1引言
研磨机是利用砂轮对刀具表面进行磨削加工的机床，主要是对钻头进行加工，一般的数控研磨机是三坐标轴的，即主轴运动、X轴进给运动和Z轴进给运动，本课题要设计的部分就是控制X轴进给运动和Z轴进给运动的数控十字滑台。
这些年来，国内外机床工业迅猛发展，其产值仅次于模具工业的产值。随着工业技术的迅速发展，对精密十字滑台的设计和制造要求也越来越高。我国机床工业作为一个独立、新型的工业，正处于飞速发展阶段，已经成为国民经济的基础工业之一，其发展前景是十分广阔的。
目前，国内生产的精密滑台已达到了比较高的水平，但由于数控研磨机的发展还不够成熟，因而应用于数控研磨机的精密滑台还处在萌芽状态，大多数的工作台产品无法满足研磨机的传动要求。由于本设计中的十字滑台是用于数控研磨机，而数控研磨机是用于刀具的生产，生产批量小、制造精度高，所以对十字滑台的传动精度要求是较高的。
一般的精密十字滑台是滚珠丝杠与伺服电机直接联接，这种联接方式适用于一般的机床，对于本课题的数控研磨机来说，这种传动是不够平稳、不够精确的。
本设计的不同之处是伺服电机要经过减速装置减速之后再将转速传到滚珠丝杠上，从而带动工作台运动，因为减速装置可以使到达滚珠丝杠的速度更加符合其要求的速度，再者，加入减速装置以后，整个十字滑台的传动系统会更加平稳，而且传动精度也会得到提高。
在十字滑台的X轴方向，伺服电机先与同步带轮联接，同步带轮再与滚珠丝杠联接，这样，伺服电机较高的转速降低为滚珠丝杠要求的转速，再将滚珠丝杠的转速转换为X轴工作台的进给运动，从而实现工作台的低速平稳运动。类似地，在十字滑台的Z轴方向，伺服电机先与齿轮副联接，再与Z轴工作台的滚珠丝杠联接，和X轴方向一样，将高转速转换为低转速，低转速再转换为Z轴工作台的直线进给运动，实现工作台的低速平稳运动,并且与Z轴联动，产生钻心锥度。
本课题的研磨机是在需要润滑油和切削液的环境下工作的，因此，除了要设计出合格的数控十字滑台之外，本设计还要求对设计的产品进行了防护设计，本人根据滑台的特点，分别用钢板和铝合金作为材料对滑台进行防护。
2 数控机床进给系统
2.1数控机床进给系统的原理
数控机床进给系统的原理如图一
图一进给系统原理图
数控系统1内的脉冲发生器A发生频率恒定的脉冲或矩形波，经控制装置B调制后，成为进给指令。然后再经放大一伺服系统2，伺服电动机3，机械传动机构4，拖动进给执行器官5（如工作台）。数控系统的控制装置根据预先编好的程序，不断改变进给指令，使工作台实现快进、进给、快退、停止，并可在进给过程中不断地改变进给速度。进给为外联系传动链，以每分钟执行器官的移动量计。这种系统用于数控铣床、钻床、磨床、镗铣加工中心等。
2.2 半闭环、闭环工作原理
闭环系统与半闭环系统的区别:
数控系统发出的指令经伺服系统、伺服电动机带动执行器官。反馈信号发生器发出反馈信号，输至伺服系统，与数控系统发来的指令相比较。检查指令是否正确地被执行。这两个系统的差别在于：半闭环系统的反馈信号是从伺服电动机轴或传动机构（滚珠丝杆）处发出；闭环系统则从执行器官（刀架或工作台）处发出。因此，从整个系统有否反馈成分来分，实际上只有两种：开环和闭环。闭环则包括半闭环和全闭环。
半闭环工作原理图
闭环工作原理图
闭环系统有反馈，可以检查指令的执行情况，所以精度较高。其中半闭环系统的反馈信号来自伺服电动机轴或滚珠丝杆，不能纠正丝杆的导程误差和丝杆的轴承的轴向跳动以及受力后丝杆、轴承的变形，因而精度比全闭环的要低一些。但是执行器官和传动机构构成一个振荡环节，一般不易引起振荡。所以设计半闭环系统主要考虑的是保证系统的定位精度。
2.3 运动设计
数控机床半闭环进给系统如下图
图a
图b
图c
在图a 中，伺服电动机2经齿轮副3（或同步齿形带副），滚珠丝杆4拖动工作台5。反馈装置1与电动机轴相联，发出反馈信号。图b 与图a 基本相同，但反馈装置在丝杆的端部。在图c 中，伺服电动机直接与丝杆联接。图a 和图c 的优点是可以把反馈装置（如旋转变压器、测速发电机、脉冲编码器）等装在伺服电动机内，成为一个部件。图b 的优点是齿轮等传动副3处于半闭环之内，其传动误差可由反馈校正。
反馈装置有两种：
（1）用旋转变压器作为位置反馈，用测速发电机作为速度反馈；
（2）用脉冲编码器兼作位置和速度反馈。
本设计采用脉冲编码器作为位置和速度反馈。脉冲编码器或旋转变压器每转发出一定数量的脉冲。因此，每个脉冲代表一定的转角。这个转角经滚珠丝杆使执行件移动一定的距离。伺服电动机每转，反馈装置应发出2500个脉冲,且编码器后有一个倍频器,倍数为4。
3 滚珠丝杆副的尺寸计算与参数选用
3.1滚珠丝杆副简介
数控机床为了提高进给系统的灵敏度,定位精度和防止爬行,必须降低摩擦并减少静、动摩擦系数之差。因此，行程不太长的直线运动机构常用滚珠丝杆副。滚珠丝杆副的传动效率高达85%～98%,是普通滑动丝杆副的2～4倍。滚珠丝杆副的摩擦角小于1°,因此本能自锁。如果滚珠丝杆副驱动升降运动(如主轴箱或升降台的升降),则必须有制动装置。滚珠丝杆可以消除反向间隙并施加预载，有助于提高定位精度和刚度。
滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动转变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。这一发展的深刻意义如同滚动轴承对滑动轴承所带来得改变一样。滚珠丝杠副因优良的摩擦特性使其广泛的运用于各种工业设备、精密仪器、精密数控机床。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛运用，极大的推动了机床行业的数控化发展。
滚珠丝杆的特点主要有：
（1）传动效率高
在滚珠丝杆副中，自由滚动的滚珠将力与运动在丝杆与螺母之间传递。这一传动方式取代了传统螺纹丝杆副的丝杆与螺母间直接作用方式，因而以极小滚动摩擦代替了传统丝杆的滑动摩擦。使滚珠丝杆副传动效率达到90%以上，为滑动丝杆副的2～4倍，整个传动副的驱动力矩减少至滑动丝杆的1/3左右，发热率也因此得以大幅降低。（2）运动平稳
滚珠丝杆副在工作中摩擦阻力小，灵敏度高，而且摩擦系数几乎与运动速度无关，启动摩擦力矩与运动时的摩擦力矩的差别很小。所以滚珠丝杆副运动平稳，启动时务颤动，低速时无爬行。
（3）可以预紧
通过对螺母施加预紧力能消除丝杆副的间隙，提高轴向接触刚度，而摩擦力矩的增量却不大。
（4）定位精度和重复定位精度高
由于前述的三个特点，滚珠丝杆副发热率低,温升以及在加工过程中对丝杆采取预紧拉伸并预紧消除轴向间隙等措施,因此采用精密滚珠丝杆副时可以获得较高的定
位精度和重复定位精度。
（5）使用寿命长
滚珠丝杆和螺母均用合金钢制造，螺纹滚道经热处理（硬度HRC58～62）后磨至所需的精度和表面粗糙度，具有较高抗疲劳的能力。滚动摩擦磨损极微，因此具有较高的使用寿命和精度保持性。实践证明，使用寿命约为普通滑动丝杆副的4～10倍，甚至更高。
（6）同步性好
由于滚珠丝杆副运转顺滑、消除轴向间隙以及制造的一致性，采用多套相同的滚珠丝杆副同时传动几个相同的部件或装置时，由于反应灵敏，无阻滞，无滑移，可以获得较好的同步运动。
（7）使用可靠，润滑简单，维修方便
与液压传动相比，滚珠丝杆副在正常使用条件下故障率低。维修保养也极为简单，通常只需进行一般的润滑和防尘。
（8）不自锁
由于滚珠丝杆副的摩擦角小，所以不能自锁。当用于竖直传动或需急停时，必须在传动系统中附加自锁机构或制动装置。
（9）传动可逆性
滚珠丝杆副没有滑动丝杆粘滞摩擦，消除了在传动过程中可能出现的爬行现象，滚珠丝杆副能够实现两种传动方式——将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动并传递动力。
3.2滚珠丝杆副的消除间隙和预加载荷
滚珠丝杆可以消除反向间隙。为了提高刚度，还可使它在过盈的条件下工作，即可以预加载荷，或称预紧。消除间隙和预加载荷有很多方法。在机床上常用的是双螺母法。把左、右螺母往两头撑开，左、右螺母接触方向相反。左、右螺母装在一个共同的螺母体内。这就可使螺母作为一个整体，与丝杆间处于无间隙或过盈状态以提高接触刚度。常见的消除间隙和预加载荷的方式有双螺母式和齿差式。本设计采用的是双螺母垫片预紧的方式。
