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动直线导轨选择计算六传动精度计算七丝杠拉压振动和扭转振动的固有频率验算八防护与润滑三回转工作台的设计计算回转工作台的简介二双蜗杆传动的结构设计三锥齿轮设计计算四夹紧机构的计算四参考文献概述数控机床的产生和发展随着科学技术的不断发展，对机械产品的质量和生产率提出了越来越高的要求。

机械加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最重要的措施之。

它不仅能提高产品的质量，提高生产率，降低生产成本，还能够大大改善工人的劳动条件。

在机械制造业中，尤其是在宇航造船以及国防工业中，单件小批量生产的零件灼占机械加工总产量的以上，其特点是加工批量小改型频繁零件精密度高而且形状复杂。

采用专用机床和生产线来加工这类零件就显得不合理，因此，制造业产生了对于通用高精度具有柔性的自动化机床的迫切需求，要求机床设备不仅要精度高而且要生产率高自动化程度高工人操作简单劳动强度低。

在此背景下，于年在美国诞生了世界上第台数控机床样机，用于直升飞机叶片加工。

其控制器全部采用电子管。

它的诞生标志着世界制造业进入数控时代。

从此，数控机床的发展引起世界范围的重视，并极大地促讲了制造业的发展。

在近十年中，特别是随着计算机技术的飞速发展，数控技术的发展也日新月异。

数控技术是综合应用了电于计算机自动控制伺服驱动和精密测量等多学科的技术成果的门综合性技术，因此它的发达程度在种程度上体现了个国家的综合工业实力。

年我国开始研制数控机床。

近年来，由于引进了国外的数控系统与伺服系统的制造技术，使我国数控机床在品种数量和质量方面得到了迅速发展。

虽然我国与先进的工业国家之间还存在着较大差距，但这种差距正随着工厂企业技术改造的深入开展不断缩小，发展数控机床的生产已成为目前机床行业的目标。

数控机床必将成为我国机械工业生产中的主要设备，为我国的四个现代化做出巨大的贡献。

二数控机床进给伺服系统特点从第台数控机床产生到现在的年间，数控技术发展非常迅速，并在机械行业中得到曰益广泛的应用，它具有以下特点能适应不同零件的加工生产效率和加工精度高，加工盾量稳定能完成复杂型面的加工工序集中，机多用，有着良好的经济效益减轻了操作者的疲劳强度，有利于生产管理的现代化。

数控机床的进给伺服系统由伺服电路伺服驱动装置机械传动机构及执行部件组成，它的作用是接受数控系统发出的迸给速度和位移指令信号，由伺服电路做定的转换和放大后，经伺服驱动装置直流交流伺服电机电液脉冲马达功率步进电机电液伺服阀液压马达等和机械传动机构，驱动机床的工作台主轴等执行部件实现工作进给和快速运动。

数控机床的进给伺服系统与般机床的控制系统有本质的区别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动速度与位置，以及几个执行部件按定的规律运动所合成的运动轨迹。

发展高性能的数控进给伺服系统，在很大程度上可以决定机床的加工精度表面质量和生产效率。

数控进给伺服系统的性能取决于伺服驱动系统与机械传动结构中各环节的特性，也取决于系统中各环节参数的合理分配。

以伺服驱动装置和控制调节器为中心的伺服驱动系统已有较成熟的理论分析实验研究和设计方法。

机械传动结构以及整个进给系统的研究，近几年也逐渐受到重视，并做了不少工作。

数控进给伺服系统是个位置控制系统，按其控制方式，可分为开环闭环和半闭环三类。

开环较，但如果负荷突然加大，或者脉冲频率变化较大，则执行机构的运动可能发生误差，这就是常说的失步现象。

在数控机床发展的初期年代至年代，开环曾被广泛应用，后因失步现象未能解决而逐步让位于闭环和半闭环，近年来步进电机技术有了很大的发展，今后开环系统仍有可能占有席之地。

闭环系统有反馈，可检查执行的情况，所以精度很高。

半闭环系统的反馈信号来源于伺服电机轴和滚动丝杠，不能纠正丝杠的导程误差和丝杠轴承的轴向跳动以及受力丝杠轴承的变形，因而精度比闭环要低些但是半闭环系统的执行机构和机械传动机构构成个振荡环节，般不易引起振荡。

因此，设计闭环系统和半闭环系统的出发点不同，设计半闭环系统主要考虑保证系统的定位精度，而设计闭环系统般应以计算稳定性为主，在保证有足够稳定性的条件下决定系统的参数。

为确保数控机床进给系统的传动进度和工作平稳性，对设计机械传动装置提出如下要求高传动精度和定位精度宽的进给调速范围响应速度要快无间隙传动稳定性好寿命长校正维护方便。

二纵向伺服进给系统的设计主要参数设定纵向工作台面尺寸长宽高回转工作台面尺寸直径高则得工作内台重量回转工作台重量工作台承重初估为根据以上估算得总的重量为设定工作进给速度为，快速进给速度，工作台综向工作行程为，横向工作行程为，铣削最大直径为。

