彭彬彬-立式数控铣床进给传动系统设计(信商)

立式加工中心工作台Z轴进给传动系统设计1. 引言本文档旨在介绍立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计方案。

该方案旨在提高运动的精确度、稳定性和效率，从而满足现代制造业对高精度加工的需求。

2. 设计要求立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计要求如下：- 高精度：能够实现微小加工精度要求，最小单位需达到0.001毫米；- 稳定性：能够抵抗振动和冲击，确保加工过程的稳定性；- 高效率：能够提高加工速度和效率，减少加工时间。

3. 设计原理立式加工中心工作台Z轴进给传动系统设计方案基于以下原理：- 采用精密滚珠丝杠传动：使用高精度、低摩擦的滚珠丝杠传动机构，实现Z轴的精确移动；- 应用伺服电机控制：通过伺服电机控制滚珠丝杠传动系统，实现精确的位置控制和速度控制；- 配备位置传感器：在滚珠丝杠传动系统中安装位置传感器，实时检测工作台Z轴的位置，以实现闭环控制。

4. 设计方案基于上述设计原理，立式加工中心工作台Z轴进给传动系统的设计方案如下：4.1 滚珠丝杠传动机构- 选择高精度的滚珠丝杠，确保传动精度；- 采用预加载技术，提高传动系统的刚性和精密度；- 选择适当的滚珠丝杠螺距，以满足加工的需求。

4.2 伺服电机控制系统- 选择适合的伺服电机，具有高转矩和高响应速度；- 配备精密的位置检测装置，以实现精确的位置控制；- 使用先进的控制算法，实现平稳的速度控制。

4.3 位置传感器- 安装高精度的位置传感器，实时检测工作台Z轴的位置；- 将位置传感器的信号反馈给伺服电机控制系统，实现闭环控制；- 通过闭环控制，实现对工作台Z轴位置的精确控制。

5. 结论通过采用精密滚珠丝杠传动、伺服电机控制和位置传感器反馈的设计方案，现代立式加工中心工作台Z轴进给传动系统可以实现高精度、稳定性和高效率的加工。

该设计方案能够满足制造业对精确加工的要求，提高产品质量和加工效率。

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。

封面作者：PanHongliang仅供个人学习中北大学信息商务学院课程设计说明书学生姓名：学号：系：机械自动化系专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计——CW6136B卧式车床PLC改造设计指导教师：职称:职称:2014年1月9日中北大学信息商务学院课程设计任务书2013/2014学年第 1 学期所在系：机械自动化系专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：数控技术课程设计—CW6136B卧式车床PLC改造设计起迄日期：2014年1月4日～2014年1月10日课程设计地点：中北大学信息商务学院指导教师：系主任：下达任务书日期: 2013 年12月 31日课程设计任务书课程设计任务书目录1概述 (1)1.1技术要求 (1)1.2总体方案设计 (1)2 ╳╳╳╳╳╳………………………………课程设计总结（对课程设计进行总结，如收获或体会等）参考文献（按任务书中参考文献的格式，写上你所用的参考文献）（目录根据需要来安排，可参考老师提供的实例）（目录部分用小4号字体，用1.5倍行距。

蓝色字部分为写作内容和格式要求，在正式提交时，将蓝色字内容删掉，下同。

）正文部分1概述1级标题：4号黑体1.1零技术要求2级标题：小4号黑体╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳╳————正文小4号宋体，1.5倍行距。

1.2总体方案设计………………如有插图、表格，按“图1、图2……表1、表2……”格式编辑，图题5号字，在图下方居中；表题也为5号字，在表格上方居中，表格中字号为5号字，。

要求：1. 用Word编辑2. A4纸，正文1.5倍间距3. 页面设置：上：2.5cm下: 2.0cm左：2.0cm右：2.0cm页眉：2.0cm[内容：“中北大学课程设计说明书”（5号黑体）页脚：1.5cm4. 插入页码：位置：页面底端（页脚）对齐方式：右侧版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理。

学号2011040191037密级武汉东湖学院本科生毕业论文(设计) X5032立式铣床进给传动系统改造院(系)名称：专业名称：学生姓名：指导教师：二〇一六年五月八日郑重声明我郑重声明：本人恪守学术道德，崇尚严谨学风，所呈交的学术论文是本人在老师的指导下，独立进行研究工作所取得的结果。

