（毕业设计全套）数控铣床Z轴进给系统设计（打包下载）

综上可得出.。

滚珠丝杠螺母副的轴向接触刚度根据前面所选的滚珠丝杠的参数可知，支承轴承的轴向刚度支承轴承的轴向刚度可以按计算公式式.式中轴向载荷，轴承钢球的直径，接触角钢珠数根据所选的轴承型号参数可知，.，钢珠数，。

为轴向外载荷与预加载荷之和，轴向外载荷为导轨摩擦力，预加载荷为。

综上可计算.丝杠传动的综合拉压刚度丝杠传动的综合拉压刚度与轴向固定形式及轴承是否预紧有关，其计算公式.如下式.所以伺服电动机的选择计算当伺服系统的负载不大，精度要求不高时，可采用开环控制。

般情况，开环系统的稳定性不成问题，设计时应主要考虑满足精度方面的要求，并通过合理的参数设计，使系统具有良好的动态响应性能。

伺服电机选择为步进电动机，步进电机是开环伺服系统的主要执行元件，其性能直接影响数控机床的性能。

因此，在设计步进电机进给系统时要充分重视步进电动机的特性。

合理的选择步进电动机。

确定步进电动机的类型般来讲，反应式步进电动机的步距角小，运行频率高，价格较低，但其功耗较大永磁式步进电动机功耗较低，断电后仍有制动力矩，但步距角较大，启动和运行频率较低永磁反应式步进电动机兼有上述两种电动机的优点，但价格较高。

本设计采用反应式步进电动机其型号为其步进角为.，则查表查出电机转子转动惯量.，功率为，最大静转矩为.，空载启动频率为，运行频率为。

确定脉冲当量由设计题目给的参数可知，脉冲当量为.最大静态转矩的选择电动机的负载主要由切削力和工作台的摩擦力组成，则负载转矩可由公式.式.式中进给方向的切削力，工件和工作台的总质量，导轨摩擦系数η丝杠的传动效率减速比丝杠的螺距，由上述可知.然后根据下式.选择步进电机最大静态转矩。

式.对于上式的系数选择，在电动机相数较多，突跳频率要求不高时去较小的系数值反之去最大。

本设计次系数选择为.所以.因此，选择的步进电机的型号选择满足要求。

启动频率的选择根据机床工作台的最高运行速度，按下式.可取最高连续运行频率式.由上述可知所以满足系统要求。

.负载转动惯量的计算由于负载转矩情况不同，负载惯量只能由精确的计算得到。

由电动机驱动的所有运动部件，无论是旋转运动还是直线运动部件，都成为电机的负载惯量。

总的惯量可以通过计算各个被驱动部件的惯量，并以定的规律将其加起来即可。

工作台折算到丝杠上的转动惯量主轴箱折算到丝杠上的转动惯量，可由下述公式.得到，式.式中主轴箱的质量丝杠的螺距，由题目参数可知，选用丝杠的参数可知因此，可以得出.丝杠折算到电动机的转动惯量滚珠丝杠螺母副的转动惯量见公式.，式.传动系统折算到电机轴上的总转动惯量丝杠传动，传动系统折算到电动机轴上的总转动惯量的计算公式.，式.由前面的计算可知，.。

.负载力矩的计算计算折算到电动机主轴上切削负载力矩已知在切削状态下的轴向负载力，丝杠每转圈，机床执行部件轴向移动的距离，进给传动比，总效率η.，则有公式.式计算折算到电动机上的摩擦负载力矩由公式.式η取.，为导轨摩擦力，为丝杠螺距，计算附加负载力矩已知滚珠丝杠螺母副的效率η.，最大轴向载荷，丝杠导程，η丝杠未预紧时的效率则有公式.式加速力矩加速力矩见式.式.折算到电动机轴上的总惯量系统时间常数计算空载时的快进力矩快进力矩可由公式.计算式计算切削时的工进力矩工进力矩可由公式.计算式计算空载启动力矩空载启动力矩可由公式.计算式确定步进电动机的最大静转矩电动机的最大静转矩可有公式.计算机械传动系统空载启动力矩与所需的步进电动机的最大静转矩的关系为.式.所以因此，所选的步进电动机满足系统的加速要求。

