数控车床进给传动伺服系统的设计
立式数控铣床进给传动系统设计

课程设计任务书目录1.概述 (3)1.1技术要求 (3)1.2总体设计方案 (3)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (3)2.1主切削力及其切削分力计算 (3)2.2导轨摩擦力的计算 (4)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (4)2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (5)3.工作台部件的装配图设计 (9)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (9)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (9)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (9)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (10)5.计算机械传动系统的刚度 (10)5.1机械传动系统的刚度计算 (10)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (11)6.驱动电动机的选型与计算 (11)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。
(11)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (12)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (13)6.4选择驱动电动机的型号 (14)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (14)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (14)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (15)8. 课程设计总结 (15)9.参考文献 (15)1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg,其中,工作台的质量510kg;工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min;工作台采用贴塑导轨,导轨的动摩擦系数为0.15,静摩擦系数为0.12;工作台的定位精度为30μm,重复定位精度为15μm;机床的工作寿命为20000h(即工作时间为10年)。
机床采用主轴伺服电动机,额定功率为5.5kw,机床采用端面铣刀进行强力切削,铣刀直径125mm,主轴转速310r/min。
切削状况如下:数控铣床的切削状况1.2总体设计方案为了满足以上技术要求,采取以下技术方案:(1)工作台工作面尺寸(宽度×长度)确定为400mm×1200mm。
CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计

__届毕业(设计)论文题目CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计专业班级学号学生姓名随笔客指导教师指导教师职称学院名称机电工程学院完成日期: 2014 年 5 月 25日CK6140数控车床主传动系统及进给伺服系统设计CK6140 CNC lathe main drive system and feed servo system design学生姓名指导教师摘要本文介绍了CK6140数控车床的组成及工作原理,对数控机床的主要组成部分:机床主轴箱,进给伺服系统及主轴PLC控制进行了总体的设计及其详细设计。
数控机床是现代机电一体化的典型产品,对提高零件的加工质量和加工效率具有较好的作用。
在本次设计中,主要完成了以下工作:根据给出的要求,首先确定设计要求给出的已知条件确定电机的型号和功率,传动系统的布局,变速方式,开停方式,换向方式,制动方式及齿轮的排列与布置。
然后根据转速范围及级数确定它的转速图、各齿轮的齿数和传动系统简图。
在根据已确定传动比来确定带传动。
通过轴的初步设计,进行齿轮的设计和校核。
选取相应的轴承和键,进行轴的具体设计和校核,键和轴承的设计和校核。
最后进行装配图和各个零件图的绘制,完成主轴箱的设计。
然后完成伺服系统的设计。
在对进给伺服系统进行设计时,要确定进给传动系统的传动方式及控制系统的形式。
设计中,选择进给伺服系统为开环控制系统。
通过给定的参数选择好步进电机的步距角可确定传动齿轮的传动比及滚珠丝杆的导程。
设计的进给伺服系统能够满足设计任务的要求。