除文中明确注明和引用的内容外，本论文不包含任何他人已经发表和撰写过得内容。

论文为本人亲自撰写，并对所写内容负责。

本人签名：日期：摘要数控机床是当代机械制造业中实现机电一体化先进设备的代表。

伴随着先进制造业的发展，旧机床的数控化改造，尤其是普通机床数控化改造早已成为摆在我们面前迫切而艰巨的任务。

本课题是对X5032铣床进给系统的数控改造方案，在数控技术的历史、现状和发展的基础之上，通过对X5032旧机床的分析，结合机床改造的思路，提出了数控化改造的方案。

主要是针对机械部分进行改造，即对丝杠、驱动元件步进电机和减速齿轮的改造。

改造后的铣床不仅能加工平面、铣削键槽、等简单的零件外，还能加工形状复杂（如圆弧面加工、斜面及凸轮等）的零件，具有精度高、效率高及加工产品范围广等特点。

机床经过改造后，可以凸显机床强大的工作能力和深度的可靠性，加工精度和生产率同时有较大的提高，给企业提供一条切实可行的路径。

[关键词]数控改造；进给传动；X5032铣床目录第一章引言 (1)1.1数控机床的发展简史 (1)1.2数控机床发展趋势 (1)1.2.1高速性、高效性、高精度、高可靠性 (1)1.2.3开放性 (3)1.3课题背景、意义 (3)1.4研究目标 (4)第二章机械传动系统的改造设计 (5)2.1机械传动系统改造设计方案 (5)2.1.1改造设计任务 (5)2.1.2总体方案设计的确定 (5)2.2机械传动系统改造设计与计算 (6)2.2.1已知条件 (6)2.2.2进给系统计算，设计 (8)2.2.2.1纵向（X向）设计计算 (8)2.2.2.2横向（Y向）设计计算 (20)2.3数控铣床的导轨 (28)第三章数控机床控制方式选择 (31)3.1步进电机的开环控制 (31)3.1.1步进电机的工作原理 (31)3.1.2开环控制系统构成 (31)3.2数控机床开环系统速度计算 (32)第四章结论与展望 (32)第五章致谢 (33)参考文献 (35)第一章引言1.1数控机床的发展简史从第一台电子计算机诞生开始，美国北密执安的小型飞机承包商帕尔森斯公为了制造飞机机翼轮廓的板状样板，提出了采用数字控制技术进行加工的思路，1949年由帕尔森斯企业与美国麻省理工学院伺服机构研究院合作开始从事数控机床的研制工作，1952年，研究出第一台实验性数控系统，并把它安装在一台立式铣床上，成为全球第一台数控机床，完美实现了同时控制三轴的运动。

中北大学课程设计说明书学生姓名：学号：学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化题目：数控技术课程设计——立式数控铣床进给传动系统设计4 指导教师：职称:职称:2009年12月23日中北大学课程设计任务书2008/2009 学年第 1 学期学院：机械工程与自动化学院专业：机械设计制造及其自动化学生姓名：学号：课程设计题目：数控技术课程设计——立式数控铣床进给传动系统设计起迄日期：12月23日～12月31日课程设计地点：指导教师：系主任：下达任务书日期: 2009年12月 23日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 (4)2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 (4)2.1主切削力及其切削分力计算 (4)2.2导轨摩擦力的计算 (5)2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 (5)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 (8)4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 (8)4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 (8)4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 (8)4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 (8)5.计算机械传动系统的刚度 (9)5.1机械传动系统的刚度计算 (9)5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 (10)6.驱动电动机的选型与计算 (10)6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。

(10)6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 (11)6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 (11)6.4选择驱动电动机的型号 (12)7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 (13)7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 (13)7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 (13)8. 课程设计总结 (13)9.参考文献 (13)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）。

湖南科技大学2007届毕业设计（论文）材料院（系）、部：机电工程学院学生姓名：赵东方指导教师：黄开有教授专业：机械设计制造及其自动化班级： 0301学号: 20031811362007 年 5 月材料清单1、毕业设计（论文)课题任务书2、毕业设计（论文)开题报告3、中期检查表4、指导教师评阅表5、评阅教师评阅表6、答辩及最终成绩评定表7、毕业设计说明书8、附录材料湖南科技大学毕业设计（论文)任务书系(教研室）主任: （签名)年月日学生姓名：赵东方学号： 2003181136 专业: 机械设计制造及其自动化1 设计（论文)题目及专题：XK5040数控立式铣床进给系统设计2 学生设计（论文)时间：自3 月5日开始至 6 月1日止3 设计（论文)所用资源和参考资料:1、陈宏钧主编，《实用机械加工工艺手册》，机械工业出版社，1996.12.2、赵家奇编,《机械制造工艺学课程设计指导书》—2版。

