（图纸+论文）数控铣床Z轴进给系统设计（全套完整）㊣精品文档值得下载

轮螺旋面花键轴凸轮等各种成型表面。

故铣床的万能性强，应用范围很广。

铣床的主参数是工作台面宽度及长度。

铣床的工艺特点如下铣床的主轴带动铣刀作旋转主运动铣刀是多齿多刃连续进行切削多数铣床由工作台带动工件作直线进给运动铣刀在切削时，每个刀齿的切削过程是断续的，同时参加切削的齿数是变化的，每个刀齿的切削厚度也是变化的，因此容易引起机床振动铣削时，铣刀同时参加切削的齿数较多，便于采用较大的铣削速度和进给量，因而生产效率高。

图铣床的加工情况.我国的数控产业执行机构，以给定的速度向着消除偏差的方向运动，直到位置与反馈的实际位置的差值等于零为止。

闭环进给系统在结构上比开环进给系统复杂，成本也高，对环境室温要求严格，设计和调试都比开环系统难。

但是可以获得比开环进给系统更高的精度，更快的速度，驱动功率更大的特性指标。

但是闭环系统设计和调整都有较大技术难度，设计调整不当，易出现不稳定现象。

改造时可根据产品技术要求，决定是否有必要采用这种系统。

交直流伺服电动机拖动，编码器反馈的半闭环数控系统半闭环系统检测元件安装在中间传动件上，间接测量执行部件的位置。

只能补偿系统环路内部部分元件的误差，因此，它的精度比闭环系统的精度低，但是它结构与调试都较闭环系统简单。

在将角位移检测元件与速度检测元件和伺服电动机做成个整体时则无需考虑位置检测装置的安装问题。

数控系统方案的确定根据本设计所给的题目要求分析可知，本设计所采用的数控系统为开环系统控制。

传动机构的选择本课题设计选用的是滚珠丝杠螺母副。

因为滚珠丝杠螺母副是种低摩擦高精度高效率的机构，在数控机床上得到广泛应用。

它的传动特点是在具有螺旋槽的丝杠螺母之间装有滚珠作为中间传动元件。

当丝杠和螺母相对运动时，滚珠沿丝杠螺旋槽滚道滚动，因此丝杠和螺母之间基本上为滚动摩擦。

并且滚珠丝杠螺母副的动静摩擦系数相差极小，配以滚动导轨，起动力矩很小，运动灵敏，低速时不会出现爬行。

滚珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转动的传动装置。

它具有以下优点摩擦损失小传动效率高传动效率可达，是普通丝杠传动的倍，而驱动转矩仅为滑动丝杠螺母机构的。

运动平稳，摩擦力小灵敏度高低速时无爬行由于主要存在的是滚动摩擦，不仅动静摩擦因数都很小，且其差值小，因而启动转矩小，动作灵敏。

轴向刚度高反向定位精度高由于可以完全消除丝杠与螺母之间的间隙并可实现滚珠的预紧，因而轴向刚度高，反向时无空行程，定位精度高。

滚珠丝杠螺母副主要零件均经过热处理，其滚道表面的硬度值可达，因而耐磨性好，寿命长，精度稳定性好。

磨损小寿命长维护简单使用寿命是普通滑动丝杠的倍。

传动具有可逆性不能自锁由于摩擦因数小不能自锁，因而使该机构的传动具有可逆性，可以把旋转运动转化为直线运动，还可以把直线运动转化为旋转运动。

由于不能自锁，在作垂直运动时应附加防止逆转的装置，防止工作台因自重而下降。

联轴器选择联轴器是联结两轴使之同回转并传递转矩的种部件，联轴器分为刚性联轴器和挠性联轴器两种。

刚性联轴器适用于两轴能严格对中并在工作中不发生相对位移的地方挠性联轴器适用于两轴有偏移可分为同轴线平行轴线相交轴线或在工作中有相对位移可分为轴向位移径向位移角位移综合位移的地方。

在画草图之前，先估算，再选用标准齿轮模数。

齿轮弯曲疲劳的估算公式.式.齿面点蚀的估算公式.式.其中为大齿轮的计算转速，为齿轮中心距。

由中心距及齿数求出模数见公式.式.根据估算所得和中较大的值，选取相近的标准模数。

所以，第对齿轮副传动的齿轮模数应为综上所述，为了降低成本，机床中各齿轮模数值应尽可能取相同，但因为Ⅴ轴的转速比较小，扭矩比较大，为了增加其强度和在主轴上能起到飞轮的作用，需增加Ⅴ轴齿轮的几何尺寸。