关键词:数控机床主轴箱进给伺服系统AbstractThis thesis introduced the constitution and working principle of CK6140 machine tool,the primarily parts of NC machine tool designed:including proceeds the total design and detailed design. NC machine tool is a modern machine to give or get an electric shock the integral whole the typical model of technique the processing of product, right exaltation spare parts the quantity with process the efficiency to have the good function. In this design,primarily completed following work.According to the timetable to design. First identified design requirements given the known conditions determine the type and electrical power, drivetrain system layout, speed change, stop the way for the way braking and gear configuration and the way layout. Based on rotational speed and scope of the class to determine its rotational speed maps, the various gear and drivetrain system Chishu sketch. In accordance with established transmission belt transmission than to determine. Through axle of the preliminary design, gear design and verification. The bearings and get used to a specific axle design and verification, design and verification keys and bearings. Final assembly of the various parts and mapping. Completed the design of headstock.Then completing the design of the servomechanism system. In designing of servo system, we can determine driving mode of driving system and controlling mode of controllingsystem,choosing the servo system for opening wreath control the system.Passing the parameter to settle the choice the good step the step for the electrical engineering the distance cape can make sure to spread to move the spreading of wheel gear to move the radio the roll the bead silk the think stick's lead. Design of into give the servo system can satisfy to designthe request of the mission.Keywords:NC Machine Tool;Axis Housing;Servomechanism目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第一章卧式数控车床简介 (1)1.1数控车床简介 (1)1.2 CK6140介绍及设计说明 (2)1.3设计任务 (3)第二章 CK6140总体设计计算 (6)2.1总体设计要求 (6)2.2机床的总体布局的确定 (7)2.3换向方向的选择 (7)2.4开停方式选择 (8)2.5 制动方式选择 (8)2.6 齿轮布置与排布 (8)2.7 变速方式选择 (9)2.8进给系统的组成及选用 (10)第三章主变速箱总体设计 (12)3.1电机的选用 (12)3.2传动方案的拟定 (15)3.3确定各级的转速.................................... 错误!未定义书签。
数控机床的进给传动系统

数控机床的进给传动系统摘要:本文主要阐述了数控机床对进给传动系统的基本要求,数控机床进给传动系统的主要形式。
关键词:数控机床;传动系统;进给系统1 数控机床对进给传动系统的基本要求数控机床对机械传动系统的要求主要有以下几点。
1.1 提高传动部件的刚性数控机床的直线运动定位精度和分辨率必须达到微米级,回转运动的定位精度和分辨率必须达到角秒级,伺服电动机的驱动转矩,尤其是起动、制动时的转矩也很大。
假设传动部件的刚度不强,一定会使传动部件发生弹性变形,影响系统的定位精度、动态稳定性和响应快速性。
而加大滚珠丝杠的直径,对滚珠丝杠螺母副、支承部件进行预紧,进行预拉伸等,均为提高传动系统刚度的有效办法。
1.2 减小传动部件的惯量驱动电动机,传动部件的惯量直接决定进给系统的加速度,这是影响进给系统快速性的主要原因。
尤其是高速加工的数控机床,因为对进给系统的加速度要求比较高,所以,在满足系统强度和刚度的条件下,要减小零部件的质量、直径,以降低惯量,提高快速性。
1.3 减小传动部件的间隙在开环、半闭环进给系统中,传动部件的间隙直接影响进给系统的定位精度;在闭环系统中,它是系统的主要非线性环节,影响系统的稳定性,所以,要采取有效措施消除传动系统的间隙。
消除传动部件间隙的措施是对齿轮副、丝杠螺母副、联轴器、蜗轮蜗杆副以及支承部件进行预紧或消除间隙。
而采取措施后将可能增加摩擦阻力,降低机械部件的寿命,因此,必须统筹各种因素,使间隙减小到允许范围。
