（优秀毕业全套设计）数控铲磨床纵向进给系统的设计（整套下载）

普通机床如等是金属切削加工最常用的类机床。

普通机床刀架的纵向和横向进给运动是由主轴回转运动经挂轮传递而来，通过进给箱变速后，由光杠或丝杠带动溜板箱纵溜箱横溜板移动。

进给参数要靠手工预先调整好，改变参数时要停车进行操作。

刀架的纵向进给运动和横向进给运动不能联动，切削次序也由人工控制。

对普通机床进行数控化改造，利用数控装置，机床就可以按预先输入的加工指令进行切削加工。

由于加工过程中的切削参数，切削次序和刀具都会按程序自动调节和更换，再加上纵向和横向进给联动的功能，数控改装后的机床就可以加工出各种形状复杂的回转零件，并能实现多工序自动车削，从而提高了生产效率和加工精度，也能适应小批量多品种复杂零件的加工。

十几年来，随着科学技术的发展，机床也在不断进步，数控系统产品不断改进完善，并且有了阶段性的突破，使新的经济型数控系统功能更强，可靠性更稳定，功率增大，结构简单，维修方便。

由于这项技术的发展增强了经济型数控的活力，根据我国国情，该技术在今后段时间内还将是我国机械行业老设备改造的很好途径。

对于原有老的经济型数控机床，特别是年代末期改造的设备，由于种种原因闲置的很多，浪费很大在用的设备使用至今也十几年了，同样面临进步改造的问题通过改造可以提高原有装备的技术水平，大大提高生产效率，创造更大的经济效益。

总体方案设计.机床的运动关系数控铲磨床主要通过砂轮的磨削来实现对刀具的加工，加工的过程中的运动主要包括工件主轴回转运动，砂轮纵向移动，砂轮横向进给运动，砂轮的回转运动这四部分所形成的空间运动。

工件的回转和砂轮的纵向移动构成螺旋运动，砂轮的横向进给和砂轮的回转构成铲背运动，两种运动合成完成滚刀的铲磨加工。

.传动方案的设计纵向进给系统中初步设计利用交流伺服电机驱动整个传动系统运动，并且通过丝杠将电机的旋转转换为直线运动，通过联轴器使丝杠与电机直接连接，丝杠两端采用端固定端简直的支撑方式，丝杠螺母通过连接部分与工作台连接，从而实现铲磨床的纵向进给运动。

初步设计如图.所示。

图.方案简图丝杠的选型及支撑方式的设计丝杠是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。

滚珠丝杠具有传动效率高摩擦损失小，传动精度高，磨损小使用寿命长等优点。

相对于滑动丝杠来说，滚珠丝杠仅用较小的扭矩就能获得较大的轴向推力而且功耗损失只有滑动丝杠的。

滚动摩擦的启动摩擦阻力很小，所以滚珠丝杠螺母副的动作灵敏，并且滚动摩擦阻力几乎与运动速度无关，这样就可以保证运动的平稳性，即使在低速下仍可获得均匀的运动，保证了较高的传动精度。

因此，本次设计采用滚珠丝杠，由于丝杠有专业的生产厂家生产，并且有相应的国家标准，因此在选择时我参考了汉江机床厂生产的相关产品，并对丝杠两端固定部分做了必要的设计。

丝杠的安装形式有四种端固定，端自由两端游动端固定，端游动两端固定。

选择两端固定的安装形式，其特点是刚度最高，只要轴承无间隙，丝杠的轴向刚度为端固定的倍丝杠般不会受压，无压杆稳定问题，固有频率比端固定的高可以预拉伸，预紧拉伸后可见小丝杠自重的下垂和热补偿膨胀。

检系统的选取伺服系统可分为开环控制系统半闭环控制和闭环控制系统。

开环控制系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向送的。

指令发出后，不再反馈回来，故称开环控制。

开环系统主要由步进电机驱动。

闭环控制系统具有装在机床移动部件上的检测反馈元件，用来检测实际位移量，能补偿系统的误差，因而伺服控制精度高。

闭环系统多采用直流伺服电机或交流伺服电机驱动。

半闭环控制系统与闭环系统不同，不直接检测工作台的位移量，而是用检测元件出驱动轴的转角，再间接推算出工作台实际的位移量，也有反馈回路，其性能介于开环系统和闭环系统之间。

由于本次设计中，要求定位分辨率，故采取全闭环系统来保证定位分辨率，提高加工工件的加工精度。

导轨的选定导轨是数控机床的重要部件之，它在很大程度上决定数控机床的刚度，精度和精度保持性。

其中直线滚动导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，在很大程度上降低了二者之间的运动摩擦阻力与滑动导轨相比较滚动导轨具有以下优点运动灵敏度高，滚动导轨的摩擦系数远小于滑动导轨，并且滚动导轨动静摩擦力之差很小，随动性极好，即驱动信号与机械动作滞后的时间间隔极短，有益于提高数控系统的响应速度和灵敏度。

