XK数控铣床设计方案工作台及床身设计方案

PAGE24PAGE23需说明书、图纸等完整设计请加叩叩22158911512分类号密级宁ＸXＸX学院毕业设计(论文）XK７１30数控铣床(设计）－工作台及床身设计所在学院专业班级姓名学号指导老师年月日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《XK71３0数控铣床(设计)－工作台及床身设计》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实,后果由本人担当。承诺人（签名):年月日需说明书、图纸等完整设计请加叩叩22158911512需说明书、图纸等完整设计请加叩叩22158911512摘要本全面阐述了数控铣床的结构原理,设计特点，论述了采纳伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。简略介绍了数控铣床的结构设计及校核，并进行了分析。另外汇总了有关技术参数。其中着重介绍了滚珠丝杠的原理及选用原则，系统地对滚珠丝杠生产、应用等环节进行了介绍。包括种类选择、参数选择、精度选择、循环方式选择、与主机匹配的原则以及厂家的选择等.关键词：铣床，数控,伺服电机，滚珠丝杠AｂstｒａcｔEｌaboｒａtｅｄcompreｈｅnｓｉｖelｙｔｈenｕmerｉｃａｌcoｎtｒoｌCNCplanｅｒtypeｍilｌｉngmaｃｈiｎe'ｓstrｕctuｒepｒinciｐle，tｈeｄeｓigｎｆeature,elaborateｄｈａｓuｓedstep－ｂy-sｔｅpsthｅelｅctriｃalmachｉnｅrｙａndtｈeｂａllbｅaringguｉdｅsｃrewnｕtviｃe—ｍerit．IｎtｒoducedｉnｄetａiｌthenｕｍeriｃalｃｏnｔrolＣＮCplaｎｅｒtｙpｅｍiｌlｉｎgｍaｃhinｅ＇ssｔｒｕcturalｄｅsigｎandｔhｅｅxamｉnａtｉon,anｄｈａveｃarriedoｎtheaｎaｌysiｓ．Anｄhａscomｐｉleｄtｈeｒeｌａtedtechｎicalpaｒａmｅter.Inwｈichintrodｕceｄｅmphatｉcａｌlytｈeｂalｌbearinｇguｉdeｓｃrewｐrincｉpleａｎdseｌectｓｔｈeprincipｌｅ，Tｏｂａｌlbeariｎgliｎksａｎdｓooｎｇuiｄesｃreｗproduｃtion,ａpplicationｈaｓsystｅmaｔiｃaｌｌｙcａｒｒiedonthｅinｔroductｉｏn.Includｉｎgｔｈｅtypｅcｈｏｉce，theparaｍeｔercｈoｉcｅ,thｅpreciｓiｏnchｏｉce，ｔhｅroｕnd—ｒｏbiｎｍoｄｅｃhoｉce，theprincipｌeaｓwelｌasthｅfａctoryｃｈｏiｃeｗｈｉcｈmatｃｈeswiｔhｔhemａｉｎｅnｇineａｎdsｏon。KeyWoｒds:ｍiｌlingmachine,Nｕmeｒiｃａlconｔｒｏl，Steｐ—by-sｔｅp，ｓeｒvｅｍｏtoｒ，Ｂａlｌbeariｎgｇuidescrewnuｔ目录ＴＯC\ｏ”1-３"＼h\z＼ｕＨYPＥRLIＮＫ\l＂_Toc31９1４２8５４"摘要ﻩPAＧEREF_Toc3１9142８5４＼hIIＩＨＹPＥRLIＮK\l"＿Ｔoc3１９1４２８５５"AbstrａｃtﻩPAGＥREF_Toc319142855＼hIＶHYＰEＲLＩNK\ｌ＂_Tｏc3１91４2８5６”目录ﻩPAＧEREF_Toc３19１42856＼hVHYPEＲＬＩNK＼l"_Ｔoc31９14２85７"第1章绪论ﻩＰAGＥREＦ＿Ｔoc3１９142857\h7HＹPＥＲLINK\l"_Toc31914２8５８＂１．１数控系统的进展及趋势 PAGEＲEF_Toc３１９1４28５8＼h7HＹPＥRLIＮK\l”_Toc3191４28５９”1。2数控铣床加工的基本原理ﻩPAＧEREF＿Toc3１9142859\ｈ8HＹＰEＲLIＮＫ\l”＿Ｔoc3１914２8６0”1.3课题讨论的目的和意义ﻩPAGEREF＿Ｔoｃ３191４2８60＼h9HYＰERLINK\ｌ”_Toｃ3191４286１＂第2章设计的内容及要求 ＰAＧEREF_Toｃ３１9142８６1\h1０HYＰEＲＬINK2。2。１数控装置总体方案的确定ﻩPAGEＲEF_Toc31914２８６４\h１0HYPＥRLINＫ\l＂＿Ｔｏc31９１４286５”２。