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现代数控机床设计典例
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天津职业技术师范大学《数控机床》课程设计课题名称X-Y数控工作台设计学院机械工程学院专业班级学号姓名指导教师2016年月日目录一、设计的目的 1二、设计任务 1三、设计主要步骤 1（一）确定设计总体方案 11.机械传动部件的选择。 12.控制系统的设计，完成进给控制系统原理框图及步进电机的控制驱动。 2（二）机械传动部件的计算与选型 21.导轨上移动部件的重量估算。 22.计算切削力。 3（三）滚珠丝杠传动的设计计算及效验。 41.最大工作载荷的计算。 42.最大计算动载荷的确定。 43.规格型号的初选。 54.传动效率的计算。 65.刚度的验算。 76.稳定性的验算。 87.临界转速的验算。 88.滚珠丝杠的选型及安装连接尺寸的确定。 9（四）步进电动机的传动计算及电动机选用。 121.传动计算 122.步进电动机的计算及选型。 123.步进电动机转轴上的等效负载转矩M的计算。 15（五）滚动导轨的设计计算 181.工作载荷的计算。 182.小时额定工作寿命的计算。 193.距离额定寿命的计算。 194.额定动载荷计算。 195.导轨副选型 206.安装连接尺寸。 21四、控制系统的设计 22五、机械部分装配图的绘制 22结束语 23致谢 23参考文献 24设计的目的《数控机床》课程设计是一个重要的实践性教学环节，要求学生综合运用所学理论知识，独立进行的设计训练，主要目的是：1）通过本设计，使学生全面地、系统地了解和掌握数控机床的基本组成及其相关基本知识，学习总体方案拟定、分析与比较的方法。2）通过对机械系统的设计，掌握几种典型传动元件与导向元件的工作原理、设计计算方法及选用原则。3）通过伺服系统的设计，掌握常用伺服电动机的工作原理、计算选择方法与控制驱动方式。4）培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并初步树立“系统设计”的思想。5）锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料以及撰写科技论文的能力。二、设计任务设计一套供立式数控铣床使用的X-Y数控工作台，主要参数如下：立铣刀最大直径；立铣刀齿数；最大铣削宽度；最大背吃刀量；加工材料为碳素钢或有色金属。其它参数如下表。 第一组 第2组 第3组 第4组 第5组 第6组
X、Y方向的定位精度mm
工作台尺寸为mm
加工范围为mm
工作台空载最快移动速度mm/min 00 00
工作台进给最快移动速度mm/min 500 450 400 350 300 250
加减速时间s 0.3 0.33 0.36 0.39 0.42 0.45
三、设计主要步骤（一）确定设计总体方案1.机械传动部件的选择。（1）丝杠螺母副的选用。由于该立式铣床为经济型机床，由于精度要求不高，因此采用开环控制，在工作中需把电动机的旋转运动转换成直线运动，而且对定位精度有要求，因此选择定位丝杠。由于需要达到的定位精度，初选的脉冲当量。而滑动丝杠副的定位精度普遍为，达不到所要求的定位精度，因此选择滚珠丝杠螺母副，根据《数控机床系统设计》P95-P97可知滚珠丝杠螺母副具有摩擦损耗低、传动效率高、动/静摩擦变化小、低速时无爬行及使用寿命长等优点，并可通过丝杠螺母的预紧消除间隙，提高传动刚度。1）精度等级的确定由《现代数控机床设计典例》P229选取滚珠丝杠的精度等级为P4。2）滚珠循环方式的确定由《数控机床系统设计》P96-P97可知外循环回路转折平缓，便于滚珠循环，同时结构简单，加工方便。因此滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式选择外循环。3）预紧方式的选择由《数控机床设计实践指南》P105可知垫片预紧具有结构简单、装卸方便、刚度高等优点，考虑到本机床为经济型机床，定位精度要求不高，因此选择垫片预紧。4）支承形式的选择已知工作台最快移动速度（），定位精度为（），加工范围为（），转速不高，有位置精度要求，由《现代数控机床设计典例》P57选择一端固定，一端游动的支承形式。这种支承形式的特点是压杆稳定性更高和临界转速更高。导轨副的选用。由于本机床为经济型数控机床，工作台直线运动，载荷不大，运动速度低，定位精度要求为（），由《数控机床系统设计》P180-P181可知滚动导轨运动灵敏度高，摩擦系数小，定位精度高等优点，因此选择双导轨循环式滚珠导轨。由《现代数控机床设计典例》表2.4-1，选择滚动导轨精度等级为P3，预载荷等级为P2，预载荷值为0.025C。伺服电动机的选用。由于本机床为经济型立式数控铣床，伺服进给系统采用开环系统，定位精度要求较低，脉冲当量为（），定位精度为（），最快移动速度为（）。由《数控机床系统设计》P107，从经济实用角度出发，选用步进电机。减速装置的选用。由于本机床为经济型立式数控铣床，伺服进给系统采用开环系
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