数控铲磨床纵向进给系统的设计

毕业设计说明书设计题目：Φ320mm的数控车床总体设计及纵向进给设计学生班级学号指导教师本次设计是对Φ320MM数控车床的设计。

在这里主要包括:主传动系统的设计、纵向进给系统的设计、横向进给系统的设计。

而我主要是针对纵向进给系统进行机械设计。

这次毕业设计对设计工作的基本技能的训练，提高了分析和解决工程技术问题的能力，并为进行一般机械的设计创造了一定条件。

数控设计主要传动系统的机械设计。

由于对经济型数控机床的加工精度要求不高，为简化结构、降低成本。

通过控制横进给系统，保证设计后的车床具有定位、直线插补、圆弧插补、暂停等功能。

为实现机床所要求的传动效率，采用步进电机经联轴器再传动丝杠；为保证一定的传动精度和平稳性，尽量减小摩擦力，选用滚珠丝杠螺母副。

关键词：车床，数控设计，联轴器，滚珠丝杠This design is about the common Lathe Φ320MM transformation of NC. Main tasks are: the transformation of the main transmission system, the transformation of the vertical feeding system, horizontal feed system reform. While I was mainly aim at the lateral feeding system mechanical transformation. The graduation project on the design of the basic skills training has improved the analysis and the ability to solve engineering problems, and create a certain condition for general mechanical design.NC transformation is mainly a transformation of mechanical drive system. Because of the economy less precision CNC machining, it is order to simplify the structure and reduce costs. By controlling the cross-feed system, it ensures the modified lathe with positioning, linear interpolation, circular interpolation, and pause. Required for the realization of the transmission efficiency of machine tool, we should us a stepping motor drive and then screw through the coupling. To ensure a certain degree of driving accuracy and stability and minimize friction, a ball screw pair is needed.Keywords: lathe, NC Transformation , Coupling ,Ball Screw目录摘要 (2)Abstract (3)目录 (4)第1章数控机床发展概述 (6)1.1数控机床及其特点 (6)1.2 数控机床的经济分析 (7)1.2 数控机床的工艺范围及加工精度 (8)1.4 数控机床的发展趋势 (8)第2章数控机床总体方案的制订及比较 (9)2.1 总体方案比较与确定 (9)2.1主轴系统的方案确定 (10)2.2安装电动卡盘 (10)2.3换装自动回转刀架 (10)2.4螺纹编码器的安装方案 (11)2.5进给系统的与设计方案 (11)2.6 尾座与设计方案 (11)第3章确定切削用量及选择刀具 (11)3.1科学选择数控刀具 (11)3.1.1选择数控刀具的原则 (11)3.1.2选择数控车削用刀具 (12)3.2 设置刀点和换刀点 (12)3.3 确定切削用量 (12)3.3.1确定主轴转速 (13)3.3.2确定进给速度 (13)3.3.3 确定背吃刀量 (13)第4章纵向进给机构的设计 (13)第5章数控系统的选择 (21)5.1数控系统基本硬件组成 (21)5.2 单片机控制系统的设计 (23)结论 (25)参考文献 (26)致谢 (28)第1章数控机床发展概述1.1数控机床及其特点数字控制机床（Numerical Control Machine Tools）简称数控机床，这是一种将数字计算机技术应用于机床的控制技术。

