（终稿）XK716数控机床z向直流伺服进给系统系统设计（全套完整有CAD）

圆柱体的转动惯量可依据公式式中材料密度，对钢取圆柱体直径.对于齿轮丝杠等就是其等效直径圆柱体长度，对于齿轮丝杠等就是其等效齿宽或长度则则可算得惯量匹配验算初选的直流电机安川的转子的转动惯量.转动系统与直流电机的惯量匹配条件而所以惯量是匹配的。

.负载转矩计算及最大静转矩选择计算快速空载起动时所需力矩依据公式式中快速空载起动力矩空载起动时折算到电机轴上最大加速力矩折算到电机轴上的摩擦力矩由于丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦力矩又式中惯量和，电机最大角加速度又其中电机最大转速运动部件从停止起动加速到最大快进速度所需时间取又则则故又因为式中导轨的摩擦力传动链总效率，般可取，现取又式中垂直方向的切削力，导轨摩擦系数，贴塑导轨横向工作台及夹具重量，则故又式中滚珠丝杠预加载荷，取滚珠丝杠预紧时的传动效率，故快速进给时所需力矩依据公式而故有.最大切削负载时所需力矩根据公式式中折算到电机轴上的切削负载力矩又有公式式中进给方向最大切削力，则故.最大静转矩选择依据文献实用机床设计手册上，有对于在最大切削力下工作时所需要电机最大静转矩为对于空载起动时所需要的电机最大静转矩为由和可知，以计算得恒大于所以就以作为选取直流电机最大静转矩的依据。

而初选的直流电机为安川，它的最大静转矩为所以初选的直流电机型号符合要求。

.直流电机动载荷矩频特性和运行矩频特性由数控技术得动矩频特性运行矩频特性其中最大切削力下的进给速度，可取最高进给速度的，现取中间值，即。

所以由直流电机安川的矩频特性和运行矩频特性参数可以看出所选直流电机在起动时力矩是满足要求的。

所以最终就确定直流电机的型号为安川直流伺服电机。

.导轨的设计与选型导轨概述导轨主要用来支撑和引导运动部件沿定的轨道运动。

在导轨副中，运动的方称为动导轨，不动的方称为支承导轨。

动导轨相对于支承导轨运动，通常作直线运动和回转运动。

.对导轨的要求导向精度高导向精度主要是指导轨沿支承导轨运动的直线度和圆度。

影响导向精度的主要因素有导轨的几何精度导轨的接触精度导轨的结构形式动导轨及支承导轨的刚度和热变形，还有装配质量。

导轨的几何精度综合反映在静止或低速下导轨的导向精度。

图.铣削抗力及工作台上的载荷进给工作台工作载荷计算作用在进给工作台上的合力与铣刀刀齿受到的铣削抗力的合力大小相同方向相反，如图所示。

合力就是设计和校核工作台进给系统时要考虑的工作载荷可以沿着铣床工作台运动方向分解为三个力工作台纵向进给方向载荷，工作台横向进给方向载荷，工作台垂直进给方向载荷。

进给工作台的工作载荷和与切向铣削力之间有定的经验比值见表。

因此，计算出后，即可计算出进给工作台的工作载荷和。

表.工作台工作载荷与切向铁削力的经验比值在表中，表示铣削宽度，它是铣削用量要素之，是垂直于铣刀轴线测量的切削层尺寸从图可知，圆柱铣削时，为待加工表面与已加工表面之间的垂直距离端铣时，恰为工件宽度，不是待加工表面与已加工表面之间离。

图.顺铣与逆铣图.表示圆柱铣的顺铣和逆铣的不同方式。

顺铣时，纵向进给方向载荷与进给方向致，垂直进给方向载荷向下，逆铣时方向相反。

图.表示对称端铣和不对称端铣。

对称端铣分有顺铣和逆铣之分。

在表中，。

表示圆柱铣刀直径或端铣刀直径，表示每齿进给量齿，即铣刀每转个齿间角时工件与铣刀的相对移动量。

每齿进给量每转进给量和工作台的进给速度三者之间的关系为式中铣刀齿数铣刀转速首先初步估算工作台的重量首先要初步估算工作台的重量及铣削工件的最大切削力才能进行设计。

轴方向移动的工作台尺寸长宽高为，重量约为.，最大行程轴方向移动的工作台尺寸长宽高为，重量约为.，最大行程设夹具及工件的质量约为，重量约为则工作台总质量约为.，总重量约为.包括夹具及工件。

