偏心距螺纹升角螺螺杆外径螺杆内径杆螺杆接触直径螺母螺纹直径螺母内径滚动导轨的计算与选择目前，滚动导轨在数控机床上应用非常广泛，因为其摩擦系数动静摩擦系数很接近，几乎不受运动速度的变化的影响，运动轻便灵活，所需驱动功率小，摩擦发热小，磨损小，精度保持性好低度运动时不易出现爬行现象，因而定位精度高，所以选用滚动导轨。

滚动导轨副的额定寿命滚动导轨的额定动载荷的计算由于要计算额定动载荷首先需要计算出作用在滚动导轨副上的载荷，由资料文献可知作用在滚动导轨副上的载荷计算公式如下图工作台及导轨块的放置式中的为作用于同平面内的若干套导轨副的总载荷在这里我的设计任务中指出了，。

则式中分别取，，，将上面的数据代入相应的公式中可得到滑块上的工作载荷根据工作载荷选型号为的导轨，其参数为，。

滚动导轨副的额定寿命额定寿命计算其计算公式如下式中额定寿命额定动载荷滑块上的工作载荷温度系数运行时的温度小于查相关资料可的接触系数导轨上的滑块数为查相关资料精度系数精度等级为级查相关资料载荷系数硬度系数滚道硬度不得低于故通常取。

使用寿命用公式式中单向行程每分钟往返次数。

次初选直线导轨副型参为额定动载。

代入公式计算得寿命时间的计算故初选型号满足设计要求。

直线导轨副的参数步进电机的计算与选择步进电动机减速箱广州菱科自动化设备有限公司日本富士美国等交流伺服电机重庆钧智自动化仪器控制有限公司山东博特精工股份有限公司台达交流伺服电机等台湾电子工业股份有限公司目录摘要第章总体设计方案拟定系统运动方式的确定与伺服系统的选择机械传动方式计算机系统选择第二章机床进给伺服系统机械部分设计计算设计参数滚珠丝杠螺母副的计算与选型计算进给牵引力计算最大动载荷滚珠丝杠螺母副的选型传动效率计算刚度的验算稳定性验算滚珠丝杠副的几何参数滚动导轨的计算与选择滚动导轨副的额定寿命直线导轨副的参数步进电机的计算与选择步进电动机减速箱的选用步进电动机的计算与选型第三章微机数控系统硬件电路设计控制系统步进电机介绍可编程逻辑控制器工作台升降控制主要参考文献摘要摘要小型立式铣床工作台升降和制动装置设计。

数控机床的加工系统立体仓库中堆垛机的平面移动系统平面绘图仪的绘图系统等，尽管结构和功能各不相同，但基本原理相同。

机电体化系统是将机械系统与微电子系统结合而形成的个有机整体。

本文通过对小型立式铣床工作台的机械系统控制系统及接口电路的设计，阐述了机电体化系统设计中共性和关键的技术。

本次课程设计，主要设计和研究小型立式铣床工作台及其电气原理图。

确定小型立式铣床工作台的传动系统，选择了螺旋传动，验算了螺旋传动的刚度稳定性，寿命等参数还设计了导轨，根据其用途和使用要求，选择了直线滚动导轨副，确定了其类型转动力矩转动惯量。

关键词小型立式数控铣床滚珠丝杠螺母副直线滚动导轨副步进电动机第章总体设计方案拟定系统运动方式的确定与伺服系统的选择数控系统按运动方式可分为点位控制系统直线控制系统和连续控制系统。

为了满足小型立式铣床工作台运动定位，暂停，急停等功能，故选择连续控制系统。

伺服系统有开环和半闭环。

考虑到工作台实际位移的检测，补偿系统的误差，采用开环控制系统，利用步进电机进行驱动。

机械传动方式为了实现设计要求的分辨率，采用步进电机转动丝杠。

为了保证定的传动精度和传动平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。

同时，为了提高传动刚度和消除传动间隙，采用有预加负荷的结构。

计算机系统选择三菱具有结构灵活，传输质量高速度丝杠的滚动摩擦系数，其摩擦角约等于。

由选用的的滚珠丝杠的相关数据可知丝杠螺旋升角为代入公式计算得刚度的验算先画出此进给滚珠丝杠支承方式草图，如图所示最大牵引力为，滚珠丝杠的有效行程，滚珠丝杠的余程，丝杠螺纹长度取，支撑跨度，丝杠的全长。

图向进给系统计算简图滚珠丝杠副的轴向变行会影响进给系统的定位精度及运动的平稳性，因此应考虑以下引起轴向变形的因素丝杠的拉伸或压缩变形量在总的变形量中占的比重较大，可以用计算方法或查图表的方法决定，查图，根据下式计算式中丝杠的最大工作载荷，单位为滚珠丝杠两支承间的距离丝杠材料的弹性模量，钢的丝杠按底经确定的截面积，单位为。

计算得滚珠与螺纹滚道间接触变形丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负载的由于端双向推力球轴承，端采用深沟球轴承，而且丝杠又进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高倍实际变形量。