根据最大切削条件为端铣刀直径为，齿，齿毫米齿，加工公斤毫米的高碳钢。

查铣工工艺学中级本表得牛毫米。

则得切齿查铣工工艺学中级本表得纵向切削力纵切横向切削力横切垂直切削力垂切选择宽调速直流电机驱动，半闭环控制。

根据机床设计手册选用宽调速直流电机驱动，型号为，它属于永磁型多极电机，其特点是定子磁极是高性能铁氧体，能承受高的峰值电流，加速性能好转子惯量大，热容量大，过载能力强低速高转矩，可与进给机构直接相联接调速范围可达，在低速下仍能平滑运转电刷换向性能好，可靠性高绝缘性好，寿命长可配装各种反馈元件。

二滚珠丝杠副的设计计算滚珠丝杠的导程的确定在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比，选择电机的最高工作转速，则丝杠的导程导轨采用滚动直线导轨。

确定丝杠的工作负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的试验公式计算。

选定导轨为滚动导轨，而般情况下，滚动导轨的摩擦系数为，取摩擦系数为，则丝杠所受的最大牵引力其中为颠覆力矩影响系数，般取为，现取为。

则得最大工作负载而丝杠的最小工作负载荷为摩擦力故其平均负载可按下式计算确定丝杠的平均转速最大进给时，丝杠的转速为最慢进给时，丝杠的转速为则得到丝杠的平均转速为确定丝杠所受的最大动载荷查数控机床表，取丝杠的工作寿命为同时取精度系数，负荷性质系数温度系数，硬度系数，可靠性系数可靠性为。

而丝杠的旋转圈数从而算得最大的动载荷为查数控机床表选用插管埋入式双螺母垫片预紧滚珠丝杠副，型号为，丝杠公称直径为，基本导程，其额定动载荷，额定静载荷，圈数列数，丝杠螺母副的接触刚度为，螺旋升角，丝杠底径，螺母长度为，取丝杠的精度为级。

滚珠丝杠副轴向间隙的调整和施加预紧力的方法采用双螺母预紧的方法，可把弹性变形量控制在最小限度内，双螺母经加预紧力调整后基本上能消除轴向间隙。

常用的双螺母消除轴向间隙的结构型式有三种垫片式预紧螺纹式预紧和齿差式预紧。

考虑到双螺母垫片式结构简单，可靠性好，刚度高装卸方便，故在本设计中采用双螺母垫片式预紧，预加载荷为，而最大载荷的为，可见预加载荷远大于最大载荷的，故满足要求。

丝杠的长度确定丝杠螺纹部分的长度，等于工作台的最大行程加上螺母长度加两端余程。

确定丝杠的支承跨距，支承跨距应略大于取为丝杠全长临界压缩负荷临界压缩负荷其中为材料的弹性模量为丝杠最小截面惯性矩为最大受压长度，按照结构设计取为安全系数，般取为最大轴向工作载荷为丝杠支承方式系数，查数控机床表得，则可见远大于，满足要求。

临界转速验算长丝杠在高速下工作时，为防止弯曲共振，应验算其临界转速其中为丝杠最小横截面为临界转速计算长度为安全系数，般取为材料的密度为丝杠支承方式系数，查数控机床表得，则可见远大于，满足要求。

确定滚珠丝杠的支承结构形式及支承轴承滚珠丝杠的支承方式有以下几种单支承方式这种安装方式只适用于短丝杠，它的承载能力小，轴向刚度低。

般用于数控机床的调节环节或升降台式数控铣床的垂直坐标系中。

两端固定方式这种安装方式刚度高，进行预拉伸后可减少丝杠自重变形，并能补偿热变形。

使刚度更高。

主要用于高精度的工作条件，这种形式结构复杂，工艺困难，成本最高。

端固定，端游动当滚珠丝杠较长时，端装推力轴承固定，另自由端装深沟球轴承。

这种方式下，丝杠有热膨胀的余地。

滚珠丝杠的支承，主要是约束丝杠的轴向窜动，其次才是径向约束。

考虑到本设计的系统精度般，丝杠较长，故采用端固定，另端游动的支承方式，固定端选用成对丝杠专用轴承组合，型号为，其额定动载，额定静载，预紧力为。

计算轴承动负荷为寿命系数为转速系数故能满足要求。

游动端的支承查机械设计手册，选深沟球轴承，型号为。

三选伺服系统和检测装置选伺服系统伺服系统般由驱动控制单元比较元件调节放大单元驱动元件控制对象及检测反馈环节组成。

伺服系统按控制方式分为开环伺服系统，半闭环伺服系统和闭环伺服系统。

半闭环方式是从电机轴上进行位置检测，因此它能有效地控制电机的转速和电机轴的位移，然后在通过滚珠丝杠之类的传动机构，把它转换成工作台或其它移动部件的直线运动。

半闭环伺服系统虽然精度不如闭环伺服系统，但其结构简单造价较低环路短刚度好间隙少，系统不易受到机械传动装置的干扰，工作稳定性较好，调试相对容易。

缺点是如果机械传动部分误差过大或者其误差值又不稳定，那么就难易补偿。

所以中等精度以上的数控机床多选用半闭环伺服系统。

在本设计中，由于机床精度要求不高，故选定伺服系统为半闭环伺服系统，并选取丝杠的精度为级精度。

检测元件选取数控机床对直线位移进行检测的装置般有直线型和旋转型两种，本设计采用旋转型测量装置脉冲编码器根据数控机床滚珠丝杠的螺距来选用不同型号的编码器。

它是通过和工作台直线运动相关联的回转运动，间接的测量工作台的直线位移。

其测量精度取决于测量元件和机床传动链两者的精度。

速度检测，其目的是精确控制转速，转速检测元件常用测速发电机。