有飞速发展。
<(1/4～1/5)定位精度<(1/4～1/5)0.016=0.004
取 =0.002mm丝杠支 Nhomakorabea形式为两固定d=5mm,两个固定支承之间的距离L=788mm
4确定滚珠丝杠规格代号
根据Ph Cm d,选择内循环垫片式预紧螺母形式FFZD4012-4
Ph=12mmCm=36.5KN d=32.7mm刚度值0.909N/mm
数控机床的伺服进给系统由伺服进给系统、伺服驱动系统、机械传动系统及执行部件。而Z向进给系统主要包括：Z向伺服电机、联轴器、轴承、滚珠丝杠及Z向滑台
本次设计主要解决以下问题：
（1）提高系统机械结构的传动刚度、稳定性。
（2）采用低而稳定的摩擦传动副。
（3）惯量匹配。
（4）提高传动件的刚度、负载能力。
CK516立式数控车床Z向进给传动系统设计
网络教育学院继续教育学院毕业设计（论文）题目函授站（学习中心）北京学习中心专业06 级（春、秋）层次学生姓名指导教师年月日目录第一章概述1.1数控机床的概念···································1.2 数控机床的组成分类及特点························1.3 数控机床的发展趋势及现状························1.4 CK516立式数控车床的总体方案设计················1.5 本设计的主要内容和方法·························第二章纵向进给传动系统总体方案的确定2.1 进给传动系统的组成及其原理····················2.2进给传动控制伺服系统的选择····················2.3进给驱动电动机类型的确定······················2.4确定脉冲当量··················2.5进给系统的传动要求及传动类型的选择·······2.6电机与丝杠联接方式的选择·······················2.7 进给系统的一些其它要求························第三章伺服电动机的具体计算选择3.1电动机的选型要求······························3.2 电动机工作方式的确定·························3.3 电动机型号的确定·····························3.4运动部件惯量及扭矩计算·······················第四章滚珠丝杠螺母副的计算和选型4.1 滚珠丝杠螺母副的种类·············4.2 滚珠丝杠支承方式的确定············4.3 计算进给牵引力Fm(N)·············4.4 计算最大动负载 C···············4.5 滚珠丝杠螺母副的选型·············4.6 传动效率计算·································4.7 稳定性校核··················第五章联轴器的具体确定5.1联轴器的种类和特性··············5.2联轴器选择的标准···············5.3联轴器型号的确定···············第六章进给系统其他部件的确定及机床噪声控制6.1导轨的确定·································· 6.2刀架的选择6.3机床噪声的控制······························结论·······································第一章概述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。
XD-40A立式数控铣床Z向进给系统改进设计
1前言1.1概述科学技术的发展以及世界先进制造技术的兴起和不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技术的应用，对数控机床的数控系统、伺服性能、主轴驱动、机床结构等提出了更高的性能指标；FMS的迅速发展和CIMS的不断成熟，又将对数控机床的可靠性、通信功能、人工智能和自适应控制等技术提出更高的要求。
随着微电子和计算机技术的发展，数控系统的性能日益完盖，数控技术的应用颔域日益扩大。
数控铣床是在数控加工中心领域中最具代表性的一种典型机床，在数控机床中所占的比率最大，数控加工中心、柔性制造单元等都是数控铣床基础上派生或发展起来的。
