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半闭环数控车床的进给系统设计

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摘要
本文设计针对的是数控车床的进给系统，所以重点肯定放在了进给部件上。这个机构的主要组成部分有：滚珠丝杠螺母副、伺服电动机、联轴器等。并且对它们进行了设计计算与选型号选择。滚珠丝杠螺母副、伺服电机的计算还是相当详细的。做这个设计的主要目的，就是为了能够在精度上提高能更进一层，还有的重复定位精度，这样的运动就会比较稳定，而且都能够满足需求，达到所预期的效果。
半闭环控制系统的位置是LED的伺服电机的旋转角度的采样点，采样测试位置的实际位置，而不是直接对运动部件的检测。半闭环不包含或只包括一些机械传动环节，使控制性能非常稳定，系统的稳定性，即使是作为一个开环系统，但也比闭环。半闭环控制系统具有结构简单，调整方便，准确度高的优点，因此被广泛应用于现代计算机数控机床。
伺服电机是一种发电机，它是装在机械传动装置上的，因为如果要改变马达的速度的话，就要通过一间接元件即伺服电机,这种电机的功能还蛮强大的，可以让位置上的精度变得很准确。以此同时，还有更重要的一点就是，能够把信号转换成转动的力矩，转动的速度，去驱动想要控制的相应的对象。这种电机还有两种类型，直流的和交流的，最大的优点就是，信号上的电压消失时，本身并没有在转动，而且速度与转矩是成反比的。

关键词: 半闭环数控系统；滚珠丝杠螺母副；伺服电动机


目 录
摘要 I
Abstract II
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景及意义 1
1.2目前数控技术在我国经济中的重要性 1
1.2.1 我国数控机床的发展形势 1
1.2.2伺服系统的组成与分类 2
1.3课题相关技术概述 3
1.4课题研究的主要内容和任务 3
1.5本章小结 3
2总体设计方案 4
2.1方案设计及总体布局 4
2.1.1确定系统方式 4
2.1.2位置检测装置 4
2.1.3确定系统脉冲当量 4
2.2计算切削力 4
2.2.1 纵切外圆 5
2.2.2 横切端面 5
2.2.3 切削分力 5
2.3 横向和纵向工作台的计算 6
2.4本章小结 6
3 纵向进给系统 7
3.1已知技术参数 7
3.2滚珠丝杠螺母副 7
3.2.1 滚珠丝杠副的轴向间隙调整及预紧方法 8
3.2.2 滚珠丝杠副支撑形式的确定 9
3.3滚珠丝杠副的选型与计算 10
3.3.1确定滚珠丝杠副的导程 10
3.3.2确定当量转速 10
3.3.3确定额定动载荷 11
3.3.4估算丝杠变形量和最小螺纹底径 11
3.3.5确定滚珠丝杠副的规格代号 11
3.4校核 12
3.4.1确定滚珠丝杠副的预紧力 12
3.4.2行程补偿值与预拉伸力 12
3.4.3临界压缩负荷 13
3.4.4临界转速 13
3.5 丝杠轴承的选用 14
3.5.1确定滚珠丝杠副支承用的轴承代号、规格 15
3.5.2轴承的校验计算 15
3.6本章小结 16
4 横向进给系统 17
4.1已知技术参数 17
4.2滚珠丝杠的选型与计算 17
4.2.1确定导程 17
4.2.2确定当量转速和当量载荷 17
4.2.3确定额定动载荷 18
4.2.4估算丝杠变形量和最小螺纹底径 18
4.2.5确定滚珠丝杠副的规格代号 19
4.3校核 19
4.3.1确定滚珠丝杠副的预紧力 19
4.3.2行程补偿值与预拉伸力 19
4.3.3临界压缩负荷 20
4.3.4 临界转速 20
4.4轴承的选择及校验计算 21
4.5本章小结 21
5联轴器和伺服电机的选择 22
5.1联轴器的选择 22
5.1.1横向联轴器的型号 22
5.1.2纵向联轴器的型号 23
5.2伺服电机的选择 23
5.2.1交流伺服电机 23
5.2.2直流伺服电机 24
5.2.3纵向电机型号确定 25
5.2.4横向电机型号确定 26
5.3本章小结 27
6机床床身和导轨 28
6.1 床身 29
6.2 导轨 29
6.2.1导轨的选择 29
6.2.2导轨的材料 30
6.3导轨的润滑和防护 30
6.3.1导轨的润滑 30
6.3.2导轨的防护装置 30
6.4滚动直线导轨副 31
6.4.1滚动直线导轨副的结构与特点 31
6.4.2滚动直线导轨副的型号确定 31
6.5本章小结 31
结论 32
致谢 33
参考文献 34