所以，本次设计中在齿轮模数为.，齿轮分度圆直径的计算根据渐开线标准直齿圆柱齿轮分度圆直径计算公式可得各个传动副中齿轮的分度圆直径见公式.式.齿轮宽度的确定齿宽影响齿的强度，但如果太宽，由于齿轮制造误差和轴的变形，可能接触不均匀，反儿容易引起振动和噪声。

般取。

本次设计中，取主动齿轮宽度.齿轮其他参数的计算根据机械原理中关于渐开线圆柱齿轮参数的计算公式及相关参数的规定，齿轮的其它参数都可以由以上计算所得的参数计算出来，本次设计中，这些参数在此不在计算。

齿轮的校核接触疲劳强度计算齿轮强度用的载荷系数，包括使用系数，动载荷系数，齿间载荷分配系数及齿向载荷分布系数见公式.式查表得.，.，.则齿轮的接触疲劳强度见公式.式.将数据代入得齿轮接触疲劳强度满足，因此接触的应力小于许用的接触应力。

轴进给系统总体方案的设计.设计参数假定主轴箱和工作台总质量为，脉冲当量为.，轴的行程为，导轨的摩擦为.，定位精度为.，丝杠的进给速度为，最小进给速度为，.工作原理系统将控制指令经变换与放大后，经过伺服进给系统将指令转化为机械执行元件的准确位移速度加速度，用来控制被控对象的位移或转角速度加速度，使其能自动连续稳定快速精确的复现输入指令的变换规律。

.总体方案设计数控系统的选择数控系统的类型步进电动机拖动的开环系统该系统的伺服驱动装置主要有步进电动机功率步进电动机电液脉冲马达等。

由数控系统送出的进给指令脉冲，经驱动路控制和功率放大后，使步进电机转动，通过齿轮副．与滚珠丝杠副驱动执行部件。

只要控制指令脉冲的数量频率及通电顺序，便可控制执行部件运动的位移量速度和运动方向。

这种系统不需要将所测得的实际位置和速度反馈到输入端，故称为开环系统，该系统的位移精度主要决定于步进电动机的角位移精度，齿轮丝杠等传动部件的节距精度，所以系统的位移精度较低。

因此，对传动部件和制造精度要求高，运动副之间摩擦力要小，要实行无间隙传动。

这种系统的最高速度受步进电动机的频率响应限制，容易失步，低速时易发生共振和噪声，影响表面加工质量。

该系统结构简单，调试维修方便，工作可靠，成本低。

异步电动机或直流电动机拖动，光栅测量反馈的闭环数控系统该系统与开环系统的区别是由光栅感应同步器等位置检测装置测得的实际位置反馈信号，随时与给定值进行比较，将两者的差值放大和变换，驱数控机床为了保证加工时能选用合理的切削用量，充分发挥刀具的切削性能，从而获得最高的生产效率加工精度和表面质量，必须具有更高的转速和和更大的调速范围。

具有较高的精度和刚度，传动平稳，噪音低。

数控机床加工精度的提高和主传动系统的刚度有密切关系。

为此，应提高传动件的刚度和精度，齿轮齿面进行高频感应加热淬火增加耐磨性最后级还可采用斜齿轮，是传动平稳采用高精度轴承和合理支承跨距等等，以提高主轴组件的刚性。

良好的抗振性。

数控机床上般既要进行粗加工，又要进行精加工加工时可能由于断续切削加工余量不均匀运动部件不平衡以及切削过程中的自激振动等原因引起的冲击力和交变力的干扰，使主轴产生振动，影响加工精度和表面粗糙度，严重时破坏道具和零件，使加工无法进行。

因此在主轴传动系统中的各主要零件不但要具有定的静刚度，而且要求具有足够的抑制各种干扰力引起振动的能力抗振性。

抗振性用动刚度和和动柔度来衡量。

良好的热稳定性。

机床在切削加工过程中主传动系统的发热使其中所有零件产生热变形，破坏零部件之间的相对位置精度和运动精度，造成加工误差，且热变形限制了切削用量的提高，降低了传动效率，影响到生产效率。