滚珠丝杆的预紧是根据下述原则确定的：如在预紧后的滚珠螺母体上受一个外载荷F，方向为向右，则右螺母4的接触变形（指螺母滚道-钢珠-丝杆滚道沿接触线的变形）加大，左螺母则减小。F大到某种程度，可使左螺母的接触变形减小到零。如果F再加大，则左螺母与丝杆间将出现间隙，影响定位精度。可以证明，使不受力侧
的螺母接触变形降至零的外载荷F ，约等于预加载荷0F 的3倍，（准确值为2.83倍），F=30F 。因此，滚珠丝杆的预加载荷的0F ，应不低于丝杆最大轴向载荷的1/3。预紧后的刚度，可提高到为无预紧时的2倍。但是，预加载荷过大，将使寿命下降和摩擦力矩加大。通常，滚珠丝杆在出厂时，就已由制造厂调好预加载荷。预加载荷往往与丝杆副的额定动载荷a C 有一定的比例关系。
3.3滚珠丝杆副的结构
滚珠丝杆副的结构主要有内循环和外循环两种方式。本设计采用内循环（浮动反向器）方式。其主要特性有：
（1） 滚珠返回通道短，不受负荷的滚珠最少，滚珠间摩擦损失小，提高了传动的灵敏度；
（2） 螺母径向和轴向尺寸较小；
（3） 返回器刚性高，滚珠循环装置有较高的可靠性；
（4） 返回器在螺母返回孔内自由浮动，返回器回路与螺母螺纹滚道的对接可以自动调整，滚珠在返回循环过程中摩擦阻力小，传动平稳，定位精确；
（5） 返回器如用工程塑料制作，则吸振性能好，耐磨，噪声小，一次成型，工艺简单，成本低。
本设计采用双螺母垫片预紧的方式。双螺母预紧的特点有：
（1） 修磨垫片来改变两个螺母间的轴向距离。分为拉伸预紧和压缩预紧两种。本设计采用拉伸预紧的方式。
（2） 结构简单，调整片做成两半，修磨时不需拧下螺母。调整后不易松动，刚度高。
3.4滚珠丝杆副的尺寸计算
3.4.1丝杠副的导程
伺服电机的最高转速为 max n n =3000 r/min ，因电机与丝杆之间通过一传动比 i= 1/5的齿轮连接，则丝杆的最高转速为
max max n n n i =? = =600 r/min
所以丝杆导程 h p ≥ = 3.33 mm 查丝杆导程表，得
h p = 5 mm (优先组合)
1
30005
?max max
2000600
v n =
3.4.2滚珠丝杆副的载荷及转速计算
工作台重150 kg ，工件及夹具的最大重量为150 kg 。丝杆的最大载荷f F ，为切削时最大进给力加摩擦力。最大进给力已知，为f F = 3000N 。作为粗略的估计，最大
切削力取为c F =2f F =6000N ；最大背向力 = =1500N 。丝杆的最大载荷为： max F =k +f （F +G ）=1.1×3000+0.04[（150+150）×9.8+6000+1500]= 3720N 丝杆的最小载荷为摩擦力：
=f G = 0.04×（150+150）× 9.8= 118N 当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时，可采用下列公式计算
平均载荷： = 2520 N
（1） 最大进给时，丝杆的转速为： max n = = = 6 r/min
= = 0.02 r/min
故平均转速为 av n = = 4 r/min
（2） 额定动载荷计算：
—预期工作时间（小时）
，数控机床一般取15000h ； a f —精度系数。查表可得，取a f =0.9 c f -可靠性系数。一般情况下c f =1.0 f w -负荷系数。查表可得w f =1.2
'am C =1/3(60)/100w m m h a c
F L n f f f = 1.2×2520×(60×4150001/3)/（100×0.9×1.0）=10533 N
（3） 估算滚珠丝杆允许最大轴向变形量m δ
一般情况下，影响死区间隙的主要因素按影响程度自大到小排列顺序是： a. 滚珠丝杆本身的拉压刚度s K ；
b. 支承轴承的轴向刚度 ；
c. 滚珠丝杆副中滚珠与滚道的接触刚度c K ；
d. 折合到滚珠丝杆副上的伺服电机系统的刚度r K ；
max min m 23
F F F +=
max h
v p 30
5min n 0.1h
p max min 23
n n +b
K p
F 12
f F h L min
F
f F
min K e. 联轴节的刚度 ；
f. 滚珠丝杆副的扭转刚度 ；
g. 螺母座，轴承座的刚度 ；
机械装置中移动部件处在不同位置时系统的刚度K 是不同的，刚度最小处用
表示。当滚珠丝杆副轴向有工作载荷作用时，传动系统中便产生弹性变形，
且 = F/K 。从而影响了系统的传动精度，而 处系统受影响最大。机床与机械装置的伺服系统精度大多在空载下检验。空载时作用在滚珠丝杆副上的最大轴向
工作载荷是静摩擦力0F 。移动部件在 处起动和返回时，由于0
F 方向变化将产生误差 （又称摩擦死区误差）。它是影响重复定位精度的最主要因素。一
般占重复定位精度的（1/2～1/3）。所以规定滚珠丝杆副允许的最大轴向变形： （1/3～1/4）重复定位精度
影响定位精度最主要的因素是滚珠丝杆副的精度。其次是滚珠丝杆本身的拉压弹性变形（因为这种弹性变形随滚珠螺母在滚珠丝杆上的位置变化而变。）以及滚珠丝
杆副摩擦力矩的变化等。一般估算是''m
δ≤（1/4～1/5）定位精度。以上两种方法估算出的小值取为''m δ值（单位m μ）。 已知：定位精度都为0.01 mm ，重复定位精度为0.005mm
'm
δ = (1/3～1/4)×0.01 = 2.5m μ ''m δ≤
(1/4～1/5)×0.005 = 1m μ ∴ m δ=''m δ= 1m μ (取'm δ与''m δ中较小值为m δ值) 3.4.3估算滚珠丝杆的底径及螺母的安装连接尺寸
滚珠丝杆副安装方式为一端固定，一端自由。
2m d
≥式中：
E —杨式弹性模量2.1×510N/mm
m δ—估算的滚珠丝杆最大允许轴向变形量（m μ）
0F —导轨静摩擦力（N ）
。0F =0G μ=120 N （0μ为静摩擦系数） L —滚珠螺母至滚珠丝杆固定端支承的最大距离（mm ） L =行程+安全行程+余程+螺母长度一半+支承长度的一半
t K k K h K min K min K 0min
2/F K 0min
m F K δ=≈min K
L = 1.1行程 + (10～14)h P = 0.17 m
2m d ≥
= 14.14 mm
确定滚珠丝杆副规格代号：
根据传动方式及使用情况，按照样本可以确定滚珠螺母型式。按照已估算出的 ，am C 可在样本中先查出对应的滚珠丝杆底径2d 。额定动载荷a C 应注意22m d d ≥，a C 但不宜过大，否则会使滚珠丝杆副的转动惯量偏大，结构尺寸也偏大。接着再确定公称直径。循环圈数，滚珠螺母的规格代号及有关的安装连接尺寸。
选择滚珠丝杆副的型号为： 内循环浮动式（双螺母垫片预紧）
查滚珠丝杆样本可得：公称直径 0d = 32 mm ， 丝杆外径1d =31.5 mm 丝杆底径2d =28.9 mm ，钢球直径3.5mm ，导程为5mm ，每个螺母滚珠有3列，滚珠丝杆副精度为 级。
滚珠丝杆副规格代号可为FFZD3205-3
其安装结构见图二，具体尺寸见表1 表1
图二 螺母副结构尺寸图
h p 1p
根据螺母与工作台的连接要求，用螺钉将螺母与螺母座连接，再用螺钉将螺母座与工作台连接，螺母座与工作台安装图如图三所示。
图三 螺母与工作台安装图
3.4.4滚珠丝杆螺纹长度的计算
滚珠丝杆副的螺纹长度s L = u L + 2e L
横向滚珠丝杆的行程为100mm ，纵向滚珠丝杆的行程为80mm
u L =行程+螺母长度
横向丝杆的螺纹长度1u L =200mm
纵向丝杆的螺纹长度为2
u L
=180mm
滚珠丝杆副精度选择：已知定位精度为0.01mm ，查滚珠丝杆样本，任意300mm 内导程允差，1级（1p ）丝杆为0.006mm ，2级（2p ）为0.008mm 。因此横向滚珠丝
