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《数控机床》课程设计说明书

设计题目：X-Y数控机床工作台设计 学 院： 机械工程学院 专 业： 机械自动化 班 级： 机自Y126 学 号： 201200608003 姓 名： 王舒恒 指导老师： 李冰

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课程设计

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 组成要素 滚珠丝杠 滚动导轨 步进电机

Abstract

Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops. key words: Integration of machinery foundation basic component elements characteristic trend of development.

目 录

第一章 前言 ??????????????????????????????1

第二章 设计主要步骤 ?????????????????????????2

第一节 确定设计总体方案 ??????????????????????2

一、 机械传动部件的选择 ????????????????????2

二、 方案的比较及确定 ????????????????????2

第二节 机械传动部件的计算与选型 ??????????????????3

一、 导轨上移动部件的重量估算 ?????????????????3

二、 计算切削力 ????????????????????????4

三、 滚珠丝杆传动的设计计算及效验 ???????????????5

四、 步进电动机的传动计算及电机选用 ??????????????10

五、 滚动导轨的设计计算 ????????????????????17

六、 其余附件的选择 ??????????????????????18

第三章 致谢 ??????????????????????????????21

参考文献 ????????????????????????????????21

第一章 前言

当今世界数控技术及装备发展的趋势及我国数控装备技术发展和产业化的现状 在我国对外开放进一步深化的新环境下 ,发展我国数控技术及装备、提高我国制 造业信息化水平和国际竞争能力的重要性 ,并从战略和策略两个层面提出了发展我国数控技术及装备的几点看法。

装备工业的技术水平和现代化程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度 ,数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业的使能技术和最基本的装备 ,又是当今先进制造技术和装备最核心的技术。数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术 ,而数控装备是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品 ,其技术范围覆盖很多领域。

《数控机床》课程设计是一个重要的时间性教学环节，要求学生综合的运用所学的理论知识，独立进行的设计训练，主要目的：

一、通过设计，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想关知识，学习总体的方案拟定、分析与比较的方法。

二、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、设计计算及选用的方式。

三、通过对机械系统的设计，掌握常用伺服电机的工作原理、计算控制方法与控制驱动方式。

四、培养学生独立分析问题和解决问题的能力，学习并树立“系统设计”的思想。 五、锻炼提高学生应用手册和标准、查阅文献资料及撰写科技论文的能力。

第二章 设计主要步骤

第一节 确定设计总方案

一、机械传动部件的选择

方案一：

（一）、丝杠螺母副的选择，选用滚珠丝杠内循环方式。 （二）、导轨副的选用，选用直线滚动运动导轨。 （三）、伺服电动机的选用，选用步进电动机。 方案二：

（一）、丝杠螺母副的选择，选用滚珠丝杠外循环方式。 （二）、导轨副的选用，选用直线滚动运动导轨。 （三）、伺服电动机的选用，选用交流伺服电动机。 方案三：

（一）、丝杠螺母副的选择，滑动丝杠副。 （二）、导轨副的选用，选用圆周运动导轨。 （三）、伺服电动机的选用，选用直流伺服电动机。

二、方案的比较及确定

（一）、螺母副的选择

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0.005mm的脉冲当量和 ±0.02mm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。这样能达到较高的精度要求，而且其摩擦力小，传动效率高，传动平稳，灵敏度高，低俗无爬行，轴向刚度高，反向定位精度高，磨损小，寿命长，维护简单，传动具有可逆性，不能自锁，同步性能好，有专业厂生产，选用配套方便。

同时选用内循环的形式，这样滚珠的回路短，滚珠的数目少，流畅性好，摩擦力小，传动效率高，且径向尺寸紧凑，轴向精度高，但此种循环不能用于多头螺纹传动，回珠器槽复杂。

由于定位精度不高，故选用垫片调隙式调隙方式，这种调隙方式结构简单，刚性好，装卸方便。

由于工作台最快移动速度vxmax?vymax?3000mm/min，所以转速不高，故可以采用一般的安装方法，即一端固定，一端游动的轴承配置方式。