1.4 减小系统的摩擦阻力进给系统的摩擦阻力会降低传动效率,产生发热;同时,它还直接影响系统的决速性;因为摩擦力的存在,动、静摩擦系数的变化,会导致传动部件的弹性变形,产生非线性的摩擦死区,影响系统的定位精度和闭环系统的动态稳定性。
采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、直线滚动导轨、静压导轨和塑料导轨等高效执行部件,能减少系统的摩擦阻力,提高运动精度,避免低速爬行。
2 数控机床进给传动系统的主要形式2.1 滚珠丝杠螺母副它的特点是:摩擦损失小,传动效率高;丝杠螺母之间预紧后,可消除间隙,提高传动刚度;摩擦阻力小,它与运动速度无关,动、静摩擦力的变化会很小,也不可能产生低速爬行现象;工作磨损小,使用寿命长,精度保持性好。
数控车床纵向进给传动系统设计(含全套CAD图纸)

XXXX大学课程设计说明书学生姓名:学号:学院:专业:题目:数控车床纵向进给系统设计指导教师:职称:职称:20**年12月5日任务书学院专业班级学生:题目:数控车床纵向进给系统设计课程设计从20** 年12 月22 日起到20** 年1 月 5 日1、课程设计的内容和要求(包括原始数据、技术要求、工作要求等):课程设计的内容:(1)设计数控车床纵向进给系统传动设计;结构设计;主要零件设计(选择一个主要零件轴或齿轮)(2)编写设计说明书主要内容包括:机床的用途及主要技术参数,数控车床纵向进给系统传动的方案设计、动力计算、结构设计、零件设计、结果分析、设计体会及今后的改进等设计过程设计要求:车床控制精度:0.01mm(即为脉冲当量);最大进给速度:V max=5m/min。
设计参数:最大加工直径为D max=400mm,工作台及刀架重:110㎏;最大轴向力=160㎏;导轨静摩擦系数=0.2;行程=1280mm;步进电机:110BF003;步距角:0.75°;电机转动惯量:J=1.8×10-2㎏.cm.s-2;主要参考资料:机床课程设计指导书,挂图,机床设计手册、数控机床等教材2、对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕:(1)图纸进给系统装配图A1一张;消隙齿轮箱装配图A1 一张;(2)说明书方案设计、运动设计、结构设计、零件设计、结果分析、体会及今后的改进、参考资料3目录一、数控机床进给系统概述 (1)二、主要设计任务参数 (3)三、数控车床纵向进给系统传动的方案设计 (3)1、纵向进给系统设计的基本要求 (3)1、带有齿轮传动的进给运动................................... (3)2、经同步带轮传动的进给运动 (4)3、电机通过联轴器直接与丝杠联接 (5)四、运动设计 (5)1、降速比计算 (5)2、减速齿轮的确定 (6)五、丝杠螺母机构的选择与计算 (6)1、动载强度计算 (6)2、静强度计算 (7)3、临界转速校核 (8)4、额定寿命的校核 (8)六、动力计算 (8)1、传动件转动惯量的计算 (8)2、电动机力矩的计算 (9)七、丝杠螺母机构的传动刚度计算 (10)八、结构设计 (11)1、滚珠丝杠的支承 (11)2、滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 (12)九、主要结构性能及特点的分析 (12)十、总结与体会 (13)参考文献 (14)一、数控机床进给系统概述数控机床伺服系统的一般结构如图图1-1所示:图1-1数控机床进给系统伺服相对于传统机床,数控机床有以下明显的优越性:(1) 提高生产率。
数控机床的伺服系统

第6章 数控机床的伺服系统
伺服驱动装置
位置控制模块 速度控制单元
工作台 位置检测
速度环 速度检测 位置环
伺服电机
测量反馈
图6-1 闭环进给伺服系统结构
数控机床闭环进给系统的一般结构如图,这是一个双闭环系统,内 环为速度环,外环为位置环。速度环由速度控制单元、速度检测装置等构成。 速度控制单元是一个独立的单元部件,它是用来控制电机转速的,是速度控 制系统的核心。速度检测装置有测速发电机、脉冲编码器等。位置环是由 CNC装置中的位置控制模块、速度控制单元、位置检测及反馈控制等部分组 成。
第6章 数控机床的伺服系统
A C1 B4 2 B 3C A
逆时针转30º
C 4 B
A 1 2 3 A
B
C 1 B
A 2
B 3 C
C
逆时针转30º
4 A
第6章 数控机床的伺服系统
采用三相双三拍控制方式,即通电顺序按AB→BC→CA→AB(逆时针 方向)或AC→CB→BA→AC(顺时针方向)进行,其步距角仍为30。由于 双三拍控制每次有二相绕组通电,而且切换时总保持一相绕组通电,所以 工作比较稳定。
第6章 数控机床的伺服系统
设 A 相首先通电,转子齿与定子 A 、 A′ 对齐(图 3a )。然后在 A 相继续通电的情 况下接通 B 相。这时定子 B 、 B′ 极对转子 齿 2 、 4 产生磁拉力,使转子顺时针方向转 动,但是 A 、 A′ 极继续拉住齿 1 、 3 ,因 此,转子转到两个磁拉力平衡为止。这时转 子的位置如图 3b 所示,即转子从图 (a) 位 置顺时针转过了 15° 。接着 A 相断电, B 相继续通电。这时转子齿 2 、 4 和定子 B 、 B′ 极对齐(图 c ),转子从图 (b) 的位置又 转过了 15° 。其位置如图 3d 所示。这样, 如果按 A→A 、 B→B→B 、 C→C→C 、 A→A… 的顺序轮流通电,则转子便顺时针 方向一步一步地转动,步距角 15° 。电流 换接六次,磁场旋转一周,转子前进了一个 齿距角。如果按 A→A 、 C→C→C 、 B→B→B 、 A→A… 的顺序通电,则电机 转子逆时针方向转动。这种通电方式称为六 拍方式。
数控车床进给系统设计

