数控铣床Z轴进给系统结构设计(机械CAD图纸)

毕业设计说明书（论文）中文摘要摘要：数字控制机床就是人们常说的数控机床，是一种由计算机程序来进行控制系统从而实现自动化加工的机床。数控机床是一种典型的机电一体化产品，是一种高效能、柔性的的自动化机床，它能够较为容易地解决哪些精密、复杂、多品种、小批量的零件的加工问题。本次毕业设计的意义在于通过类比的方式进行了对数控铣床Z轴进给系统结构的设计，研究其Z轴向的惯量匹配，转矩匹配以及滚珠丝杠预拉伸量的相关计算，进而提高数控铣床的整体性能、加工精度等，以达到提升工厂自动化效率，为其创造更大价值以及提高自身能力的目的。关键词：数控铣床；Z轴；进给系统；滚珠丝杠毕业设计说明书（论文）英文摘要TitleCNCmillingmachinespindlefeedsystemarchitecturedesignAbstract：DigitalcontrolmachinetoolCNCmachinetoolsisoftensaid,isaprogramperformedbyacomputercontrolsystemtoachieveautomaticprocessingmachine.CNCmachinetoolsisatypicalmechatronicsproducts,isahigh-performance,flexibleautomationtools,itcanbemoreeasilysolvedwhatsophisticated,complex,multi-species,smallbatchprocessingproblemparts.ThisgraduationprojectmeaningthatbyanalogywasdesignedforCNCmillingZ-axisfeedsystemarchitecture,studyZ-axisinertiamatching,matchingtorqueandassociatedpre-calculatetheamountofstretchoftheballscrew,andthenCNCmillingmachinetoimproveoverallperformance,precisionmachining,factoryautomationtoenhanceefficiencyinordertoachieve,forthecreationofgreatervalueandimprovetheirabilitypurposes.Keywords:CNCmillingmachine;Zaxis;feedsystem;ballscrew目录前言...................................................................1第一章绪论.........................................................21.1数控铣床概述...................................................21.2机床的国内外发展现状...........................................21.3数控机床的发展及存在问题.......................................41.3.1数控机床的发展...........................................41.3.2数控机床的存在问题.......................................41.4数控铣床的应用分类及特点......................................51.4.1数控铣床的分类：.........................................51.4.2数控铣床的应用..........................................51.4.3数控铣床的主要功能及特点................................6第二章进给系统机械结构的设计.........................................72.1设计要求........................................................72.2数控铣床对于进给系统设计的基本要求.............................72.3数控铣床的进给传动机构的选择...................................82.3.1滚珠丝杠螺母副..........................................82.3.2静压丝杠螺母副...........................................82.3.3静压蜗杆蜗条副和齿轮齿条副...............................92.3.4由带自锁的电动机直接驱动.................................9第三章传动部件的设计与计算..........................................103.1Z轴的工作载荷分析............................................103.2Z轴的工作载荷计算............................................103.3滚珠丝杠螺母副的计算及其选型..................................103.4滚珠丝杠螺母副的支撑选择......................................143.5滚珠丝杠螺母副的间隙消除与预紧................................16第四章主要部件的设计计算............................................174.1轴承的选择及校核..............................................174.2电机的选择与计算..............................................194.3惯量匹配的计算................................................204.4转矩匹配的计算................................................214.4导轨的选择.....................................................224.4.1导轨的选择..............................................224.4.2导轨的间隙调整..........................................24第五章技术经济分析..................................................255.1技术经济分析的目的与意义......................................255.2成本材料分析..................................................255.2.1非标准件...............................................255.2.2标准件...................................................265.3课题技术经济成本计算依据......................................275.3.1成本计算依据............................................275.4课题技术经济成本计算..........................................28第六章总结...........................................................30致谢................................................................31参考文献..............................................................33前言制造业是经济建设与发展的基础，一个国家制造业的发展水平决定了该国的经济水平，生活水准，科技发展等等。因此，一个国家发达与否，其国内的制造业的发展水平是重中之重，首要之首。自从工业革命之后，世纪工业格局发生了重大改变，使之生产能力得到了巨大提升，往后几十年里科学技术得到了飞速发展。现今的机械制造产品无论是性能还是其质量都是当初不可想象的，新旧产品之间的更新换代也是日新月异。如今的机床早已完成了从最初的实际加工需求到后来的追求其在生产加工时拥有较高的加工精度和生产率的过程，而为了大大提高机床生产时的加工精度以及生产率，世界上第一台数控机床于1952年在美国诞生了。为了进一步解决那些形状十分复杂且生产批量又不大的特殊零件的实际加工问题；也为了不断的提升其加工的精度，提高其加工后零件的质量以及其生产的能力，不断研发新型的数控机床都是必要的。但是因为在实际研发设计过程中有着种种的条件制约，像：研究经费、技术支持等等的问题。所以从总体上来说，其数控机床的整体技术是很难在短时间内得到大步度的提升。因此，本论文只对数控机床的Z轴进给系统的结构做出了设计，因为该部件的性能对于整台数控机床来说尤为重要，其进给系统的优劣将直接影响到零件加工完成后的质量和生产加工时的效率,是评价一台机床的整体性能和其技术经济指标的重要因素。其中包括了数控机床对进给系统的基本要求，数控铣床的进给传动机构的选择，Z轴的工作载荷的分析与计算，滚珠丝杆螺母副的计算与选型，轴承的计算与选择，电机的计算与选用，负载转动惯量的计算，负载力的计算，导轨的计算与选型以及技术经济分析等等。第一章绪论1.1数控铣床概述面对如今多样化的加工环境以及复杂化的加工零件，其传统数控铣床已经逐渐无法满足其加工需求，于是为了应对这种问题，人们在传统数控铣床的基础之上加以改进发展，最终研究出了加工中心，但是说到底也离不开数控机床的影子。由于数控铣床在实际加工过程中所需要用到的工艺过程最是复杂，因此，在人们研发新型的数控机床的时候其铣床的基本功能的突破一直是研究的重点以及研究的基础。铣床可以应用于多种加工环境，可以用于加工各种面、沟槽、多齿零件上齿槽、螺旋形表面及各种曲面。不仅如此，在加工回转体零件的表面和内孔的时候也可以用铣床来完成加工，甚至在一些零件需要切断的时候也能用铣床来完成。随着时代的不断前行，由计算机技术所衍生出来的数控技术也得到了越来越多的普及式应用，而由于数控铣床可以说就是一种装备了数控系统的铣床，所以导致数控铣床也变得越来越普遍了。在数控行业中人们通常将数控铣床分为卧式数控铣床和立式数控铣床两种。而其他没包含在这两类里的数控铣床都是指那种规格比较小的升降台数控铣床，判断其规格大小的标准则是看其工作台的宽度大小，如果其宽度没有超过400mm，就可判定为规格较小；而如果数控铣床的工作台的宽度超过了500mm，则可判定其规格较大，而这种数控铣床所能实现的功能就已经向加工中心靠拢了，继而改进成了柔性制造单元。在大多数的时候，数控铣床的坐标轴一共有三个，分别是X、Y、Z三个坐标轴，并且可以实现两坐标轴之间的联动功能。这样的数控铣床只可以加工出平面零件或者零件上的曲线，而如果需要其去加工像叶片、旋转槽那样的有立体曲面的特殊零件