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。

摘要随着科学与技术的发展，计算机数字控制技术的日趋成熟。

加工技术在世界的工业范围内都有了显著的提高。

我国由于存在大量的金属切削机床，把它们全部淘汰不符合我国国情，所以对金属切削机床进行适当的数控化改造，提高生产效率是最明智的选择。

本次设计是对台式钻床的工作台进行数控化改造。

首先，了解台式钻床的结构，确定改造方案。

其次，选择滚珠丝杠、步进电机和消隙齿轮等零件，来达到提高传动精度，减小加工误差的目的。

第三，采用芯片控制代替原有的电气控制形式，达到提高控制精度、减小响应时间和减小占地空间等目的，并且可视化的数控代码编程和模拟加工过程，可以提前发现程序的纰漏。

最后，利用PLC可编程控制器对液压回路等进行控制，方便工程技术人员编写和使用。

本次设计的结果可以顺利达到设计任务的要求，完成X、Y两方向单独运行和同时运行，提高了加工效率。

普通机床数控化改造的技术可以广泛的应用在机械加工行业中。

工程技术人员也应掌握并创新该项技术为振兴我国机械制造业而努力。

关键词：创新;改造;数控技术AbstractAlong with the developme nt of scie nee and tech no logy, the computer nu meral con trol to tech ni cally is gradually maturi ng. The process ing tech no logy shows a remarkable progress in the in dustrial in the world. because of existe nee a great deal of metal mach ines in our country , eliminating all of them to not match our country, to carry on an appropriate number control to turn a reformation , and raise working is the most wise choice. This design is numeral control transformation for in table model drills .Firstly, understand the structure that the set table model drills, and make sure a reformation project. Secondly, the choice in Ball bearing guide screw and step-by-step electrical engineering and gear of control gap to attain an accuracy rising, and the purpose of reducing process error. The third, it adopts a chip control to replace original electricity con trol form, rais ing con trol accuracy and reduce the react ion to time and reduce coveri ng space etc. And visual number control procedure code and emulation to process which can discover the error of procedure in adva nee. In the end, making use of the PLC programmable con troller to hydro form etc. and it makes convenient for the engineering technical personnel to write with usage. The result of this desig n can smoothly atta in a request of desig n and complete X, Y two direct ions circulate alone and circulate in the mea ntime and raise worki ng efficie ncy. The com mon tool mach ine nu mber con trols tech nique can exte nsively be the applied in the manu facturi ng in dustry. Engin eeri ng tech ni cal pers onnel should also master and en terprise tech niq ues and make great effort for develop ing for our country in manu facturi ng in dustry.Key word：Inno vatio n; Tran sformati on; NC Tech no logy第1章绪论.....................错误！未定义书签1.1先进制造技术的提出................... 错误！未定义书签1.2先进制造技术的特点错误！未定义书签1.3先进制造技术的发展进程..................1.4振兴传统机械制造业的对策.................1.5微观看改造的必要性................... 1.6宏观看改造的必要性................... 错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签错误！未定义书签1.7数控化改第2章设计方案的确定.................错误！未定义书签目录第3章机械部分设计与计算 (9)3.1估计重量及基本参数确定 (9)3.2横向（丫向）设计计算 (9)3.3纵向（X向）设计计算 (26)第4章轴的设计与校核 (37)4.1轴的材料选择 (37)4.2初选滚动轴承 (37)4.3初步确定传动轴的轴向、径向尺寸 (37)第5章零件校核计算 (38)5.1滚动轴承的寿命校核计算 (38)5.2键的强度校核 (39)第6章数控系统的硬件电路设计 (40)6.1单片机简介 (40)6.2单片机在设计中的应用 (41)第7章经济性环保性分析 (43)结论 (44)参考文献 (45)致谢 (46)第一章绪论1.1先进制造技术的提出当今世界各国经济的竞争，主要是制造技术的竞争。

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 。

数控车床纵向进给系统设计数控车床纵向进给系统主要由电机、传动装置、进给机构、位置传感器和控制系统等组成。

其中，电机提供动力，传动装置将电机的旋转运动转换为车床床身或工作台的线性运动，进给机构实现纵向进给的精确控制，位置传感器用于反馈当前位置信息，控制系统根据位置信息调整进给速度和位置。