２.2机械部分的设计ﻩＰAGEＲＥF_Toｃ319１42865\h10ＨYＰEＲLＩNＫ＼l＂_Ｔｏc３１９１4２８６6”2。2．3编写设计说明书 PAGEREＦ_Toｃ３1９１４2866\h１1HYＰＥRLINK＼l"_Toc31914２８6７"第３章工作台总体方案的确定ﻩPAGEＲEF＿Tｏｃ31９1４２８67\h11HＹPERＬINＫ＼l＂_Toｃ３1９14286８”３．1机械传动部件的选择 ＰAＧERＥＦ＿Toc31９1４2８6８\h１1ＨＹPERLINK\l＂_Toｃ３1914２869"3．1．1导轨副的选用ﻩPAGEREＦ_Toc３191４2８69\h11HＹＰERLIＮK3。1。3减速装置的选用ﻩPAGEREＦ_Toｃ319１42８71＼ｈ11ＨYＰEＲLINK＼l＂＿Toc３19１428７2＂３。1.４伺服电动机的选用 ＰAGＥＲEＦ＿Ｔoｃ３191４2872\h１1HYPＥＲＬINK\l"_Toc3１91４28７３”3.1.5检测装置的选用 PAＧEＲEF＿Ｔｏc3１9１４２8７3＼h12ＨYPEＲＬＩNＫ＼l”_Tｏc３１９１４28７4＂3。2绘制总体方案图 PAGEREF_Tｏｃ319142８７4\h12HYPEＲＬINK\l”＿Toc３１９１428７5"第4章机械系统的设计计算ﻩＰAＧEREF＿Ｔoc31９１428７５\h1２HYPERLＩNK\l”_Toc3191428７6＂4。１滚珠丝杠螺母副的选用设计ﻩPAＧERＥＦ＿Ｔｏｃ3１91４2876\h１2ＨYPEＲLIＮK＼l＂＿Toc３1９１42８７7”4。1。1滚珠丝杠副的传动原理ﻩPAGＥRＥＦ＿Toc3191４２87７\ｈ１３HYPＥＲＬINK\ｌ”_Tｏｃ3191428７8”4。1.2滚珠丝杠副的传动特点 PＡGEREF_Ｔoc3１9１428７8＼h13HＹPＥRＬＩNＫ＼ｌ"_Tｏｃ３19１4２8７9"4。1.3滚珠丝杠副的结构与调整 PAGERＥF_Toｃ319142８79\h14HYPＥRLINK＼l＂_Toｃ3１９142８80＂４.1。４轴向间隙的调整和加预紧力的方法ﻩPAＧEＲEF_Tｏc３1９14２880＼h1５ＨYPERLINK＼ｌ"_Ｔｏc３１914２８８1"4.１。５滚珠丝杠的选型与计算 PAGERＥF_Ｔoc31９1428８１＼ｈ１7HYＰＥRLＩNK＼l＂＿Toc３１９142882＂4。2滚动直线导轨的选型与计算ﻩＰAＧEＲEF_Ｔoc319142８８2\h2１HＹPERLIＮK\ｌ"_Tｏｃ319１４２８83”４。３传动计算ﻩPＡＧＥRＥＦ_Ｔｏc319142８83＼ｈ22HYPＥＲLＩNK\ｌ”_Ｔｏc3１9１42８84＂4.4步进电动机的计算及选型ﻩPAGEREＦ_Toc3１9１42８84\h23HＹPERLＩNＫ＼l"_Toc31914２8８5＂4。4。1步进电机的计算ﻩPAGERＥF_Toc３1９１4288５\h２3ＨYPERＬINK＼ｌ”＿Toc３19１428８６”４。4．2计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩ﻩPAGERＥF_Toc３1９1428８６＼h2４ＨYＰＥＲLIＮK\ｌ”_Ｔoｃ３1９1４2887"4.4．3步进电动机的初选ﻩＰAGEＲＥＦ_Toｃ319142887\h2５HYPEＲLIＮＫ\l”＿Toc31９１４28８8”4．４．４步进电动机的性能校核ﻩ１9142888＼h2５HYPERLINＫ\ｌ”＿Tｏc3１9１42889＂第5章铣床床身整体设计ﻩＰＡGEREＦ_Toc３１914２88９＼ｈ２6ＨＹPERＬINＫ＼ｌ”_Tｏc３１９1428９0”5。1床身设计应满意的要求ﻩPAGEＲＥＦ_Ｔｏｃ3191428９0＼h２6ＨYＰERLINK\l"_Toc３19142891＂5。２床身材料的选择及壁厚的设计ﻩＰAGERＥＦ＿Toｃ3１9142891\h2８HYPEＲＬＩＮＫ\ｌ”_Tｏｃ３191４2８92＂5。2.１床身材料的选择ﻩPAＧEＲEF_Ｔoc31914２892\h２８HＹPＥＲＬINK＼ｌ＂＿Ｔoc3１9１428９３”５。2.2壁厚的设计ﻩPＡGEＲＥF_Tｏc31914２８93\ｈ29ＨＹＰＥＲＬIＮK＼l＂_Toｃ3１9１４28９４"5。２．3机床床身的制造方法的选择ﻩPAGEREF＿Ｔｏc３191４２８９4＼h３0HYPＥRＬＩNK＼l"_Ｔoc３19１4２8９５”５．2。4铸造床身强度校核ﻩＰAGＥＲEF_Ｔｏc31９14289５\h３0HYPEＲLIＮＫ\ｌ"_Toc319142８96”结论ﻩPＡGＥRＥF_Toｃ３191428９６＼h３2HYＰERLＩＮK\ｌ＂＿Toｃ31９1４２89７＂致谢ﻩPAGEREF_Toｃ３191428９7＼h33ＨYPEＲLＩNＫ＼ｌ”_Toｃ３19１4２89８"参考文献ﻩPＡＧEREF_Toc31９1428９８\h3４第1章绪论１。