（优秀毕业全套设计）Φ500mm的数控车床总体设计及纵向进给设计

例如，采用滚珠丝杠螺母传动副滚动导轨贴塑导轨等。

尽量消除传动间隙。

例如，采用消隙齿轮等。

提高系统刚度。

缩短传动链可以提高系统的传动刚度减小传动链误差。

也可以用预紧的方法提高系统刚度。

例如，采用预加负载的滚动导轨和滚动丝杠副等。

计算机的选择微机数控系统由存储扩展电路接口电路伺服电机驱动电路检测电路等组成。

.总体设计方案的确定系统的运动方式与伺服系统的选择由于改造后的经济型数控铣床应具有定位直线插补顺圆插补逆圆插补暂停循环加工公英制螺纹加工等功能，故应选择连续控制系统。

考虑到属于经济型数控机床加工精度不高，为了简化结构降低成本容易调试和维护，经济型数控铣床应选用步进电机开环控制系统。

计算机系统根据机床要求采用位微机。

由于系列单片机具有集成度高可靠性好功能强速度快抗干扰能力强性能价格比高等特点，决定采用系列的单片机扩展系统。

控制系统由微机部分键盘显示器，接口及光隔离电路，步进电机功率放大电路等组成。

系统的加工程序和控制命令通过键盘操作实现，显示器采用数码管显示加工数据及机床状态等信息。

机械传动方式为实现机床所要求的分辨率，采用步进电机经齿轮减速再传动给丝杠。

为保证定的传动精度和平稳性，应尽量减少摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。

同时为提高传动刚度和消除间隙，采用有预加负载的结构。

齿轮传动也要采用消除齿侧间隙的结构。

第章确定切削用量及选择刀具.刀具选择刀具选择铣平面硬质合金端铣刀或立铣刀，尽是采用二次走刀。

凸台凹槽箱口面立铣刀。

毛坯表面或粗加工孔镶硬质合金刀片的玉米铣刀粗皮刀。

立体型面和变斜角轮廓外形球刀环形刀锥形刀盘形刀。

二原则安装调整方便刚性好耐用和精度高。

尽是用较短刀柄，保证刚性。

三排序原则减少刀具数量装夹次，尽是加工完即使刀具规格相同，粗精加工刀具分开先铣后钻精加工，先曲面后二维轮廓尽可能自动换刀。

.切削用量确定粗效率半精精质量兼顾效率。

主轴转速根据线速度确定端铣周铣切深最好是等于加工余量。

切宽与刀具直径成正比，与切深成反比。

粗加工大切深大进给低切速。

精加工小切深小进给高切速。

.切削三要素主轴转速切削深度进给速度。

少切削，快进给。

.加工精度和表面粗糙度加工精度尺寸精度形状精度位置精度。

尺寸精度公差与配合国家标准。

。

新公差等级与旧公差等级的对照及应用新公差等级旧精度等级加工方法应用轴孔无研磨用于量块量仪制造研磨用于精密仪表精密机件的光整加工无研磨珩磨精磨精铰精拉用于般精密配合。

在机床和较精密的机器仪器制造中用得最为普遍磨削拉削铰孔精铣精镗精铣粉末冶金铣镗铣刨插用于般要求。

主要用于长度尺寸的配合外，如键和键槽的配合粗铣粗镗粗铣粗刨插钻冲压压铸用于不重要的配合。

也用于非配合冲压压铸用于非配合铸锻焊气割形状精度零件上的线面要素的实际形状相对于理想形状的准确程度。

国家标准规定了六项形状公差直线度平面度圆度圆柱度线轮廓度面轮廓度。

位置公差零件上点线面要素的实际位置相对于理想位置的准确程度。

国家标准规定了八项位置公差定向平行度垂直度倾斜度。

定位同轴度对称度位置度。

跳动圆跳动全跳动。

表面粗糙度表面上微小峰谷高低程度。

国家标准轮廓算术平均偏差或近似于微观不平十点高度在常用数值范围内，.，在图样上应优先选用。

表面粗糙度允许值及加工方法表表面要求表面特征加工方法旧国际光洁度级别代号第系列第系列第系列第系列不加工毛坯表面清除毛刺粗加工明显可见的刀纹粗铣粗铣粗刨钻粗锉▽可见刀纹▽微见刀纹▽半精加工可见加工痕迹半精铣精铣精铣精刨粗磨▽.微见加工痕迹▽不见加工痕迹.▽.精加工可辨加工痕迹的方向精铰刮精拉精磨▽微辨加工痕迹的方向▽不辨加工痕迹的方向▽精密加工暗光泽面精密磨削珩磨研磨超精加工抛光▽亮光泽面▽镜状光泽面▽雾状光泽面▽镜面镜面磨削研磨▽.刀具材料碳素工具钢。

