C6140车床数控改造nsp.docx

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1、毕业设计计任务书书类别：机械设设计与自自动化专业：机机电一体体化班级：_机机电A班 _姓名：邹邹明宇毕业设计计题目：经济型型C61140车车床数控控改造指导教师师姓名：朱鹏超超负责人签签字：年月日内容和要要求：内内容：司司服进给给系统的的校核计计算和微微机数控控系统硬硬件电路路设计，完完成普通通C61140车车床的数数控化改改造及相相关图纸纸。技术要求求：利用用微机对对纵、横横向进给给系统进进行开环环控制，纵纵向（ZZ向）脉脉冲当量量为0.01mmm/脉脉冲，横横向（XX向）脉脉冲当量量为0.0055mm/脉冲，驱驱动采用用步进电电机，传传动系统统采用滚滚珠丝杠杠，刀架架采用自自动转位位刀架。

2、工作质量量要求：方案设设计合理理，理论论计算准准确，结结构设计计合理，图图纸图面面清楚，投投影正确确，标注注完整，设设计及绘绘图过程程符合国国家要求求等。软硬件条条件：个个人计算算机；参参考书；AuttoCAAD（或或其他绘绘图条件件）指导教师师（签字）：年月日毕业设计计（论文文）评语语表（一一）指导教师师对毕业业设计（论论文）的的评语：学生邹明明宇毕业业设计(论文)经济济型C661400车床数数控改造造，根根据毕业业设计（论论文）要要求，按按期完成成了任务务书规定定的内容容，能应应用所学学知识，完完成了毕毕业设计计（论文文）各项项工作。总总体方案案可行，零零部件设设计基本本正确，零零件图设设

3、计基本本正确。图图纸基本本完备，各各项分析析、计算算、校核核基本正确确。设计说明明书条理理比较清楚楚，论述述较为充分分，文字字较通顺。毕业设计计（论文文）中，反反映出该该生有一一定的独独立工作作能力，能能解决工工程实践践问题。指导教师师（签字字）：年月日评阅人对对毕业设设计（论论文）的的评语：评阅人（签签字）：年月日答辩委员员会（小小组）成成员姓名职务工作单位位备注刘佳北京理工工大学苏铁建北京理工工大学答辩中提提出的主主要问题题及回答答的简要要情况：1、 C61440中的的“C”和“440”各代表表什么？回答正正确2、 该车床哪哪些为内内联系？哪些为为外联系系？回答答正确3、说出出步进电电机和

4、司司服电机机的区别别。回答答部分正正确4、轴的的热处理理方式是是什么？回答错错误答辩委员员会代表表（签字字）：年月日毕业设计计（论文文）评语语表（二二）答辩委员员会的评评语：学生宋金金刚毕业业设计(论文)经济济型C661400车床数数控改造造，选题围围绕实际际生产，有有一定的的应用价价值。所交毕业业设计（论论文）资资料齐全全，符合合毕业设设计（论论文）要要求。答辩时思思路比较较清晰，论论点基本本正确。回回答问题题有不完完全和个个别错误误。以上情况况表明：该同志志掌握了了本专业业基础理理论和知知识，达达到了毕毕业设计计（论文文）要求求，通过过了起毕毕业设计计（论文文）答辩辩。答辩辩成绩为为中。答

5、辩委员员会代表表（签字字）：年月日答辩委员员会给定定的成绩绩：答辩委员员会代表表（签字字）：年月日毕业设计计（论文文）起止止日期：年月日至年月日毕业设计计（论文文）答辩辩日期:年月日摘要机床作为为机械制制造业的的重要基基础装备备，它的发发展一直直引起人人们的关关注，由于计计算机技技术的兴兴起，促使机机床的控控制信息息出现了了质的突突破，导致了了应用数数字化技技术进行行柔性自自动化控控制的新新一代机机床数数控机床床的诞生生和发展展。计算算机的出出现和应应用，为为人类提提供了实实现机械械加工工工艺过程程自动化化的理想想手段。用经济型数控系统改造普通机床，在投资少的情况下，使其既能满足加工的需要，又

