680 经济型数控铣床主传动及进给传动结构及控制系统设计
数控机床电主轴与进给系统结构设计共36页

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36、自己的鞋子,自己知道紧在哪里。弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢,但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何,且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
40、学而不思则罔,思而不学则殆。——孔子
数控机床电主轴与进给系统 结构设计
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一, 也是成 功的利 器之一 。没有 它,天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ,徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿.丘吉 尔。 30、我奋斗,所以我快乐。--格林斯 潘。
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立式数控铣床主传动系统设计[摘要]本文介绍了立式数控铣床的一些基本概况,简述了机床主传动系统方面的原理和类型,分析了各种传动方案的机理。
立式数控铣床主传动系统包括了主轴电动机、主轴传动系统和主轴组件三部分组成。
本文详细介绍了立式数控铣床主传动系统的设计过程,该立式数控铣床主轴变速箱是靠齿轮进行传动的,主轴箱传动系统采用齿轮传动,传动形式采用集中式传动,主轴变速系统采用多联滑移齿轮变速。
齿轮传动具有传动效率高,结构紧凑,工作可靠、寿命长,传动比准确等优点。
文中介绍了立式数控铣床主传动系统各种传动方案优缺点的比较、主传动方案的选择和确定、主传动变速系统的设计计算、主轴组件的设计、轴承的选用基润滑、关键零件的校核、以及主轴电动机的控制等设计过程。
[关键词]数控机床;立式数控铣床;主传动系统;主轴组件;轴承;主轴电动机The sign type number controls the miller lord to spread tomove the system designAbstract:this text introduces the sign type number to control some basic general situations of the miller, Chien says the tool machine lord to spread the principle and types of move the systems, analyzing various mechanism that spreads to move the project.The sign type number controls the miller lord to spread to move the system to include the principal axis electric motor, principal axis to spread to move the system and the principal axis module three partses to constitute.Detailed introduction of this text the sign type number controls the design process that the miller lord spreads to move the system, should the sign type number control the miller principal axis to become soon the box is to is carry on by wheel gear to spread to move of, the principal axis box spreads to move the system adoption wheel gear to spread to move, spreading to move the form adoption concentration type to spread to move, the principal axis become soon many of the system adoption slip to move the wheel gear to become soon.The wheel gear spreads to move to have to spread to move the efficiency high, the structure tightly packed, work credibility, the life span is long, spreading to move than accurate etc. advantage.It introduced the sign type number to control the miller lord to spread to move various comparison, lord that spreads to move the project merit and shortcoming of system to spread in the text the choice and assurance, lords of move the projects spread to move to become soon system of design, bearings of design calculation, the principal axis module choose the control of the school pit, and the principal axis electric motor of use the lubrication, the key spare parts etc. the design process.Key words:the number controls the tool machine;The sign type number controls the miller;The lord spreads to move the system;Principal axis module; Bearings; Principal axis electric motor.