１数控系统的进展及趋势19４６年诞生了世界上第一台电子计算机,这表明人类制造了可增强和部分代替脑力劳动的工具.它与人类在农业、工业社会中制造的那些只是增强体力劳动的工具相比,起了质的飞跃,为人类进入信息社会奠定了基础。6年后,即在１952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。从今,传统机床产生了质的变化。近半个世纪以来，数控系统经历了两个阶段和六代的进展。数控NC阶段（195２年－1９7０年）早期计算机的运算速度低，对当时的科学计算和数据处理影响还不大,但不能适应机床实时掌握的要求.人们不得不采纳数字规律电路”搭＂成一台机床专用计算机作为数控系统,被称为硬件连接数控(HARD—WIREDNC)，简称为数控（NＣ）。随着元器件的进展，这个阶段经历了三代，即１９５2年的第一代—电子管；195９年的其次代—晶体管;1965年的第三代—小规模集成电路。

计算机数控（CNC）阶段（1970年—现在）到1９70年,通用小型计算机业已消灭并成批生产。于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从今进入了计算机数控（ＣNC)阶段(把计算机前面应有的“通用”两个字省略了)。到19７1年，美国INＴＥL公司在世界上第一次将计算机的两个最核心的部件—运算器和掌握器，采纳大规模集成电路技术集成在一块芯片上，称之为微处理器(ＭIＣＲOPＲOＣESＳOＲ),又可称为中央处理单元（简称CPU）.ﻫ到１9７4年微处理器被应用于数控系统。这是由于小型计算机功能太强，掌握一台机床能力有富有(故当时曾用于掌握多台机床,称之为群控）,不如采纳微处理器经济合理.而且当时的小型机牢靠性也不抱负。早期的微处理器速度和功能虽还不够高，但可以通过多处理器结构来解决.由于微处理器是通用计算机的核心部件,故仍称为计算机数控。

到了1990年,PC机(个人计算机,国内习惯称微机）的性能已进展到很高的阶段,可以满意作为数控系统核心部件的要求。数控系统从今进入了基于ＰC的阶段。ﻫ总之,计算机数控阶段也经历了三代。即19７０年的第四代—小型计算机；197４年的第五代—微处理器和199０年的第六代-基于ＰC(国外称为PＣ—BAＳＥD）。ﻫ还要指出的是，虽然国外早已改称为计算机数控（即CNC)了，而我国仍习惯称数控（ＮC）。所以我们日常讲的＂数控",实质上已是指"计算机数控”了。3。数控将来进展的趋势(1)连续向开放式、基于PC的第六代方向进展ﻫ基于PC所具有的开放性、低成本、高牢靠性、软硬件资源丰富等特点,更多的数控系统生产厂家会走上这条道路。至少采纳ＰC机作为它的前端机，来处理人机界面、编程、联网通信等问题，由原有的系统担当数控的任务。ＰC机所具有的友好的人机界面，将普及到全部的数控系统。远程通讯，远程诊断和维修将更加普遍。(2）向高速化和高精度化进展ﻫ这是适应机床向高速和高精度方向进展的需要。ﻫ(3)向智能化方向进展ﻫ随着人工智能在计算机领域的不断渗透和进展，数控系统的智能化程度将不断提高。１.２数控铣床加工的基本原理数控掌握(NumericalContｒoｌ）是用数字化信号对机床的运动及其加工过程进行掌握的一种掌握方法.数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行掌握的技术,是现代化工业生产中的一门新型的，进展十分飞快的高新技术。数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品，即所谓的数字扮装备，其技术范围所掩盖的领域又:机械制造技术;微电子技术;信息处理加工传输技术;自动掌握技术;伺服驱动技术；检验监控技术;传感技术；软件技术等。数控技术及装备是进展新兴高新技术产业和尖端工业的是能技术和最基本的装备.在提高生产率，降低成本,保证加工质量及改善工人劳动强度等方面，都有突出的优点；格外是在适应机械产品飞快更新换代,小批量,多品种生产方面，各类数控装备是实现先进制造技术的关键。数控机床是采纳了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。国际信息处联盟(InｔerｎaｔiｏnaｌFedｅraｔiｏnofInｆｏrmaｔｉｏnPrｏcｅｓｓｉng，IEIＰ）第五技术委员会,对数控机床作了如下的定义:数控机床是一种装了程序掌握系统的机床。