数控车床纵向进给系统传动的方案设计
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。
数控车床纵向进给伺服传动系统的设计0
数控车床纵向进给伺服传动系统的设计目录摘要 (3)第一章绪论 (3)1.1数控机床的产生和发展 (3)1.2 数控机床的发展趋势 (4)第二章数控车床伺服进给系统概述 (5)2.1 伺服进给系统概述 (5)第三章数控车床纵向进给系统传动的方案设计与电机选择 (8)3．1纵向伺服进给系统设计的基本要求 (10)3.2带有齿轮传动的进给运动 (10)3.3经同步带轮传动的进给运动 (12)3.4电机通过联轴器直接与丝杠联接 (13)3.5 步进电动机的计算与选型 (14)3.5.1 已知技术参数 (14)3.5.2 滚珠丝杠的计算及选择 (15)3.6 校核 (16)3.6.1 临界压缩负荷 (16)3.6.2临界转速 (17)3.6.3 丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 (18)3.6.4 丝杠扭转刚度 (19)3.6.5 传动精度计算 (20)3.6.6 伺服电机计算 (21)3.6.7 电机的选择 (22)第四章纵向进给系统的运动设计与动力计算 (23)4.1降速比计算 (24)4.2减速齿轮的确定 (25)4.3 丝杠螺母机构的选择与计算 (25)4.3.1动载强度计算 (26)4.3.2 静强度计算 (26)4.3.3 临界转速校核 (27)4.3.4 额定寿命的校核 (27)4．4动力计算 (28)4.4.1、传动件转动惯量的计算 (29)4.4.2电动机力矩的计算 (29)第五章滚珠丝杆副的选择与计算 (30)5.1丝杠螺母机构的算 (30)5.1.1确定滚珠丝杠副的导航 (31)5.1.2 强度算 (32)5.2计算最大动载荷C (33)5.3静载强度计算.................................. ..335.3.1 丝杠螺母机构的传动刚度计算 (33)5.4滚珠丝杠的支承 (34)5.5滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧 (35)结论致谢文献摘要:本课题为数控车床纵向进给伺服传动系统的设计。
数控机床纵向进给伺服系统设计综述
陕西科技大学目录1.1 设计任务 (2)1.设计题目： (2)2.设计内容与要求 (2)1.2 总体方案设计 (2)1.2.1带有齿轮传动的进给运动 (2)1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算 (2)1.选择脉冲当量 (2)2.计算切削力 (2)1）纵车外圆 (2)2)横切端面 (2)3.滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (3)1）纵向进给丝杠 (3)2)轴承选择。
(7)3）定位精度校核 (8)4.齿轮传动比计算。
(9)总结 (10)参考文献 (11)数控机床纵向进给伺服系统设计1.1 设计任务1.设计题目：数控机床纵向进给伺服系统设计2.设计内容与要求课题说明某一数控机床纵向进给伺服系统设计要求如下：纵向最大进给力为5000N，工作台重300Kg，工件及夹具的最大重量为500Kg，工作台纵向行程680mm，进给速度1～4000mm/min，快速速度15m/min。
导轨为矩形，表面粘贴聚四氟乙烯软带（摩擦系数为：0.04）。
要求的定位精度为±0.006mm。
设计内容——传动系统设计，主要包括运动转换机构、连接支撑方式等。
设计参数如下：(1)纵向行程：680mm(2)最大加工直径：在床面上 400mm在床鞍上 210mm(3)最大加工长度：1000mm(4)纵向进给速度：0.001～4m/min(5)纵向快速速度：15m/min(6)工作台重：300Kg(7)工件及夹具的最大重量：500Kg(8)摩擦系数为：0.04(9)代码制：ISO1.2 总体方案设计1.2.1带有齿轮传动的进给运动图1—1图1—2数控机床的伺服进给系统采用闭环系统，由于是数控机床纵向伺服系统，总体方案，从电动机出来带有齿轮传动，配上滚珠丝杠（采用滚珠丝杠可以提高系统的精度和纵向进给整体刚度）。
1.3 机床进给伺服系统机械部分设计计算1.选择脉冲当量根据设计任务书要求确定脉冲当量，纵向为0.01mm/步，横向为0.005mm/步（半径）。
C6132纵向进给运动系统数控改造设计
C6132纵向进给系统数控改造设计目录1 前言 (4)2 设计的内容及任务 (5)3 总体方案 (5)3.1 数控系统的选型 (5)3.2 伺服系统的改造设计 (6)3.3 机械结构的改造设计 (6)3.4 编码盘的选用和安装 (7)3.5 电气控制系统的改造设计 (7)3.6 液压系统的清洁和维护 (8)4 数控系统的选择 (8)5 机械本体部分的数控化改造与设计计算 (100)5.1 进给系统的传动方式及丝杆类型选择 (100)5.1.1 传动方式 (100)5.1.2 滚珠丝杆的选择 (111)5.2 滚珠丝杠副精度等级确定 (122)5.3 滚珠丝杠的润滑、防护、密封 (122)5.4 机械本体改造和设计计算 (122)5.4.1 纵向机械传动部分的数控化改造和设计计算 (122)5.4.2 滚珠丝杠设计计算 (133)5.4.3 滚珠丝杠的选型 (14)5.4.4 滚珠丝杠的验算 (14)5.4.5 确定齿轮传动比 (16)5.4.6 齿轮间隙的调整环节 (16)5.5 滚珠丝杠的支撑与轴承选用 (17)5.5.1滚珠丝杠支撑形式的选择 (17)5.5.2 滚珠丝杠轴端的形式 (18)6 伺服系统的改造设计 (20)6.1 控制系统的选择 (20)6.2 纵向步进电机的计算与选择 (21)6.2.1负载转动惯量计算 (21)6.2.2 各种工况下转矩计算 (22)6.2.3 步进电机的选择 (23)6.3 驱动器的选择 (23)7 编码器的选用和安装 (25)7.1观点编码器的选用 (25)7.2 编码器的安装 (26)8 电气控制部分的改造设计 (26)8.1 电气控制系统概述 (26)8.2 C6132车床电气化控制系统的数控化改造设计 (27)9 液压系统的清洁与维护 (28)9.1清洁程度对液压系统的影响 (29)9.2液压系统清洁与维护措施 (29)10 改造小结 (29)参考文献 (30)致谢 (31)1 前言目前我国机床主要是卧式车床，与发达国家相比，型号陈旧，技术水平落后，严重影响了生产的发展。
数控车床纵向进给系统传动的方案设计
第一章、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由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。
1.1、伺服系统对伺服电机的要求（1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。
（2）电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。
一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。
（3）为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩，并具有尽可能小的时间常数和启动电压。
电机应具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。
（4）电机应能随频繁启动、制动和反转。
随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。
使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。
由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID，使用灵活，柔性好。
数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。
数控车床的进给传动系统一般均采用进给伺服系统。
这也是数控车床区别于普通车床的一个特殊部分。
1.2、伺服系统的分类数控车床的伺服系统一般由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、执行件和检测反馈环节等组成。
驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。
机械传动部件和执行元件组成机械传动系统。
检测元件与反馈电路组成检测系统。
进给伺服系统按其控制方式不同可分为开环系统和闭环系统。
闭环控制方式通常是具有位置反馈的伺服系统。
根据位置检测装置所在位置的不同，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。
半闭环系统具有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。
课程设计-纵向进给机构方案设计要点
指导教师评定成绩：审定成绩：综合课程设计报告设计题目：纵向进给机构方案设计目录一、设计题目 (2)二、设计任务书 (2)三、总体方案设计 (2)四、机械系统设计 (3)1、计算切削力 (3)2、滚珠丝杠螺母副的选择计算 (3)（1）、最大工作载荷的计算 (3)（2）、最大动载荷F的计算 (5)Q（3）、滚珠丝杆螺母副的选型 (6)（4）、传动效率的计算 (6)（5）、刚度验算 (7)（6）、压杆稳定的校核 (7)（7）纵向滚珠丝杆副几何参数 (8)3、齿轮传动比计算 (9)4、步进电机的计算和选型 (10)（1）、初选步进电机 (10)（2）、校核步进电机转矩 (11)五、心得体会 (15)六、参考文献 (15)一、设计题目综合课程设计之横向传动方案设计二、设计任务书1．掌握机电产品设计的基本方法。
2．掌握根据零件的受力和功能进行结构设计的方法。
3．掌握零件尺寸公差和形位公差的设计方法。
4．选择传动机构实现进给机构的运动。
三、总体方案设计本次设计的总体方案选用前次设计的方案，具体如下：数控机床的伺服进给系统按有无位置检测和反馈可分为开环伺服系统、半闭环伺服系统、闭环伺服系统。
闭环控制方案的优点是可以达到和好的机床精度，能补偿机械传动系统中的各种误差，消除间隙、干扰等对加工精度的影响。
但他结构复杂、技术难度大、调式和维修困难、造价高。
半闭环控制系统由于调速范围宽，过载能力强，又采用反馈控制，因此性能远优于以步进电动机驱动的开环控制系统。