杆精度取为2p 级，纵向滚珠丝杆的精度可选为2p 级。 3.4.5滚珠丝杆副的验算 （1）疲劳强度计算
滚珠丝杆应根据其额定动载荷选用，其计算原理与滚动轴承计算相同。额定动载荷可从手册中查得。a C =18.1 KN
滚珠丝杆的当量动载荷m C 为
m C
=m w
a
F f = 4.63 KN
式中m F — 轴向平均载荷（N ）。
经计算所选的丝杆副，其额定动载荷a C 不小于此值：即a
C m C 。若载荷是变
化的且其时间分配不明时，可取
m F = =2520 N
max F 、min F —丝杆的最大、最小工作载荷（N ）
； L —工作寿命，单位为610转。L = ；
av n —平均转速，av n = = 4r/min ； h —以小时为单位的工作寿命（h ）。数控机床可取h=15000h ；
a f —精度系数。1、2级取a f =1；
w f —运转状态系数。一般情况可取w f =1.2～1.5。
（2）刚度计算
滚珠丝杆副的变形包括丝杆与螺母之间的接触变形和丝杆的拉压变形。丝杆的扭转变形较小，对纵向变形的影响更小，可忽略不计。螺距座只要设计合理，其变形也可忽略不计。上述接触和拉压变形之和除轴向载荷，即为丝杆副的轴向刚度。
滚珠丝杆螺母副的接触刚度可查手册。要注意的是，接触刚度是非线性的，不是一个定值。它随载荷（包括外载荷和预加载荷）的增加而增加。因此要注意这个数据和公式的载荷条件。
丝杆的拉压刚度也不是一个定值。它随落幕至轴向固定端的距离而变。一端轴向固定的丝杆最小的拉压刚度为 为
=
×610-=2385 N/m 式中 A —螺纹底径处的截面积（2m ）；
E —弹性模量。钢的E=2×1110（2/N m ）; 1L —螺母至固定端的最大距离（m ）。
a.计算预紧力
滚珠丝杆在工作时难免要发热，其温度将高于床身。丝杆的热膨胀将使导程加大，影响定位精度。为了补偿热膨胀，可将丝杆预拉伸。预拉伸量应略大于热膨胀量。发热后，热膨胀量抵消了部分预拉伸量，使丝杆内的拉应力下降，但长度却没有变化。需进行预拉伸的丝杆在制造时应使其目标行程（螺纹部分在常温下的长度）等于公称行程（螺纹部分的理论长度，等于公称导程乘以丝杆上螺纹圈数）减去预拉伸量。拉伸后恢复公称行程值。减去的量称为“行程补偿值”。当选择FFZD 预紧螺母型式的滚
k K p F max min 23
F
F
+6
6010av n h
max min
23
n n +k K 1
AE l
珠丝杆副时需定的预紧力
p F =
1
3max
F = 1240 b.行程补偿值C
C=α×?t ×u L =11.8×?t ×u L ×610- 式中： C —行程补偿值（m μ） ?t —温度变化值2℃～3℃
α—丝杆的线膨胀系数11.8×610-/℃ u L —滚珠丝杆副的有效行程（mm ）
u L =工作台行程+螺母长度+两个安全行程=行程+（8～14） =160 mm
C =11.8?
u tl ?3
10
-= 11.8×2×160×3
10-= 3.78 mm
预拉伸力t F ：t F = 1.95×?2td = 1.95×2×216.9= 1114 N
3.5滚珠丝杆的支承
滚珠丝杆常用的支承方式主要有：一端轴向固定一端自由（常用于短丝杆），一端固定一端简支（常用于较长的卧式安装丝杆），两端固定（常用于长丝杆或高转速、要求高精度、高刚度的地方）。
滚珠丝杆都用滚动轴承支承。可用的滚动轴承种类很多。 a. 滚动轴承的分类
接触向心轴承，而径向接触轴承又包括径向接触滚球轴承（深沟球轴承）和径向接触滚子轴承（圆柱滚子轴承、滚针轴衬），角接触向心轴承包括角接触向心轴承（调心球轴承、角接触球轴承）和角接触向心滚子轴承（圆锥滚子轴承、调心滚子轴承）；
推力轴承分为轴向接触轴承和角接触推力轴承，而轴向接触轴承又包括轴向接触球轴承（推力球轴承）和轴向接触滚子轴承（推力圆柱滚子轴承、推力滚针轴承），角接触推力轴承包括角接触推力球轴承（推力角接触球轴承）和角接触推力滚子轴承（推力圆锥滚子轴承、推力圆锥滚子轴承）两种。
h
P
b.滚动轴承的特性
滚动轴承的特性比较如表2所示。表2 滚动轴承的特性比较
本设计中，在固定端采用代号为7603020TN 推力角接触球轴承，在游动端采用代号80302调心球轴承。
3.6 设计完整的滚珠丝杠副
3.6.1丝杠固定端轴承及轴承盖的设计
根据轴承的尺寸大小，轴承盖长度为53mm，端盖的总高度为φ82mm，且安装轴承处的轴径为φ20。端盖处有密封圈对其进行密封，两轴承面对面安装，中间用一轴套可对轴承进行预紧。其结构尺寸图如图四所示。
图四丝杠固定端轴承盖结构尺寸图
3.6.2丝杠铰支端轴承及轴承盖的设计
铰支端较短,选用调新球轴承,，轴承代号为80302，丝杠端部直径尺寸d=φ20mm，丝杠铰支端端部尺寸，两侧尺寸对称。其结构尺寸图如图五所示。
图五丝杠铰支端轴承盖的结构尺寸图
3.6.3设计完整的滚珠丝杠副
滚珠丝杠副丝杠副的长度为滚珠丝杠螺母部分长度与两个安装端的长度之和，图六为横向滚珠丝杆的尺寸结构图，其总长为334mm。
图六设计完整的滚珠丝杠副
3.7滚珠丝杆与伺服电机的联接方式
滚珠丝杆可通过齿轮副或同步齿形带与伺服电机相联接；也可通过联轴节与伺服电机直接联接。本设计中在横向进给方向采用同步带传动副与伺服电机联接，在纵向进给方向采用齿轮副与伺服电机联接。
3.8滚珠丝杆副的润滑与安装使用
3.8.1滚珠丝杆副的润滑
为使滚珠丝杆副能充分发挥技能，在其工作状态下，必须润滑，润滑方式主要有以下两种：
（1）润滑脂
润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，一般公司滚珠丝杆副出厂时在螺母内部已加注GB734-94 2# 锂基润滑脂；本设计采用这种润滑脂作为润滑剂。（2）润滑油
润滑油的给油量标准如表所示，但是随行程、润滑油的种类、使用条件（热抑制量）等的不同而有所变化,其变化量见表3
表3
3.8.2防尘
滚珠丝杆副与滚动轴承一样，如果污物及导物进入就很快使它磨耗，成为破损的原因。因此，考虑有污异物（切削碎削）进入时，必须采用防尘装置（折皱保护罩、丝杆护套等），将丝杆轴完全保护起来。所以，本设计采用防尘圈来防尘。
3.8.3滚珠丝杆的使用
滚珠丝杆副在使用时应注意以下事项：
（1）滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时要在行程两端配置限位，以避免螺母越程脱离丝杆轴而使滚珠脱落。如螺母脱离丝杆轴或滚珠脱落。
（2）滚珠丝杆副由于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动。防逆传动方法可用蜗轮蜗杆传动、液压式电器制动器及超越离合器等。
3.8.4滚珠丝杆的安装
滚珠丝杆副在安装时应注意以下事项：
1、滚珠丝杆副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杆副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杆的永久性损坏。因此，滚珠丝杆副安装到机床时应注意：
（1）丝杆的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点一线。
（2）安装螺母时，尽量靠近支撑轴承。
（3）同样安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。
2、滚珠丝杆副安装到机床时，请不要把螺母从丝杆轴上卸下来。如必须卸下来，要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意下列几点：（1）辅助套外径应小于丝杆底径0.1～0.2mm。
（2）辅助套在使用中必须靠紧丝杆螺纹轴肩。
（3）装卸时，不可使过大力以免螺母损坏。
（4）装入安装孔时要避免撞击和偏心。
4 导轨副的设计
4.1 导轨的分类和功用