铣削用量选择铣削用量选择原则首先应尽可能取较大的切削深度及切削宽度然后尽可能取较大的每齿进给量，最后才尽可能取较大的铣削速度。

粗铣时余量大，加工要求低，主要考虑铣刀的耐用度及铣削力的影响而精铣时余量小，加工要求高，主要考虑加工质量的提高。

.铣削深度的选择当工件表面要求的光洁度为时，通常铣削无硬皮的钢料时，铣削铸钢或铸铁时。

当工件表面要求的光洁度为时，可分粗铣半精铣两步铣削。

粗铣后留余量。

当工件表面要求的光洁度为时，可分粗铣半精铣精铣三步铣削。

半精铣，精铣左右。

.每齿进给量的选择当铣削深度选定后，尽可能取较大的每齿进给量。

粗铣时限制每齿进给量的是铣削力及铣刀容屑空间的大小，当工艺系统刚性俞好及铣刀齿数愈少五”期间行业发展的重中之重，要从质量可靠性服务等方面入手，创品牌扩市场挡进口争出口，争取在五年内使国产数控机床国内市场占有率有较大提高。

意见切中了我国数控机床发展中的关键问题，为发展国产数控机床提供了良好的政策环境。

毫无疑问，随着意见的贯彻实施，多年来困扰我国机床工具行业发展的数控机床产业化和自主开发能力偏低的问题，将得到定程度的解决，国产数控机床在国内市场占有率长期不高的局面将被扭转。

高等学校作为国家各类人才的培养基地，为装备制造业培养急需的数控机床开发与应用人才，是义不容辞的责任。

.数控机床的发展趋势随着科学技术的发展，制造技术的进步，以及社会对产品质量和品种多样化的要求越来越强烈。

中小批量生产的比例明显增加，要求现代数控机床成为种精密高效复合集成功能和低成本的自动化加工设备。

同时，为了满足制造业向更高层次发展，为柔性制造单元柔性制造系统，以及计算机集成制造系统提供基础设备，也要求数控机床向更高水平发展。

当前，数控机床技术呈现如下发展趋势高精度化运动高速化柔性化高自动化高可靠性智能化复合化网络化开放式体系结构。

.数控铣床的主要功能及特点数控铣床的可分为立式卧式和立卧两用式数控铣床，各种铣床适用的数控系统不同，其功能也不尽相同。

除各有其特点之外，常具有下列主要功能点位控制功能连续轮廓控制功能刀具半径自动补偿功能刀具长度补偿功能镜像加工功能固定循环功能特殊功能。

具备自适应功能的数控铣床可以在加工过程中把感受到的切削状况的变化，通过适应性控制系统及时控制机床改变切削用量，使铣床及刀具始终保持最佳状态，从而可获得较高的切削效率和加工质量，延长刀具使用寿命。

数控铣床的主要特点高柔性及工序复合化加工精度高生产效率高减轻操作者的劳动强度。

.数控铣床的分类和应用数控铣床的分类按运动方式分点位控制数控铣床直线控制数控铣床轮廓控制数控铣床按控制方式分开环控制数控铣床闭环控制数控铣床半闭环控制数控铣床按主轴的布局形式分立式数控铣床卧式数控铣床立卧两用式数控铣床等等数控铣床的应用数控铣床主要用于加工平面和曲面轮廓的零件，还可以加工复杂型面的零件样板模具螺旋槽等。

同时也可以进行钻扩铰锪和镗孔的加工，但因数控铣床不具自动换刀功能，所以不能完成复杂孔的加工。

数控铣床主要应用于汽车制造业模具制造业机床制造业航空航天业造船业军事工业及其他行业.数控机床的参数本课题设计的立式数控铣床可以铣削平面和沟槽，也可加工空间曲面若将铣刀换成钻头或绞刀，则可加工光孔或螺纹孔。

