数控机床的机械传动系统

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。

数控机床机械结构设计与制造技术分析数控机床是一种集机电一体、工作自动化的高科技机械设备，其应用领域日益扩大。

在现代制造领域，数控机床已经成为不可缺少的工具，具有工作高效、精度稳定、自动化程度高等优势。

因此，数控机床的机械结构设计和制造技术的分析对于提高机床的性能和质量意义重大。

本文将从数控机床机械结构设计和制造技术两个方面进行探讨。

数控机床机械结构设计是数控技术的重要组成部分，其主要目的是实现工件的高精度加工。

机械结构设计的核心是构建合理的机械结构，它必须实现切削力的传递，确保传动精度和稳定性，并满足机床高速、高精度加工的需要。

1.数控机床结构布局设计数控机床的结构设计以其性能和稳定性为基础，应该尽可能减少结构的复杂度和重量，提高加工精度和效率。

必须综合考虑机床结构与传动系统，并结合数控系统决定结构的布局设计。

2.数控机床动力传动系统数控机床的动力传动系统是保证机床高速、高精度运动的重要组成部分。

传动系统的设计要求高传动精度、高刚性、低噪声、低能耗等。

在设计中，应当选择合适的传动方式和传动件，合理布置传动方式和传动件，保证传动精度和稳定性。

3.数控机床加工台面数控机床加工台面的设计与制造是实现高精度加工关键，加工台面的设计包括机床工作台的结构和运动方式等，制造应当满足加工、表面平整度和精度等要求。

加工时台面应确保精度修整及完整性，保证工件与工具成定心运动，达到加工工件的精度要求。

数控机床的制造技术包括各种机床部件的加工装配工艺和制造工具。

制造过程中应严格遵守工艺规程，保证机床实现高精度加工的要求。

同时，应该使用高品质的材料和制造工具。

数控机床结构部件加工的精度要求高，包括螺旋齿轮的加工、齿轮啮合的匹配、齿轮的零件标记、联轴器的面精度等。

因此，必须采用高精度的加工设备和工具，采用精细的加工工艺。

2.数控机床结构部件的装配数控机床结构部件的装配是保证机床高精度、高效率的关键。

在装配过程中，应根据机床的设计规格，对各个零部件进行精密配合或插配，确保机床的高稳定性和高度精度。

数控机床的主轴部件一般包括主轴、主轴轴承和传动件等。

对于加工中心，主轴部件还包括刀具自动夹紧装置、主轴准停装置和主轴孔的切屑消除装置。

1．主轴轴承的配置形式数控机床主轴轴承主要有以下几种配置形式：（1）前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60度角接触双列向心推力球轴承，后支承采用向心推力球轴承，如图2-30（a）所示。

（2）前支承采用高精度双列向心推力球轴承，如图2-30（b）所示。

（3）前支承采用双列圆锥滚子轴承，后支承采用单列圆锥滚子轴承，如图2-30（c）所示。

在主轴的结构上必须处理好卡盘或刀具的安装、主轴的卸荷、主轴轴承的定位、间隙调整、主轴部件的润滑和密封等问题。

对于某些立式数控加工中心，还必须处理好主轴部件的平衡问题。

2．主轴的自动装夹和切屑消除装置在加工中心上，为了实现刀具在主轴上的自动装卸，其主轴必须设计有自动夹紧机构。

例如自动换刀数控立式镗铣床（JCS-018）的主轴部件如图2-31所示。

3．主轴准停装置加工中心的主轴部件上设有准停装置，其作用是使主轴每次都准确地停在固定不变的周向位置上，以保证自动换刀时主轴上的端面键能对准刀柄上的键槽，同时使每次装刀时刀柄与主轴的相对位置不变，提高刀具的重复安装精度，从而可提高孔加工时孔径的一致性。

另外，一些特殊工艺要求，如在通过前壁小孔镗内壁的同轴大孔，或进行反倒角等加工时，也要求主轴实现准停，使刀尖停在一个固定的方位上，以便主轴偏移一定尺寸后，使大刀刃能通过前壁小孔进入箱体内对大孔进行镗削。

目前，主轴准停装置很多，主要分为机械式和电气式两种。

JCS-018加工中心采用电气准停装置，其原理见图2-32。

在带动主轴旋转的多楔带轮1的端面上装有一个厚垫片4，垫片上装有一个体积很小的永久磁铁3，在主轴箱箱体的对应于主轴准停的位置上，装有磁传感器2。

当机床需要停车换刀时，数控装置发出主轴停转的指令，主轴电动机立即降速，在主轴以最低转速慢转几圈、永久磁铁3对准磁传感器2时，磁传感器发出准停信号，该信号经放大后，由定向电路控制主轴电动机停在规定的周向位置上。