导轨的功用是导向和承载。在导轨副（如工作台和床身导轨）中，运动的一方（如工作台导轨）叫做动导轨，不动的一方（如床身导轨）叫做支承导轨。
按运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。主运动导轨的动导轨和支承导轨之间，相对运动速度较高。进给运动导轨的动导轨和支承导轨之间，相对运动速度较低。机床中多数导轨属于进给导轨。例如车床的溜板和床身导轨。移置导轨只用于调整部件之间的相对位置，移置后固定，在加工时没有相对运动，例如卧式镗床的后立柱和床身导轨，车床的尾座导轨等。
按摩擦性质分为滑动导轨和滚动导轨。
在滑动导轨中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨，静压导轨的原理和静压滑动轴承相同，两导轨面间有一层静压油膜，属于纯液体摩擦，多用于进给运动导轨。动压导轨，当导轨面之间的滑动速度达到一定值时，液体的动压效应使得导轨油腔处出现压力油契，把两导轨面分开，从而形成液体摩擦，这种导轨只能用于高速场合，故仅用于主运动导轨，例如立式车床导轨。普通滑动导轨的摩擦状态为混合摩擦，这时，导轨间虽有一定的动压效应，但由于速度还不够高，油契还不足以隔开导轨面，导轨面仍然处于直接接触状态。大多数普通滑动导轨属于这一类。有的普通滑动导轨速度很低，导轨间不足以产生动压效应，处于边界摩擦状态。
滚动导轨在两导轨面之间装有球、滚子或滚针等滚动元件，具有滚动摩擦的性质，广泛地应用于进给运动导轨和旋转主运动导轨。
接受力状况可分为开式导轨和闭式导轨。在部件自重和外载作用下，两导轨面在导轨全长上可以始终贴合的称为开式导轨，例如龙门铣床和龙门刨床的工作台和床身
导轨。在受到较大的倾覆力矩M时，部件的自重不能使两主导轨面始终贴合，就必须增加两块压板，形成两个辅助导轨面，这样的导轨称为闭式导轨。例如卧式车床的床鞍和床身导轨。
4.2导轨应满足的要求
4.2.1 导向精度
导轨在空载下运动和在切削条件下运动时，都应有足够的导向精度。保证导轨运动的准确度，是保证导轨工作质量的前提。
a.几何精度直线运动导轨的几何精度包括：导轨在竖直平面内的直线度（简称A项精度）；导轨在水平平面内的直线度（简称B项精度）；两导轨面间的平行度，也叫扭曲（简称C项精度）。在AB两项精度中，都规定了导轨在每米长度上的直线度和导轨全长上的直线度。
b.接触精度磨削和刮研的导轨表面，接触精度按JB2278的规定，采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或25×252
mm面积点数衡量。
4.2.2 精度保持性
影响精度保持性的主要原因是磨损。提高耐磨性以提高精度，是提高机床质量的主要内容之一，也是科学研究的一大课题。常见的磨损形式有磨料（硬粒磨损）、粘着磨损（或咬焊）和接触疲劳。磨料磨损经常边界摩擦和混合摩擦状态。磨粒夹在导轨面之间随之相对运动，形成对导轨面的“切削”，使导轨面产生“划伤”。磨料硬度越高，相对滑动速度越大，压强越大，对摩擦副的危害越大。磨料磨损很难避免，是导轨防护的重点。粘着磨损也称为分子——机械磨损。当两个摩擦表面相互接触时，在高压强下材料产生塑性变形，相对运动时的摩擦，又使表面层的氧化膜破坏，在新暴露出来的金属表面之间，就会产生分子之间的相互吸引和渗透，使接触点粘结而发生咬焊。接触面的相对运动又要将咬焊点拉开，就造成撕裂性破坏。咬焊是不允许发生的。接触疲劳在滚动摩擦副中。滚动导轨在反复接触应力的作用下，材料表层疲劳，产生点蚀。接触疲劳在滚动摩擦副中，也是无法避免的。
4.2.3 低速平稳性
当动导轨作低速运动或微量位移时,应保证导轨运动的平稳性,即不出现爬行现象。低速运动平稳性与导轨的结构、材料和润滑，与动、静摩擦系数的差值，与传动
导轨运动的传动链的刚度等有关。
4.2.4 结构简单、工艺性好
大多数机床的导轨都要淬硬，因此，导轨的精加工主要是磨削。少数高精度机床如坐标镗床的导轨用刮研进行精加工，不能淬硬。设计时要注意使导轨的制造和维护方便，刮研量少。如果采用镶装导轨，则应尽量做到更换容易。
4.3 导轨的选用
本设计用于研磨机，摩擦力矩小，进给速度很低，灵敏度要求高，导轨受的载荷较小，但要求受载荷均匀，且导轨用于低速的进给运动，根据设计要求及导轨的分类和功用的表述，本设计选用四方等载荷型滚动直线导轨副。
4.4 滚动导轨副的结构及优点
4.4.1 结构
以GGB型为例，滚动导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成（如下图）。当导轨与滑块相对运动时，钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动，在滑块端部钢球又通过返向器进入返向孔后再进入滚道，钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封圈，可以有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。其结构图如图七所示。
图七滚动导轨副的结构
4.4.2 优点
滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球，使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，大大降低了两这之间的运动摩擦阻力，从而获得如下优点：
郑州大学现代远程教育 毕业设计题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月 ______ 2014.11.24 ______ 姓名______________ 学号_________ 专业______ 联系方式 ______________ 学习中心 ___________________ 指导教师 ___________________
完成时间2016 年4 月12 日 目录 1 绪论 (1) 1.1自动分拣系统的定义 (1) 1.2自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2系统硬件设计 (2) 2.1传感器的选型 (2) 2.1.1电感式传感器 (2) 2.1.2电容式传感器 (3) 2.1.3颜色传感器 (5) 2.2限位开关的设计 (6) 2.3电磁阀的设计.................................................. .7 2.4PLC 的选型. (8) 2.5PLC 输入输出接线端子图 (9) 3系统软件设计 (10) 3 . 1控制系统流程图设计 (10) 3.2PLC 梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4PLC 程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15)
1绪论 1. 1自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定 的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。 1. 2自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代，近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用，然后 普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长，各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域,并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。