目录引言 (1)第一章绪论 (2)1.1概述 (2)1.2数控机床的发展 (3)第二章立式数控铣床主传动系统方案的确定 (9)2.1对立式数控铣床主传动系统简介 (9)2.2对立式数控铣床主传动系统的要求 (9)2.3主传动的类型及方案选择 (10)第三章主传动变速系统主要参数计算 (12)3.1计算切削功率 (12)3.1.1切削力的计算 (12)3.1.2切削功率的计算 (12)3.1.3主轴转速范围的确定 (13)3.2计算主传动功率 (13)3.3分级变速箱的传动系统的设计及主轴电动机的功率的确定 (14)3.3.1变速级数Z 的确定 (14)3.3.2电动机的功率的确定 (15)3.3.3电动机参数 (15)3.3.4分级变速箱的传动系统变速机构的确定 (16)第四章主轴组件设计 (17)4.1 概述 (17)4.1.1轴的分类 (17)4.1.2主轴材料 (17)4.2主轴结构设计 (17)4.2.1主轴部件应满足的基本要求 (18)4.2.2轴的结构设计 (19)4.2.3草拟轴上零件的装配方案 (19)4.2.4轴上零件的定位 (20)4.2.5各轴段直径与的确定 (20)4.2.6提高主轴强度的措施 (21)4.2.7轴的结构工艺性 (22)4.3主轴强度的校核 (22)4.3.1按扭转强度进行计算 (22)4.3.2强度校核计算 (23)第五章轴承的设计 (27)5.1 概述 (27)5.2轴承的类型选择 (27)5.3轴承游隙等级的选择 (28)5.4轴承的寿命计算 (28)5.4.1轴承布局 (28)5.5轴承装置的设计 (29)5.5.1轴承的配置 (29)5.5.2轴承的配合 (30)5.5.3轴承的润滑 (31)5.5.4轴承的密封 (32)第六章数控铣床主轴电气控制系统设计 (33)6.1控制方式选择 (33)6.2PLC 的简单介绍 (33)6.4.1可编程控制器的由来 (33)6.4.2可编程控制器的现状 (33)6.4.3可编程控制器的分类 (33)6.2.4可编程控制器的特点 (35)6.2.5PLC 的应用领域 (35)6.3主轴电动机控制 (36)总论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)引言制造业是一个国家或地区经济发展的重要支柱,其发展水平标志着该国或地区经济的实力,科技水平,生活水准和国防实力。
数控机床进给系统传动设计

数控机床进给系统传动设计及数控系统设计摘要数控车床又称数字控制(Numbercal control,简称 NC)机床。
它是基于数字控制的,采用了数控技术,是一个装有程序控制系统的机床。
它是由主机,CNC,驱动装置,数控机床的辅助装置,编程机及其他一些附属设备所组成。
此次设计包括机床的总体布局设计,纵向进给设计。
其中着重介绍了立柱和底座的结构及选用原则,系统地对结构和布局等环节进行了介绍。
包括结构选择、材料选择、参数选择等。
用数值解析法对数控铣床的床身结构进行了校核。
关键词:数控机床;数控系统;电动机Control System Design of Econmical NC LatheAbstractThe numerical control lathe called the numerical control (Numbercal Control, is called NC) the engine bed. It is based on the numerical control, has used the numerical control technology, is loaded with the procedure control system the engine bed. It is by the main engine, CNC, the drive, the numerical control engine bed auxiliary unit, the programming machine and other some appurtenances is composed.This design including the engine bed overall layout design, longitudinal enters for the design,Also summarizes the technical parameters. Which focuses on the column and the base structure and selection principles, systematically structure and layout and other aspects were introduced. Including structure selection, material selection, parameter selection. Numerical analysis method using CNC milling machine bed structure were checked.Keywords : Numerical control;Open-loop ; Step motor目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第 1 章绪论 (1)1.1数控机床的课题研究意义 (1)1.2数控机床的发展及趋势 (1)1.3数控铣床的工作原理、特点和结构及分类 (3)第 2 章数控机床机械结构 (6)2.1进给系统组成 (6)2.2传动系统方案确定 (7)2.3齿形带传动设计 (9)2.3.1带和带传动 (10)2.3.2齿形带的选择 (11)2.4丝杠螺母设计 (13)2.4.1滚珠丝杠螺母副类型选择 (14)2.4.2滚珠丝杠螺母副型号及其校核 (15)第 3 章进给传动部件的选型 (18)3.1导轨的设计 (18)3.1.1导轨概述 (18)3.1.2直线运动导轨副的基本截面形状分类 (19)3.1.3直线滚动导轨的选型 (21)3.2滚珠丝杠的设计 (23)3.2.1 滚珠丝杠螺母副概述 (23)3.2.2滚珠丝杠螺母副的循环方式 (24)3.2.3 滚珠丝杠间隙与调整 (26)3.2.4滚珠丝杠的选定原则 (28)3.2.5滚珠丝杠螺母副支撑方式的选择以及轴承的选择 (29)3.3电机的选择 (35)3.3.1电机概述 (35)3.3.2交流、直流电机的调速原理 (35)3.3.3交流伺服电动机的选择 (41)3.4联轴器选择 (42)第 4 章 Z 向进给传动部件的设计 (44)4.1主切削力及其切削分力计算 (44)4.2导轨摩擦力计算 (45)4.3直线滚动导轨的选型与计算 (46)4.4滚珠丝杠的设计计算 (48)4.4.1计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (48)4.4.2滚珠丝杠的动负荷计算与直径估算 (48)4.4.3滚珠丝杠螺母副的承载能力校荷 (55)4.5机械传动系统的刚度计算 (59)4.5.1机械传动系统抗拉刚度计算 (59)4.5.2 滚珠丝杠螺母副扭转刚度计算 (62)4.6 机械传动系统的动态分析 (63)4.7 机械传动系统的误差计算与分析 (64)4.8 滚珠丝杠精度等级确定 (65)总结 (67)致谢 (69)参考文献 (70)数控车床控制系统设计第1章绪论1.1数控机床的课题研究意义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,驱动电机采用步进电动机,多数采用开环控制,由于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。
数控铣床伺服进给系统设计

数控铣床伺服进给系统设计摘要:本设计主要有完成数控铣床的是铣床的进给系统设计,它主要是由X方向进给系统设计,在经过认真的分析后,确定了该方案,然后依据有关参数设计了X向的进给。
控制系统的CPU采用凌阳单片机,显示器采用了液晶显示器,使用丝杠副实现X向的进给,通过进行经济分析后,产品设计合理。
关键词:数控铣床;丝杠;工作台1课程内容的发展前景和意义1.1课题内容的发展前景市场的开放性和全球化,促使机床产品的竞争日趋激烈,而决定机床产品竞争力的指标是产品的开发时间(Time)、产品质量(Quality)、成本(Cost)、创新能力(Creation)和服务(Service)。
用户在追求高质量产品的同时,会更多地追求低的价格和短的交货期。
这就要求企业改变过去传统的设计、生产和管理模式,最大限度地利用虚拟设计手段,以提高产品的质量和性能,降低成本,并努力缩短交货期,同时还需要快速响应市场和用户的变化,利用有利时机快速抢占市场。
美国制造业在50至60年代主要以扩大生产规模作为企业竞争力的第一要素,而在70年代竞争力的第一要素为降低生产成本,80年代为提高产品质量,90年代为市场响应速度。
所以现代每个企业都期望通过提高自身的科技含量,采用先进的设计技术和手段,以加快设计速度,提高设计质量,增强竞争力。
机床总体方案虚拟设计技术就是为适应这种形势的变化而提出来的。
我国世界上机床产量最多的国家,但在国际市场竞争中仍处于较低水平;即使国内市场也面临着严峻的形势,一方面国内市场对各类机床产品特别是数控机床有大量的需求,而另一方面却有不少国产机床滞销积压,国外机床产品充斥市场。
90年国外数控机床在我国市场的占有率仅达15%左右,而95年已达77%。
严重影响我国数控机床自主发展的势头。
这种现象的出现,除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外,一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先进,新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长,从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。
立式数控铣床工作台进给传动系统的设计

立式数控铣床工作台进给传动系统的设计首先,立式数控铣床的工作台(X轴)进给传动系统需要具备高精度、高刚性和高可靠性的特点。
因此,在设计中需要选择合适的传动方式和传动元件,并进行系统的优化设计。
传动方式有很多种,如直线导轨传动、滚珠丝杠传动、齿轮传动等。
根据立式数控铣床的特点和要求,一般采用滚珠丝杠传动。
滚珠丝杠传动具有传动精度高、刚性好、反应灵敏等特点,适用于高精度的数控铣床。
滚珠丝杠的选择需要考虑工作台(X轴)的负载、速度和精度要求。
一般来说,工作台负载越大,所需密封循环滚珠丝杠的精度越高;而速度越高,所需螺帽的刚性越大。
因此,在设计中需要根据具体要求选择合适的滚珠丝杠规格。
在滚珠丝杠传动系统中,螺帽是受力最大的部件,因此螺帽的设计也是很关键。
螺帽需要具备良好的刚性和耐磨性,以保证传动的稳定性和寿命。
一般来说,尽量选择存在预紧力的预紧螺帽,以减小螺母的游隙,提高传动的精度。
除了滚珠丝杠传动外,还可以考虑结合其他传动方式,如伺服电机等。
伺服电机作为传动设备的一种,能够实现精确的位置控制和高速运动。
在设计中,可以选择合适的伺服电机,并进行精确的校准和调试,以实现更高的工作精度和效率。
此外,还需要考虑工作台(X轴)进给传动系统的润滑方式。
对于滚珠丝杠传动系统,需要进行润滑和维护,以减小运动阻力和摩擦损失。
一般来说,采用中空滑道和滚珠滚道的润滑方式,可以提高传动的平稳性和寿命。
总之,立式数控铣床工作台(X轴)进给传动系统的设计需要根据具体要求选择合适的传动方式和传动元件,并进行系统的优化设计。
通过合理的设计和选择,可以提高机械性能和工作精度,满足不同加工要求。
同时,对传动系统的润滑和维护也需要重视,以保证系统的可靠性和寿命。
数控铣床传动系统设计

数控铣床传动系统设计学院:__机械工程学院_专业:_机械维修及检测技术教育班级:_学号:姓名:指导教师:___课程设计目录第一章立式数控铣床工作台(X轴)设计 (1)1.1 概述 (1)1.2 设计计算 (2)1.3 滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 (12)1.4 传动系统的刚度计算 (14)1.5 驱动电动机的选型与计算 (17)1.6 机械传动系统的动态分析 (20)1.7 机械传动系统的误差计算与分析 (21)1.8 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (23)第二章数控机床控制系统设 (25)2.1 设计内容 (25)总结与体会 (32)参考文献 (33)第一章立式数控铣床工作台( X 轴)设计1.1 概述1.1.1技术要求工作台、工件和夹具的总重量m =860kg(所受的重力W=8600N),其中,工作台的质量m0=460kg(所受的重力W0=4600N);工作台的最大行程Lp =560mm;工作台快速移动速度v max=15000mm min;工作台采用滚动直线导轨,导轨的动摩擦系数u=0.01, 静摩擦系数u0 =0.01;工作台的定位精度为25um,重复定位精度为18um;机床的工作寿命为20000h(即工作时间为 10 年)。
机床采用伺服主轴,额定功率PE=5.5kw,机床采用端面铣刀进行强力切削,铣刀直径D=100mm,主轴转速 n=280r / min,切削状况如表 2-1 所示。
