（数控铣床纵向进给机构设计及编程）（最终版）㊣精品文档值得下载

也为数控进给传动所采用。

惯量匹配最佳惯量匹配目的是为保证伺服驱动电机的工作性能和满足传动系统对控制指令的快速响应的要求。

由于在通常情况下，传动系统机械结构的惯量总是大于要求的数值。

故而在设计时为得到最佳的惯量匹配，总是希望传动系统中元件的质量和惯量要小些，降速比则要大些。

提高传动件精度天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文高质量的机械传动配合与高性能的伺服电机使现代数控机床进给系统性能有了大幅度提高，随着控制系统分辨率从提高到，普通精度级数控机床的定位精度已从提高到。

由于在提高传动精度和刚度消除间隙及在惯量匹配等方面的努力，使数控铣床进给传动系统的快速反应能力，即伺服系统的响应能力和机械传动装置的加速能力方面已有了大幅提高。

控铣床纵向进给传动设计计算工作台尺寸宽长纵向行程工作台及夹具重力工作台快速速度最大进给速度主电动机功率启动加速时间机床定位精度脉冲当量切削力的计算由机床设计手册可知，切削功率式中为主电机功率，由已知参数可知为主传动系统总效率，般为取为进给系统功率系数，查询手册可取为。

则机床的切削力为切向铣削力式中为主轴传动递全部功率时的最低切削速度则有将其代入上式可得天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文进给工作台工作载荷计算查询相应手册可知，在般立式铣削时，工作台横向进给工作载荷为根据数控机床设计可知，立式铣床采用燕尾型导轨，则导轨铣床丝杠的轴向力式中分别为方向上的切削力为导轨的摩擦系数为为工作台的重量为考虑颠覆力矩影响的实验系数。

其中，，取为则从产品目录中查得伺服电动的最高转速般为或。

取伺服电机通过联轴器与丝杠直接，即。

工作台快速进给的最高速度要求达到。

取电动机的最高转速，则丝杠的最高转速也为。

基本丝杠导程公式如下查询机械设计手册，并取相应的圆整数可知滚珠丝杠的导程应选择导程的滚珠丝杠。

强度计算寿命值式中为使用寿命时间为滚珠丝杠当量转速，可由下式计算得知其中，为最大切削力下的进给速度，为最高进给速度的三分之。

则最大动负载查询相关手册可知运动系数硬度系数。

则动负载天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文为了获得定位精度为，需导程精度必须选择。

查询手册可知，应选择的滚珠丝杠的精度等级为级。

因精度等级为级的既有轧制滚珠丝杠又有精密滚珠丝杠，在此应首选价格较为便宜的扎制滚珠丝杠。

根据丝杠最大动载荷的值，可选择滚珠丝杠的型号。

查取相应的产品目录，可选择型号为的滚珠丝杠，丝杠直径为其满载载荷为，所以强度够用。

效率计算根据机械原理可知，丝杠螺母副的传动效率为式中为螺旋升角为摩擦角则刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程变化量式中为滚珠丝杠的基本导程为工作负载为弹性模量为滚珠丝杠截面积按内径定，滚珠丝杠截面积其中式中为滚珠丝杠滚道圆弧偏心距为滚道圆弧半径其中天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文式中为滚珠直径为接触角根据机械设计手册中的滚珠标准系列选则因此制电路接入，线路中与接触器线圈并联连接的为阻容吸收器。

天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文图数控铣床交流控制线路控制原理主轴电动机控制如图数控铣床主轴部分电气原理图所示，直流控制线路中，当各轴的正负限位开关未被压下伺服未报警即伺服有信号急停开关未被压下主轴未报警时外部允许有信号，直流继电器的线圈通电伺服允许支路中的常开辅助触头闭合，旦输出伺服强电允许信号，直流继电器线圈立即通电，交流控制线路中的常开触头闭合，使线圈通电，机床动力电路中因主轴强电电路中的合上主触头闭合，三相交流供给主轴变频器。

天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文图数控铣床数控系统电气原理图主轴单元当发出主轴正转或主轴反转信号以及主轴转速指令时，代表主轴转速的直流电压值就会送入主轴变频器，主轴变频器按代表主轴转速的直流电压值控制主轴转速进行正转或反转起动。

主轴正转或反转起动至指定转速时，主轴变频器输出主轴速度到过信号给，完成主轴起动过程。

主轴的起动时间制动时间由主轴变频器内部参数设定。

冷却电动机控制当有手动或自动冷却指令时，将输出有效的信号，直流控制线路中的直流继电器线圈通电，交流控制线路中因常开辅助触头闭合而使线圈通电，导致动力电路中的主触头闭合，若低压断路器合上，则冷却泵电动机起动带动冷却泵工作。