.导轨的选择导轨的介绍车床的导轨可分为滑动导轨和滚动导轨两种。

滑动导轨具有结构简单制造方便接触刚度大等优点。

但传统滑动导轨摩擦阻力大且磨损快，动静摩擦系数差别大，低速时易产生爬行现象。

目前，数控车床已不采用传统滑动导轨，而是采用带有耐磨粘贴带覆盖层的滑动导轨和新型塑料滑动导轨。

它们具有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。

在动导轨上镶装塑料具有摩擦系数低耐磨性高抗撕伤能力强低速时不易爬行加工性和化学稳定性好工艺简单成本低等优点，在各类机床上都有应用，特别是用在精密数控和重型机床的动导轨上。

塑料导轨可与淬硬的铸造铁支承导轨和镶钢支承导轨组成对偶摩擦副。

塑料滑动导轨分为住宿导轨和铁素导轨。

滚动导轨的摩擦因数小，动静摩擦因数差别小。

其启动阻力小，微能量准确移动，低速运动平稳，无爬行，因而运动灵活，定位精度高。

通过预紧可以提高刚度和抗震性，承受较大的冲击和振动，寿命长，是适合数控机床进给系统应用的比较理想的导轨元件。

常用的滚动导轨有滚动导轨块和直线滚动导轨两种。

滚动导轨块。

是种圆柱滚动体作循环的标准结构导轨元件，在使用时，滚动导轨块安装在运动部件的导轨面上，每导轨至少用两块，导轨块的数目与导轨的长度和负载的大小有关，与之相配的导轨多用镶钢淬火导轨。

当运动部件移动时，滚柱在支撑部件的导轨面与本体之间滚动，同时又绕本体循环滚动，滚柱与运动部件的导轨面不接触，因而该导轨面不需要淬硬磨光。

滚动导轨块的特点是刚度高，承载能力大，便于拆装，它的行程取决于支撑件导轨平面的长度。

缺点是导轨制造成本高，抗震性能欠佳。

直线滚动导轨。

直线滚动导轨主要由导轨块，滑块，滚珠，保持架，端盖等组成。

由于它将支撑导轨和运动导轨组合在起，作为独立的标准导轨副部件由专门生产厂家制造，故又称单元式滚动导轨。

在使用时导轨固定在不运动的部件上，滑块固定在运动部件上。

的那个滑块沿导轨体运动时，滚珠在导轨体和滑块之间的圆弧直槽内滚动，并通过端盖内的暗道从工作负载区到非工作负载区，然后再滚回工作负载区，不断循环，从而把导轨和滑块之间的滑动，变为滚珠的滚动。

对导轨的基本要求导轨本身的加工质量在定程度上决定了机床的加工精度工作能力和使用寿命。

因此，导轨应满足的要求有精度高，承载能力大，刚度好，摩擦阻力小，运动平稳，精度保持好，寿命长，结构简单，工艺性好，便于加工装配调整和维修，成本低等。

下面的五个要求尤为突出导向精度高。

导向精度主要是指运动部件沿导轨运动时的直线度或圆度。

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，动导轨及支撑导轨的刚度和热变形，装配质量及动压导轨和静压导轨之间油膜的刚度。

直线运动导轨的几何精度般包括导轨在竖直平面内的直线度导轨在水平面内的直线度和导轨面之间的平行度。

具体要求可参阅国家有关机床精度检验标准。

接触精度指导轨副间摩擦面实际接触面积占理论接触面积的百分比，或用着色法检查ⅹ面积内的接触点数。

不同加工方法所生成导轨面的表面，检查的标准是不同的。

足够的刚度。

导轨刚度是指导轨在静压载荷下抵抗变形的能力。

导轨要有足够的刚度，保证在静压载荷作用下不产生过大的变形，从而保证各部件间的相对位置和导向精度。

良好的摩擦特性。

动导轨沿支撑导轨面长期运行会引起导轨的不均匀磨损，破坏导轨的导向精度，从而影响机床的加工精度。

导轨的磨损形式可归结为硬粒磨损，咬合磨损和热焊，疲劳和压溃等几种形式。

低速运动的平稳性。

在低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象，进行进给爬行时，会降低工件精度，故要求导轨低速运动平稳，不产生爬行，这对高精度机床尤其重要。