地坪打磨（研磨）机转速的详细说明 -------中国地坪/石材研磨机（打磨翻新机）转速问题广州美石机械龚智非 经常有客户在想购买12磨头（4磨盘）地坪研磨机时来电咨询我们公司的石材/地坪研磨机（打磨机），首先，就问到：你们美石12磨头机，多少转啊？我们的销售如实回答：电动机是4级的，1500转/分，机器的磨盘是：MS--500 是500转/分。MS-580是40 0转/分，MS-680是480转/分。然后，得到客户的回应是:你们机器太慢了，那不行，人家都是0-1500，有的还有2000多转。你们销售员都不专业，怎么能买机器啊？我们的销售员很是伤心，她说了真话，却被“打击得很深”。而那些忽悠客户的厂家一直忽悠达10多年以上，至今还在忽悠。为何能忽悠使他们的客户或准客户相信的呢？这又是一个怎样的情况呢？事实上说4磨盘12头机磨盘转速在900-转/分、0-1500转/分，0-1800转/分，2000转/分的厂家都是在忽悠客户！ 在2013、2014连续两年的上海国际地坪展、国际清洁博览会上，我以客户身份咨询所有石材、地坪机械厂家12磨头机器磨盘转速有多快时，所有厂家的销售员，有的甚至是技术员都说是0-1500转/分，有的说是设备转速，有的说是输出转速。在此，我告诉大家，他们说的都是假话，在打擦边球，都是在忽悠客户。2016年5月，广东地坪展上，我同样还是以客户身份咨询同样问题时，几乎全部厂家都还是这样回答的：磨盘转速0-1500转。而只有一家叫天津康富斯地坪公司技术员回答他们机器时转速时是非常准确，具体就讲磨盘转速，非常有耐心解释，也非常专业，同时也在斥责其他所有机械厂家都在瞎说。但其书面数据说明没有看见，同时他们康富斯的12头机研磨机机器外形设计也非常独特。在2016 广东地坪展会上，还有某集团公司的销售员也是说她们的12头机磨盘转速就是0-1500转，她还说这说明书上有写啊，你看吧，我接着问，那你电机转速是多少呢？她说这个要等我们技术员来说，技术员来后，我重复问了一遍机器磨盘转速是多少，他说是0-1500转，这里电子屏上有显示啊！我紧接着又问那你电动机转速是多少，他望着我停了几秒说：“这个电机转速那我都不知道了，要问厂家。”我说电动机上不是明写着了吗？4级，1500转/分，他说，哦，那这个我都不懂了。可见，大集团公司的“技术员”都在装糊涂和忽悠客户。 在我国，自从10多年前12头（四磨盘）石材/地坪研磨机诞生至今，我们还没有见过真正1500转/磨盘12头的机器。 而在销售和宣传过程中，所有厂家的宣传资料都是这么写的（如下图）。其中，好多没有标明磨盘转数，就写转速或设备转速。有标磨盘转速的也是错误的。而当你咨询机器转数或机器磨盘转数时，他们告诉你0-1500转。而你认真时，他又说这是电机轴输出转数。好像要弄晕你一样
机电课程设计XY数控进给工作台设计
大学 课程设计（论文） 内容：X-Y数控进给工 作台设计 院(系)部：机械工程学院 学生姓名： 学号: 专业：机械电子工程 班级： 指导教师： 完成时间：2010-10-08
摘要 当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。 关键字：机电一体化的基础基本组成要素特点发展趋势
目录 第一章课程设计的目的、意义及要求 (4) 第一节课程设计的目的、意义 (4) 第二节课程设计的要求 (4) 第二章课程设计的内容 (5) 第一节课程设计的内容 (5) 第二节课程设计的内容 (5) 第四章数控系统总体方案的确定 (6) 第五章机械部分设计 (7) 第一节工作台外形尺寸及重量初步估算 (7) 第二节滚动导轨副的计算、选择 (8) 第三节滚珠丝杠计算、选择 (10) 第四节直流伺服电机的计算选择 (12) 第五节联轴器计算、设计 (14) 第六节限位开关的选择 (15) 第七节光电编码器的选择 (15) 第六章机床数控系统硬件电路设计 (15) 第一节设计内容 (17) 第二节设计步骤························
摘要 随着微电子技术和微型计算机的飞速发展，数控雕刻机的应用越来越广泛。机电一体化广泛地综合了机械、微电子、自动控制、信息、传感测试、电力电子、接口、信号变换和软件编程等技术，并将这些技术有机的结合成一体，它是当今世界机械工业技术和产品发展的主要趋势。三维机械雕刻机是一种典型的机电一体化产品，在广告制作行业具有较大的市场前景。 本文简要的介绍了雕刻机的起源和发展现状，分析了国内外雕刻机的特点说明雕刻机的功能和使用范围；详细的分析了雕刻机的总体布局和结构方案，以及主运动和进给运动系统的选择，以及“三维雕刻”插补法的选择，分析和实现过程，实现雕刻系统的初步优化。 本课题是在参考现有雕刻机的基础上，设计一种机构尺寸比较大的数控雕刻机，适应比较大的工艺品的雕刻加工。 关键字：雕刻机，数控系统，机电一体化，三维，插补法
Abstract Along with the development of micro-electronics technology and microcomputer technology，NC carer will be widely used.These technologies are widely used in Mechatronics, including mechanism, microelectronics，autocontrol, information, sensor and test,power and electron, interface, signal transform, software program. On the other hand, Mechatronics makes these technologies integrated closely. It is the primary trend of the development of mechanical industrial technology and products in the world nowadays. 3D- mechanical engraving plotter is a typical mechatronic product. It has a larger market prospect in the advertising industry. The thesis in brief introduces the genesis and developmental status quote of Engraving Plotter,analyses characteristics of inland and overseas Plotters，and explains its function and use range. We analyze the overall arrangements and framework，the movement mode of numerical control system，the select of main movement system and feed movement system etc. As well as we select and analyze and realize the process of 3D-Engrave interpolation arithmetic. optimized 3D-mechanical engraving system is realized. This topic is based on the existing engraving machine to design a CNC engraving machines with a large body size, which adapted to the relatively large carving handicraft processing. Keywords: Engraving plotter, numerical control system, mechatronics, 3D，and interpolation arithmetic.