6、能提高机床的自动化程度，比较符合我国的国情。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后，机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。关键词：机床, 数控控机床, 伺服进给给系统, 单片片机目录1前言言11.1 概述11.2 数控机机床和数数控技术术11.3 数控机机床的特特点21.4 数控机机床的发发展32总体体方案的的设计42.1 设计任任务与要要求42.1.1 课课程设计计的目的的42.1.2 课课程设计计的主要要技术参参数42.2.3 课课程设计计的内容容52.2.4 课课程设计计的要求求52.2.5 课课程设计计的图纸纸52.2 总体方方案的设设计52.2.1 数数控系统统

7、运动方方式的确确定52.2.2 伺伺服进给给系统的的改造设设计62.2.3 数数控系统统的硬件件电路设设计63伺服服进给系系统的计计算83.1 确定系系统脉冲冲当量83.2 切削力力的计算算83.2.1 纵纵车外圆圆83.2.2 横横切端面面83.3 滚珠丝丝杠螺母母副的计计算与选选型93.3.1 纵纵向进给给丝杠93.3.2 横横向进给给丝杠.1113.3.3 纵纵向和横横向滚珠珠丝杠螺螺母副几几何参数数.1443.4 齿轮传传动比计计算.1553.4.1 纵纵向进给给齿轮箱箱传动计计算.1553.4.2 横横向进给给齿轮箱箱传动计计算.1553.5 步进电电动机的的计算和和选型.1663.

8、5.1 纵纵向进给给步进电电动机计计算.1663.5.2 横横向进给给步进电电动机的的计算和和选型.200 4微微机数控控系统硬硬件电路路设计.2114.1 微机控控制系统统硬件的的选择.2114.2 82555A可可编程并并行I/O口扩扩展芯片片.2334.3 82555端口口的寻址址.2664.4 可编程程键盘，显显示器接接口IInteel82279.2774.5 部分硬硬件接口口电路及及辅助电电路设计计.2884.6 数控系系统软件件设计.300结论.322致谢.33参考文献献.344附件21 前言言1.1 概述整个人类类社会的的文明史史，就是是制造技技术不断断演变和和发展的的历史。任任

9、何国家家的制造造业都是是国民经经济的基基础产业业，也是是国民经经济的主主要来源源。没有有发达的的制造业业，就不不可能有有国家真真正的繁繁荣和强强大。制制造技术术是制造造业的技技术支柱柱，是一一个国家家科技水水平、综综合国力力的重要要体现，制制造技术术的发展展是一个个国家经经济增长长的根本本动力。而而制造业业中机床床是其基基础装备备。我国国是一个个机床大大国，有有三百多多万台普普通机床床。但机机床的素素质差，性性能落后后，单台台机床的的平均产产值只有有先进工工业国家家的1/10左左右，差差距太大大，急待待改造。旧旧机床的的数控化化改造，顾顾名思义义就是在在普通机机床上增增加微机机控制装装置，使使

10、其具有有一定的的自动化化能力，以以实现预预定的加加工工艺艺目标。随随着数控控机床越越来越多多的普及及应用，数数控机床床的技术术经济效效益为大大家所理理解。在在国内工工厂的技技术改造造中，机机床的微微机数控控化改造造已成为为重要方方面。许许多工厂厂一面购购置数控控机床一一面利用用数控、数数显、PPC技术术改造普普通机床床，并取取得了良良好的经经济效益益。我国国经济资资源有限限，国家家大，机机床需要要量大，因因此不可可能拿出出相当大大的资金金去购买买新型的的数控机机床，而而我国的的旧机床床很多，用用经济型型数控系系统改造造普通机机床，在在投资少少的情况况下，使使其既能能满足加加工的需需要，又又能提