首先，在设计数控车床纵向进给系统时，需要根据加工需要选择适当的电机和传动装置。

一般来说，可以选择伺服电机或步进电机作为驱动电机，通过齿轮传动或直线导轨传动实现纵向进给。

伺服电机具有较高的速度响应和位置控制精度，适用于高速、高精度加工；而步进电机成本较低，适用于低速、中低精度加工。

其次，进给机构的选择也很关键。

常见的进给机构有球螺杆进给和滚珠丝杠进给两种。

球螺杆进给具有较高的传动效率和刚性，适用于要求较高的加工；滚珠丝杠进给则具有较低的摩擦系数和较高的静动态刚度，适用于高速、高精度加工。

然后，位置传感器的选型也需要考虑。

常见的位置传感器有光电编码器、磁性编码器和线性位移传感器等。

光电编码器成本较低，适用于较低精度要求；磁性编码器具有较高的分辨率和抗干扰能力，适用于高精度加工；线性位移传感器则能提供更加精确的位置反馈信息。

最后，在控制系统方面，需要考虑进给速度和位置的控制精度。

控制系统可以采用闭环控制，根据位置传感器反馈的信息进行调整，使进给速度和位置保持在预设的范围内。

控制系统还可以加入一些补偿算法，如前馈控制和模型预测控制，提高控制精度和稳定性。

总结起来，数控车床纵向进给系统的设计需要考虑电机和传动装置的选择、进给机构的选型、位置传感器的选取以及控制系统的设计。

通过合理选择和配置这些组成部分，可以实现数控车床纵向进给的高速、高精度加工。

数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种在机械制造行业广泛应用的高精度自动加工设备。

数控车床的工作准确度和加工效率，直接取决于其纵向进给系统和横向进给系统的设计。

下面将详细介绍数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计。

纵向进给系统是数控车床在工件轴向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具朝着工件方向进行进给。

纵向进给系统的设计应考虑以下几个方面。

首先，进给系统应具备良好的刚性。

刚性强的进给系统能够对切削工具施加足够的力，确保其在切削过程中的稳定性。

为了提高进给系统的刚性，可以采用双重导轨设计，即在机械主轴的两侧分别设置导轨进行支撑，保证进给系统在工件轴向上的稳定性。

其次，进给系统应具备精确的位置控制能力。

数控车床通过控制进给伺服电机的运动来实现工件轴向上的进给。

为了保证进给的精度，可以采用高精度螺杆传动装置，这种传动装置可以通过调整螺杆的进给量来控制切削工具的位置。

同时，还可以配备位置反馈装置，通过反馈装置实时监测切削工具的位置，并对进给伺服电机的运动进行修正，以保证位置控制的准确性。

第三，进给系统应具备高速进给的能力。

高速进给可以提高数控车床的加工效率。

为了实现高速进给，可以采用进给伺服电机和高速传动装置。

进给伺服电机能够快速响应指令，从而实现高速进给的控制。

而高速传动装置可以通过增加传动比来提高进给速度。

横向进给系统是数控车床在工件切削方向上进行进给的系统，主要责任是使切削工具按照设定的路径进行进给。

横向进给系统的设计应考虑以下几个方面。

首先，进给系统应具备较高的定位精度。

切削工具在横向进给过程中需要按照设定的路径进行移动，为了保证移动的准确性，可以采用高精度传动装置和位置反馈装置。

高精度传动装置可以提供精确的进给量，而位置反馈装置可以实时监测工具位置，从而实现位置控制的准确性。

其次，进给系统应具备较高的速度响应能力。

切削工具在横向进给过程中需要快速响应指令，以满足加工要求。

为了实现高速响应，可以采用高速伺服电机和高速传动装置。

毕业设计说明书设计题目：Φ600mm的数控车床总体设计及纵向进给设计学生班级学号指导教师继续教育学院二零一三年十月摘要全面阐述了数控车床的结构原理，设计特点，论述了采用伺服电机和滚珠丝杠螺母副的优点。