综合训练报告书 题目林肯车标零件CAD/CAM与数控加工应用技术学院学院机械设计制造及其自动化专业机设0983班31号学生姓名吴诚.指导教师关耀奇王高升郭建新袁平.完成日期 2012.7.3 . 湖南工程学院应用技术学院 二○○一二年七月
湖南工程学院 CAD/CAM与数控加工综合训练任务书 题目：林肯车标零件CAD/CAM与数控加工 姓名吴诚系别应用技术学院专业机械设计制造及其自动化班级 0983 学号 31 号 指导老师关耀奇袁平王高升郭建新教研室主任关耀奇 一、训练目的 本综合训练是机械设计制造及其自动化专业教学计划中规定的专业必修课程，是学生进入专业课程学习阶段必须进行的一个重要的实践性教学环节，其目的是提高学生计算机综合应用能力，巩固和加深所学的理论知识，深入了解CAD/CAM软件在产品设计开发和加工制造过程中的作用，掌握产品数控加工的全过程，培养理论联系实际的工作作风和分析问题、解决问题的能力。 二、指定零件（图例）
毛坯尺寸62mm×140mm 图1-2葫芦 三、训练任务 1.应用Mastercam等CAD/CAM软件完成指定零件的CAD/CAM过程。 训练内容： 1）指定零件的几何造型； 2）工艺分析； 3）刀具走刀路径的生成； 4）数控仿真加工； 5）指定数控系统的数控程序生成。 2.指定零件的数控切削加工 训练内容： 1）确定毛坯类型，编制零件的加工工序卡，填写加工程序单； 2）根据已制订的加工工序卡，填写刀具调整单，动手调整、操作相应机床，完成零件的数控加工； 3）正确地选用检验方法及计量器具，对零件进行质量检测和分析。 四、训练要求 1) 完成指定零件的3D造型； 2) 完成指定零件的2D图，并正确标注好尺寸； 3）对零件进行正确的工艺分析，按指定的格式填写数控加工工艺卡片； 4）刀具路径与指定数控系统的数控程序生成； 5）数控加工零件，并对零件进行质量检测和分析； 6）撰写综合训练说明书（上交电子稿和打印稿），说明书应涵盖整个训练内容，字数不少于3.5千字； 7) 答辩与成绩的给定。
《综合性实验》任务书 一、设计题目：零件的CAD/CAM综合设计 二、设计目的 综合性实验是开设《三维CAD》、《机械CAD/CAM》、《机械制造学》、《数控机床》课程之后进行的一个综合性、实践性教学环节。在系统学习CAD/CAM技术的基本原理、基本方法以及机床数控技术的基础上，着重培养学生借助计算机进行机械产品的设计、制造和系统集成的综合应用能力。其目的： 1.掌握产品的计算机辅助设计过程和方法，培养利用计算机进行结构设计的能力。 2.掌握零件的计算机辅助制造过程和方法，培养数控编程及加工仿真的能力。 3.通过应用PRO/ENGINEER，训练和提高CAD/CAM的综合运用能力。 三、设计任务 本设计以某一具体的机械零件为设计对象（零件图见附图）。主要设计任务： 1．三维CAD造型：熟悉并掌握机械CAD/CAM软件PRO/ENGINEER的草绘模块、零件模块进行三维CAD造型。 2．拟定工艺路线：根据三维几何模型，拟定该零件的数控加工工艺路线（需选择毛坯、机床、刀具、切削用量、夹具辅具量具等）； 3. 数控加工程序设计：在Pro/Engineer软件平台下，设计数控加工程序，包括描述选择确定数控加工的部位、加工方法、加工机床、刀具、切削用量等，根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成数控加工程序； 4. 数控加工仿真：在Pro/Engineer软件平台下，根据前面得到的数控加工程序进行数控加工仿真，考虑工件由毛坯成为零件过程中形状、尺寸的变化，检查刀具与被切工件轮廓的干涉情况和检查刀具、夹具、机床、工件之间的运动碰撞等，完成几何模型的计算机仿真加工； 5. 数控程序与程序传输：根据数控机床的具体情况选定数控系统的种类与型号，生成通过了计算机仿真的合格零件的数控加工程序，并将数控加工程序传输给加工中心机床；6．编写设计说明书。 四、设计要求 1、要求设计过程在计算机上完成。 2、设计说明书用计算机打印（A4纸，1万字左右）。 正文：宋体五号，单倍行距； 页眉：宋体小五号，内容包括班级，姓名，“综合性实验课程设计说明书”字样； 页脚：右下脚页码。 3、设计结果应包括：课程设计说明书（应包含设计任务书、设计思路、设计步骤、设 计过程的说明和阶段结果。附零件三维图、加工代码、零件原图纸等内容） 4、严禁抄袭和请人代做，一经发现，成绩计为零分并上报教务处。 五、设计内容及时间分配 1．准备工作：布置设计任务，认真阅读设计任务书，收集资料。（1天） 2．熟悉PRO/ENGINEER，并进行零件的三维造型。（4天） 3．进行零件的数控加工。（3天） 4．编写课程设计说明书。（1天）
十字滑台系统设计 Company Document number：WTUT-WT88Y-W8BBGB-BWYTT-19998
重庆理工大学机电一体化课程设计X-Y水平十字滑台 说明书 班级： 学号： 专业：机械设计制造及其自动化 姓名： 教师： 时间：2015年6月22日-7月10日
目录 1、机械传动部件的选择 (3) 2、控制系统的设计 (4) 1、导轨上移动部件的重量估算 (4) 2、铣削力的计算 (4) 3、直线滚动导轨副的计算与选型 (7) 4、滚珠丝杠螺母副的计算与选型 (9) 5、步进电动机减速箱的选用 (13) 6、步进电动机的计算与选型 (13) 7、增量式旋转编码器的选用 (19) 8、步进电机驱动器的选择 (19) 9、联轴器的选择 (21)
六、工作台控制系统的设计 (22) 七、十字滑台运动控制程序的编制 (22) 八、结语 .............................................................................................................................. . (25) (26)
三、总体方案的确定 1、机械传动部件的选择 （1）导轨副的选用 要设计的X-Y 工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承载的载荷不大，但脉冲当量小(p mm y x /01.0==δδ)，定位精度高（max max 400/min x f y f v v mm ==），因此，决定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、结构紧凑、安装预紧方便等优点。 选直线滚动导轨副 （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，要满足的脉冲当量和±的定位精度，滑动丝杠副无能为力，只有选用滚珠丝杠副才能达到。滚珠丝杠副的传动精度高、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，而且滚珠丝杠已经系列化，选用非常方便，有利于提高开发效率。 选滚动丝杠螺母副 （3）减速装置的选用 选择了步进电动机和滚珠丝杠副以后，为了圆整脉冲当量，放大电动机的输出转矩，降低运动部件折算到电动机转轴上的转动惯量，可能需要减速装置，且应有消除间隙机构。 拟采用减速器 （4）伺服电动机的选用 任务书规定的脉冲当量尚未达到，定位精度也未达到微米级，空载最快移动速度也只有2500mm/min 。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性价比。 伺服电机选步进电机 （5）检测装置的选用 选用步进电动机作为伺服电动机后，可选开环控制，也可选闭环控制。任务书所给精度对于步进电动机来说还是偏高的，为了确保电动机在运转过程中不受切削负载和电网的影响而失步，决定采用半闭环控制，并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 检测装置的选用：增量式旋转编码器
一、包装盒 manicure & pedicure 修指甲和修脚 variable speed 可变速度 rotary detail carver 旋转雕刻细节 multi-usa: 多用途 carving 雕 engraving 雕刻 routing 路由 grinding 磨削 sharpening 锐化 sanding 打磨 polishing 抛光 drilling 钻孔 and more 和更多的 10v adapter 10V适配器
variable speed from 3000~20000RPM 可变速度从3000 ~ 20000转速/分 double bearings design 双轴承设计 double insulated 双重绝缘 easy to use in any position 容易使用在任何位置 accepts all rotary tool accessories 接受所有旋转工具配件 lightweight design for precision operation 精密操作的轻量化设计 collet type: 套筒式： spring chuck type: 弹簧卡簧式：