但是，采用半闭环控制其调式比开环要复杂，设计上也要有其自身的特点，技术难度较大。
开环控制系统中没有位置控制器及反馈线路，因此开环系统的精度较差，但其结构简单，易于调整，所以常用于精度要求不高的场合。
经过以上比较，由于所改造的微型车床的目标加工精度没有特殊要求，为了简化结构，降低成本，采用步进电机开环控制系统。
在该系统中，没有反馈电路，不带检测装置，指令信号是单方向传送的，输入装置把信号输给数控装置，经数控装置运算后分配出指令脉冲，通过步进电机驱动工作台移动。
数控技术课程设计数控车床横向和纵向进给系统设计(全套图纸)
2纵向进给系统的设计计算 (2)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 (3)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (3)2.4确定进给传动链的传动比i和传动级数 (3)2.5滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 (4)2.6滚珠丝杠螺母副承载能力校核 (5)2.7计算机械传动的刚度 (6)2.8驱动电机的选型与计算 (7)2.9机械传动系统的动态分析 (9)2.10机械传动系统的误差计算与分析 (10)2.11确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (10)3进给系统的结构设计 (11)3.1滚珠丝杠螺母副的设计 (11)总结与体会 (12)致谢词 (12)参考文献 (13)1数控技术课程设计的目的通过本课程设计的训练，使学生在完成数控机床及金属切削机床的结构课程学习之后，让学生能够运用所学的知识，独立完成数控机床传动系统的设计，从而使学生进一步加深和巩固对所学知识的理解和掌握，并提高学生的分析、设计能力，同时巩固《金属切削机床》课程的部分知识。
全套图纸，加1538937061.运用所学理论及知识，进行数控机床部分机械结构设计，培养学生综合设计能力；2.掌握数控机床传动系统的设计方法和步骤；3.掌握设计的基本技能，具备查阅和运用标准、手册、图册等有关技术资料的能力；4.基本掌握编写技术文件的能力。
2纵向进给系统的设计计算设计参数如下：工作台工作台质量 kg m T 600= 最大加工受力N F W 1500= 快进速度s m v f /2.0max =工作台导轨摩擦力 N F R 5.2= 工作行程m s W 7.0=减速机构丝杠螺母机构(图2)，已知数据如下：图2 丝杠螺母机构轴承轴向刚度 800/L K N m µ=丝杠螺母刚度 800/M K N m µ=螺母支座刚度 1000/TMK N mµ=丝杠传动效率 0.9sp η=丝杠长度 0.5sp L m=丝杠轴承、丝杠螺母摩擦力矩, 2.5R sp M N m =g轴承平均间距 1550L mm =导程10sp h mm = 最大转速常数 60000A = 支承方式 双推—双推 伺服电机电机转子惯量320.0510M J kg m −=×g2.1主切削力及其切削分力计算取机床的机械效率0.8η=，/1w z F F =，/0.35c z F F =，/0.2v z F F =则有 1500z w F kF N N ==工作台横向进给方向载荷c F 和工作台垂直进给方向载荷v F 为0.350.351500525c z F F N N ==×= 0.20.21500300v z F F N N ==×=2.2导轨摩擦力的计算导轨受到垂向切削分力300v F N =，纵向切削分力c F =525N ，移动部件的全部质量（包括机床夹具和工件的质量）m=600kg ，查表得镶条紧固力2000g f N =，取0.15(3002000300525)=×+++468.75N =计算在不切削状态下的导轨摩擦力0F µ和0F 0()0.15(3002000)345g F W f N µµ=+=×+= 00()0.2(3002000)460g F W f N µ=+=×+=2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力计算最大轴向负载力max a Fmax (300468.75)768.75a y F F F N N µ=+=+= 计算最小轴向负载力min a F min 0345a F F N µ==2.4确定进给传动链的传动比i 和传动级数取步进电动机的步距角 1.5α=°，滚珠丝杠的基本导程010L mm =，进给传动链的脉冲当量0.004/p mm P δ=，则有0 1.51010.423603600.004p L i αδ×===× 根据结构需要，确定各传动齿轮的齿数分别为120z =、2208z =，模数m=2，齿宽b=20mm 。
经济型数控车床纵向进给机构设计
第1章 绪 论
1.1 数控床简介
经济型数控机床具有经济实用，结构简单，操作方便，价格低廉的特点， 它的特控制系统通常采用单片机（8 位、16 位、32 位）作控制器，驱动电 机采用步进电动机，多数采用开环控制，由于经济型数控系统具有较高的性 能价格比，因而广泛地应用于机床产品的升级换代和普通普通机床的技术改 造上。近年来，我国在经济系统的研究开发和生产上投入了大量人力和物力， 在经济型数控机床领域里经历了几个五年计划之后已经取得了可喜成果，经 济型数控机床在我国机床市场上占有较大比重，成为我国制造业不可或缺的 一部分。