该系统能规律的处理具有使用码或其他符号编码指令规定的程序.数控铣床是进展最早的一种数控机床,以主轴位于垂直方向的立式铣床居多。铣床的主轴只作旋转运动,工作台带动工件作纵,横，垂直三个方向的进给运动，称为升降台式铣床。为了提高刚度,目前多采纳主轴既作旋转主运动,又随主轴箱升降台作垂直进给运动,工作台只作纵横2个方向的进给运动的不升降类型铣床。立式数控铣床加工平面凸轮零件，只需要工作台沿横纵2个坐标协调运动，即可以同时到达平面曲面的某一点这种加工轨迹的掌握，称为两坐标联动掌握(两轴联动)。当加工圆锥台零件时，依靠工作台纵横两坐标协调运动完成圆周加工，加工完一圈后,再沿锥台高度方向提升一个高度，接着转变圆的直径（Ｘ,Y的合成值）加工另一圆周，如此下去，直至加工出整个锥台，这称为两轴半掌握。如果在圆锥上加工一条螺旋槽曲线,则要求3个坐标进给每时每刻都必须协调运动,即同时到达空间的某一点,这称为三坐标联动掌握即三轴联动.三轴联动即可加工简洁的空间曲面。从机床数控系统掌握的坐标数量来看，目前3坐标数控立式铣床仍占大多数。一般可进行3坐标联动加工，但也有部分机床只能进行3坐标中的任意两坐标联动加工.此外，还有机床主轴可以绕X、Y、Ｚ坐标轴中其中一个或两个轴作数控摆角运动的4坐标和5坐标数控立式铣床。一般来说，机床掌握的坐标轴越多,格外是要求联动的坐标轴越多，机床的功能、加工范围及可选择的加工对象也越多。但随之而来的是机床的结构更简洁,对数控系统的要求更高,编程难度更大,设备的价格也更高.数控立式铣床可以附加数控转盘、采纳自动交换台、增加靠模装置等来扩大数控立式铣床的功能，加工范围和加工对象，进一步提高生产效率.1。3课题讨论的目的和意义我国近几年数控铣床工作台虽然进展较快，但与国际先进水平还存在肯定的差距，主要表现在:牢靠性差,外观质量差，产品开发周期长,应变能力差.针对传统数控铣床工作台的不足之处及生产中存在的问题,有必要在传统机床的基础上讨论出新型数控铣床工作台。通过对传统铣床手动的进给系统、夹紧系统及传动系统的创新设计，加入新技术,从而提高产品质量和生产效率,实现自动化,降低劳动强度及工作量.数控铣床工作台的进展现状和趋势是:在规格上将向两头延长，即开发小型和大型工作台；在性能上将研制以钢为材料的工作台,大幅度提高工作台的承载能力;在形式上连续研制多轴并联，甚至于五轴并联的工作台.综上所诉，数控工作台的开发和设计具有很高讨论的意义．本课题采纳类似的机床结构设计成果的方法,进行数控铣床工作台的设计，使其能够实现更好的工业生产自动化.本课题对数控铣床工作台部件进行了设计,讨论数控铣床的结构，主要部件及典型零件的设计方法，其意义如下:1、通过对数控机床的结构设计和讨论掌握机构设计的一般步骤和方法;2、通过对课题的讨论，了解国内外有关数控机床的技术现状和进展趋势;3、通过毕业设计培育自己的创新精神,供应分析问题和解决问题的能力。第２章设计的内容及要求2．１设计题目已知条件：最大铣刀直径为３２mm；最大铣削宽度为１６mm;最大铣削深度为6mm;加工材料为碳钢；工作台加工范围3００ｍｍ×９0０ｍm；最大移动速度为3m/min定位精度:±0。0１ｍm，滚珠丝杠及导轨使用寿命：T=20０００ｈ，中等冲击2.２设计的内容2．2.1数控装置总体方案的确定(1）.数控装置设计参数的确定；(2）.方案的分析,比较，论证。２。2.2机械部分的设计（1）．确定脉冲当量；(2).机械部件的总体尺寸及重量的初步估算；(3)．传动元件及导向元件的设计，计算和选用；(4）.确定伺服电机;(5).绘制机械结构装配图；(6）。系统等效惯量计算;（7）．系统精度分析.2．2.3编写设计说明书（1)说明书是设计的总结性技术文件,应叙述整个设计的内容，包括提方案的确定,系统框图的分析,机械传动设计计算，选用元器件参数的说明;（2)论文正文不少于1００0０字。第3章工作台总体方案的确定3。１机械传动部件的选择3.1.1导轨副的选用要设计数控车床工作台，需要承受的载荷不大，而且脉冲当量小，定位精度高,因此选用直线滚动导轨副，它具有摩擦系数小,不易爬行，传动效率高,结构紧,安装预紧便利等优点。３．1.２丝杠螺母副的选用伺服电动机的旋转运动需要通过丝杠螺母副转换成直线运动，需要满意０。001mｍ冲当量和ｍm的定位精度，滑动丝杠副为能为力，只有选用滚珠丝杆副才能达到要求,滚珠丝杆副的传动精度高、动态响应快、运转平稳、寿命长、效率高、预紧后可消除反向间隙。3．1.3减速装置的选用选择了步进电动机和滚珠丝杆副以后，考虑到传动精度和缓和减速机工作时轴上的扭转冲击及减轻轴的扭转振动，所以采纳联轴器.