二、说明书 mini polish nail machine微型抛光钉机specification：规范： power single phase,50-60hz,double lnsulated 功率单相，50-60赫兹，双重绝缘 rpm singte speed:20000 variable speed:3000~20000 转单一速度：20000 变速：3000~20000 collet collet type:2.4or3.2mm spring chuck type:0.3~3.2mm 夹头套筒式:2.4或3.2mm 弹簧夹头的类型:0.3~3.2mm dimensions 160mmL×24mm Diameter 尺寸160mm长×24mm 直径 safety rules：安全规则： 1、always unplug the tool when you change accessory or collet. 1、总是拔出工具当你更换配件或夹头。 2、do not engage the shaft lock button while the tool is running. 2、工具正在运行时，不要在轴上锁定按钮。 3、do not use the machine near water or place it in water.if motor falls into water, unplug it immediately and do not touch the water. 3、不要使用机器附近的水或地方它在水里。如果电机落入水中，立即拔下，不要碰水。 4、do not touch the bit or collet after using it because the bit and collet are too hot to be touched by bare hands. 4、使用后，不要用手触摸砖头夹，因为太热。 5、keep dust out of you eyes and lungs by using a protective eye wear or a dust mask. 5、用一种防护性的眼睛戴上或一个防尘罩，防止眼睛和肺部的灰尘。 6、always"unplug it"after using the machine. 6、使用机器后，总是“拔下它”。
南昌航空大学 《数控加工工艺与编程》 课程设计说明书 学院：航空制造工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 课程名称：《数控加工工艺与编程》课程设计 学生姓名：王瑞祥学号：12031335 设计题目：复杂阶梯轴的数控加工工艺与编程设计 起迄日期:2015年11月9日~11月13日 指导教师:于斐 上交资料要求：1、电子文档：零件的模型与工程图文档、NC 文件、设计说明书word稿等 2、设计说明书纸质打印稿等（与电子档相同）
课程设计任务书 1．设计目的： 本课程设计是《CAM 技术与应用》课程配套的实践性教学环节，要求学生在学完该课程后，结合前期所学相关知识，通过查阅资料、设计某中等复杂程度零件的机械加工工艺过程，并重点熟悉其中数控加工自动编程与应用的内容。通过设计使学生掌握零件的建模、工程图与数控编程的设计方法，并撰写设计说明书，达到一次综合数控加工工艺与编程的训练目的。 2．设计内容与要求（包括原始数据、技术参数、设计要求等）： 2.1原始数据：教师指定或学生自行设计一个中等复杂程度的含有数控加工要求 的零件（零件结构要求包含 UG 中不少于两种不同类别的加工方式：即零件结构中包含普通加工机床不便或不能加工的几何结构特征，并至少用到 UG 中的平面铣、型腔铣、固定轴轮廓铣、孔或孔系加工、车削加工中的两种加工方法），并完成其三维建模与工程图设计工作。 2.2技术要求：数控加工的内容是基于三轴数控铣床或加工中心或二轴数控车床 加工为主，按照单件小批量生产纲领，默认为典型材料 45 钢（允许指定其他材料）。 2.3设计要求：设计要求完成以下工作： 1）零件三维建模与工程图设计。 2）零件的加工工艺过程设计。（允许在设计说明数中完成） 3）基于 UG 的数控加工编程设计（包括：工件坐标系与毛坯的设定，刀具的设定，加工方法的设定（粗、半精和精加工等），编程过程中的相关参数设定，生成数控加工轨迹并分析，加工模拟的仿真，后处理生成 N 加工代码。）4）撰写设计说明书。（设计说明书要求采用图文并茂的方式描述设计过程、相关参数的设定分析与选值说明，刀路轨迹和比较、分析与说明，NC 代码的必要说明等） 3．成绩评定： 成绩：指导教师签名： 评语： 摘要
摘要 小型简易雕刻机设计 摘要 数控雕刻机是一种用于雕刻加工的机电一体化机床，它能加工的材料的范围非常广，既可以加工铜、铝等金属材料，又可以加工塑料、陶瓷、石材等非金属材料，因此被广泛应用于各行各业，具有非常广阔的市场前景。数控雕刻机的使用大大提高了雕刻加工的效率，给制造业的发展提供了动力。 数控雕刻机通过其控制系统来控制步进电机和电主轴运转，步进电机再通过联轴器带动丝杠转动，丝杠再带动丝杠螺母及与其固定的各部件做直线进给运动，同时电主轴再带动刀具回转，从而实现雕刻机在X、Y、Z三个方向上的雕刻加工。 本设计采用步进电机作为各向进给运动的驱动电机，较伺服电机其控制更简单，成本更低。采用滚珠丝杠螺母副和弹性联轴器作为主要传动部件，较齿轮传动其平稳性更好、结构更紧凑，加工精度更容易保证。采用直线滚动导轨作为导向部件，较真线滑动导轨其摩擦系数更小、定位精度更高、寿命更长且不易出现爬行现象。 本设计的预期目的是通过设计来实现对基于单片机控制的数控雕刻机进行三轴联动控制，通过对数控雕刻机的机械系统的总体设计、机械系统主要零部件的设计以及控制系统的设计，最终使所设计的数控雕刻机能够完成在X、Y、Z三个方向上的雕刻加工，达到了预期目的。 关键词：雕刻机；数控机床；设计 I
The Design Of Small Simple Engraving Machine Abstract CNC engraving machine is a mechatronics machine tool used for carving processing, it can be processed materials range is very wide, can be processing copper, aluminum and other metal materials, and processing non-metallic materials such as plastic, ceramic, stone, therefore they are widely used in all walks of life, has very broad market prospects. The use of CNC engraving machine greatly improve the efficiency of the carving process, provided the impetus to the development of manufacturing industry. CNC engraving machine, through its control system to control the step motor and electric spindle, stepper motor through coupling drive screw rotation, again lead screw drive screw nut and its fixed parts do linear feed movement, motorized spindle drive tool rotary again at the same time, so as to realize engraving machine in X, Y, Z three directions of carving processing. This design adopts stepper motor to feed movement as the drive motor, servo motor control is more simple, the cost is lower. The ball screw nut pair and elastic coupling as the main transmission parts, gear drive its better stability, structure is more compact, more easy to guarantee machining accuracy. With linear rolling guide as guide parts, truer line slide guide its smaller friction coefficient, positioning accuracy is higher, longer life and not easy to appear the crawling phenomenon. The expected purpose of this design is implemented through the design of CNC engraving machine based on single chip microcomputer control the three axes linkage control, based on the general design of the CNC engraving machine mechanical system, the design of the main components of mechanical system and the design of the control system, finally make the design of the CNC engraving machine can complete in X, Y, Z three directions of carving processing, to achieve the intended purpose. Key words: engraving machine; CNC machine tools; desig II
数控机床课程设计指南（doc 9页）
数控机床课程设计指导书应用专业：机械设计制造及其自动化 班级 学号 姓名
