数控铣床Z轴进给系统设计.doc

摘要:本论文主要研究数控铣床的Z轴进给系统。数控铣床是数控机床中的典型机床，它对国家的机械行业的发展具有重要的贡献，其加工精度也决定了一个国家的机械行业的发展水平。其Z轴进给系统主要内容包括进给部件的计算与选用。进给部件首选滚珠丝杠螺母副，它拥有摩擦损失小、传动效率高、运动平稳、摩擦力小、灵敏度高、低速时无爬行，并且轴向刚度高、反向定位精度高精度稳定性好、磨损小、寿命长、维护简单、传动具有可逆性等特点，对于数控铣床的精确传动提供了保障，使其加工精度精度越来越高。

关键词 数控铣床；Z轴进给系统；滚珠丝杠螺母副

目录

摘要

Abstract

1 绪论-1

1.1 数控铣床-1

1.1.1 数控铣床的简介-1

1.1.2数控的加工过程-1

1.1.3数控铣床的组成-1

1.1.4 数控铣床的分类-2

1.1.5 数控铣床的用途和工艺特点-2

1.2我国的数控产业-3

1.2.1我国数控产业的现状-3

1.2.2数控产业发展面临的问题-3

1.2.3数控产业的发展趋势-4

1.3数控机床的优点-4

1.4数控铣床Z轴进给系统的大致整体设计-6

2 Z轴传动系统的设计-7

2.1Z轴传动系统的参数设定-7

2.2数控机床对主传动的要求-7

2.3数控铣床变速机构形式-7

2.4主轴的设计-8

2.4.1主轴材料的选择-8

2.4.2主轴结构的确定-8

2.4.3轴的校核计算-9

2.5齿轮传动的设计计算-12

2.5.1模数的估算：-13

2.5.2齿轮分度圆直径的计算-13

2.5.3齿轮宽度B的确定-14

2.5.4齿轮其他参数的计算-14

2.5.5齿轮的校核（接触疲劳强度）：-14

3 Z轴进给系统总体方案的设计-15

3.1设计参数-15

3.2工作原理-15

3.3总体方案设计-15

3.3.1 数控系统的选择-15

3.3.2传动机构的选择-16

3.3.3联轴器选择-16

4 主要零部件的计算与选用-18

4.1Z轴工作载荷分析-18

4.2 Z轴工作载荷计算-18

4.3滚珠丝杠螺母副的计算与选用-18

4.3.1丝杠导程的确定-18

4.3.2动载荷C计算-19

4.3.3效率计算-20

4.3.4滚珠丝杠的精度选择-20

4.3.5滚珠丝杠的制动-20

4.4滚珠丝杠螺母副支承的选择-21

4.5滚珠丝杠螺母副的间隙消除与预紧-22

4.6轴承的计算与选用-22

4.6.1轴承初选-22

4.6.2轴承的计算-23

4.6.3确定轴承的规格型号-24

4.7传动系统的刚度计算-24

4.7.1丝杠拉压刚度KT-24

4.7.2滚珠丝杠螺母副的轴向接触刚度KN-25

4.7.3支承轴承的轴向刚度KH-25

4.7.4丝杠传动的综合拉压刚度K-25

4.8伺服电动机的选择计算-25

4.8.1确定步进电动机的类型-25

4.8.2确定脉冲当量-26

4.8.3最大静态转矩的选择-26

4.9负载转动惯量的计算-26

4.9.1工作台折算到丝杠上的转动惯量-27

4.9.2丝杠折算到电动机的转动惯量-27

4.9.3传动系统折算到电机轴上的总转动惯量-27

4.10负载力矩的计算-27

4.10.1计算折算到电动机主轴上切削负载力矩-27

4.10.2计算折算到电动机上的摩擦负载力矩-27

4.10.3计算附加负载力矩-28

4.10.4加速力矩-28

4.10.5计算空载时的快进力矩-28

4.10.6计算切削时的工进力矩-28

4.10.7计算空载启动力矩-28

4.10.8确定步进电动机的最大静转矩-29

4.11导轨的选择-29

4.11.1导轨的介绍-29

4.11.2导轨的参数选取-30

4.11.3导轨的间隙调整-31

4.11.4导轨材料与热处理-32

5主要零件的校核-33

5.1 滚珠丝杠螺母副的校核-33

5.1.1 滚珠丝杠螺母副临界转速的校核-33

5.1.2滚珠丝杠螺母副寿命的校核-33

结论-34

致谢-35

参考文献-36