表 2-1 数控铣床的切削状况切削方式进给速度 /( m/ min )时间比例/(%) 备注主电动机满功率条件下强力切削0.6 10切削一般切削0.8 30 粗加工精加工切削 1 50 精加工空载条件下工作台快速快速进给15 10进给1.1.2总体方案设计为了满足以上技术要求,采取以下技术方案。
(1)对滚珠丝杠螺母进行预紧;(2)采用伺服电动机驱动;(3)采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连;(4)采用交流调频主轴电动机,实现主轴的无级变速。
数控机床的进给传动系统

互转换的新型传动装置。它的结构特点是在具有螺旋槽的丝杠 螺母间装有滚珠作为中间传动元件,以减少摩擦。
2.滚珠丝杠螺母副分类
滚珠丝杠螺母副按滚珠的循环方式有外循环和内循环两种。 图3-13(a)所示,滚珠循环过程中与丝杠始终接触称为内循
间的夹角,理想接触角β等于450。 此外还有丝杠螺纹大径d、丝杠螺纹小径d1、螺纹全长l、滚珠直径db、螺母螺纹大径D、
螺母螺纹小径D1、滚道圆弧偏心距e以及滚道圆弧半径R等参数。
二、滚珠丝杠副的特点
1.滚珠丝杠副的优点 (1)传动效率高 (2)运动平稳 (3)高精度 (4)高耐用性 (5)同步性好 (6)高可靠性 (7)无背隙与预紧
1.双螺母消隙
(1)垫片调隙式单螺母消隙
四、滚珠丝杠的支撑结构
图3-19 滚珠丝杠的支承结构
(1)一端装止推轴承(固定-自由式)。这种安装方式如图319a)所示。其承载能力小,轴向刚度低,易产生弯曲变形, 仅适用于的长度较短丝杠。
2)一端装止推轴承,另一端装深沟球轴承(固定-支承式) 这种安装方式如图3-19b)所示。当滚珠丝杠较长时,一端装 止推轴承固定,另一端由深沟球轴承支承。为了减小丝杠热变 形的影响,止推轴承的安装位置应尽量远离热源或安装到冷却 条件较好的地方。
图3-20所示为数控卧式铣镗床主轴箱进给丝杠的制动装置示意 图。
六、滚珠丝杠的防护
滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件一样,应避免硬质灰尘 或切屑污物进入,因此必须装有防护装置。如果滚珠丝杠副在 机床上外露,则应采用封闭的防护罩,如采用螺旋弹簧钢带套 管、伸缩套管以及折叠式套管等。
立式数控铣床工作台进给传动系统的设计

立式数控铣床工作台进给传动系统的设计
一、概述
立式数控铣床工作台(X轴)进给传动系统是立式数控铣床的重要组成部分,用于实现工件在X轴方向进给的动作,主要由主轴、进给传动系统、X轴轴承和X轴导致等组成。
X轴进给传动系统的设计要考虑到主轴转速和负载,确保精度要求,以及简单可靠的结构和易于操作、维修的特点,它具有低噪声、低振动及定位精度高等特点。
二、系统要求
1、主轴转速:4,000~4,500RPM
2、负载:20kg
3、定位精度要求:±0.02mm
4、运行噪声:≤85dB
5、振动指数:1.3m/s2
6、运行环境:温度-5℃~40℃。
湿度:≤75%
三、X轴进给传动系统的结构
X轴进给传动系统由主轴、进给系统、X轴轴承、X轴导轨和控制系统组成。
1、主轴
主轴是传动系统的核心部件,主要用于接收变压器输出的电流,并依靠主轴转速实现X轴的行走,运行时需要考虑变压器负载、外形尺寸和精度等要求。
2、进给系统
进给系统由进给部件、芯轴、锥齿轮和减速器等组成,主要用于实现X轴的运动,其中锥齿轮和芯轴采用热处理进行硬度提高,以满足进给精度要求。
3、X轴轴承。
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4.1 销连接的选型与校核.............................................................................................23 4.2 联轴器的选型与校核.............................................................................................23 4.3 轴承的分类及选用.................................................................................................25 4.4 键的分类及选用 ....................................................................................................28
关键词:自动机床,经济型铣床,步进电机,滚珠丝杠副,数控机床
ABSTRACT
The continuous development of science and technology, mechanical products, and productivity of the quality of the increasing number of requests. The automation of the process to achieve the above requirements. It not only improves product quality, increase productivity, reduce production costs, but also can greatly improve the working conditions of workers. Largescale automated production, the widespread use of automatic machines, machine tool and special machine tools and automatic production lines, while the implementation of multitool, multibit processing in order to achieve high efficiency and degree of automation. These are rigid automation in the face of small batch production, it is not suitable for small batch production, is often necessary to change the type of product, which requires a flexible production line. But to a certain extent, the CNC machine tool is a great