为此，要求主轴部件具有较高的热稳定性，通过保持合适的配合间隙，并进行循环润滑保持热平衡等措施来实现。

相比普通铣床简单的变速系统。

由于数控铣床的主轴转速是由机器控制系统控制不是由操作人员完成，在检测装置的监测下，能实现通过简单的变速系统来完成切削时的速度变换，这样也有利于提高系统可靠性，响应特性，以及更便捷地拆装维修等。

.数控铣床变速机构形式.带有二级齿轮变速的主传动主轴通过二级齿轮变速，使主轴获得低速和高速两种转速系列，是比较常见的种配置方式。

属于分段无级变速，能确保低速时的大扭矩，满足机床对转矩特性的要求。

齿轮变速自动换挡可以通过拨叉，电液控制拨叉原理是利用控制系统输出的电信号来控制电磁阀的开关，再通过电磁阀的机械运动，操纵液压系统的动作，最后用液压缸活塞杆代动拨叉拨动滑移齿轮实现离合变速，特点是工作平稳，以实现自动化，目前也比较普遍。

通过带传动的主传动主要应用在转速较高变速范围不大的机床。

电动机本身的调速就能满足要求，可以避免齿轮传动引起的振动和噪声，适用于高速低转矩特性的要求的主轴。

保证主轴的伺服功能，须使用同步带。

同步带兼有带传动齿轮传动和链传动的优点，与般的带传动相比，它不会打滑，且不需要很大的张紧力，减小或消除了轴的静态径向力有传动效率高，传动比准确，质量轻等优点。

用两种电机分别驱动主轴这是种混合传动式，具有上述两种性能。

高速时电动机通过皮带轮直接驱动主轴旋转低速时，另电机通过通过两级齿轮传动驱动主轴旋转，齿轮起到降速和扩大变速范围的作用，这样就使恒功率区增大，扩大了变速范围，克服了低速时转矩不够且电动机功率不能充分利用的缺陷。

有主轴电动机直接驱动的主传动电动机轴与主轴用联轴器直接相连。

数控，铣床，进给，系统，设计，优秀，优良图纸摘要本论文主要研究数控铣床的轴进给系统。

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个国家的机械行业的发展水平。

其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。

关键词数控铣床轴进给系统滚珠丝杠螺母副数控铣床数控铣床的简介数控的加工过程数控铣床的组成数控铣床的分类数控铣床的用途和工艺特点.我国的数控产业我国数控产业的现状数控产业发展面临的问题数控产业的发展趋势.数控机床的优点.数控铣床轴进给系统的大致整体设计轴传动系统的设计.轴传动系统的参数设定.数控机床对主传动的要求.数控铣床变速机构形式.主轴的设计主轴材料的选择主轴结构的确定轴的校核计算.齿轮传动的设计计算模数的估算齿轮分度圆直径的计算齿轮宽度的确定齿轮其他参数的计算齿轮的校核接触疲劳强度轴进给系统总体方案的设计.设计参数.工作原理.总体方案设计数控系统的选择传动机构的选择联轴器选择主要零部件的计算与选用.轴工作载荷分析.轴工作载荷计算.滚珠丝杠螺母副的计算与选用丝杠导程的确定动载荷计算效率计算滚珠丝杠的精度选择滚珠丝杠的制动.滚珠丝杠螺母副支承的选择.滚珠丝杠螺母副的间隙消除与预紧.轴承的计算与选用轴承初选轴承的计算确定轴承的规格型号.传动系统的刚度计算丝杠拉压刚度滚珠丝杠螺母副的轴向接触刚度支承轴承的轴向刚度丝杠传动的综合拉压刚度.伺服电动机的选择计算确定步进电动机的类型确定脉冲当量最大静态转矩的选择.负载转动惯量的计算工作台折算到丝杠上的转动惯量丝杠折算到电动机的转动惯量传动系统折算到电机轴上的总转动惯量.负载力矩的计算计算折算到电动机主轴上切削负载力矩计算折算到电动机上的摩擦负载力矩计算附加负载力矩加速力矩计算空载时的快进力矩计算切削时的工进力矩计算空载启动力矩确定步进电动机的最大静转矩.导轨的选择导轨的介绍导轨的参数选取导轨的间隙调整导轨材料与热处理主要零件的校核.滚珠丝杠螺母副的校核滚珠丝杠螺母副临界转速的校核滚珠丝杠螺母副寿命的校