３。1。4伺服电动机的选用任务书规定的脉冲当量尚未达到0。001ｍｍ，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有因此3000ｍm/ｍｉｎ,故本设计不必采纳高档次的伺服电动机，因此可以选用混合式步进电动机。以降低成本，提高性价比。３.1．5检测装置的选用选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环掌握，也可选闭环掌握。任务书所给的精度对于步进电动机来说还是偏高，为了确保电动机在运动过程中不受切削负载和电网的影响而失步,决定采纳闭环掌握，拟在电动机的尾部转轴上安装增量式旋转编码器,用以检测电动机的转角与转速.增量式旋转编码器的分辨力应与步进电动机的步距角相匹配.考虑到X、Y两个方向的加工范围相同,承受的工作载荷相差不大,为了削减设计工作量,Ｘ、Y两个坐标的导轨副、丝杠螺母副、减速装置、伺服电动机以及检测装置拟采纳相同的型号与规格。3。2绘制总体方案图总体方案图如图所示。其中伺服电动机做执行元件用来驱动滚珠丝杠,滚珠丝杠螺母带动滑块和工作平台在导轨上运动,完成工作台在X、Y方向的直线移动。导轨副、滚珠丝杠螺母副和伺服电动机等均以标准化，由专门厂家生产,设计时只需依据工作载荷选取即可。第4章机械系统的设计计算４。1滚珠丝杠螺母副的选用设计铣床工作台的进给运动,由进电机的转动,然后带动车床丝杠传动。在数控车床上的丝杠传动,可以用一般的丝杠传动，也还有应用滚珠丝杠来转动。缘由是一般丝杠传动摩，但总是不太稳定。所以，在数控铣床上要擦系数大，效率低,传动中有间隙。虽然传动中的间隙可以用一些方法来补偿，修正采纳滚珠丝杠传动。滚珠丝杠传动有一系列的优点，但制造工艺较为简洁,成本高,在某些应用上受到肯定的限制，但随着数控车床的进展,它的使用将会更加广泛。滚珠丝杠传动都使用防护罩,以防止空气中的尘土和其它杂物等进入。滚珠丝杠和滚珠螺母组成滚珠丝杠螺母副，它是把步进电机的转动-角位移,变换成数控车床工作台的的直线位移。滚珠丝杠螺母副,也简称为滚珠丝杠副,是一种新的传动机构，它是在丝杠和螺母的螺旋槽之间装有滚珠，以此作为中间元件的一种传动机构。4．1.1滚珠丝杠副的传动原理丝杠和螺母上都有圆弧形的螺旋槽,这两个圆弧形的螺旋槽对合起来就形成螺旋线的滚道，在滚道内装有很多滚珠．当丝杠旋转时，滚珠相对于螺母上的滚道滚动,因此丝杠与螺母之间滚道的摩擦为滚动摩擦。为防止滚珠从螺母中吊出来，在螺母的螺旋槽两端应用挡住器挡住，并设有回路滚道是他的两端连接起来.使滚珠从滚道的一端滚出后，沿着这个回路滚道从新返回到滚道的另一端,可以循环进行不断地滚动。４。1。２滚珠丝杠副的传动特点滚珠丝杠副的优点是：传动效率高，由于它是滚动摩擦，传动效率可达0。9２～0。96,比一般的丝杠传动提高3～４倍.由此带来了一系列的优点,如功率损耗小，传动平稳，磨损小,无爬行现象等等.除此而外还有两个特点，一是：一般的丝杠传动总是有间隙，而滚珠丝杠可以消除间隙，所以当丝杠转动反向时，可以没有空程，提高了反向的定位精度,，也增强了传动刚度．二是：一般的丝杠传动只能使旋转运动转变为直线运动，而滚珠丝杠副由于传动的摩擦系数小,所以既能把旋转运动转变为直线运动，也可以从直线运动转变为螺旋运动,具有传动的可逆性，因此可以作为主动件，也可以作为从动件.它也有缺点，主要是元件的精度要求高,光滑度要求也高，所以制造工艺很简洁,成本也高。对于丝杠和螺母上的螺旋槽，一般要求磨削成型，因而制造困难,也限制了使用。又由于传动的可逆性，所以不能自锁，当应用在垂直传动装置时，由于自重和惯性的关系，在下降过程中不能立刻停止，因此还需要备有制动装置.４．１.3滚珠丝杠副的结构与调整滚珠丝杠副的结构尽管在形式上有很多类型，但其主要区分是在螺纹滚到的型面外形，滚珠循环的方式,轴向间隙的调整和加预紧力的方法等三个方面.（1）螺纹滚道型面的外形螺纹滚道型面的外形有很多种，目前国内正式投产的，仅有单圆弧型面和双圆弧型面两种，如图所示。滚珠与滚道型面接触点法线与丝杠轴线的垂线之间的夹角，称为接触角（）。（a)单圆弧(b)双圆弧图4—1滚珠丝杠副螺纹滚道型面的截形（２)单圆弧型面一般滚道的圆弧半径要比滚柱的半径稍大一些.对于单圆弧型面的螺纹滚道,接触角是随着轴向负载大小而变化的，当轴向负载为零时，接触角也为零；当负载逐渐增大,接触角也逐渐增大。实验证明:当接触角增大时，传动效率,轴向刚度，承载能力都随之增大。（3)双圆弧型面双圆弧型面螺纹滚道的接触角是不变的。在偏心距(ｅ）决定后，滚珠与滚道的圆弧角接处，会有很小的空隙。