11、高高机床的的自动化化程度，比比较符合合我国的的国情。1984年，我国开始生产经济型数控系统，并用于改造旧机床。到目前为止，已有很多厂家生产经济型数控系统。可以预料，今后机床的经济型数控化改造将迅速发展和普及。1.2 数控机机床和数数控技术术数控技术术及数控控机床在在当今机机械制造造业中的的重要地地位和巨巨大效益益，显示示了其在在国家基基础工业业现代化化中的战战略性作作用，并并已成为为传统机机械制造造工业提提升改造造和实现现自动化化、柔性性化、集集成化生生产的重重要手段段和标志志。数控控技术及及数控机机床的广广泛应用用，给机机械制造造业的产产业结构构、产品品种类和和档次以以及生产产方式带带来了革

12、革命性的的变化。数数控机床床是现代代加工车车间最重重要的装装备。它它的发展展是信息息技术(1T)与制造造技术(MT)结合发发展的结结果。现现代的CCAD/CAMM、FMSS、CIMMS、敏敏捷制造造和智能能制造技技术，都都是建立立在数控控技术之之上的。掌掌握现代代数控技技术知识识是现代代机电类类专业学学生必不不可少的的。在数控加加工中，从从零件的的设计图图纸到零零件成品品合格交交付，不不仅要考考虑到数数控程序序的编制制，还要要考虑到到诸如零零件加工工工艺路路线的安安排、加加工机床床的选择择、切削削刀具的的选择、零零件加工工中的定定位装夹夹等一系系列因素素的影响响，在开开始编程程前，必必须要对对

13、零件设设计图纸纸和技术术要求进进行详细细的数控控加工工工艺分析析，以最最终确定定哪些是是零件的的技术关关键，哪哪些是数数控加工工的难点点，以及及数控程程序编制制的难易易程度。零件的数数控加工工工艺分分析是编编制数控控程序中中最重要要而又极极其复杂杂的环节节，也是是数控加加工工艺艺方案设设计的核核心工作作，必须须在数控控加工方方案制定定前完成成。一个个合格的的编程人人员对数数控机床床及其控控制系统统的功能能及特点点，以及及影响数数控加工工的每个个环节都都要有一一个清晰晰、全面面的了解解，这样样才能避避免由于于工艺方方案考虑虑不周而而可能出出现的产产品质量量问题，造造成无谓谓的人力力、物力力等资源

14、源的浪费费。全面面合理的的数控加加工工艺艺分析是是提高数数控编程程质量的的重要保保障。数数控车床床是目前前使用最最广泛的的数控机机床之一一。数控控车床主主要用于于加工轴轴类、盘盘类等回回转体零零件。通通过数控控加工程程序的运运行，可可自动完完成内外外圆柱面面、圆锥锥面、成成形表面面、螺纹纹和端面面等工序序的切削削加工，并并能进行行车槽、钻钻孔、扩扩孔、铰铰孔等工工作。1.3 什么是数数控机床床及数控控机床的的特点应用数控控技术对对加工过过程进行行控制的的机床称称为数控控机床。它它由输入入输出设设备、数数控装置置、伺服服系统和和机床本本体等部部分组成成。数控控装置是是数控机机床的核核心，伺伺服系

15、统统是数控控机床的的执行部部分。控机床的的操作和和监控全全部在这这个数控控单元中中完成，它它是数控控机床的的大脑。与与普通机机床相比比，数控控机床有有如下特特点：加加工精度度高，具具有稳定定的加工工质量；可可进行多多坐标的的联动，能能加工形形状复杂杂的零件件；加加工零件件改变时时，一般般只需要要更改数数控程序序，可节节省生产产准备时时间；机机床本身身的精度度高、刚刚性大,可选择择有利的的加工用用量，生生产率高高（一般般为普通通机床的的355倍）；机机床自动动化程度度高，可可以减轻轻劳动强强度；对对操作人人员的素素质要求求较高，对对维修人人员的技技术要求求更高。数控控机床一一般由下下列几个个部分