meet this requirement. The general control of the media, and numerical control device, the servo system of the CNC milling machine, the body composed of four parts. The numerical control device to control the media, the role of CNC equipment, servo system, four components of the Machine Tool. It is computercontrolled milling machine. CNC technology is the basis of modern manufacturing technology. It combines computer technology, automatic control technology, automatic detection technology, precision machinery and hightech, it is widely used in machinery manufacturing industry. Instead of general machine tools, CNC machine tools, the manufacturing sector to produce fundamental change, and bring huge economic benefits. It is foreseeable that advanced automation technologies will further demonstrate the value of CNC machine tools, CNC machine tool applications open up a broader Key words: automatic machine, economic type milling machine, Stepping Motor, Ball Screws
5 微机控制系统的设计..............................................................................................29
5.1 微机控制系统组成及特点 .....................................................................................29 5.2 微机控制系统设备介绍.........................................................................................29
参考文献 ...............................................பைடு நூலகம்...........................................................................33
3 机械传动部件的计算与选型 ..................................................................................5
3.1 导轨上移动部件的重量估算 ...................................................................................5 3.2 铣削力的计算 ..........................................................................................................5 3.3 直线滚动导轨副的计算与选型 ...............................................................................5 3.4 滚珠丝杠螺母副的计算与选型 ...............................................................................6 3.5 同步带的计算与选型.............................................................................................11 3.6 步进电动机的计算与选型 .....................................................................................13 3.7 主轴部件的计算与选型.........................................................................................16
摘要
科学技术的不断发展,对机械产品的质量和生产率提出了越来越高要求。机械 加工工艺过程的自动化是实现上述要求的最主要的措施之一。它不仅提高产品的质 量、提高生产效率、降低生产成本、还能够大大改善工人的劳动条件。大批量的自 动化生产广泛采用自动机床、组合机床和专用机床以及专用自动生产线,实行多刀、 多工位同时加工,以达到高效率和高自动化。但这些都属于刚性自动化,在面对小 批量生产时并不是适用,因为小批量生产需要经常变化产品的种类,这就要求生产 线具有柔性。而从某种程度上说,数控机床的出现正是很大的满足了这一要求。数 控铣床一般由控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。数控装置的 作用是把控制介质、数控装置、伺服系统、机床本体四部分组成。也就是通过计算 机控制铣削。数控技术是现代制造技术的基础。它综合了计算机技术、自动控制技 术、自动检测技术和精密机械等高新技术,因此广泛应用于机械制造业。数控机床 替代普通机床,从而使得制造业发生了根本性的变化,并带来了巨大的经济效益。 可以预见,高级自动化技术将进一步证明数控机床的价值,并且正在更为广阔的开 拓着数控机床的应用领域。
2 总体方案的确定.........................................................................................................4