这些空隙虽然能容纳一些脏物,但不至于堵塞，反而对滚柱的滚动有利。从传动效率,轴向刚度，承载能力等要求动身，接触角大一些好,但接触角过大制造就会困难。一般接触角为，滚道的圆弧半径也同样比滚柱的半径稍大一些。滚珠的循环方式目前国内常用的滚珠循环方式由外循环和内循环两种.（１）外循环方式如图所示为外循环方式,滚柱在循环过程中与丝杠脱离接触，通过外面的循环回路称为外循环（W系列)。这种外循环是直接在螺母的外圆上铣出螺旋槽，用挡珠器从螺母内部切断螺纹滚道，挡珠滚珠的去路，迫使滚珠导入通向外圆螺旋槽中，构成了外面的旋环回路.外循环的结构和制造较为简洁容易，因此应用较广,他可以制成单列或式双列两种的结构形式.(2）内循环方式滚柱在循环过程中与丝杠始终保持接触的称为内循环（N系列）,如图所示。这种内循环是在螺母外侧孔中装了一个接通相邻滚道的反向器,借助这个反向器迫使滚珠翻过丝杠的牙顶，而进入相邻的滚道。内循环滚珠丝杠副回路短,工作滚珠数目少，结构尺寸紧凑,流畅性好,摩擦磨损小，传动效率高,轴向刚度和承载能力都较高，具有一系列优点，但制造困难，结构简洁，所以不及外循环方式应用的广泛。图4－２外循环的滚珠丝杠图4—3内循环的滚珠丝杠4.1．4轴向间隙的调整和加预紧力的方法对于滚珠丝杠副，除了单一方向的进给传动精度有肯定的要求外,对它的轴向间隙也有严格的要求,以保证反向传动的精度。要把轴向间隙完全消除，也是相当困难的。通常采纳双螺母，并加预紧力的方法来消除其轴向间隙。双螺母经加预紧力调整后，能基本上消除轴向间隙。单螺母的滚珠丝杠副是不能调整轴向间隙和预紧力的，其轴向间隙只能依靠滚珠丝杠副本的精度和安装时丝杠和螺母的连接精度来保证.双螺母加预紧力消除轴向间隙必须注意两点，一是：通过预紧后产生的力，可促使预拉变形，以削减弹性变形所引起的位移。但预紧力不能太大，否则会使驱动力矩增大，传动效率反而降低，使用寿命也随之缩短.二是：轴向间隙的消除，不能忽视丝杠的安装部分和驱动部分的轴向间隙,应同时调整是它削减到最小。目前常用的双螺母预紧力调整方法有下面三种。（１）垫片调隙式如图所示为垫片调隙式，一般用螺钉来连接滚珠丝杠上的两个螺母的凸缘处，在中间加垫片.垫片的厚度是螺母间产生轴向位移，以达到消除间隙和产生预紧力的目的。这种结构特点是结构简洁，牢靠，装拆便利.但缺点是调整很费时,在工作状态下不能任意调整,由于要更换不同厚度的垫片才能消除间隙,所以是用于一般精度的机构中使用.（2）螺纹调隙式如图所示为螺纹调隙式.它是一个螺母的外端有凸缘，而另一个螺母的外端没有凸缘,车有螺纹，它伸出在套筒外，并用两个圆螺母调整好间隙后，再用一圆螺母锁紧螺母锁紧就可以了。这种结构的特点是结构紧凑，调整便利，所以应用广泛，但调整的位移量不太精确。图4-4垫片调隙式图4-5螺纹调隙式齿差调隙式如图所示为齿差调隙式。它是在两个螺母的凸缘上各有圆齿轮２，两者的齿数值相差一个齿，装入内齿圆3中，内齿圆３是用螺钉1和定位销4固定在套筒5上的.调整是先取下内齿圆3，转动圆柱齿轮2,在两个滚柱螺母相对于滚筒5转动时,可以使两个螺母相互产生角位移,这样滚柱螺母对于滚珠丝杠的螺旋滚道也相对移动是两个螺母中的滚柱分别贴近在螺旋滚到的两个相反的侧面上。消除间隙并产生预紧力后，把内齿圆３套上用定位销４固定。这种结构的特点是调整精确牢靠,定位精度高，但结构简洁，仅在高精度的数控机床有所应用。1——螺钉;２-—圆柱齿轮；3——内齿圆;４——定位销；5-—套筒。图4－6齿差调隙式4.1.5滚珠丝杠的选型与计算由技术要求,，丝杠工作长度L=６０0ｍｍ,工亲，由于某些缘由,没有上传完整的毕业设计（完整的应包括毕业设计说明书、相关图纸CAD／ＰＲOE、中英文文献及翻译等），此文档也略微删除了一部分内容(名目及某些关键内容)如需要的伴侣，请联系我的叩扣：２215８91151，数万篇现成设计及另有的高端团队肯定可满意您的需要。此处删除XXXXＸXＸＸXＸXXXＸＸXＸＸＸＸXXXＸＸXXXXXＸXXXXXXＸＸＸＸＸＸXXXXXXXXXXXX约５000字，需完整说明书联系Ｑ２2158９11５１.４.4.２计算加在步进电动机转轴上的等效负载转矩分快速空载和承受最大负载两种情况进行计算(1）快速空载起动时电动机转轴所承受的负载转矩M-—M包括三部分，一部分是快速空载起动时折算到电动机转轴上的最大加速转矩M;一部分是移动部件运动时折算到电动机转轴上的摩擦转矩M；还有一部分是滚珠丝杠预紧后折算到电动机转轴上的附加摩擦转矩M。即Ｍ＝M+Ｍ＋M。