16、组组成：主主机，他他是数控控机床的的主题，包包括机床床身、立立柱、主主轴、进进给机构构等机械械部件。他他是用于于完成各各种切削削加工的的机械部部件。数数控装置置，是数数控机床床的核心心，包括括硬件（印印刷电路路板、CCRT显显示器、键键盒、纸纸带阅读读机等）以以及相应应的软件件，用于于输入数数字化的的零件程程序，并并完成输输入信息息的存储储、数据据的变换换、插补补运算以以及实现现各种控控制功能能。驱驱动装置置，他是是数控机机床执行行机构的的驱动部部件，包包括主轴轴驱动单单元、进进给单元元、主轴轴电机及及进给电电机等。他他在数控控装置的的控制下下通过电电气或电电液伺服服系统实实现主轴轴和进给给驱

17、动。当当几个进进给联动动时，可可以完成成定位、直直线、平平面曲线线和空间间曲线的的加工。辅辅助装置置，指数数控机床床的一些些必要的的配套部部件，用用以保证证数控机机床的运运行，如如冷却、排排屑、润润滑、照照明、监监测等。它它包括液液压和气气动装置置、排屑屑装置、交交换工作作台、数数控转台台和数控控分度头头，还包包括刀具具及监控控检测装装置等。编编程及其其他附属属设备，可可用来在在机外进进行零件件的程序序编制、存存储等。自从19952年年美国麻麻省理工工学院研研制出世世界上第第一台数数控机床床以来，数数控机床床在制造造工业，特特别是在在汽车、航航空航天天、以及及军事工工业中被被广泛地地应用，数数

18、控技术术无论在在硬件和和软件方方面，都都有飞速速发展。1.4 数控控机床的的发展电子技术术、信息息技术、网网络技术术、模糊糊控制技技术的发发展使新新一代数数控系统统技术水水平大大大提高，促促进了数数控机床床产业的的蓬勃发发展，也也促进了了现代制制造技术术的快速速发展。数数控机床床性能在在高速度度、高精精度、高高可靠性性和复合合化、网网络化、智智能化、柔柔性化、绿绿色化方方面取得得了长足足的进步步。现代代制造业业正在迎迎来一场场新的技技术革命命。数控控系统未未来分以以下几个个发展方方向：数控系系统向开开放式体体系结构构发展数控系系统向软软数控方方向发展展数控系系统控制制性能向向智能化化方向发发展

19、数控系系统向网网络化方方向发展展数控系系统向高高可靠性性方向发发展数控系系统向复复合化方方向发展展数控系系统向多多轴联动动化方向向发展2 总体体方案的的拟定2.1 设计计任务与与要求2.1.1课程程设计的的目的课程设计计是一个个实践性性很强的的环节,是诸多多实践教教学环节节的最后后一环,是培养养学生理理论联系系实际、解解决生产产实际问问题能力力的重要要步骤。机电一体体化专业业课程设设计是以以机电一一体化的的典型产产品-数数控机床床的应用用与设计计为主线线,进行一一次所学学机、电电知识有有机结合合的全面面训练。从从而培养养学生具具有加工工编程能能力、绘绘图能力力、机械械传动机机构设计计计算能能力

20、以及及分析和和处理生生产中所所遇到的的机、电电方面技技术问题题的能力力。2.1.2课程程设计的的主要技技术参数数用微机数数控技术术改造最最大加工工直径为为3200毫米普普通车床床的进给给系统最大加工工直径（mm）：在床身上上：3220 在床鞍上上：1775最大加工工长度（mm）： 750 溜板及刀刀架重量量（N）：纵向：8800 横向：4400 刀架快移移速度（m/min）：纵向：22 横向：11 最大进给给速度（m/min）：纵向：00.8 横向：00.4 最小分辨辨率（mm）：纵向：00.011 横向：00.0005定位精度度（mmm）：0.02主电机功功率（KKW）：3 起动加速速时间（

21、ms）：25 2.11.3 课程程设计的的内容1)、总总体方案案的选择择。 2)、进进给伺服服系统机机械部分分的设计计计算并并绘制ZZ向坐标标轴的机机械传动动机构的的装配图图。3)、设设计并绘绘制用单单片机控控制的数数控机床床进给伺伺服系统统的硬件件电路原原理图。4)、编编写设计计说明书书一份。 2.11.4 课程程设计的的要求1)、CCNC系系统的主主CPUU 宜采采用80031单单片机。 2)、机机械进给给伺服系系统宜采采用混合合式步进进电机驱驱动。 3)、所所编写的的零件加加工程序序应符合合 ISSO 标标准的有有关规定定。 4)、所所绘制的的机械装装配图和和硬件电电路原理理图要求求正确