详细介绍了数控车床的结构设计及校核，并进行了分析。

另外汇总了有关技术参数。

其中着重介绍了滚珠丝杠的原理及选用原则，系统地对滚珠丝杠生产、应用等环节进行了介绍。

包括种类选择、参数选择、精度选择、循环方式选择、与主机匹配的原则以及厂家的选择等。

关键词：车床，数控，伺服电机，滚珠丝杠AbstractComprehensively elaborated numerical control lathe structure principle, design features, discusses the use of servo motor and ball screw nut pair advantages. Introduces the NC lathe structure design and verification, and analysis. In addition to collect the related technology parameters.This paper emphasizes on the ball screw principle and selection principle, system of ball screw production, application etc were introduced. Including the type selection, parameter selection, precision, circulation mode selection, matched with the host machine and the selection principle of manufacturers.Key words: lathe, numerical control, servo motor, the ball screw目录摘要 (II)Abstract (I)目录 (II)第1章数控机床发展概述 (1)1.1数控机床及其特点 (1)1.2数控车床的主要功能及加工对象 (1)1.3 数控机床的经济分析 (2)1.3.1中小企业数控机床选用中存在的问题 (2)1.3.2 数控机床选购的策略 (2)1.4 数控机床的发展趋向 (4)第2章数控机床总体方案的制订及比较 (6)2.1 总体方案设计内容 (6)2.1.1系统运动方式的确定 (7)2.1.2控制方式的选择 (7)2.2 总体方案确定 (7)2.2.1 系统的运动方式伺服系统的选择 (7)2.2.2 数控系统 (7)2.2.3 机械传动方式 (8)2.3 可行性论证 (8)第3章确定切削用量及选择刀具 (9)3.1科学选择数控刀具 (9)3.1.1选择数控刀具的原则 (9)3.1.2选择数控车削用刀具 (10)3.2 设置刀点和换刀点 (10)3.3 确定切削用量 (11)3.3.1确定主轴转速 (11)3.3.2确定进给速度 (11)3.3.3 确定背吃刀量 (11)第4章传动系统图的计算 (12)4.1 参数的确定 (12)4.2 传动设计 (14)4.3转速图的拟定 (16)第5章纵向进给伺服进给结构设计 (20)5.1 确定脉冲当量 (20)5.2 切削力的计算 (20)5.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (21)5.3.1 精度的选择 (21)5.3.2丝杠导程的确定 (21)5.3.3 最大工作载荷的计算 (22)5.3.4 最大动载荷的计算 (22)5.3.5 滚珠丝杠螺母副的选型 (23)5.3.6 滚珠丝杠副的支承方式 (23)5.3.3 传动效率的计算 (23)5.3.8 刚度的验算 (24)5.3.9 稳定性校核 (25)5.3.10 临界转速的验证 (25)5.4 齿轮传动的计算 (26)5.5 步进电动机的选择 (26)5.6导轨的特点 (29)5.7 导轨的设计 (30)第6章单片机控制应用系统电路设计 (33)6.1硬件电路设计 (33)6.1.1 数控系统的硬件结构 (33)6.1.2 数控系统硬件电路的功能 (33)6.2关于各线路元件之间线路连接 (34)6.4 关于电路原理图的一些说明 (35)总结 (39)参考文献 (40)致谢 (41)第1章数控机床发展概述1.1数控机床及其特点数字控制机床是用数字代码形式的信息(程序指令)，控制刀具按给定的工作程序、运动速度和轨迹进行自动加工的机床，简称数控机床。