数控车床进给系统设计一、进给系统的结构设计1.可靠性高:进给系统的关键零部件应采用优质的材料和加工工艺,以保证系统的稳定性和长寿命。
2.刚性好:进给系统的结构应具备足够的刚度,以保证在高速切削和大负载的工况下,机床能够保持稳定运行。
3.灵活性强:设计时应考虑到不同工件的加工要求,进给系统应能够快速调整和变换,以满足不同工件的加工需求。
二、进给系统的控制方法设计1.PTP控制方式:即点对点控制方式,根据工件形状和切削要求设计程序,实现工件形状的控制和切削路径的规划。
2.直线插补控制方式:通过数学模型进行直线切削路径的插补计算,实现工件形状的控制和切削路径的规划。
3.圆弧插补控制方式:通过数学模型进行圆弧切削路径的插补计算,实现工件形状的控制和切削路径的规划。
三、进给系统的传动方式设计传统数控车床进给系统的传动方式有液压传动和蜗杆传动两种,在设计进给系统时需要选择合适的传动方式,以满足不同加工工况的需求。
1.液压传动:液压传动以其可适应性强、能源利用率高等优点,在高负载和高速切削的工况下表现出较好的性能。
2.蜗杆传动:蜗杆传动以其结构简单、体积小、传动精度高等优点,在精密加工和高速加工的场合得到广泛应用。
四、进给系统的反馈装置设计进给系统的反馈装置是保证机床加工精度的重要组成部分,主要分为位置反馈和力反馈两种。
设计反馈装置时需要考虑以下几个因素:1.精度要求:根据机床加工的精度要求选择合适的反馈装置,以保证加工精度的稳定性。
2.反馈方式:根据加工工况选择合适的反馈方式,如光电编码器、脉冲等。
3.反馈信号的处理:对反馈信号进行合理的滤波和放大处理,以保证控制系统的稳定性和精度。
总之,数控车床进给系统的设计直接影响机床的加工精度和工作效率。
在设计进给系统时应考虑到结构、控制方法、传动方式和反馈装置等方面的因素,以满足不同加工要求。
同时,还需要对系统进行可靠性和稳定性分析,以确保数控车床的长期稳定运行。
数控机床的进给传动系统

详细描述
刚度是指数控机床在受到外力作用时,进给 传动系统抵抗变形的能力。高刚度的数控机 床能够减小受力变形对加工精度的影响,提 高加工质量。
速度与加速度
总结词
速度与加速度是衡量数控机床进给传动系统 动态性能的指标。
详细描述
速度与加速度是指数控机床在加工过程中, 进给传动系统能够达到的最大移动速度和加 速度。高速度和高加速度的数控机床能够缩
更换磨损件
对磨损严重的部件进行更 换,保证进给传动系统的 正常运行。
调整参数
根据实际运行情况,对进 给传动系统的参数进行调 整,优化其性能。
常见故ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ诊断与排除
噪音异常
温度过高
检查进给传动系统是否有异常噪音, 判断是否需要更换轴承或齿轮。
检测进给传动系统的温度,如温度过 高,需检查润滑系统是否正常工作。
03
数控机床进给传动系统的分 类
滚珠丝杠螺母副传动
总结词
滚珠丝杠螺母副传动是数控机床中最常用的进给传动方式之一,具有高精度、 高刚度、高可靠性的特点。
详细描述
滚珠丝杠螺母副传动通过将旋转运动转换为直线运动,实现工作台的进给运动。 其优点在于传动效率高、传动精度稳定、使用寿命长,且具有较高的刚度,能 够满足大多数数控机床的进给传动需求。
运行抖动
观察进给传动系统的运行情况,如有 抖动现象,需检查传动轴是否松动或 损坏。
06
数控机床进给传动系统的未 来发展
高精度化
总结词
随着制造业对产品精度要求的不断提高,数控机床的进给传动系统需要实现更高程度的 精度控制。
详细描述
高精度化是数控机床进给传动系统未来的重要发展方向。通过采用先进的控制系统、高 性能的传动元件和精密加工技术,可以提高数控机床的定位精度、重复定位精度和加工
MJ-50数控车床进给传动系统设计

MJ—50型数控车床进给传动系统设计摘要伺服进给系统是数控机床的重要组成部分,对机床整体性能有着决定性的影响。
越来越多的研究人员在进给伺服系统的研究中投入大量精力。
研究设计进给系统的结构,并进行误差计算和精度分析,有利于深入了解进给系统的原理和设计方法,进而探求可能的优化设计。
本次设计了以滚珠丝杠为核心元件的MJ-50数控车床工作台进给传动系统。
MJ-50数控车床进给传动系统主要由电动机、滚珠丝杠、工作台、联轴器、导轨组成。
通过对数控车床进给传动系统的设计理论,首先进行了伺服进给传动系统的总体方案设计以及机床精度的选择;其次是沿Z轴(纵向)进给和沿X轴(横向)进给传动系统设计的滚珠丝杠的计算与选择、滚珠丝杠支承轴承的选择、通过计算选择进给传动系统的其他相关元器件、对传动系统的刚度、惯量匹配等进行了校核验算;再次通过计算来选择进给传动系统的伺服电动机以及联轴器,最后进行导轨的选择。
证明计算得出的结果较好得满足了提出的设计要求,利用Auto CAD软件绘制了相关的装配图。
关键词:数控车床, 进给伺服系统, 滚珠丝杠The Design drives System of CNC LathesAbstractServo system is an important part of NC machine tools, having adecisive influence on the overall performance of machine tool. More and more researchers devote a great deal of energy in the study of servo system. Studying on design of feeding system structure, error calculation and precision analysis are helpful for understanding the feed system principle and design