22、、合合理、图图面整洁洁、符合合标准。 5)、说说明书应应简明扼扼要、计计算准确确、条理理清楚、图图文并茂茂。 2.11.5 课程程设计的的图纸1)、进进给伺服服系统一一个坐标标轴的机机械装配配图 A002张 2)、单片片微机应应用系统统硬件电电路原理理图 A11 2张张2.2 总体体方案的的设计本设计是是针对CCA61140普普通车床床进行数数控改造造。利用用微机对对纵、横横向进给给系统进进行开环环控制，纵纵向（ZZ向）脉脉冲当量量为0.01mmm、脉脉冲，横横向（XX向）脉脉冲当量量为0.0055mm/脉冲，驱驱动元件件采用步步进电机机，传动动系统采采用滚珠珠丝杠，刀刀架采用用自动转转位刀架

23、架。对于普通通机床的的经济型型数控改改造，在在确定总总体设计计方案时时，应考考虑在满满足设计计要求的的前提下下，对机机床的改改动应尽尽可能少少，以降降低成本本。2.2.1 数控系系统运动动方式的的确定数控系统统按运动动方式可可分为点点位控制制系统、点点位直线线控制系系统、连连续控制制系统。由由于要求求CA661400车床加加工复杂杂轮廓零零件，所所以微机机数控系系统采用用两轴联联动连续续控制系系统。图图2-1 所示。2.2.2 伺服进进给系统统的改造造设计数控机床床的伺服服进给系系统有开开环、闭闭环之分分。因为为开环控控制具有有结构简简单、设设计制造造容易、控控制精度度较好、容容易调试试、价格

24、格便宜、使使用维修修方便等等优点。所所以，本本设计决决定采用用开环控控制系统统。2.2.3 数控系系统的硬硬件电路路设计任何一个个数控系系统都由由硬件和和软件两两部分组组成。硬硬件是数数控系统统的基础础，性能能的好坏坏直接影影响整体体数控系系统的工工作性能能。有了了硬件，软软件才能能有效的的运行。再再设计的的数控装装置中，CPU是关键。在我国，普普通机床床数控改改造方面面应用较较普遍的的事MCCS-551系列列单片机机。主要要是因为为它的配配套芯片片便宜，普普及型、通通用性强强。制造造和维修修方便，完完全能满满足经济济型数控控机床的的改造需需要。本本设计中中世以MMCS-51系列列单片机机，5

25、11系列相相对488系列指指令丰富富，相对对96系列列价格便便宜。本本设计以以80331为核核心，增增加储存存器扩展展电路，接接口和面面板操作作开关组组成的控控制系统统。图2-11 CAA61440卧式式车床简简图CA61140车车床的主主轴转速速部分保保留原机机床的功功能，即即手动变变速。车车床的纵纵向（ZZ轴）和和横向（X轴）进给运动采用步进电机驱动。由8031单片机组成微机作为数控装置的核心，由I/O接口、环形分配器与功率放大器一起控制步进电机转动，经齿轮减速后带动滚珠丝杠转动，从而实现车床的纵向、横向进给运动。刀架改成由微机控制的经电机驱动的自动控制的自动转位刀架。为保持切削螺纹的功能

26、，必须安装主轴脉冲发生器，为此采用主轴靠同步齿行带使脉冲发生器同步旋转，发出两路信号：每转发出的脉冲个数和一个同步信号，经隔离电路以及I/O接口送给微机。系统总体方案图2-2所示：图2-22经济型型数控机机床总体体方案总总体3 伺服服进给系系统的计计算机床进给给伺服系系统机械械部分设设计算,计算内内容包括括:确定系系统的负负载,确定系系统的脉脉冲当量量,部分部部件惯量量计算,空栽启启动及切切削刀矩矩计算,确定伺伺服电机机转动及及导向元元件的设设计,计算及及选用绘绘制部分分装配及及零件工工作图等等.现分述述如下: 3.1 确定定系统脉脉冲当量量一个进给给脉冲，使使机床运运动部件件产生的的位移量量