有预紧时按下式计算式中滚珠直径，单位为滚珠总数量，列数圈数单圈滚珠数，内循环，外循环预紧力，单位为。

根据以上计算得由表得精度滚珠丝杠的有效行程在以下时，行程允许的偏差为，小于要求的定位精度合乎设计的要求。

稳定性验算对已选定尺寸的丝杠在给定的支承条件下，承受最大轴向负载时，应验算其有没有产生纵向弯曲失稳的危险，产生失稳的临界负载用下式计算式中丝杠材料弹性模量，对钢截面惯性矩，丝杠截面惯性矩为丝杠螺纹的底径丝杠两支承间距离丝杠的支承方式系数，由表，取压杆稳定安全系数，般取为，取。

根据前面的相关数据可知上式中的截面惯性矩丝杠两支承端距离，我所选用滚珠丝杠的支承快带宽稳定，范围广，低成本，适用面广等优点。

因此我们采用三菱。

第二章机床进给伺服系统机械部分设计计算设计参数工作台尺寸长宽工作台升降行程工作台总重最高运行速度步进电机运行方式空载切削交流伺服电动机运行方式空载切削系统分辨率开环模式半闭环模式系统定位精度开环模式半闭环模式切削负载向向向。

滚珠丝杠螺母副的计算与选型计算进给牵引力作用在滚珠丝杠上的进给牵引力主要包括切削时的走刀抗力以及移动件的重量和切削分力在导轨上的摩擦力。

因而其数值的大小与导轨的型式有关，由于在设计中采用的是加有导轨块的滚动导轨，所以选择的计算公式为矩形导轨的计算公式。

计算公式为式中向切削分力向切削分力向切削分力移动工作台总重导轨上的摩擦系数，随导轨型式而不同颠覆力矩影响系数。

矩形导轨的，，式中，，，。

代入计算得计算最大动载荷选用滚珠丝杠副的直径时，必须保证在定轴向载荷作用下，丝杠在回转万转转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。

这个轴向负载的最大值即称为该滚珠丝杠能承受的最大动负载，用下式计算选择式中额定寿命丝杠转速，温度系数，查表，工作温度小于，取硬度系数，查表精度系数，查表，取负载性质系数，查表可靠性系数，查表，取，可靠度为℅。

初选导程，由任务书可知最大切削力下的速度，则代入公式可计算得滚珠丝杠螺母副的选型根据以上算得的最大动负载在设计指导书中选用型号为的滚珠丝杠，其名义直径为，滚珠的排列为圈列，额定动载荷为，满足前面进给方向的要求。

精度等级按机电装备设计课程设计指导书表选为级。

传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率式中丝杠螺旋升角摩擦角，滚珠转。

因此，根据来选择步进电动机的最大静转矩时，需要考虑安全系数。

取，则步进电动机的最大静转矩应满足上述初选的步进电动机型号为，由表差得该型号电动机的最大静转矩为。

可见，满足要求。

步进电动机的性能校核最快工进速度时电动机输出转矩校核工作台最快工进速度为，脉冲当量为脉冲，则电动机对应的运行频率为从电动机的运行矩频特性曲线图可以看出，在此频率下，电动机的输出转矩，远大于最大工作负载转矩，满足要求。

最快空载移动时电动机输出转矩校核工作台最快空载移动速度为，电动机对应的运行频率在此频率下，电动机的输出转矩，大于最大工作负载转矩，满足要求。

最快空载移动时电动机运行频率校核与最快空载移动速度对应的电动机的运行频率。

查表可知电动机的空载运行频率可达，可见没有超出上限。

启动频率计算已知电动机转轴上的转动惯量，电动机转子转动惯量，电动机转轴不带任何负载时的空载启动频率。

则步进电动机克服惯性负载的启动频率为上式说明，要想保证步进电动机启动时不失步，任何时候的启动频率都必须小于综上所述，工作台选用的电动机，完全满足设计要求。

第三章微机数控系统硬件电路设计控制系统随着微电子技术和计算机技术的发展，可编程序控制器有了突飞猛进的发展，其功能已远远超出了逻辑控制顺序控制的范围，它与计算机有效结合，可进行模拟量控制，具有远程通信功能等，有人将其称为现代工业控制的三大支柱即，机器人，之。

目前已广泛应用于冶金矿业机械轻工等领域，为工业自动化提供了有力的工具。

由于步进电机具有精度高惯性小工作可靠，能实现高精度快速开环控制的特点，被广泛应用在各种不同的运动控制系统中。

步进电机作为种常用的电气执行元件，广泛应用于自动化控制领域。

对于步进电机的控制通常有两种方法种是采用专用控制器，这种控制器主要由脉冲信号发生器环形脉冲分配器和功率放大器组成另种是用主控单元加位控单元实现步进电机控制，该方法提高了通用化程度，单位控单元应用最为广泛。

我们根据设计要求和计算选用型步进电动机，查表，选择与之配套的驱动器为。

可编程逻辑控制器即可编程逻辑控制器，是种数字运算操作的电子系统，专为在工业环境应用而设计的。

它采用类可编程的存储器，用于其内部存储程序，执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数与算术操作等面