它具有功能性强、加工范围广、工艺较复杂等点，主要用于各种复习的平面、轮廓、曲面等零件的铣削加工，同时还可以进行钻、扩、镗、攻螺纹等加工（见图1-1），在航空航天、汽车制造、机械加工和模具制造业中应用非常广泛[1]。
图1-1铣床的用途1.2数控机床的发展概况1.2.1数控技术的重要地位数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术，是二十世纪后半叶最重要、发展最快的工业技术之一，它以制造过程为对象，以信息技术为手段，以数字坐标方式对运动部件进行位置控制为主要特征，为单件小批量生产的自动化开辟了可行的技术途径，也为现代柔性制造技术奠定了重要的技术基础。
数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统制造业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化的产品，其技术覆盖很多领域。
现在世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造能力和水平，提高对动态多变市场的适应能力和竞争能力。
因此，大力发展以数控技术为核心的先进制造技术已成为世界发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径[2]。
1.2.2我国数控机床的发展我国数控机床的发展经历了30年的跌宕起伏，已经由成长期进入成熟期。
2008年年产已达125000台。
我国可供市场的1500种数控机床，覆盖超重型机床、高精度机床、特种加工机床、锻压设备、前沿高技术机床等领域。
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：
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利用数字控制技术来操作机床进行加工的设备。
其中，进给系统是数控机床的核心部件之一，主要负责实现机床轴向运动的精确控制。
本文将从设计原理、系统构成和性能要求三个方面，对数控机床进给系统进行详细阐述。
一、设计原理数控机床进给系统的设计基于三轴坐标系，即X轴、Y轴和Z轴。
当工件需要在不同方向上进行加工时，可以通过对这三个坐标轴的控制，实现工件在平面和立体方向上的运动。
进给系统的基本原理是将需要控制的轴运动距离和速度转换为数字信号，通过数字控制器产生的脉冲信号驱动伺服电机，实现机床的精确控制。
二、系统构成数控机床进给系统由三个主要组成部分构成：数字控制器、伺服驱动器和伺服电机。
数字控制器是整个系统的大脑，负责生成运动指令、计算速度和位置等参数，并将其转换为脉冲信号。
伺服驱动器接收数字控制器发送的脉冲信号，将其转换为电流信号，并通过电机的转矩控制反馈实现机床运动控制。
伺服电机则是进给系统的执行机构，根据伺服驱动器的控制信号，转化为机床轴向的运动。
三、性能要求数控机床进给系统在设计中需要具备多项重要性能要求，以满足机床加工的精度和效率要求。
首先，系统需要具备高速响应能力，能够快速准确地响应指令并实时控制机床轴向运动。
其次，系统需要具备高精度定位能力，能够实现亚微米级的定位精度，以满足精密加工的要求。
此外，系统还需具备较大的负载能力，能够承受较大的加工力矩，以应对各种加工过程中的需求。
同时，在设计中还需要考虑系统的稳定性和可靠性，以确保系统的长期稳定运行，并减少维护和故障排除的成本。
总结起来，数控机床进给系统是数控机床的核心组成部分之一，其设计原理基于三轴坐标系的控制，通过数字控制器、伺服驱动器和伺服电机的协同工作，实现机床轴向运动的精确控制。
进给系统的设计需要满足高速响应、高精度定位、较大负载和稳定可靠等多项性能要求，以保障机床加工的高效精度。
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设计： 设计：尤晶晶
学号： 学号：0331526 指导老师： 指导老师：刘英
设计内容及要求
一 设计内容 1. 了解数控雕刻机的基本概念、应用领域、基本方法及 了解数控雕刻机的基本概念、应用领域、