数控车床纵向进给系统传动的方案设计（doc 15页）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。

第二章、数控车床纵向进给系统传动的方案设计数控机床进给驱动对位置精度、快速响应特性、调速范围等有较高的要求。

实现进给驱动的电机主要有三种：步进电机、直流伺服电机和交流伺服电机。

目前，步进电机只适应用于经济型数控机床，直流伺服电机在我国正广泛使用，交流伺服电机作为比较理想的驱动元件已成为发展趋势。

数控机床的进给系统当采用不同的驱动元件时，其进给机构可能会有所不同。

电机与丝杠间的联接主要有三种形式，如图2-1所示。

新 标 准 称 为 “CNC 控 制 器 的 数 据 模 型 ”。 它 基 于 更 要 求 在 瞬 间 达 到 设 定 高 速 状 态 和 在 高 速 下 瞬 时
STEP 并把 STEP 扩展到 NC，形成“STEP-NC”，直接 准确停止运动。
生产加工工序来控制机床。 它解决了 NC 程序缺乏
直线电机具有如下特点:
主轴型号
DZW24B/7.5
转速 n/r·min-1
24 000
功率/kW
7.5
电压/V
350
电流/A
15
频率/Hz
400
主轴尺寸/mm
D
准150
Fc=KFKHKLFm=483.43 N
D1
准38
式中 KF— ——载荷系数，KF=1.2；
L
305
KH— — — 硬 度 系 数 ，KH＝1；
L1
50
KL— — — 短 行 程 系 数 ，KL＝1。
பைடு நூலகம்
算，溜板箱导轨为滑动摩擦，根据磨削机床的特点，
本机床主要考虑的是工作台的摩擦转矩
T＝ 180δμ（mgn+Ft） ×10-3
（1）
πβη
式中
Ft— — — 切 向 磨 削 力 ； gn— ——重力加速度，gn=10 m/s2； μ— ——滑动摩擦，μ=0.1；
η— ——传递效率，η=0.8；
β— ——转角，β=15°；
钢球直径 准/mm
3.175 直观；体积小、重量轻、功耗低等优点。
偏心距/mm
0.044
PLC 的 CPU 是不能并行地进行多个操作的，它
丝杠底径 准/mm
26.6 只能按分时操作的原理，每一时只执行一个操作，随着

效、 高精 度 的 自动加 工 ， 以提高 生 产 效率 和产 品质量
滚 动 导 轨 的优 点 是 摩 擦 系 数 小 ， 动、 静 摩 擦 系数 基本相 同， 可 以预 紧 ， 定 位精 度 高 ， 不 会 产 生 爬 行 现
和降低工人劳动强度。
此次 设计 主要 是 数控 机 床 Ｃ Ｋ Ｓ ６ １ ３ ２ 纵 向进 给 系 统 的设计 ， 以及 车床 尾架 和 液压 系统 的设 计 绘 图 ， 还 有 机 床数 控 系 统 的选 择 和连 接 以及 典 型 零 件 的数 控
相对 于传统机床 ， 数控机床有 以下明显 的优越性 ： 缩
短 加工 时 间 ，从 而 提 高生 产 率 ；提 高 零 件 的加 工 精 度 ，稳 定 产 品质 量 ；有 广 泛 的适 应 性 和较 大 的灵 活
堆 积在导轨上 ， 也便 于安装 自动排 屑器 ； 操作方便 ，
易 于安装 机 械 手 ， 实现 单 机 自动 化 ； 机床 ， 外形整洁 、 美观 ， 容易 设置 封 闭式 防护 。斜 床身 导轨倾 斜 的角 度
目前 数控 车床 的纵 向和 横 向多 采 用交 流 伺 服 电
精 度 的机 械 传动 装 置 的磨损 、 惯 性 及 间隙 的存 在 ， 故 机 ， 进 给系 统 的机械 传 动链 采用 滚 珠丝 杠 、 静 压 丝杠 和无 间隙齿 轮副 等 ， 以尽量减 小反 向 间隙 。我们 这里
性， 可以实现一机多用 ， 节省 了设备和厂房面积 ； 可
以进行 精 确 的成 本计 算 和 生产 进 度 安 排 ，不 需 要 专 用 夹具 ，采 用普 通 的通 用 夹具 就 能 满 足数 控 加 工 的
中， 倾斜角度小 ， 排屑不便 ； 倾斜角度大 ， 导轨的导向

数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种能够通过计算机程序自动控制刀具进行加工的机床，它的主要进给系统包括纵向进给系统和横向进给系统。