1.设计任务 本次课程设计是通过分析零件图，合理选择零件的数控加工工艺过程，对零件进行数控加工工艺路线进行设计，从而完成零件的数控加工程序的编写。使零件能在数控机床上顺利加工，并且符合零件的设计要求。 2.设计要求 1 绘制二维、三维零件图各一张； 2 数控加工工序卡一份； 3 走刀路线图一份； 4 数控加工程序清单一份（含注释）； 5 设计说明书一份。（分析零件结构；选择机床设备、刀具；编 写数控加工工艺；写出数值计算过程） 3.零件图的分析 在数控车床上加工如图所示的带螺纹的轴类零件，该零件由外圆柱面，槽和螺纹所构成，零件的最大外径为Φ56，加工粗糙度要求较高，并且需要加工M30×1.5的螺纹，其材料为45﹟，分析其形状为不规范的阶梯轴类零件，可以采用端面粗车循环加工指令，选择毛坯尺寸为Φ60mm×150mm的棒料。
4.机床设备的选择 根据该零件图所示为轴类零件，需要的加工的为外轮廓和螺纹，以及毛坯的尺寸大小，查机械设计手册选择FANUC系统的CK7815型数控车床来加工此零件。 5.确定工件的装夹方式 由于这个工件时一个实心轴类零件，并且轴的长度不是很长，所以采用工件的左端面和Φ60的外圆为定位基准。使用普通三爪卡盘加紧工件，取工件的右端面中心为工件的坐标系的原点。 6.确定数控加工刀具及加工工序卡片 根据零件的加工要求，T01号刀为450硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T02号刀为900硬质合金机夹粗切外圆偏刀；T03号刀为900硬质合金机夹精切外圆偏刀；T04号刀为硬质合金机夹切槽刀，刀片宽度为5mm，用于切槽、切断车削加工；选择5号刀为硬质合金机夹螺纹刀，用于螺纹车削加工。该零件的数控加工工艺卡片如表1-1所示。 加工流程：加工右端面→粗车外轮廓→精车外轮廓→切螺纹退刀槽→车螺纹→切断 表1-1数控加工工序卡片
数控机床进给系统设计
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。前者把丝杠包括在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统的位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包括在位置环之内。 开环系统的定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但由于机械传动部件在控制环内，所以系统的动态性能不仅取决于驱动装置的结构和参数，而且还与机械传动部件的刚度、阻尼特性、惯性、间隙和磨损等因素有很大关系，故必须对机电部件的结构参数进行综合考虑才能满足系统的要求。因此全闭环系统对机床的要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 数控车床的进给伺服系统中常用的驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机由于具有可靠性高、基本上不需要维护和造价低等特点而被广泛采用。 直流伺服电动机引入了机械换向装置。其成本高，故障多，维护困难，经常因碳刷产生的火花而影响生产，并对其他设备产生电磁干扰。同时机械换向器的换向能力，限制了电动机的容量和速度。电动机的电枢在转子上，使得电动机效率低，散热差。为了改善换向能力，减小电枢的漏感，转子变得短粗，影响了系统的动态性能。 交流伺服已占据了机床进给伺服的主导地位，并随着新技术的发展而不断完善，具体体现在三个方面。一是系统功率驱动装置中的电力电子器件不断向高频化方向发展，智能化功率模块得到普及与应用；二是基于微处理器嵌入式平台技术的成熟，将促进先进控制算法的应用；三是网络化制造模式的推广及现场总线技术的成熟，将使基于网络的伺服控制成为可能。 1.3、主要设计任务参数 车床控制精度：0.01mm（即为脉冲当量）；最大进给速度：V max=5m/min。最大加工直径为D =400mm，工作台及刀架重：110㎏；最大轴，向力=160㎏；导轨静摩擦系数=0.2； max 行程=1280mm；步进电机：110BF003；步距角：0.75°；电机转动惯量：J=1.8×10-2㎏.m2。
材料分拣系统机械系统 设计单片机 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
郑州大学现代远程教育 毕业设计 题目：双坐标十字滑台的设计 入学年月___________ 姓名____ _________ 学号_________ 专业___ ___ 联系方式__________ 学习中心______ ________ 指导教师_____ _________ 完成时间__2016__年__4__月__12__日 目录 1 绪论 (1) 1.1 自动分拣系统的定义 (1) 1.2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 (1) 2 系统硬件设计 (2) 2.1 传感器的选型 (2) 2.1.1 电感式传感器 (2) 2.1.2 电容式传感器 (3) 2.1.3 颜色传感器 (5) 2.2 限位开关的设计 (6) 2.3 电磁阀的设计 (7) 2.4 PLC的选型 (8) 2.5 PLC输入输出接线端子图 (9)
3系统软件设计 (10) 3．1控制系统流程图设计 (10) 3.2 PLC梯形图程序设计 (11) 3.3整体梯形图 (12) 3.4 PLC程序指令表 (12) 4总结 (14) 参考文献 (15)
1 绪论 1．1 自动分拣系统的定义 自动分拣是指货物进入分拣系统到指定的分配位置为止，都是按照系统设定的指令靠自动装置来完成的。自动分拣系统一般由控制装置、分类装置、输送装置及分拣道口组成。控制装置的作用是识别、接收和处理分拣信号，根据分拣信号的要求指示分类装置、按商品品种、按商品送达地点或按货主的类别对商品进行自动分类。这些分拣需求可以通过不同方式，如可通过条形码扫描、色码扫描、键盘输入、重量检测、语音识别、高度检测及形状识别等方式，输入到分拣控制系统中去，根据对这些分拣信号判断，来决定某一种商品该进入哪一个分拣道口。1．2 自动分拣系统研究现状及发展趋势 我国自动分拣机的应用大约始于1980年代,近期的市场兴起和技术发展始于1997年。自动分拣的概念先在机场行李处理和邮政处理中心得到应用, 然后普及到其他行业。随着业界对现代化物流的实际需求的增长,各行业对高速精确的分拣系统的要求正在不断地提高。这一需求最明显地表现在烟草、医药、图书及超市配送领域, 并有望在将来向化妆品及工业零配件等领域扩展。这些领域的一个共同特点是产品的种类繁多、附加值高、配送门店数量多、准确性要求高和人工处理效率低等特点。 随着社会的不断发展，市场的竞争也越来越激烈，因此各个生产企业都迫切地需要改进生产技术，提高生产效率，尤其在需要进行材料分拣的企业，以往一直采用人工分拣的方法，致使生产效率低，生产成本高，企业的竞争能力差，材料的自动分拣已成为企业的唯一选择。 目前自动分拣已逐渐成为主流，因为自动分拣是从货物进入分拣系统送到指定的分配位置为止，都是按照人们的指令靠自动分拣装置来完成的。这种装置是由接受分拣指示情报的控制装置、计算机网络，把到达分拣位置的货物送到别处的的搬送装置。由于全部采用机械自动作业，因此，分拣处理能力较大，分拣分类数量也较多；另外组态软件的的发展，为物料分拣系统增添了新的活力。 2 系统硬件设计 2．1 传感器的选型 2.1.1 电感式传感器
NCM-4.0型多功能垂直打磨机（说明书） NCM-4.0型多功能垂直打磨机，是一种适用于各种钢轨顶面、侧面和圆角的磨轨机械，并可用于道岔和仿形打磨。 一、主要技术性能及参数 1、电动打磨机：电压220V、380V；电机功率：1.5KM；转数2890r/min。 2、内燃打磨机：功率5.5ps，转速3600r/min。 3、磨头垂直行程：0-170mm，旋转角度±33o。 4、砂轮尺寸：254×35×30mm 5、整机重量：110㎏ 6、外型尺寸：2900×850×1150（mm） 7、适用于43-75㎏/m及各种轨型。 二、主要结构及工作原理 NCM-4.0型多功能垂直打磨机是以本田汽油机GX160作动力。用B型950三角带，通过传动系统带动砂轮进行磨轨作业。该机主要由机架、机芯、走行装置三大部分组成。机架系用无缝钢管焊接而成。机芯由传动系统、旋转装置及砂轮组成。砂轮旋转角度和进给量由手轮控制，走行装置和机架焊接为一体，走行轮为绝缘轮，且轮缘较高，下道后也可在地面上推行。先将磨轨机担跨在两面股钢轨上，再调整好砂轮进行给量和角度即可进行侧磨。是道岔和焊补轨面修磨的理想工具。 三、使用及保养注意事项 (一)使用 1、内燃机使用前要加注汽、机油，以免发生缸体爆缸现象，而损伤发动机。 2、在正常情况下一般拉绳3-5次即可起动。如未能起动，不要无休止地拉动 起动绳，应按汽油机故障内容逐项检查排除后在进行起动。 3、汽油机在空载起动，新汽油机开始使用要有一段磨合期。 4、由于现场作业风沙尘土较大，严禁在未装空气滤清器的情况下作业。 5、防止砂轮超过安全线速度350m/s,从汽油机上适当控制转 速，汽油机转速不得大于3300r/min。 （二）保养 1、汽油机放置时，放净汽油箱中的燃油，不得大于45o倾斜，以免机油流入燃烧室。 2、汽油机调整器室为飞溅润滑，每使用50h须检查调速室的油尺的高度（须将汽油机直立位置10-15r/min，待润滑油完全流回调速器室底壳内，再旋出油尺检查）。 3、汽油机输出轴端油封，经长期使用后，因密封不严能使调速器室的润滑油漏出，故使用500h后应予以更换。 4、使用30h后，加注机油2-3滴并润滑进给丝杆螺母。（三）注意事项 1、在调整砂轮横向（轨顶、圆角）位置打磨时，磨削量不易过大，以免发生汽油机闷车现象。 2、打磨时，用力要均匀，以免由于用力过猛损坏砂轮。 3、砂轮的实际旋转速度不得超过砂轮的安全线速度，操作者不要处在砂轮的旋转平面上。 4、如发生内燃机有异常现象，应立即停止作业，查清原因，排除故障后，再开机使用。未判明故障原因前不得开机使用。 5、在使用内燃机打磨时，注意加满汽、机油，操作时倾斜角度不大于45o。 6、重新加汽、机油时，必须停机，不得在火源处加油。 7、内燃机要按“用户操作手册”使用、保养。