三公式如下：M=nJ——折算到电动机轴上总惯量，T-—系统时间常数，ＳＮ--电动机转速,r／min,当ｎ=n时计算M，ｎ=ｎ时计算Mn——切削时的转速，ｒ／minM＝X10Ｆ-—导轨摩擦力，NS——丝杠螺距，ｍmi—-—－齿轮降速比——传动链总效率,一般=0.７0—0.８5Ｍ=(1-）X1０F-—最大轴向载荷，N——滚珠丝杠示预紧时的效率，一般０。90将数据代入以上公式,可求得M＝0.1164,Ｍ=0．0０82,Ｍ＝0.041，则快速空载启动时所需力矩M＝0。1６5６。（2）承受最大负载转矩M最大切削负载时电动机所需力矩M=M＋M+M+ＭＭ=，M＝Ｘ10F——进给方向的最大切削力，N代入数据可得M＝＝0．01８85，M＝X１0=０.419，M＝M＋Ｍ＋M+M＝0.44５８5最后求得在步进电动机转轴上的最大等效负载转矩为M＝max{M,M｝=0.44５８5HYPＥRLIＮK”ｆile：／／/C:＼＼Ｄocuｍents％２０aｎｄ%20Ｓettiｎgs＼\Ａdminiｓtratoｒ\\桌面\＼说明书.ｄｏc"＼l”_Toc２１8942310#_Toc２189423１０＂4。4。3步进电动机的初选考虑到步进电动机的驱动电源受电网电压影响较大，当输入电压降低时,其输出转矩会下降,可能造成丢步,甚至堵转.因此，依据Ｍ来选择步进电动机的最大静转矩时,需要考虑平安系数。取Ｋ＝4，则步进电动机的最以静转矩应满意M4Ｍ=4X0．４4585＝１.7５34初选电动机的型号为90YＢG006，查得该型号电动机的最大静转矩Ｍ＝2．156〉1。７5３4,可见该电动机可满意要求。4。４。4步进电动机的性能校核(1）最快工进速度时电动机时电动机的输出转矩校核该工作台的最快工进速度V=400mｍ/nｉn，=0。0１mｍ/脉冲,由公式f=求得电动机运行的最高频率。代入数据得f＝＝=６６7从９０ＢＦ0０6电动机的运行矩频特性曲线图可以看出在此频率下，满意要求.（2）最快空载移动时电动机输出转矩校核空载V=300０ｍm/ｎｉn,其运行频率=3000/(６０X0．０1）=５000（3)最快空载移动时电机运行频率校核=５０00，由电动机的表可以知道,其空载运行频率可达3０000,该电动机满意要求。（4）起动频率计算已知电动机转轴上的总转动惯量Ｊ＝29.５×10kg．ｍ电动机转子的转动惯量J＝１７.64×1０ｋg.m，而由电动机的表上可以查到电动机转轴不带舒适负载时的空载起动频率＝2400，则步进电动机克服惯性负载的启动频率为：要想保证电动机启动是不失步，任何时候的启动频率都必须小于。（5）惯量匹配验算电动机轴上的总当量负载转矩惯量与电机轴自身转动惯量的比值应该掌握在肯定的范围内，既不应太大，也不应太小，也就是说伺服系统的动态特性主要取决于负载特性，由于工作条件的变化，而引起的负载质量、刚度、阻尼等的变化，将导致系统动态特性也随之产生较大的变化，使伺服系统综合性变差，或给掌握系统设计造成困难。如果比值太小，说明电动机选择或传动比设计不太合理,经济性较差，为使系统惯量达到较合理的匹配，应该使两值掌握在１/4——1之间。，可见,惯量匹配符合要求。第5章铣床床身整体设计5.１床身设计应满意的要求床身作为一个支撑件,是机床的基础构件。由于比较大，所以也称为“大件”。在切削时，刀具与工件之间相互作用的力大部分作用在床身上并使之变形。机床的动态力使床身和整体震动.床身的热变形会转变执行器件的相对位置和运动轨迹.这些,都将影响加工精度和表面质量。因此，床身是机床十分重要的构件。因此在床身设计中,对其要求如下:１：应具有足够的刚度和较高的刚度重量比。后者在很大程度上反映了设计的合理性。2:应具有较好的动态特性.这包括较大的位移阻力和阻尼;与其它部件相协作,使整机的各阶固有频率不致与既激振频率相重合而产生共振，不会发生薄壁震动而产生噪音等．3:床身应设计的使整机的热变形较小.4：应该排屑畅通，吊运平安，并具有良好的工艺性以便于制造和装配.床身的性能对整机床的性能有不小的影响,床身的重量又往往占机床很大部分．因此，应该正确地进行床身的结构设计，并对主要的构件进行必要的验算和试验．使支撑件能满意对它的基本要求，并在这个前提下节省材料．由此可知,床身的设计步骤，应该是首先是依据其使用要求进行受力分析.再依据所受的力和其他要求,并参考现有机床同类构件初步决定其外形和尺寸.然后,可以用有限元法借助电子计算机进行验算或进行模型试验，求得其静态和动态特性，并据此对设计进行修改或对几个方案进行比较，选择最佳方案.受力分析受力分析初步决定其形状和尺寸进行验算或进行模型试验进行修改选择最佳方案图5-１床身的设计步骤这样，在设计阶段就可以猜测床身的性能,以避开盲目性,提高一次成功率.床身受力分析床身是机床的一个重要组成部分。分析床身的受力必须首先分析机床的受力.