铣床主要技术参数如下工作台工作面尺寸长宽工作台向最大行程工作台向最大行程工作台型槽数工作台型槽宽工作台型槽间距机床分辨率均为.最大移动速度.本章小结本章节首先介绍了数控技术的背景发展历程，进而分析了数控技术的国内外现状及未来趋势，最后介绍了研究的主要内容和意义。

第章向进给传动系统的设计和计算.进给伺服系统的设计对进给伺服系统的基本要求进给伺服系统不但是数控机床的个重要组成部为了跟踪国外现代制造技术的发展，北京机床研究所还研制出了型和型柔性制造单元和柔性制造系统。

改革开放近年来，我国的数控机床产业取得了举世瞩目的成就。

特别是“十五”期间，数控机床发展进人了快车道。

国家有关部门的统计数字表明，“十五”是我国机床工具行业发展最快的五年。

年，我国机床工具行业产品销售收人亿元，大约是年亿元的倍，平均年增长约年，全国金属切削机床产量为万台，大约是年万台的．倍，平均年增长约写。

机床工具行业的主导产品数控机床的发展速度远高于机床工具全行业的平均发展速度。

国产数控金属切削机床年产量从“九五”计划末期的几千台，增加到年的台，年的台，年的台，年的台，其中年的产量大约是年产量的.倍，平均年增长约。

金属加工机床产值数控化率从年的.提高到年的．，形成了批数控机床生产的主导企业，年数控机床年产量超千台的企业有家，其产量合计占全行业数控机床总产量的以上，其中数控机床产量最高的家企业年产量达多台。

连续几年来数控机床产量快速上升，也带动了出口，年全行业数控金属加工机床出口台。

数控机床的年产量已经突破原国家经贸委发布的到年全国数控机床产量达到台的奋斗目标。

数控机床的品种也从“九五”期间的种发展到目前的多种。

国产数控机床产品大部分达到了国际世纪年代初期或中期水平，为国家重点建设提供了批高水平的数控机床。

不仅如此，“十五”期间，我国在高端数控机床关键技术研究方面取得重大突破。

目前，我国在普及型数控机床技术上已经成熟，还基本掌握了多五坐标联动的关键技术。

这不仅打破了国外的技术封锁，而且使该技术进人实用性阶段。

北京机电研究院为东方汽轮机厂开发的五轴联动加工中心，已在东方汽轮机厂实际应用，不仅完全满足了汽轮机叶片加工质量的要求，而且其加工效率可与进口机床的媲美，但其价格仅为进口机床的三分之。

复合加工技术的研究也取得很大成绩，我国研制成功的五轴联动车铣复合加工中心五轴五面加工中心双主轴车削中心等均已实现商品化。

我国高速加工技术的研究与应用取得重要进展。

其中在直线电动机应用技术的研究方面，基本掌握了负载变化扰动热变形补偿隔磁和防护等部分关键技术，填补了我国在直线电动机应用技术领域的空白，进步缩短了与国外的差距。

此外，我国还完成了高速主轴单元的产品开发和加工制造工艺的研究，并在国产加工中心上应用。

超精密加工亚微米技术和装备的研究也取得突破，北京机床研究所研制的超精密加工和纳米加工技术与装备已达到世界领先水平，打破了国外对我国的技术封锁。

加工生产率高。

有利于生产管理的现代化。

对加工对像的适应性强。

并且目前在机械行业中，随着市场经济的发展，产品更新周期越来越短，中小批量的生产所占有的比例越来越大，对机械产品的精度和质量要求也在不断地提高与推进。

所以普通机床越来越难以满足加工的要求，同时由于技术水平的提高，数控机床的价格在不断下降，因此，数控机床在机械行业中的使用将越来越普遍，而对原有普通机床的数控化改造也应是越来越广泛，依照设计任务本设计对铣床进行了数控化改造。

.数控机床的产生和发展随着社会生产和科学技术的迅速发展，机械产品日趋精密复杂，且要求频繁改型，特别是在宇航造船军事等领域所需的机械零件，精度要求高，形状复杂，批量小。

加工这类产品需要经常改装或调整设备，普通机床或专用化程度高的自动化机床般不能适应这些要求。

为了解决上述问题，种新型的机床数控机床应运而生。

这种新型机床具有适应性强加工精度高加工质量稳定和生产效率高等优点