纵向进给系统主要控制车床主轴在加工过程中的进给运动，而横向进给系统则控制刀具的横向运动。

纵向进给系统的设计是为了实现主轴在加工过程中的进给运动。

这个系统通常包括主轴、进给电机、螺杆以及进给装置。

进给电机通过控制螺杆的旋转，驱动主轴进行进给运动。

进给装置用于调整进给速度和步距。

在设计纵向进给系统时，需要考虑进给速度的范围和精度以及步距的调整方式。

纵向进给系统的设计要考虑以下几个方面：1.进给速度范围：根据加工要求，需要确定车床主轴的进给速度范围。

这取决于加工材料的硬度和切削工具的性能。

通常，进给速度范围应该能够满足不同加工要求的需要，同时要保证加工过程的稳定性和精度。

2.进给速度控制：进给速度的控制需要通过控制进给电机的转速来实现。

在数控系统中，通过给进给电机提供特定的脉冲信号，来控制电机的转速。

例如，增加脉冲的频率可以提高进给速度，而减少脉冲的频率则可以降低进给速度。

3.步距调整：步距是进给运动的基本单位，用于控制切削的量和加工的精度。

步距调整可以通过调节进给装置上的螺母位置来实现。

在数控系统中，可以通过输入相应的指令来调整步距大小，以满足不同的加工要求。

4.进给精度：进给精度是指车床主轴在进给过程中刀具位置的控制精度。

进给精度的要求取决于加工物体的质量要求和几何要求。

为了提高进给系统的精度，可以采用高精度的进给电机、螺杆以及进给装置，并进行精确的校准和调试。

横向进给系统的设计是为了实现刀具在加工过程中的横向运动。

这个系统通常包括刀架、进给电机、丝杆以及进给装置。

进给电机通过控制丝杆的旋转，驱动刀架进行横向运动。

进给装置用于调整进给速度和步距。

在设计横向进给系统时，需要考虑刀具的精度要求和运动范围。

横向进给系统的设计要考虑以下几个方面：1.进给速度范围：根据加工要求，需要确定刀架的进给速度范围。

联轴器：
丝杠的转动惯量：
齿轮的转动惯量：
电动机转动惯量很小可忽略。
因此，总的转动惯量：
所需转矩计算：
空载时等效摩擦转矩 为
车削加工时的等效负载转矩 为
（4）转速的计算
通过上述结构模型参数，我们可以计算出丝杠转速（ ）与电机轴转速（ ）。
丝杠转速：
电机轴转速：
（5）负载恒速运行功率：
负载加减速运行功率：
电动机的选择......................................................5
进给系统的改造设计与计算........................................6-10
增量式光电编码器的结构.........................................11-12
—般说来．如原车床的工作性能良好．精度尚未降低，则应尽量保留机床的传动系统。使改造后的数控车床同时具有微机控制和原机床操作的双重功能。如原车床使用时间较长．运动部件磨损严重．除了对导轨精度进行修复外．还应将传动部件拆除或更换，以确保改造后车床的传动精度。
三、电动机的选择
(1)根据机械的负载特性和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机类型。
（1)尽量采用低摩擦的传动副。如滚动导轨和滚珠丝杠螺母副，以减小摩擦力。
（2)选用最佳的降速比，为达到数控机床所要求的脉冲当量，使运动位移尽可能加速达到跟踪指今。
（3)尽量缩短传动链以及用预紧的办法提高传动系统的刚度。
（4)尽量消除传动间隙，以减小反向行程误差。如采用消除间隙的联轴节和消除传动齿轮间隙的机构等。
为了判断码盘旋转的方向，必须在光栏板上设置两个狭缝，其距离是码盘上的两个狭缝距离的( ／4)倍(为正整数)，并设置了两组对应的光敏元件，如图1中的A、B光敏元件，有时也称为cos元件、sin元件。当检测对象旋转时，同轴或关联安装的光电编码器便会输出A、B两路相位相差 。的数字脉冲信号。光电编码器的输出波形如图3所示。为了得到码盘转动的绝对位置，还须设置一个基准点，如图1中的“零位标志槽”。码盘每转一圈，零位标志槽对应的光敏元件产生一个脉冲，称为“一转脉冲”，见图3中的 脉冲。