机床依据其所受外载荷的特点，可分为三大类。如下表所示：表1－１机床受外载荷情况分类这类机床工件较重,切屑力较大,移动件的重量也较大.因此，载荷必须同时考虑工件重力，切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主．工件的重量，移动部件的重量等相对较小,在受力和变形分析时可忽略不计．中型普通机床，铣床，立式钻床，摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床这类机床工件较重,切屑力较大，移动件的重量也较大．因此，载荷必须同时考虑工件重力，切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主.工件的重量,移动部件的重量等相对较小，在受力和变形分析时可忽略不计。中型普通机床，铣床，立式钻床，摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床这类机床工件较重,切屑力较大,移动件的重量也较大.因此，载荷必须同时考虑工件重力，切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主．工件的重量，移动部件的重量等相对较小,在受力和变形分析时可忽略不计．中型普通机床，铣床，立式钻床，摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床这类机床工件较重,切屑力较大，移动件的重量也较大．因此，载荷必须同时考虑工件重力，切屑力和移动的重力这类机床以精细加工为主这类机床的外载荷以切屑为主.工件的重量,移动部件的重量等相对较小，在受力和变形分析时可忽略不计。中型普通机床，铣床，立式钻床，摇臂钻都属于这一类大型机床精密、高精密机床中小型普通机床由此可知，对于X７130铣床,属于中小型一般机床的受力方式，即X7130铣床的外载荷以切屑为主。工件的重量,移动部件的重量等相对较小，在受力分析和变形分析时可忽视不计。5．2床身材料的选择及壁厚的设计５。2。１床身材料的选择作为X７130铣床的重要部件，铣床工作时的大部分力都作用在床身上,因此床身的材料选择格外重要,选择合理，不但能满意设计要求，而且能节省材料，降低成本,减轻自身重量。表1－2常用铸造金属材料的铸造性和结构性特点类别性能特点结构特点灰铸铁件流淌性好,体收缩和线收缩性小。综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高3—4倍。吸振性好。弹性模量低。外形可以简洁，结构允许不对称,有箱体形、筒形等。用于发动机的汽缸体、筒套、各种机床床身、底版、平板、平台等。球墨铸铁件流淌性与灰铸铁相近；体收缩比灰铸铁大，而线收缩小，易形成缩孔、疏松。综合力学性能高；抗磨性好；冲击韧性、疲惫强度较好。消振能力比灰铸铁低一般多设计成均匀壁厚;对于厚大断面件,可采纳空心结构,如球墨铸铁曲轴轴颈部分.可铸铁件流淌性比灰铸铁差,体收缩很大,退火前，很脆，毛坯易损坏。综合力学性能稍次于球墨铸铁,冲击韧性比灰铸铁大3—４倍由于铸态要求白口，一般薄壁均匀件，常用厚度为5—１6㎜。为了增加其刚性,截面外形多加工成工字形或箱形，避开十字截面；零件突出部分应用肋条加固。铸钢件流淌性差,体收缩、线收缩和裂纹敏感性都较大。综合力学性能高;抗拉强度与抗压强度几乎相同,吸振性差。结构应具有最少的热节点,并制造挨次凝固的条件。相邻壁的连接和过度更应圆滑;铸件截面应采纳箱行和槽形等近似封闭状的结构；一些水平壁应改成斜壁或波浪形；整体改成带窗口的壁,窗口外形最好为椭圆形或圆形，窗口边缘须作出凸台，以削减产生裂纹的可能对于X７130铣床，床身作为支撑件，外形简洁，并承受铣床的打不部分力，并且在工作时，床身震动较为严重。结合以上分析,灰铸铁件吸震性好，并能达到强度要求，且铸造容易，经济性好，因此确认灰铸铁为X7１30铣床床身的材料。5.２。2壁厚的设计通过以上分析,由于XK７1３０铣床床身要进行砂模铸造,查阅资料可知，其外壁可由当量尺寸C来确定。Ｃ=(公式1—1)（式中，L、Ｂ、H—-床身的长、宽、高.)将L＝0。7Ｂ＝0．62H=1．3代入得C＝1．１由下表可得床身壁厚为10mm．表1－3床身壁厚计算当量尺寸对比表当量尺寸C０．75１．０1。５1．82。0２.5３3.５4.５壁厚(ｍm）８１01２１416182０22２55.2.3机床床身的制造方法的选择由于XＫ7130铣床床身的材料选用铸铁,适于进行铸造,而且铸造生产成本低,铸造工艺灵敏性大,几乎不