数控铣床伺服进给系统设计

摘要

本文完成了对数控铣床伺服进给系统的设计。首先确定了总体设计方案，和X、Y、Z三个方向的运动参数，之后根据运动参数确定了数控机床的传动方案，由导程、当量动载荷、最小螺纹底径确定了X、Y、Z三个方向的滚珠丝杠以及由最大切削负载转矩、负载转动惯量等确定了X、Y、Z三个方向的伺服电机，并且校验了X、Y、Z三个方向的伺服进给系统。

确定了结构方案后，用CAXA 实体设计软件对结构中丝杠、导轨、伺服电机等零件进行了3D建模，之后装配出X、Y、Z三个方向的伺服进给系统，并生成出数控铣床伺服进给系统的二维工程图，最后对其进行了运动仿真。

关键词：进给系统；滚珠丝杠；伺服电机；CAXA实体设计

Abstract

In this paper, the machine servo systems of the CNC milling are designed. First,overall design scheme is determined，and the motion parameters of the X,Y,Z three directions are determined，then according to the motion parameters，the transmission scheme of the CNC machine is determined，and by the lead, equivalent dynamic load, and bottom diameter of the smallest screw，the ball screws of the X, Y, Z three directions are determined and by the maximum cutting load torque, moment of inertia of the load ，the servo motors of the X, Y, Z three directions are determined，and the servo feed systems of the X, Y, Z three directions are checked.

After determining the program of the structure，three-dimensional modeling of the screws 、rails 、servo motors and other parts in the structure are set up by using CAXA physical design software，then the servo systems of the X, Y, Z three directions are assembled，and two-dimensional engineering drawings of the servo systems of the CNC milling machine are generated，finally the motion simulation is set up.

Keywords : Feed system;Ball Screw;Servo motor;CAXA physical design

目录

摘要 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。Abstract ................................................................................................... 错误！未定义书签。目录 ........................................................................................................ 错误！未定义书签。

1 绪论 .................................................................................................... 错误！未定义书签。

1.1 课题背景和意义...................................................................... 错误！未定义书签。

1.2 国内外研究现状 (1)

1.3数控机床的发展趋势 (1)

1.4 本课题的研究内容和方法 (3)

1.5 本章小结 (4)

2 总体方案设计 (5)

2.1 伺服进给系统的基本要求 (5)

2.2 铣床的技术要求 (5)

2.3 传动方案设计 (5)

2.4 主切削力及切削分力及切削分力计算 (6)

2.4.1计算主切削力 (6)

2.4.2计算各切削分力 (6)

2.5 本章小结 (6)

3 滚珠丝杠及伺服电动机的选择 (8)

3.1X轴方向进给系统的计算 (8)

3.1.1X轴滚珠丝杠的选择 (8)

3.1.2X轴伺服电机的选择 (11)

3.1.3X轴系统校验 (13)

3.2 Y轴方向进给系统的计算 (16)

3.2.1Y轴滚珠丝杠的选择 (16)

3.2.2Y轴伺服电机的选择 (20)

3.2.3Y轴系统校验 (21)

3.3 Z轴方向进给系统的计算 (24)

3.3.1Z轴滚珠丝杠的选择 (24)

3.3.2Z轴伺服电机的选择 (27)

3.3.3Z轴系统校验 (29)

3.4本章小结 (32)

4 3D建模 (33)

4.1 CAXA实体设计的介绍 (33)

4.2 丝杠设计 (33)

4.2.1设计思路 (33)

4.2.2设计步骤 (33)

4.3 标准件及高级图素应用 (36)

4.3.1设计方法 (36)

4.3.2内六角圆柱头螺钉设计 (37)

4.4 装配设计 ................................................................................. 错误！未定义书签。

4.4.1设计方法 (38)

4.4.2轴承座装配 (38)