发展趋势。 发展趋势。 学习并掌握数控雕刻机的结构、 2. 学习并掌握数控雕刻机的结构、零部件功能及其作 用。 学习并掌握SolidWorks三维绘图软件和VB编程软件。 SolidWorks三维绘图软件和VB编程软件 3. 学习并掌握SolidWorks三维绘图软件和VB编程软件。 应用SolidWorks软件绘制数控雕刻机Z SolidWorks软件绘制数控雕刻机 4. 应用SolidWorks软件绘制数控雕刻机Z轴进给系统 的三维零部件图。 的三维零部件图。 应用VB软件对Z轴进给系统的零部件进行二次开发， VB软件对 5. 应用VB软件对Z轴进给系统的零部件进行二次开发， 实现自动装配。 实现自动装配。
第五阶段 典型零部件及装配关系的二次开发
选择SolidWorks软件的二次开发的工具---VB6.0 选择SolidWorks软件的二次开发的工具---VB6.0 SolidWorks软件的二次开发的工具--开发接口:API 开发接口:API
Dim swApp As Object Set swApp = CreateObject(“SldWorks Application”) 此程序的作用是连接Solidworks的绘图界面 ，通过这个函数， 此程序的作用是连接 的绘图界面 通过这个函数， 就打开了SolidWorks的接口，可以调用它的API函数了。 的接口，可以调用它的 就打开了 的接口 函数了
课题研究阶段
第一阶段
总体方案设计
1.雕刻机工作方式的选择 ：刀具只进行转动和垂直 方向的上下运动，而工作台进行水平两个方向上的移动。 结构1 (√) 结构2
2.主要直线传动元件的选择 ：滚珠丝杠副
3.进给运动方案:雕刻刀具只做高速旋转和Z方向的进 刀、退刀运动;X,Y方向的进给运动，由交流伺服电机的转 动带动丝杠的转动，从而带动了工作台的移动，以实现某 个方向(X或Y方向)的进给运动。 在X，Y方向上的导向件采用直线滚动导轨，其导向精 度可满足对工作台定位精度的要求。
滚动直线导轨
第二阶段 典型零部件的设计及选择
(详细见毕业论文 详细见毕业论文) 详细见毕业论文
第三阶段 在SolidWorks平台下绘制零件图和 平台下绘制零件图和
装配图
Z轴装配图 轴装配图 总体装配图(本组同学共同努力成果 总体装配图 本组同学共同努力成果) 本组同学共同努力成果
第四阶段
充分展现雕刻机的机械模块
二 具体要求 所设计雕刻机总体上要满足： 1. 所设计雕刻机总体上要满足：长×宽×高 控制在
1750mm范围内 范围内； 向行程400mm 400mm， 1350mm ×1050mm ×1750mm范围内；X向行程400mm，Y向 行程500mm 500mm， 向行程160mm 160mm。 行程500mm，Z向行程160mm。 2. 各向驱动采用500W交流伺服电机，1KW高速电主轴。电 各向驱动采用500W交流伺服电机，1KW高速电主轴。 500W交流伺服电机 高速电主轴 主轴为水冷，冷却水水箱及泵内置于床身里。 主轴为水冷，冷却水水箱及泵内置于床身里。 刀柄直径最大为6mm 可以实现小进给量铣削。 6mm， 3.刀柄直径最大为6mm，可以实现小进给量铣削。 能够制作空间在25 20×10cm内的软材料模型及模 25× 4.能够制作空间在25×20×10cm内的软材料模型及模 具，且能够进行广告刻字。 且能够进行广告刻字。
阶梯轴的二次开发 开发界面: 开发界面:
装配体操作的二次开发 开发界 感谢刘英老师!!! 感谢硕士研究生李杰、 感谢硕士研究生李杰、 赵元新 ！！！ 感谢各位专家、 感谢各位专家、教授提出宝 贵的意见！！！ 贵的意见！！！
(1)展现雕刻机的内部结构 (1)展现雕刻机的内部结构
装配体爆炸图 装配体工程图
CAD平台下的二维装配图 CAD平台下的二维装配图
(2)展现雕刻机的传动原理 (2)展现雕刻机的传动原理 ——制作螺旋传动的动画 制作螺旋传动的动画
Animator插件是一款与 插件是一款与SolidWorks完全集成的动画制作软件。 完全集成的动画制作软件。 插件是一款与 完全集成的动画制作软件 它最大的特点在于能够方便地制作出丰富的动画效果， 它最大的特点在于能够方便地制作出丰富的动画效果，以演示产品 的外观和性能，增强客户与企业之间的交流。 的外观和性能，增强客户与企业之间的交流。 使用Animator能将 能将SolidWorks的三维模型实现动态的可视化， 的三维模型实现动态的可视化， 使用 能将 的三维模型实现动态的可视化 并且及时录制产品设计的模拟运行过程、 并且及时录制产品设计的模拟运行过程、模拟装配过程和模拟拆卸 过程，将设计者的意图更好地传递给客户。 过程，将设计者的意图更好地传递给客户。