27、，称为为脉冲当当量，也也称为机机床的最最小设定定单位。脉脉冲当量量是衡量量数控机机床加工工精度的的一个基基本技术术参数。经经济型数数控机床床常采用用的脉冲冲当量是是0.001-00.0005mmm一个脉脉冲。3.2 切削削力的计计算在设计机机床进给给伺服系系统时，计计算传动动和导向向元件，选选用伺服服电动机机等都需需要用到到切削力力。3. 22.1 纵车车外圆：计算切削削力F主切削力力：Fz=00.677Dmaax1.5=00.67732001.55=38835NN 按切削力力各分力力比例： Fzz：Fx：Fy =1：0.225：0.44 Fxx=0.25FFz=00.25538335=995

28、9NN Fyy =00.4FFz =0.4438335=115344N G=8000N3. 22.2 横切切端面：主切削力力可取纵纵切的；=Fzz= 38335=119188N 式（2-1）此时走刀刀抗力，吃吃刀抗力力。按照：=1：0.225：0.44计算：=191180.44=7667N；=199180.225=4480NN3.3 滚珠珠丝杠螺螺母副的的计算与与选型3.3.1 纵纵向进给给丝杠（1）、计计算进给给牵引力力Fm作用在滚滚珠丝杠杠上的进进给牵引引力主要要包括切切削时的的走刀抗抗力以及及移动件件的重量量和切削削分力作作用在导导轨上的的摩擦力力。因而而其数值值的大小小与导轨轨的型号号

29、有关。纵向进给给的综合合导轨Fm =KFxx +ff (FFz +G)=1.1159599+0.16(38835+8000)=118444N式（2-2）式中K考虑颠颠覆力矩矩影响的的实验系系数，综综合导轨轨取K=1.115； f滑动动导轨摩摩擦系数数：0.150.118，f=0.116； G溜板几几倒架重重力：GG=8000N（2 ）、计计算最大大动负载载C C=ffwFmm 式式（2-3）式（2-4）式（2-5）式中 LL0滚滚珠丝杠杠导程，初初选L0=6mmm; Vs最大切切削力下下的进给给速度，可可取最高高进给速速度的（1/21/3）; T使用寿寿命，按按150000hh；fw运运转系数

30、数，按一一般运转转取fww=1.21.55；L-寿命命，以1106转转为1单位=67mmin 式式（2-6）=60 C=fwwFm=1.2218444=886633N 式（2-7）（3）、滚珠珠丝杠杠杠螺母副副的选型型查阅数数控设计计指导导书附录录A表3，可采采用W11L25506外外循环螺螺纹调整整预紧的的双螺母母滚珠丝丝杠副，1列2.5圈,其额定动负载为13100N,精度等级按表4-15选为3级.（4 ）、传传动效率率计算=0.995式（2-8）其中螺旋升升角W11L25506 =4oo22摩擦角角，滚珠珠丝杠螺螺母副的的滚动摩摩擦系数数f=00.000300.0004,摩摩擦角取取10（

31、5）、刚刚度验算算先画此纵纵向进给给滚珠丝丝杠杠支支承方式式如图33-1所所示，最最大牵引引力为118444N.支支承间距距L=112000mm.因丝杠杠长度较较长,故需要要预紧,螺母及及轴承预预紧，预预紧力为为最大轴轴向负载载的1/3。GL图3-11 纵纵向进给给系统计计算简图图1)、丝丝杠的拉拉伸或压压变形量量1查图46根据据F=118444N Do=25mmm 查出8LL/L=2.4410-51=12000=22.410-512000=22.88810-2mmm 式（2-9）由于两端端均采用用向心推推力球轴轴承,且丝杠杠又进行行了预拉拉伸,故其拉拉压刚度度可以提提高4倍.其实际际变量(m