无论实在高速还是低速运动，滚动导轨的摩擦系数基本上不变，般滚动导轨运动时没有爬行现象。

定位精度高，般滚动导轨的重复定位误差为.滑动导轨般为.因此滚动导轨能实现高定位精度和重复定位精度。

牵引力小，移动灵活。

钢制淬硬导轨具有极高的耐磨性修理周期可达到年。

故导轨的磨损小，保持性好。

润滑系统简单，维护方便。

驱动功率大幅度下降只相当于普通机械的十分之。

适应高速直线运动，其瞬时速度比滑动导轨提高约倍。

能实现无间隙运动，提高机械系统的运动刚度。

因此采用滚动导轨。

丝杠和电机连接零件的选取由于要求工作台的最大直线速度为，折算到电机上的转速可能很高，因此电机与丝杠的链接用联轴器。

这样也大大简化了主轴的结构，缩短传动链，提高了传动精度同时有效的提高了主轴部件的刚度。

轴承类型的选取轴承按承受的外部载荷的不同来分类时可以分为向心轴承推力轴承和向心推力轴承。

其中向心轴承主要承受径向载荷，也承受定的轴向载荷。

推力轴承则只能承受轴向载荷。

由于本次设计中要求快速进给时的极限转速较高，故采用能够达到较高转速的球轴承。

由于丝杠主要承受轴向力的作用，为了保证机床的高速度，高精度，左端选取两个深沟球轴承承受向心力，两个推力球轴承，承受轴向载荷，右端采取两个深沟球轴承和个推力球轴承的形式，这样在机床工作的过程中既保证了受力方面的要求，有保证了机床在快速进给的过程中有较高的速度的要求。

并且保证了机床的高精度和可靠性，而且提高了传动系统的刚度。

进给伺服系统机械部分计算与校核.滚珠丝杠螺母副的计算和选型由于滚珠丝杠的承载能力用额定负荷表示，故在选取丝杠时根据额定载荷选取。

在参考了传统铲磨床的切削力后，对于机床轴上的切削分力分别取。

由公式.可得.额定动载荷由于要求机床最大工作速度为，工作时最大速度为考虑到丝杠及电机的转速及实际中铲磨床中丝杠的导程，初选丝杠的导程为因此滚珠丝杠工作时的最高转速。

所以丝杠的工作速度较高。

由公式.其中工况系数额定动载荷轴向载荷的取值参见表.表.工况系数使用条件无冲击的平稳运动般情况冲击和振动情况通过查表可知般情况下取.。

机床工作台重，且滚动导轨的摩擦系数为，这里取.。

切削力为，此次设计对丝杠螺母施加预紧力，预紧力为轴向载荷的三分之，为最大轴向载荷。

解得数控机床的使用寿命由公式.得百万转由于数控机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求，故选择螺母时要注重其刚度的保证。

此处选择插管式外循环的端法兰双螺母形式，且螺母取.列以保证丝杠的刚度要求。

汉江机床厂系列丝杠的具体参数以及相关尺寸如下图.，图.所示图.滚珠丝杠尺寸图图.汉江机床厂滚珠丝杠根据动载荷和公称导程值得核对最后选取的滚珠丝杠的型号。

传动效率校核.式中螺旋升角摩擦角般为取，滚动摩擦系数取.计算得.﹥.故传动效率合格。

.轴承的计算和选型轴承部分丝杠的直径为。

推力球轴承的选型推力轴承的选取时轴向载荷按最大轴向载荷选取，来保证轴承达到相应的强度。

由轴承的计算公式.式中轴承所受载荷基本额定动载荷预期计算寿命轴承的转速已知.代入后可得查阅机械零件手册和选取代号为的推力球轴承，具体参数见表.所示表.轴承参数轴承代号其它尺寸安装尺寸基本额定负荷极限转速重量脂油深沟球轴承的选型因为丝杠联轴器推力球轴承等的总重量为所以作用在轴承上的径向力的大小为。

由公式.可得，轴承应具有的基本额定动载荷为.查阅机械零件手册后选取代号为的深沟球轴承具体参数如下表.所示表.轴承参数轴承代号基本尺寸安装尺寸基本额定负荷极限转速重量脂油丝杠的刚度和稳定性校核丝杠的刚度校核最大切削力，支撑间距，丝杠及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向载荷的三分之。

滚珠丝杠的轴向刚度.式中丝杠螺纹底径受力点到推力支撑端的距离弹性模量，.当工作台位于两端推力支撑的正中间时刚度为最低。

.安装间距已知代入得螺母的轴向刚度因对螺母施加预紧力故.式中尺寸样本中的刚度值轴向载荷额定动载荷已知.代入得.支撑轴承的轴向刚度.式中滚珠直径，单位滚动体数轴向载荷，单位轴承为带入相关参数得.螺母座轴承座的轴向刚度在设计中应使安装部位有高刚度，般可忽略不计。

由公式.可得.代入公式.可得.对于全长为，精度为级的丝杠单导程变动量为﹥。

稳定性校核滚珠丝杠两端采用推力球轴承，不会产生失稳现象，不需作稳定性校核。

故所选取丝杠合格。

.导轨的计算和选型滚动直线导轨副行程长度的寿命.式中寿命时间，单位为行程的长度，单位为每分钟往返的次数由于所以考虑到使用环境的影响，对寿命的计算采用如下公式额定寿命.式中计算载荷接触系数取硬度系数取载荷系数取温度系数取已知解得额定动载荷查阅汉江机床厂相关滚动导轨的参数后取型号导轨具体参数如下图.所示图.汉江机床厂导轨尺寸图.汉江机床厂滚动导轨额定静载荷的计算.﹥取.故选取导轨合适