method, then exploring possible optimization design.This design of a ball screw pair for the MJ-50 CNC lathe cross slide table of the core components of the feed drive system. MJ-50 CNC lathe feed drive system motors, ball screws, cross table, couplings, rail. CNC lathe feed drive system design theory, the overall program design and the choice of machine precision servo feed drive system; followed along the Z axis (vertical) to feed along the X axis (horizontal) feed drive calculation and selection of the system design of the ball screw nut, ball screw support bearings choice, selected by calculating the other components of the feed drive system, the stiffness of the drive system inertia matching checking checking; again calculation to select the feed drive system, servo motor coupling, the final choice of rail. Better prove that the calculated results must meet the requirements of the proposed design. Using the Auto CAD software rendering the related parts graph and assembly drawing. paper .Key words: CNC lathes, Servo System, Ball screw pair目录1 绪论 (I)1.1数控机床的概念 (1)1.2数控机床的组成分类及特点 (1)1.2.1数控机床的组成 (1)1.2.2 数控机床的分类 (1)1.2.3数控机床的特点 (2)1.3数控系统的发展简史及国外发展现状 (2)1.4我国数控系统的发展现状及趋势 (3)1.4.1我国数控技术状况 (3)1.4.2 数控系统的发展趋势 (4)1.5伺服系统对伺服电机的要求 (4)1.6设计的内容和目的 (5)2 进给传动系统的总体设计 (6)2.1机床的主要性能参数 (6)2.2进给传动系统的精度要求 (7)2.3进给传动伺服系统的选择 (7)2.4进给传动系统的传动要求及传动类型的选择 (8)2.4.1进给传动系统的传动要求 (8)2.4.2进给传动类型的选择 (8)2.5电机与丝杠联接方式的选择 (9)2.6支撑形式方案选择 (10)3 总体方案设计 (12)3.1方案设计及总体布局 (12)3.2主切削力的计算 (12)4 横向进给传动系统设计 (15)4.1已知技术参数 (15)4.2X轴滚珠丝杠的计算及选择 (15)4.3滚珠丝杠支承轴承的选择 (19)4.4X轴滚珠丝杠的校核 (20)4.4.1临界压缩负荷 (20)4.4.2 临界转速 (21)4.4.3滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (22)4.4.4滚珠丝杠扭转刚度 (23)4.4.5滚珠丝杠传动精度计算 (24)4.5X轴滚珠丝杠进给传动系统变形计算 (25)4.5.1滚珠丝杠精度计算 (25)4.6X轴进给伺服电机的选择计算 (28)4.6.1X轴进给伺服电机的校核 (30)4.7联轴器的选择 (31)5 纵向进给传动系统设计 (32)5.1已知技术参数 (32)5.2Z轴滚珠丝杠的计算及选择 (32)5.3Z轴滚珠丝杠支承轴承的选择 (34)5.4Z轴滚珠丝杠的校核 (35)5.4.1 临界压缩负荷 (35)5.4.2临界转速 (35)5.4.3滚珠丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (35)5.4.4 滚珠丝杠扭转刚度 (36)5.4.5滚珠丝杠传动精度计算 (37)5.5Z轴滚珠丝杠进给传动系统变形计算 (37)5.5.1Z轴精度计算 (38)5.6Z轴进给伺服电机的选择与计算 (38)5.6.1伺服电机的校核 (40)5.7联轴器的选择 (41)6 床身及导轨的选择 (42)6.1床身的选择 (42)6.2导轨的选择 (43)结论 (46)致谢 (47)参考文献 (48)、1 绪论1.1数控机床的概念数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物,是技术密集度及自动化程度很高的典型机电一体化加工设备。
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毕业设计(论文)开题报告
题目:数控车床纵向进给伺服传动系统的设计
院(系)机电工程学院
专业机械设计制造及其自动化
班级 080209
姓名景祥
学号 080209108
导师高红红
2012年3月8日
参考文献
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