摘要了解数控机床的概念，所谓数字控制是按照含有机床(刀具)运动信息程序所指定的顺序自动执行操作的过程。

而计算机数控机床就是数控机床在计算机监控下进行工作。

它的优点很多,可以在同一机床上一次装夹可完成多个操作，生产率显著提高等优点，但它的价格昂贵。

由于我国现在使用的机床大多数为普通车床，自动化程度低,要更新现有机床需要很多资金。

为了解决这个问题,也为了适应多品种中、小批量零件加工我们选择机床经济型数控改造。

纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杠与丝杠以及安装座,配上滚珠丝杠及相应的安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾,不占据丝杠空间。

横向进给机构的改造：拆除横向丝杠换上滚珠丝杠,由步进电机带动。

总体设计方案:CJK6140车床主轴转速部分保留圆机床的手动变速功能。

车床的纵向和横向进给运动采用步进电机驱动。

最后,根据已知条件对纵向横向伺服进给机构进行设计与计算。

关键词：运动信息，滚珠丝杠，步进电机CJK6140 NC Lathes Vertical Feed System DesignABSTRACTNumerical Control (NC) is any machining process in which the operations are executed automatically in sequences as specified by the program that contains the information for the tool movement .When Numerical Control is performed under computer supervision, it is called Computer Numerical Control (CNC).CNC machines have many advantages over conventional machines. For example, there is a possibility lf performing operations on the same machine in one setup and production is significantly increased. One of its disadvantages is that they are quite expensive. In our country conventional machine is used widely. So if the machines are replaced, there is going to need a large money. In order to agree with the development of our economy, we can reform the conventional machines. The reformation of the tool movement: we demolish the current smooth leading, leading screw and installing stand. Then replace the ball leaking to the relevant position. The reformation of the horizontal mechanism: we make the horizontal ball lead screw instead of the conventional screw. And Stepper motor drives the screw. The overall master design: the spindle’s gearshift of the CA6140 mechanism controlled by the former operating lever. The moving of the vertical table and the horizontal table is drove by the ball screw, which is drove by the Stepper motors. The last, we design the vertical and horizontal mechanism on the basis of known numbers.)KEY WORDS: tool movement，conventional machines，Stepper motor目录CJK6140数控车床纵向进给系统设计.................................................. 错误！未定义书签。

1绪论1.1数控系统的发展简史及国外发展现状1949年美国帕森公司首先提出了机床数字控制的概念。

1952年第一代数控系统——电子管数控系统的诞生。

20世纪50年代末，完全由固定布线的晶休管元器件电路所组成的第二代数控系统——晶体管数控系统被研制成功，取代了昂贵的、易坏的、难以推广的电子管控制装置。

随着集成电路技术的发展，1965年出现了第三代数控系统——集成电路数控系统。

1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了第四代数控系统——小型计算机数控系统，然后，随着微型计算机以其无法比拟的性能价格比渗透各个行业，1974年，第五代数控系统——微型计算机数控系统也出现了。

应用一个或多个计算机作为数控系统的核心组件的数控系统统称为计算机数控系统(CNC)。

综上所述，由于微电子技术和计算机技术的不断发展，数控机床的数控系统也随着不断更新，发展非常迅速，几乎5年左右时间就更新换代一次[1]。

数控机床是先进制造业的基础机械，是最典型的多品种、小批量、高科技含量的机电一体化产品。

欧、美、日等工业化国家已先后完成了数控机床产品进程，1990年日本机床产值数控化率达75％，美国达70．1％，德国达57％。

目前世界数控机床年产量超过15万台，品种超过1500多种[2]。

1.2我国数控系统的发展现状及趋势1.2.1 数控技术状况目前，我国数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期，也是由封闭型向开放型过渡的时期。