32、mm)为:1=1=0.77210-2 mmm2）、滚滚珠与螺螺纹滚道道间接触触变形2查图4-7W,系列1列2.55圈滚珠珠与螺纹纹滚道间间接触变变量QQQ=66.4m因进行了了预紧,2=11/2Q=11/26.44=3.2m 3）、支支承滚珠珠丝杠轴轴承的轴轴向接触触变形3采用81107型型推力球球轴承，d1=35mm,滚动体直径dQ=6.35mm,滚动体数量Z=18c=00.00024=0.000244=0.00660mmm注意:此公式中中Fm单位位应为kkgf考虑到施施加预紧紧力,故3=1/22C=1/220.000600=0.0033mm4）、根根据此上上计算=11+2+3 =00.00

33、072+0.000322+0.0033 =0.01007mmm定位位精度5）、稳稳定性校校核滚珠丝杠杠两端推推力轴承承，不会会产生失失稳现象象，故不不需要作作稳定性性校核。 3.33.2 横向进进给丝杠杠（1）、计算算进给牵牵引力横向导轨轨为燕尾尾形，计计算如下下：=1.44 +ff(+2+GG)=11.47677+0.2（19118+224800+4000）17229N（2 ）、最最大动负负载C nt=400 L=366 C=ffw=1.2217229=668511N（3 ）、滚滚珠丝杠杠杠螺母母副的选选型查阅数数控设计计指导导书附录录A表3，可采采用W11L25505外外循环螺螺纹调整整预

34、紧的的双螺母母滚珠丝丝杠副，1列2.5圈,其额定动负载为9700N,精度等级按表4-15选为3级.（4）、传动动效率计计算= =0.94其中r螺旋升升角W11L25506 =339摩擦擦角，滚滚珠丝杠杠螺母副副的滚动动摩擦系系数f=0.00030.0004,摩擦角角取100（5）、刚刚度验算算先画此横横向进给给滚珠丝丝杠杠支支承方式式如图33-2所所示，最最大牵引引力为117299N.支支承间距距L=4400mmm.因因丝杠长长度较长长,故需要要预紧,螺母及及轴承预预紧，预预紧力为为最大轴轴向负载载的1/3。GL图3-22 横向向进给系系统计算算简图1)、丝丝杠的拉拉伸或压压变形量量1查图4-

35、6根根据=117299N，Do=25mmm 查查出8LL/L=2.2210-514400=2.2210-54000=8.810-3mmm2）、滚滚珠与螺螺纹滚道道间接触触变形2查图4-7W,系列1列2.55圈滚珠珠与螺纹纹滚道间间接触变变量QQQ=66.4m 因进行了了预紧,2=11/2Q=11/26.44=3.2m 3）、支支承滚珠珠丝杠轴轴承的轴轴向接触触变形3采用81102型型推力球球轴承，d1=15 mm,滚动体直径dQ=4.763 mm,滚滚动体数数量Z= 122 c=00.00024=0.000244=0.00884mmm注意:此公式中中Fm单位位应为kkgf考虑到施施加预紧紧力,

36、故3=1/22C=1/220.000844=0.00442mmm4）、根根据此上上计算=11+2+3 =00.00088+0.000322+0.00442 =0.01662mmm nkk(一般nnk=2.554)此滚珠丝丝杠不会会产生失失稳。3.3.3 纵纵向及横横向滚珠珠丝杠螺螺母副几几何参数数：其几何参参数如表表3-11所示。表3-11 W11L25506及及W1LL25005滚珠珠丝杠的的几何参参数名称符号W1L225066W1L225055螺纹滚道公称直径径d02525导程L065接触角42223399钢珠直径径dq3.96693.1775滚道法面面半径RR=0.52 dq2.0664