合金工具钢，。

高速钢，硬质合金。

另外，还有新型硬质合金陶瓷材料人造金刚石立方氮化硼等。

第章纵向进给系统设计计算.选择脉冲当量脉冲当量是衡量数控机床加工精度的个基本技术参数。

经济型数控车床车床常采用的脉冲当量是。

根据机床精度要求确定脉冲当量纵向.，横向.半径.计算切削力用车床经验公式来计算主切削力式中指车床身上最大加工直径。

横切端面时主切削力可取纵切时的。

求出主切削里以后再按以下比例分别求出分力和。

式中指走刀方向的切削力指垂直走刀方向的切削力。

下图为纵切和横切时切削力的示意图。

图纵切和横切时切削力的示意图纵车外圆主切削力按经验公式估计算按切削力各分力比例.滚珠丝杠螺母副的计算和选型纵向进给丝杠计算进给轴向力纵向进给这里为三角形导轨式中指颠覆力矩影响的实验系数，综合导轨取.指滑动导轨摩擦系数取之间的值指流板及刀架重力，。

则计算最大动负载考虑滚珠丝杠在运转过程中冲击扰动对寿命的影响，则最大动负载的计算公式为式中指滚珠丝杠导程，初选指丝杠转速，指最大切削力条件下的进给速度，可取最高进给速度的，此处取.指使用寿命时间，对于数控机床取.。

指寿命，以转为单位指运动系数，见表，选.。

表运转系数运转状态运转系数无冲击运转般运转有冲击运转则滚珠丝杠螺母副的选型从手册或样本的滚珠丝杠副的尺寸系列表中可以找到相应的动负载的滚珠丝杠副的尺寸规格和结构类型，选用时应满足的条件。

查表可采用外循环调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，.圈列，其额定动负载为，符合的条件。

精度等级按表，选为级。

表滚珠丝杠行程公差项目符号有效行程精度等级目标行程公差行程变动量公差任意内行程变动量弧度内行程变动量传动效率计算式中指螺旋升角，指摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数其摩擦角，约等于。

则刚度验算先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图，如图所示，最大轴向力为，支承间距，丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的。

图纵向进给系统计算简图计算如下丝杠的拉伸或压缩变形量材料弹性模数，对钢来说是等于这个值.，.则指滚珠丝杠按内径定的截面积丝杠导程的变化量为总长度，丝杠上的变形量，由于两端均采用推力球轴承，则值滚珠与螺纹滚道间接触变形由.承载滚珠数量由于滚珠丝杠副施加预应力，且预应力为轴向负载的，则变形.支承滚珠丝杠轴承的轴向接触形变这里采用有预紧时的推力球轴承则查机械设计手册中表，采用型推力球轴承，其，滚动体直径.，滚动体数量，则定位误差规定定位精度稳定性校核滚珠丝杠两端采用推力轴承，不会产生失稳现象，故不需作稳定性校核。

.齿轮进给齿轮箱传动比计算纵向进给齿轮箱传动比计算已确定纵向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角，可计算出传动比在闭式软齿面齿轮传动中，齿轮的弯曲强度总是足够的，因此齿数可取多些，推荐取。

所以可选定齿轮数为横向进给齿轮箱传动比计算已确定纵向进给脉冲当量，滚珠丝杠导程，初选步进电机步距角，可计算出传动比可选定齿轮数为因进给运动齿轮受力不大，模数取。

有关参数参照表。

表传动齿轮几何参数所处位置纵向横向齿数分度圆直径齿顶圆直径齿根圆直径齿宽中心距.步进电机的计算和选型纵向进给步进电机计算等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量可由下式计算式中指步进电机转子转动惯量指齿轮的转动惯量指滚珠丝杠转动惯量指工件及工作台重量指丝杠导程参考同类型机床，初选反应式步进电机，其转子转动惯量。

分别表示齿轮的分度圆直径和齿宽分别表示齿轮的分度圆直径和齿宽分别表示纵向滚珠丝杠的公称直径和支承间距把这些数据代入上式电机力矩计算机床在不同的工况下，其所需转矩不同，下面分别按个阶段计算快速空载起动力矩在快速空载起动阶段，加速度所占的比例较大，具体计算公式如下以上式中指空载起动时折算到电机轴上的加速度力矩指折算到电机轴上的摩擦力矩指丝杠预紧时折算到电机轴上的附加摩擦力矩指传动系统折算到电机轴上的总的转动惯量指电机最大角加速度指电机最大转速指运动部件最大进给速度指脉冲当量指步进电机步距角指运动部件从停止起动到最大快进速度所需时间，这里是指导程的摩擦力，指垂直方向的切削力指工件及工作台重量指导轨摩擦系数，指运动部件的总重量指齿轮降速比按计算指传动链总效率，般可取指滚珠丝杠预加负载，般取，为进给轴向力指滚珠丝杠导程指滚珠丝杠未加预紧时的传动效率，般取。

将以前计算所得数据代入则快速移动时所需力矩最大切削负载时所需力矩从上面计算可以看出，和三种工况下，以快速空载起动所需力矩最大，以此项作为初选步进电机的依据。

由表得当步进电机为三相六拍时则。

表步进电机起动转距与最大静转距关系步进电机相数三相四相五相六相拍数.按此最大静转距从表中查出，型最大静转距为