阻尼特性好。

结构工艺性好。

在可能的情况下，应尽量使导轨结构简单，便于制造和维护。

对于刮研导轨，应尽量减少刮研量，对于镶装导轨，应做到更换容易。

数控机床的导轨，除了满足以上的基本要求外，还有其特殊的要求速度范围宽，适应不同速度的变化移位准确，重复精度高。

导轨的参数选取机床导轨的质量在定程度上决定了机床的加工精度工作能力和使用寿命。

导轨的功用是导向和承载。

车床的床身导轨属于进给导轨，进给运动导轨的动导轨与支承的静导轨之间的相对运动速度较低。

直线运动滑动导轨截面形状主要有三角形矩形燕尾形和圆形，并可互相组合。

由于矩形导轨制造简单，刚度高，承载能力大，具有两个相垂直的导轨面。

且两个导轨面的误差不会相互影响，便于安装。

再将矩形整体倾斜后，侧面磨损能自动补偿，克服了矩形导轨侧面磨损不能自动补偿的缺陷，使其导向性更好。

本次设计我采用的是燕尾槽导轨，如图图燕尾槽导轨取滑块的导向面长度，查表得，。

导轨的间隙调整导轨间隙调整装置广泛采用镶条和压板，结构形式很多，设计般要求如下调整方便，保证刚性，接触良好。

镶条般放在应力较小侧，如要求调整后中心位置不变，可在捣鬼两侧各放根镶条导轨长度较长时，可采用两根镶条在两端调节，使结合面加工方便，接触良好。

选择燕尾槽导轨的镶条时，应考虑装配的方式，即便于装配。

镶条是用来调整矩形导轨和燕尾导轨的侧隙，以保证导轨面的正常接触。

镶条应放在导轨受力较小的侧。

压板用于调整辅助导轨面的间隙和承受颠覆力矩。

本次设计采用梯形导轨，如图所示图梯形导轨为斜镶条小端厚度，滑座及镶条厚度为，镶条法向斜度，垂直于方向的斜度为由查表可得镶条尺寸由于镶条用于燕尾槽导轨中，强度高，不易折断，磨损小，所以采用钢，热处理方式采用正火。

技术要求镶条上可开适当的油槽保证有足够的润滑油。

导轨材料与热处理导轨材料用于机床导轨的材料应具有良好的耐磨性，摩擦系数小和动静摩擦系数小。

加工和使用内应力产生的变形小，尺寸稳定性好等性能。

机床滑动导轨常用材料主要是灰铸铁和耐磨铸铁。

灰铸铁通常以或做固定导轨，以或做动导轨。

导轨热处理般重要的导轨，铸件粗加工后进行次时效处理，高精度导轨铸件半精加工后还需进行第二次时效处理。

常用导轨淬火方法有中频淬火，淬硬层深度。

硬度。

接触加热自冷表面淬火，淬硬深度，显微硬度左右。

这种淬火方法主要用于大型铸件导轨。

主要零件的校核.滚珠丝杠螺母副的校核滚珠丝杠螺母副临界转速的校核对于丝杠有可能发生共振，需要验算其临界转速，不会发生共振的转速为临界转速可由公式.计算式.式中.，丝杠支承方式系数，当端固定端自由时，.当端固定端游动时，.当两端固定时，.临界转速计算长度，则.所以，滚珠丝杠螺母副的临界转速的校核满足要求。

滚珠丝杠螺母副寿命的校核滚珠螺母副的寿命，主要指疲劳寿命。

它是指批尺寸规格精度相同的滚珠丝杠在相同的条件回转时其中不发生疲劳剥落的情况下运转的总速度。

选用的滚珠丝杠的额定动载荷，运转条件系数，滚珠丝杠的懂载荷，滚珠丝杠螺母副的转速，则滚珠丝杠螺母副的寿命可由公式.计算式即般来讲，在设计数控机床时，应该保证滚珠丝杠螺母副的总时间寿命，故满足要求。

结论本设计通过对数控铣床轴进给系统的研究和分析，研究