我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术(包括核心技术)，已达到国际先进水平。

自“七五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现已开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。

例如，曾当长期困扰我国、并受到西方国家封锁的多坐标联动技术对我们已不再是难题，0.1m量的超精密数控系统、数控仿型系统、非圆齿轮加工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统都已研制成功。

数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计数控车床是一种使用数控技术来控制刀具对工件进行加工的机床。

数控车床是一种高精度、高效率、多功能的加工设备，适用于各种复杂形状零件的加工。

数控车床的进给系统主要包括纵向进给系统和横向进给系统。

纵向进给系统主要控制车床主轴在工件纵向上的运动，用于控制车刀与工件的相对运动。

横向进给系统主要控制刀架在工件横向上的运动，用于控制车刀相对于工件的位置。

纵向进给系统一般由数控主轴、主轴伺服电机、螺杆传动装置、进给电机和线性导轨等部分组成。

数控主轴是整个进给系统的核心部件，用于带动刀具进行加工。

主轴伺服电机作为主轴的驱动装置，可以根据预设的程序进行精准控制，实现高精度的运动。

螺杆传动装置通常由丝杆和螺母组成，通过丝杆转动将旋转运动转化为线性运动，实现纵向进给。

进给电机则是控制车床主轴的转速和进给速度的关键元件，可以根据加工需要进行精确的调控。

线性导轨主要用于支撑和引导主轴的运动，保证加工的稳定性和精度。

横向进给系统一般由刀架、刀架伺服电机、滑块和导轨等部分组成。

刀架是承载刀具的部件，通过刀架的运动实现车刀相对于工件的位置调整。

刀架伺服电机是驱动刀架运动的装置，可以根据工件轮廓的要求进行精准控制。

滑块和导轨是横向进给系统中的关键部件，用于支撑和引导刀架的运动，保证加工的稳定性和精度。

在设计数控车床的纵向进给系统和横向进给系统时，需要考虑以下几个方面：1.精确性：纵向进给系统和横向进给系统都需要在高速运动中保持高精度的加工，所以在设计时需要选择精度高的传动装置和驱动装置，同时采取合适的传感器和反馈装置实时监测和校准加工精度。

2.刚性和稳定性：数控车床在高速运动过程中容易产生振动和冲击，这对加工质量和工具寿命有很大影响。

因此，在设计时需要加强数控车床的结构刚性和稳定性，采用合适的减振和防护措施，以确保加工过程的稳定性和精度。

3.快速和高效：数控车床具有高效率的加工能力，所以纵向进给系统和横向进给系统需要具备快速而可靠的运动性能。

摘要:本设计是数控铲磨床纵向进给系统的设计。

铲磨床是滚刀、成型铣刀等复杂刀具的精加工机床，纵向进给系统是实现螺旋运动的重要部分，也是保证产品达到高的加工精度和稳定的加工质量的关键部件, 以伺服电机、减速装置、滚珠丝杠副、滑动导轨等组成的半闭环传动系统能保证系统获得较高的精度、刚度和稳定性, 使之满足数控系统的要求。

关键词:数控铲磨床;纵向进给系统;精加工;Abstract: This design is the design of the CNC shovel grinder longitudinal feed system. Shovel grinder hob, milling cutter and so complex tool finishing machine tools the longitudinal feed system is an important part of the spiral motion, but also ensure that products meet high machining accuracy and stability of the processing quality of the key components to the servo motor, deceleration devices, ball screw, sliding rails and other components of the semi-closed loop transmission system to ensure high accuracy, stiffness and stability, so as to meet the requirements of the numerical control system.key words:CNC shovel grinder; the longitudinal feed system; finishing;目录摘要............................................................................................................................... 错误！未定义书签。