数控机床的组成及基本工作原理数控机床是一种利用数字编程控制工作的机床。

它由三个基本部分组成：机械系统、传动系统和控制系统。

下面将详细介绍数控机床的组成和基本工作原理。

一、机械系统机械系统是数控机床的基础，它由床身、主轴箱、伺服系统等组成。

1.床身：床身是数控机床的基础，主要承载着机床其他部件。

床身通常由铸铁或钢板焊接而成，具有较高的强度和刚性，以保证机床的稳定性。

2.主轴箱：主轴箱包含了主轴系统和进给系统，主轴通过驱动系统将切削工具与工件连接，实现切削加工。

进给系统控制工件在X、Y、Z三个方向上的运动，使切削工具能沿指定路线精确地切削工件。

3.伺服系统：伺服系统负责控制切削工具和工件的相对运动。

它由伺服电机、伺服控制系统、逆变器和编码器等组成。

伺服电机通过接受数控系统发送的控制信号，精确控制机床的位置和速度，从而实现精确的切削加工。

二、传动系统传动系统负责传递电能和运动，将数控机床的控制信号传递给各个运动部件。

主要由电源、变频器、伺服电机、传感器等组成。

1.电源：电源为数控机床提供所需的电能。

通常使用三相交流电源。

2.变频器：变频器将交流电源转换为直流电源，以满足数控机床的要求。

3.伺服电机：伺服电机是数控机床的关键部件，它负责实现机床的精准运动。

伺服电机通常由电动机、编码器和速度控制器组成。

4.传感器：传感器用于检测机床各个部件的状态，将检测到的信号转换为电信号，反馈给数控系统。

三、控制系统控制系统是数控机床的大脑，它由数控装置、软件系统、输入输出设备等组成。

1.数控装置：数控装置是数控机床的核心，主要负责数控程序的编写和生成。

它接收操作员输入的加工参数和控制命令，经过处理之后发送给伺服系统。

3.输入输出设备：输入输出设备用于与数控装置进行交互。

常用的输入设备有键盘、鼠标和触摸屏；输出设备有显示器、打印机和数控机床本身。

基本工作原理：1.数控编程：操作员使用数控装置进行编程，编写出所需的加工程序。

数控机床主要技术点一、数控编程技术数控编程技术是数控机床的核心技术之一，它涉及到数控指令的编制、程序的输入和输出以及加工过程的控制等方面。

数控编程技术通过将零件的几何尺寸、工艺要求和加工条件等转化为计算机可识别的代码，实现对数控机床的精确控制。

二、机械传动与控制系统机械传动系统是数控机床的重要组成部分，它直接影响到机床的加工精度和性能。

机械传动系统包括主轴、进给轴、滚珠丝杠等部件，通过精准的传动和控制，实现机床的加工动作。

控制系统则是数控机床的“大脑”，它根据程序指令控制机械传动系统的运动，确保加工过程的准确性和稳定性。

三、刀具管理与切削参数优化刀具是数控机床的重要消耗品，刀具管理和切削参数优化对于提高加工效率和保证加工质量具有重要意义。

刀具管理包括刀具的选择、装夹、更换等环节，而切削参数优化则涉及到切削速度、进给速度、切削深度等方面的调整。

通过对刀具管理和切削参数的优化，可以提高加工效率、降低刀具消耗，同时保证加工过程的稳定性和表面质量。

四、加工精度与表面质量加工精度和表面质量是数控机床的核心指标之一，它们直接影响到零件的质量和性能。

数控机床的加工精度受到多种因素的影响，如机床精度、刀具磨损、加工参数等。

为了提高加工精度和表面质量，需要对这些因素进行综合控制和调整。

五、可靠性设计与维护数控机床的可靠性对于保证加工过程的稳定性和降低维护成本具有重要意义。

可靠性设计包括对机床的结构设计、材料选择、热设计等方面进行优化，以提高机床的可靠性和耐用性。

同时，定期的维护和保养也是保证机床可靠性的重要措施，包括对机械部件的检查、润滑，以及对电气部件的清洁、更换等。

六、智能化与自动化技术随着技术的发展，智能化和自动化技术已经成为数控机床的重要发展方向。

智能化技术包括人工智能、机器学习等先进技术的应用，可以实现自动化加工过程、自适应控制等功能。

自动化技术则包括自动换刀、自动检测、自动补偿等功能，可以提高加工效率、降低人工操作成本。

简述数控车床结构数控车床是一种高精度、高效率的机床，它的结构设计和工作原理都非常复杂。

本文主要介绍数控车床的结构和组成部分，以及每个部分的功能和作用。

一、数控车床的结构数控车床的整体结构可以分为床身、主轴箱、进给箱、刀架、工作台等几个部分。

下面分别介绍每个部分的结构和作用。

1.床身床身是数控车床最基本的部分，它承载整个机床的重量和力量。

床身通常由铸铁或钢板制成，具有高强度和稳定性。

床身上安装了主轴箱、进给箱、刀架和工作台等组件。

2.主轴箱主轴箱是数控车床的核心部分，它包括主轴、主轴马达、主轴箱壳体、主轴前轴承和后轴承等组件。

主轴箱的主要作用是驱动工件旋转，完成车削加工。

3.进给箱进给箱是数控车床的另一个重要部分，它包括进给马达、进给螺杆、进给箱壳体、进给前轴承和后轴承等组件。

进给箱的主要作用是控制工件的进给速度和方向，完成车削加工。

4.刀架刀架是数控车床的切削部分，它包括主轴箱和进给箱中的伺服电机、刀架壳体、刀架座、刀杆、刀片等组件。

刀架的主要作用是控制刀具的位置和方向，完成车削加工。

5.工作台工作台是数控车床的工件支撑部分，它包括工作台床身、工件卡盘、工件支撑、工作台传动等组件。

工作台的主要作用是固定工件，并控制工件的旋转和进给。

二、数控车床的组成部分数控车床的组成部分主要包括数控系统、伺服系统、机械传动系统和液压系统等。

1.数控系统数控系统是数控车床的核心部分，它控制着整个机床的运动和加工过程。

数控系统包括硬件和软件两部分，硬件包括主板、数控器、显示屏等组件，软件包括编程软件、操作软件等组件。

数控系统可以实现自动化加工，提高生产效率和产品质量。

2.伺服系统伺服系统是数控车床的关键部分，它控制着刀架和进给箱的运动和位置。

伺服系统包括伺服电机、伺服驱动器、编码器等组件，它们通过信号传递和反馈控制实现精确的位置控制。

3.机械传动系统机械传动系统是数控车床的重要部分，它负责将电能转换成机械能，驱动主轴和进给箱的运动。