（毕业设计全套）XK6130铣床数控总体设计及垂直进给伺服系统设计（打包下载）

温升因个相对运动处的摩擦生热，切削取得切削热等使主轴温度升高将引起热变形使主轴伸长，轴承间隙的变化，降低了加工的精度温升也会降低润滑剂的粘度，恶化润滑条件。

因此，各类机床对温升都有定的限制。

可靠性数控机床是高度自动化的机床，所以必须保证工作可靠性，可喜的地方是这方面的研究正在发展。

精度保持性它指长期保持其原始制造精度的能力。

对数控机床的主轴组件必须有足够的耐磨性，以便长期保持精度。

主轴部件的组成和轴承选型主轴部件，它由主轴及其支承轴承传动件密封件及定位元件等组成。

主轴的传动件，可以位于前后支承之间，也可位于后支承之后的主轴后悬伸端。

目前传动件位于后悬伸端的越来越多。

这样做，可以实现分离传动和模块化设计主轴组件称为主轴单元和变速箱可以做成独立的功能部件，又专门的工厂集中生产，作为商品出售。

变速箱和主轴间可用齿轮副或带传动联接。

本三坐标曲面数控铣床采用带传动联接。

主轴支承分径向和推力轴向。

角接触球轴承兼起径向和推力支承的作用。

推力支承应位于前支承内，原因是数控机床的坐标原点，常设定在主轴前端。

为了减少热膨胀造成的坐标原点的位移，应尽量缩短坐标原点支推力支承之间的距离。

主轴轴承，选用角接触球轴承。

这种轴承即可承受径向载荷，又可承受轴向载荷。

这种球轴承为点接触，刚度较低。

为了提高刚度和承载能力，长采用多联组配的办法。

有三种基本组配方式，分别为背对背，面对面和同向组配，背靠背和面对面组配都能受双向轴向载荷同向组配只能承受单向轴向载荷。

主轴轴承必须采用背靠背组配。

角接触球轴承的间隙调整和预紧主轴轴承的内部间隙，必须能够调整，多数轴承，还应在过盈状态下工作，使滚动体和导轨之间有定的预变形，这就是轴承的预紧。

轴承预紧后，内部无间隙，滚动体从各个方向支承主轴，有利于提高运动精度。

滚动体的直径不可能绝对相等，滚道也不可能绝对正圆，因而预紧前只有部分滚导体与滚道接触。

预紧后，滚导体和滚道都有了定的变形，参加工作的滚动体将增多，各滚动体的受力将更加均匀。

这些都有利提高轴承的精度刚度和寿命。

如主轴产生振动，则由于各个方面都有滚动体支承，可以提高抗振性。

角接触球轴承在轴向力的作用下，使内外圈产生轴向错位实现预紧，衡量预紧力大小的是轴向预紧力，简称预紧力，单位为。

多联角接触球轴承是根据预紧力组配的。

轴承厂规定了轻预紧中预紧和重预紧三级预紧。

订货时可指定预紧级别。

轴承厂在内圈背靠背组配或外圈面对面组配的端面根据预紧力磨去。

装配时挤紧，便可得到预定的预紧力。

如果两个轴承间需要隔开定的距离，可在两轴承之间加入厚度相同的内外隔套。

在轴向载荷的作用下，不受力侧轴承的滚动体与滚道不能脱离接触。

而满足这个条件的最小预紧力，双联组配为最大轴向载荷的。

承载能力和寿命主轴轴承通常载荷相对较轻。

除上些特殊重载主轴外轴承的承载能力是没有问题的。

主轴轴承的寿命，主要不是取决于疲劳点蚀，而是由于磨损而降低精度。

通常，如轴承精度为级，经使用磨损后跳动精度降为级，这个轴承就认为应该更换了。

主轴组件的动态特性通常，主轴组件的固有频率很高，但是，高速主轴，特别是带内装式电动机高速主轴，电动机转子是个集中质量，将使固有频率下降，有可能发生共振。

改善动态特性，可采取下列措施是主轴组件的固有频率避开激振力频率。

增大比尼。

采用消振装置。

.主轴系统计算三角胶带传动的计算和选定三角带的选用应保证有效地传递最大功率不打滑并有足够的使用寿命定的疲劳强度。

确定计算功率式中工况系数电机额定功率选择三角带型号根据由图选型窄带确定带轮直径小带轮直径应满足查表取，故选择计算胶带速度故选择合格确定中心距和带长得初选带长查表，取中心距的调整范围验算小带伦包角得，即满足条件。

