数控铣床Z轴进给系统设计
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 I
Abstract II
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
参考文献
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