数控系统进给机构项目任务书

第一章机床课程设计的目的、内容和要求§1-1 目的数控机床课程设计，是在数控机床设计课程之后进行的实践性教学环节。

其目的在于通过数控机床伺服进给系统的结构设计，使学生在拟定进给传动及变速等的结构方案过程中得到设计构思、方案分析、结构工艺性、CAD制图、设计计算、编写技术文件、查阅技术资料等方面的综合训练，建立正确的设计思想，掌握基本的设计方法，培养学生初步的结构设计和计算能力。

§1-2设计内容一、运动设计根据给定机床的性能要求、用途及精度标准，拟订传动结构方案，并计算降速比，确定传动方式，滚珠丝杠的选择计算。

包括滚珠丝杠临界转速的计算，反向死区误差的计算等。

二、动力设计根据给定机床确定传动方案后，画出结构草图，并计算传动件的负载惯量，并折算到电机轴上的转动惯量、力矩等是否在电机允许的范围内，并验算传动装置的综合拉压刚度。

三、结构设计进行伺服进给系统的变速箱、丝杠进给部分的结构设计，即绘制装配图和零件工作图。

§1-3 要求一、部件装配图部件装配图用以表明该部件的全部结构、机构工作原理、每个零件的功用、形状、尺寸、位置、相互连接的方法、配合性质及运动关系。

零件要标注件号（标准件标明标准代号、非标准件编注图号及材料代号）、参数和数量。

装配图包括伺服进给系统总装配图及消隙齿轮箱展开图及齿轮箱的横向剖视图，表明各轴的空间位置关系允许局部剖视。

二、设计计算说明书设计计算说明书用以论证设计方案的正确性，是整个设计的依据，主要步骤如下：1、机床的规格及用途；2、运动设计计算及说明；3、动力设计计算及说明；4、结构设计的说明；5、其它需要说明及论证的问题；6、参考文献。

计算说明书的篇幅不得少于一万字，计算机打印，正文用五号字、楷书，标题用四号黑体字。

要求论据充分、计算正确、叙述简明、合乎逻辑、语句通顺、图表清晰。

说明书中要附以传动原理图。

说明书后须附有参考文献目录，作者、书刊名称、出版社和出版年份。

目录1机床课程设计的目的 (1)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)摘 要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 =工进速度 s m v v /1.0= 最大加速度 2max /2.1s m a = 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/TM K N m μ=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 = 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 -=⨯2.1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 =，取导轨动摩擦系数0.15μ=，则 ()g v c F W f F F μμ=+++0.15(3002000300525)=⨯+++468.75N =计算在不切削状态下的导轨摩擦力0F μ和0F0()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 Fmin 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 。

数控课程设计说明书
学院：
专业：
姓名：
设计任务●确定进给驱动电机
●完成装配图设计
●完成传动零件的设计
●撰写设计说明书
一、电机的确定：
设计参数
● 脉冲当量0.001mm
● 行程400mm
● 切削力≤3000N
电机功率的计算：
由《机床设计手册》可知
切削功率 K N N C ∙∙=η
式中：η---主传动系统总效率，一般为0.7～0.85取η=0.7；
K---进给系统功率系数，取为K=0.96。

切向铣削力： F Z =V
Nc ×103 N 式中： V---主轴传递全部功率时的最高切削速度（m/s ）
则 Nc=500w
则N=Nc/（η×K ）=500/（0.7×0.96）=744.05w
查表选用Y132M-4型三相异步电机；重量：86kg ； 转速：1440r/min ；功率：7.5kw ；
堵转转矩额定转矩：T=2.2；
堵转电流额定转矩：T=7.
二、传动比计算
电机步距角选 072.0=α/step
则旋转一圈的脉冲数为 360/0.72=500 导程：5000.01=5mm
则脉搏当量X
X/0.72=5/360
所以X=5×0.72/360=1/100
实际脉搏当量
0.01=1/100
因此传动比为1:1
丝杠最大转矩为7
三、装配图如下：。

任务拓展 如图1-4-12 所示零件，加工轨迹按顺时针方向进行，试编制其加 工程序。
增量坐标编程G91
G91 指令规定在编程时按增量值方式输入坐标，即移动指令终点的坐 标值X 、Y 、Z 都是以起始点为基准来计算的，再根据终点相对于始点的 方向判断正负，与坐标轴同向取正，反向取负，如图1-4-5 所示。
2. 平面选择指令 G17、G18、
G19 G17 —— 选择XY 平面编程 G18 —— 选择XZ 平面编程 G19 —— 选择YZ 平面编程 平面选择是指在铣削过程中指 定插补平面和刀具补偿平面。如 图1-4-6 所示，铣削时在XY 平面 内进行插补，则应选用准备功能 G17 ；在XZ 平面内进行圆弧插 补，应选用准备功能G18 ；在YZ 平面内进行插补加工，则需选用 准备功能G19 。平面选择与坐标 轴移动无关，不管选用哪个平面， 各坐标轴的移动指令均会执行。
2. 直线插补指令 G01 指令格式 G01 X __ Y __ Z __ F __； 指令说明 ① X __ Y __ Z __ 是线性进给终点。在使用绝对坐标 G90 时，该终点即为工件坐标系坐标；在使用增量坐标 G91 时，该终点即为工件坐标系中相对于起点的增量坐 标。 ② F __ 是合成进给速度。 ③ G01 指令刀具以联动的方式，按F 规定的合成进给 速度，从当前位置按线性路线移动到程序段指令的终点。 G01 是模态代码，可由G00 、G02 、G03 功能注销。 实例 如图1-4-8 所示，用直线插补指令编制。从A 点线性 进给到B 点（此时的进给路线是从A → B 的直线）的程 序。
5. 刀具功能 刀具功能（T 功能）是指系统进行选刀或换刀的功能，由地址码T 和一组数字组成。数字是指定的刀号，数字的位数由所用系统决定。 如“M06T02 ”表示第二号刀。