---北京:机械工业出版社，2000.10.3、浦林祥主编,《金属切削机床夹具设计手册》，机械工业出版社，1995.01.01.4、刘文剑主编，《夹具工程师手册》,黑龙江科学技术出版社，1992.01。

01。

5、机械加工工艺装备设计手册编委会编写，《机械加工工艺装备设计手册》，机械工业出版社，1998年6月。

6、徐圣群主编,《简明机械加工工艺手册》，上海科学技术出版社，1991。

2。

7、李云主编，《机械制造及设备指导手册》.-- 北京:机械工业出版社，1997.8。

8、哈尔滨工业大学编，《机械制造工艺设计手册》，哈尔滨工业大学出版社，1981年5月。

9、上海市金属技术协会编，《金属切削手册》,上海科学技术出版社，1994.4年。

10、东北重型机械学院，洛阳工学院,第一汽车制造厂职工大学编写，《机床夹具设计手册》第二版，上海科学技术出版社。

11、李益民主编，《机械制造工艺设计简明手册》,哈尔滨工业大学出版社，1993年4月。

立式数控铣床进给系统设计
立式数控铣床的进给系统是数控铣床中至关重要的一个系统，
其主要作用是控制刀具的进给量和进给速度，以确保加工效率和精度。

以下是立式数控铣床进给系统的设计要点：
1. 选择适当的进给机构：进给机构是实现进给运动的关键部分，应该选择高精度、高刚性的进给机构，如球螺丝、滚珠丝杠等。

2. 设计合适的静态刚度：立式数控铣床在加工过程中会产生较
大的载荷和切削力，因此进给系统需要足够的静态刚度以保证加工
精度和稳定性。

3. 设计合理的动态响应：进给系统的设计应考虑动态响应，以
确保切削过程中刀具可以及时响应，保证加工质量。

4. 控制进给速度：进给速度的控制是进给系统的核心，通常通
过数控系统实现，可以根据加工件的不同要求选择不同的进给速度。

5. 添加自动调整功能：为了提高加工效率和精度，进给系统应
具有自动调整功能，例如动态补偿、自适应控制等。

6. 考虑安全和可靠性：进给系统的设计应考虑到安全和可靠性，例如添加保护装置、检测设备等，以避免意外事故的发生。

立式数控铣床工作台进给传动系统的设计数控铣床是一种通过控制系统对工具进行运动控制并对工件进行加工的机床。

在数控铣床中，工作台的进给传动系统起着关键的作用，影响着工作台的移动速度、精度和稳定性。

因此，对于立式数控铣床工作台（X 轴）进给传动系统的设计至关重要。

一、选用合适的传动方式在传动系统的设计中，首先需要选择合适的传动方式。

常见的传动方式有蜗轮蜗杆传动、滚珠丝杠传动和直线导轨传动等。

这些传动方式各有优缺点，需要根据具体的工作要求和预算来选择。

例如，蜗轮蜗杆传动可以提供较大的传动比，适用于高速和高精度的加工，但成本较高。

滚珠丝杠传动具有高速、高精度和较低的摩擦损耗，是一种常用的传动方式。

直线导轨传动具有高刚性和稳定性，适用于大型铣床。

二、优化传动结构为了提高传动效率和减少传动误差，传动结构的设计也非常重要。

例如，在滚珠丝杠传动系统中，应根据实际需求选择合适的导程和螺旋角，以确保工作台的移动速度和加工精度。

同时，应优化螺杆的预紧力和润滑方式，以减少传动误差和磨损。

另外，还可以采用双螺杆传动或多点支撑的方式，提高传动刚性和稳定性。

三、加强系统的刚性和稳定性立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统必须具有足够的刚性和稳定性，以保证加工精度和表面质量。

可以通过增加横梁的强度、加大导轨和导轨座的尺寸、合理布置压板和紧固件等方式来增强系统的刚性。

同时，还可以通过使用高精度的轴承和精密的配合来减小系统的摩擦和间隙，提高系统的稳定性。

四、选择适当的驱动和控制系统立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统的驱动和控制系统也需要根据实际需求来选择。

可以选择伺服电机驱动系统，通过与编码器和控制器的配合，实现精确的位置控制和速度调节。

另外，还可以选择闭环步进电机驱动系统，具有简单、易用和成本低的优势。

需要根据加工要求和预算来选择适当的驱动和控制系统。

总之，立式数控铣床工作台（X轴）进给传动系统的设计对于加工质量和效率至关重要。

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。