确定带根数由表查得由表查得由表查得由表查得由表查得代入求根公式，得取，符合表推荐的轮槽数确定出拉力由表得计算作用在轴上的压力第章垂直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分，也是数控机床区别于般机床的个特殊部分。

数控机床对进给伺服系统的性能指标可归纳为定位精度高跟踪指令信号的响应快系统的稳定好。

稳定性伺服系统的稳定性是指当作用在系统上的扰动信号消失后，系统能够恢复到原来的稳定状态下运行，或者在输入的指令信号作用下，系统能够达到新的稳定运行状态的能力。

伺服系统的稳定性是系统本身的种特性，取决于系统的结构及组成元件的参数如惯性刚度阻尼增益等与外界的作用信号包括指令信号或扰动信号的性质或形式无关。

精度伺服系统的精度是指系统的输出量复现输入量的精确程度。

伺服系统工作过程中通常存在三种误差动态误差稳定性误差和静态误差。

实际中只要保证系统的误差满足精度指标就行。

快速响应性快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度。

它包含系统的响应时间，传动装置的加速能力。

它直接影响机床的加工精度和生产率。

进给伺服系统的设计要求在静态设计方面有能够克服摩擦力和负载很小的进给位移量高的静态扭转刚度足够的调速范围进给速度均匀，在速度很低时无爬行现象在动态设计方面的要求有具有足够的加速和制动转矩具有良好的动态传递性能，以保证在加工中获得高的轨迹精度和满意的表面质量负载引起的轨迹误差尽可能小对于数控机床机械传动部件则有以下要求被加速的运动部件具有较小的惯量高的刚度良好的阻尼传动部件在拉压刚度扭转刚度摩擦阻尼特性和间隙等方面尽可能小的非线性进给伺服系统的动态响应特性及伺服性能分析.时间响应特性进给伺服系统的动态特性，按其描述方法的不同，分为时间响应特性和频率响应特性。

频率响应特性快速性分析.垂直滚珠丝杠副计算与选择精度要求进给精度快速进给精度疲劳强度丝杆的最大载荷为主轴重量加摩擦力，最小载荷为主轴重量减最大进给力的垂直分力。

主轴重量为，则摩擦力根据机电体化设计基础计算载荷查表取查表取查表取查表取级精度则计算额定动载荷取丝杠的工作寿命为，选用.型丝杠由表得丝杠副数据公称直径导程滚珠直径按表种尺寸公式计算滚道半径偏心距丝杠内径稳定性验算丝杠端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。

另端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。

由于端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷式中，为丝杠材料的弹性模量，对于钢为丝杠工作长度为丝杠危险截面的轴惯性矩为长度系数，取。

安全系数查表，丝杠是安全的，不会失稳。

高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速临街转速。

要求丝杠的最大转速。

临街转速按下式计算式中为临界转速系数，见表，本题取，即，所以丝杠工作时不会发生共振。

此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求刚度验算滚珠丝杠在工作负载和转矩共同作用下引起每个导程的变形量为式中丝杠截面积，为丝杠的极惯性矩，为丝杠切变模量，对钢为转矩。

式中为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数卫平均工作载荷按最不利的情况取其中则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的，即该丝杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。

效率验算滚珠丝杠副的传动效率为要求在之间，所以该丝杠副合格。

经上述计算验算，.各项性能均符合题目要求，所以合格。

总结与展望经过这次毕业设计，我体会到任何向技术革新都是不容易的。

要经过严格的计算选择，重要的是要与实际相结合，才能设计出经济实用的产品，这也是设计的主要目的之。

同时我也意识到自己还有许多不足之处，知识掌握得不够牢固，今后需要不断的努力来弥补自己的不足。

通过分析设计题目和要求之后，特别是机械部分的计算，有时不只次计算，还要进行多次反复的计算和校核，可能才能符合要求。

同时还必须不断翻阅多本参考书目，查找所需的相关信息。

所以通过这次毕业设计我又重新学习了很多知识，对我以后的发展已到了非常重要的作用。

参考文献戴曙.金属切削机床.北京机械工业出版社.赵如福.金属机械加工工艺人员手册.上海上海科技出版社.王爱玲．现代数控机床结构