结 论..............................................................................................................19 参考文献 ..............................................................................................................20 致 谢..............................................................................................................21 附 录..............................................................................................................22
第 4 章 控制系统软件流程................................................................................16 4.1 程序结构...............................................................................................16 4.2 控制系统软件插补原理.......................................................................16 4.2.1 直线插补设计............................................................................17 4.2.2 圆弧插补原理............................................................................17
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数控车床纵向进给系统传动的方案
设计
随着制造业技术的发展，数控工具的应用越来越广泛，而数控车床是机械加工中使用最广泛的一种数控机床。
在数控车床的使用中，纵向进给系统传动方案的设计具有相当重要的意义，做好系统设计可有效提升产能和生产工艺。
一、数控车床纵向进给的基本原理及工作方式
数控车床纵向进给系统的主要原理是电机通过传动装置使刀架沿着转轴纵向轴向移动，将工件逐步加工成形。
这里所指的传动装置，即是通过旋转电动机来传动球螺杆。
而球螺杆就是在传动时通过与负荷间产生的滑移变形和滚动摩擦起到实现精度高的传动功能的很重要的柔性元件。
对于数控车床的使用，其主要的工作方式是将工件放置在工作台上，然后将刀架中的刀具逐渐地接触到工件表面上并继续进行削除，当达到所需的形状和尺寸时，就可以切断工件。
二、传动方案1：球螺杆传动
目前，球螺杆传动是目前数控车床纵向进给系统的主要传动方式。
该方式主要是通过电机辅助驱动螺纹杆或同步带旋转，使得母轮的旋转产生大量的旋转运动，从而使螺杆上的小铜轮自动转动。
同时，小铜轮的转动使得超静力耐磨材料发生侧向运动，以便传递到竖向滑块上。
这种传动方式传动精度高，速度快，加工效率高。
同时，其具有压力大而拉扯力小，对系统的磨损小，能完成加工复杂的大型工件或大量工作的优点。
但它也具有噪声大、操作和维护相对复杂等缺点，较难在小型数控加工中得到广泛应用。
三、传动方案2：伺服电机传动
除了球螺杆之外，伺服电机也可作为数控车床纵向进给系统的传动方案之一。
主要特点是具有提高生产率、减少运行成本以及减轻人工干预的作用。
传动系统采用伺服电机驱动轴与对应进给器相连，当电机的输出信号产生时，即可自动控制工作台的位置。
与传统的传动方案相比，它更加精确可靠，能够更好地满足当前市场需求。
但同时在操作上需要一定的技术水平，成本相对较高，所以不能适用于所有的加工项目。
因此，在选择数控车床纵向进给系统传动方案时，不同的应用场景和制造商都需进行充分比较，选择最适应的方案以满足生产需求。
四、数控车床纵向进给系统传动方案设计的注意事项
1、稳定性：设计中需要考虑该系统的稳定性，尤其是在高速运行时。
因为其稳定性是提高效率和保障安全的保证，需要避免机器出现不正常的震动而导致加工误差。
2、精度：纵向进给系统的经济性和高精度是约束设计中一个极其重要的因素，需要在设计时遵循这样的原则。
3、寿命：系统实际运行时间的寿命，也是设计决策中必须考虑的关键问题之一。
这不能仅仅从技术角度来评估，还需要考虑其使用寿命、维修和更换的成本消耗。
同时，还要考虑它的易于维护性和升级性。
4、可靠性：作为重要的生产设备，数控车床纵向进给系统的可靠性直接关系到生产效率和质量，设计过程中需要在不同的设计方案中进行权衡，从而找到合适的方案。
综上所述，数控车床纵向进给系统传动方案设计很大程度上关系到整个生产过程中的效率和质量，同时还对设备使用寿命、维修和更换的成本消耗等有着重要影响。
设计者需要在充分比较中选择符合工艺要求的方案，确保生产设备的效率和质量的提升。