37、1.6551偏心距ee=(RR- ddq/22)siin0.05560.0440螺纹升角角=arrctgg(L00/)42223399螺杆螺杆外经经dd=d00-(00.20.225)ddq24.336524.3365螺杆内经经d1d1= d0+2e-2R2121.7778螺杆接触触直径dzdz=dd0-ddqcoos2121.8831螺母螺母螺纹纹直径DD=d00-2ee+2RR2929螺母内经经D1D1= d0+(0.200.255) ddq26263.4齿齿轮传动动比计算算3.4.1 纵纵向进给给齿轮箱箱传动计计算已确定纵纵向脉冲冲当量P=00.011,滚动动丝杠导导程L00=6mmm,

38、初初选步进电电动机步步距角00.7550,可可计算也也传动比比i： i=36000.001/00.7556=00.8可选定齿齿轮数ii=或故齿轮齿齿数为：Z1=32，Z2=40，或或Z1=20，Z2=25 3.4.2 横横向进给给齿轮箱箱传动计计算已确定横横向脉冲冲当量P=00.0005,滚滚动丝杠杠导程LL0=55mm,初选步进电电动机步步距角00.7550,可可计算也也传动比比i：i=33600.0005/0.7755=00.488考虑到结结构上的的原因，不不使大齿齿轮直径径太大，以以免影响响到横向向溜板的的有效行行程，故故此处采采用两级级齿轮减减速；224、40 i=故齿轮齿齿数为：Z1

39、=24，Z2=40，Z3=20 Z4=25因进给运运动齿轮轮受力不不大，模模数m取2，有关关参数请请参照表表3-22。表3-22 传动动齿轮几几何参数数齿数304024402025分度圆d=mzz648048804050齿顶圆da=dd+2mm688452844454齿根圆df=dd-21.225m597543753545齿宽(6110)mm202020202020中心距A=(dd1+dd 2)/272 644 453.5 步进电电动机的的计算和和选型3.5.1 纵向进进给步进进电动机机计算（1）、计算算步进电电动机负负载转矩矩Tm根据滚珠珠丝杠螺螺母副所所承受的的进给牵牵引力FFm计算算步进

40、电电动机的的负载转转矩Tmm。Tm=式中PP脉冲冲当量（mm/step） Fmm进给给牵引力力p步步进电动动机的步步距角（）电动动机到丝丝杠的传传动效率率，为齿齿轮，轴轴承和丝丝杠效率率之积，分分别为00.988，0.999，0.994。（2）、估算算步进电电动机启启动转矩矩Tq根据负载载转矩TTm 除除于一定定的安全全系数来来估算步步进电动动机启动动转矩TTq。Tq=（3）、计算算最大静静转矩TTjmaax查数控控指导书书表44-222，如取取五相十十拍时，则则 Tjmmax=（4）、计算算步进电电机空载载起动频频率和切切削的工工作效率率 fk=Hz fe=Hz式中 fk步进电电动机快快速进

41、给给时的最最大空载载启动频频率 fe步进电电动机切切削时的的最大工工作频率率 vmaax运动部部件最大大快速进进给速度度 vs最大切切削进给给速度p脉脉冲当量量（5）、初选选步进电电动机型型号根据最大大静负载载转矩TTjmaax选步步进电动动机型号号，查表表4-223中查查出1330BFF0011型的最最大静负负载转矩矩 Tjmmax=9.331N.mTTjmaax满足足要求，130BF001型步进电机允许的最高空载起动频率为3000HZ运行频率外16000HZ。（6）、等效效转动惯惯量计算算计算简图图见图33-2。传传动系统统折算到到电动机机轴上的的总的转转动惯量量(kgg.cmm2)可由下下式计算算：=Jm+J1+ (J2+ JJs)+其中：JJm -步进进电机转转子转动动惯量 J1JJ2-齿轮轮Z1Z2转动惯惯量Js-滚滚珠丝杆杆转动惯惯量参考同类类型机床床，初选选混合式式步进电电动机1130BBF，其其转子转转动惯量量：Jm=4.7kgg.cmm2J1=00.78810-33L1=0.7810-332=22.622kg.cm22J2=00.78810-33L2=0.7810-33842=66.399 kgg.cmm2