换刀控制当有手动或自动刀具松开指令时，将输出有效信号，直流控制线路中的直流继电器线圈通电，最终将使刀具松紧电磁阀通电，刀具松开，此时可手动将刀具拔下。

延时段时间后，将输出有效信号，直流控制线路中的直流再经段时间延时，输出撤消信号，主轴吹气电磁阀断电，此时可将加工所需刀具放入主轴锥孔。

然后机床装置控制输出撤消信号，使刀具松紧电磁阀断电，刀具重新夹紧而完成装刀过程。

继电器线圈通电，导致主轴吹气电磁阀通电，清除主轴锥孔内灰尘。

天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文图数控铣床数控系统电气原理图伺服驱动电路天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文图数控铣床数控系统电气原理图电源电路天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文参考文献文怀兴，数控机床设计实践指南，北京化学工业出版社，夏田数控加工中心设计，北京化学工业出版社，杜君文，数控技术，天津天津大学出版社，于杰，数控加工工艺与编程，北京国防工业出版社，陈宏钧，简明机械加工工艺手册，北京机械工业出版社，张建钢，数控技术，武汉华中科技大学出版社，曹甜东，数控技术，武汉华中科技大学出版社，何雪明，数控技术，武汉华中科技大学出版社，王仁德，机床数控技术，沈阳东北大学出版社，范超毅，数控技术课程设计，武汉华中科技大学出版社，黄新燕，机床数控技术与编程，北京北京理工大学出版社，杨克冲数控机床电气控制，武汉华中科技大学出版社，陆元章，现代机械设备设计手册，北京机械工业出版社，杨春峰，工程制图与，沈阳辽宁科学技术出版社，董代进，机械，重庆重庆大学出版社，滚珠丝杠受扭矩引起的导程变化量很小，可忽略。

即所以，导程变形总误差为查表可知级精度滚珠丝杠允许的螺距误差米长为，故刚度够用。

稳定性验算由于滚珠丝杠两端采用固定支承，所以稳定性没有问题。

齿轮及转矩有关计算有关齿轮计算根据机床设计的要求，本设计取脉冲当量脉冲。

则纵向进给系统的传动比为故取天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量丝杠转动惯量齿轮的转动惯量电机转动惯量很小可忽略，因此转动惯量为所需转动力矩计算总的转动惯量为空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩为其中为运动部件从静止启动到加速到最大快进速度所需的时间，查资料可知为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速则空载加速度力矩为空载摩擦力矩为式中为导轨摩擦系数，取为齿轮传动比，为系统传动的总效率，取则有天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文丝杠预紧所引入的附加摩擦力为式中为滚珠丝杠预加载荷，取的三分之滚珠丝杠预紧的传动效率，取因此，所需的力矩为步进电机的选择步进电机的名义启动转矩为满足最小步距要求，电机选用五相十拍工作方式，查表可知所以步进电机的最大静转矩为步进电机的最高工作频率综合以上各参数，查询相关电机选用手册，可选取型直流步进电机。

天津大学仁爱学院届本科生毕业论文设计论文第四章电气控制部分的设计数控系统概述数控系统般由输入输出装置数控装置驱动装置机床电气逻辑控制装置四部分组成，机床本体为被控对象。

如图所示。

图数控机床的组成数控系统是严格按照外部输入的程序对工件进行自动加工的。

数控加工程序按零件加工顺序记载机床加工所需的各种信息。

加工程序常常会记录在各种信息载体上，通过各种输入装置，信息载体上的数控加工程序将被数控装置所接收。

输入装置将数控加工程序等各种信息输入数控装置，输入内容及数控系统的工作状态可以通过输出装置观察。

常用的输入输出装置有键盘纸带阅读机磁盘驱动器及各种显示器件。

数控部分设计基本电路设计数控铣床工作台左右运动为坐标，前后运动为坐标，均由步进电机滚珠丝杠和螺母实现主轴箱上下运动为坐标，其运动由带抱闸的交流永磁伺服电动机通过同步齿形带带轮滚珠丝杠和螺母实现。

机床主轴旋转运动则由主轴电动机经同步带及带轮传至主轴。

主轴电动机为变频调速三相异步电动机，由数控系统控制变频器的输出频率实现主轴无级调速。

动力电路图是数控铣床的动力电路。

图中分别为电源总开关以及主轴强电伺服强电冷却电动机所在电路的断路器，在各自的电路中起接通电源及短路保护过流保护等作用，其中断路器还带有辅助触头，该触头信号输入到中作为报警信号。