数控机床(FXK5045数控立式升降台铣床)进给传动设计(含CAD零件图装配图)(任务书,开题报告,设计说明书32000字,CAD图纸14张)
摘 要
数控机床进给传动系统是数控机床的重要的组成部分，本次设计的数控机床进给传动系统主要由升降台传动系统、床鞍传动系统、工作台传动系统部分三部分组成。升降台运动由伺服电机驱动，电机置于升降台内，电机通过一对圆弧齿形皮带轮及皮带传递动力。床鞍运动由伺服电机通过一对圆弧齿形皮带轮、皮带、一对消隙齿轮和滚珠丝杠副降速传动；工作台运动由伺服电机通过两个圆弧齿形皮带轮，和圆弧齿形皮带降速传动。
在本次设计的进给传动系统中，伺服电机通过同步齿形皮带和滚珠丝杠相联，编码器将工作台的实际位移信号传递给控制系统，属于开环控制。数控机床的进给传动系统是通过伺服进给系统来控制工作。伺服进给系统的作用是根据数控系统传来的指令信息，进行放大以后控制执行部件的运动，不仅控制进给运动的速度，同时还要精确控制刀具相对于工件的移动位置和轨迹。
关键词：进给系统，伺服系统，齿形皮带轮，滚珠丝杠，伺服电机
ABSTRACT
CNC machine tool for CNC machine drive system is an important component of the design of the NC machine tool to the main transmission system from the transmission lifts, saddle-drive system, Stage three of transmission components. Movement by lifting platform servo motor, motor placed lifts, Electrical arc through a tooth belt and pulley transmission power. - On the campaign servo motor through a pair of circular tooth pulleys, belts, one pair of anti-backlash gear and ball screw deceleration drive; worktable campaign by servo motor through two circular tooth pulleys and belts velocity profile circular drive.
In the current design of the feed drive system, servo motor through the synchronous belt and ball screw associates, Encoder will table the actual displacement signal transmitted to the control system is open-loop control. NC Machine Tool Feed transmission is through feed servo control system to work. Servo system of up to the role of the NC system came under the command of information, Click for control of the implementation of parts after the campaign, not only controlling the feed of the speed, while precision control tool in relation to the movement of the workpiece location and trajectory.
Key words : feed system, servo system, Profile Pulley, Ball Screws, Servo motor
在本次设计中，以FXK5045数控立式升降台铣床为例来说明数控机床的进给传动系统。
FXK5045为数控立式升降台铣床，与上图XK5045普通铣床相比，在外观结构上相同，只是多一个数控装置，FXK5045可配备国外或国内数控系统，具有计算机数字控制（CNC），可进行纵向、横向、垂向三个坐标的直线、圆弧、抛物线插补运动（由配置的系统功能确定），每个坐标装有编码器作为检测元件。
FXK5045适用于加工形状复杂的平面和立体零件，如冲模、压模、锻模、塑料模等各种模具及样板，凸轮、飞机零件、内燃机的连杆等形状复杂的零件，对于加工形状复杂而品种又经常变换的生产部门大为适用。
FXK5045数控立式升降台铣床的基本参数如下：
工作台面积（宽×长）： 500×1800 mm
工作台T形槽（槽数-宽度 间距）： 6-18×63 mm
工作台承载工件最大重量： 1000 Kg
工作台行程（纵向/横向/垂向）： 11000/330/600 mm
垂向行程（手动）： 套筒90 mm
主轴锥孔： 7：24 ISO50
刀柄形式： XT50
主轴转速： 18级35.5-1800 r/min
主轴电机功率： 15 Kw
立铣头最大回转角度： ±45°
主轴端面到工作台面距离： 110-710 mm
床身导轨至主轴中心线的距离： 450 mm
进给速度范围（X、Y/Z）： 5-4000/5-1000 mm/min
快速进给（X、Y/Z）： 8000/2000 mm/min
定位精度(国际) ： 0.035 mm
重复定位精度(国际) ： 0.020 mm
机床重量(约) ： 5000 Kg
机床外型尺寸(长×宽×高) ： 2530×2443×2560 mm
该方案是数控机床进给传动装置的设计，在本次设计中，以FXK5045数控立式升降台铣床为例来说明数控机床的进给传动系统。FXK5045为数控立式升降台铣床，与XK5045普通铣床相比，在外观结构上相同，只是多一个数控装置，FXK5045可配备国外或国内数控系统，具有计算机数字控制（CNC），可进行纵向、横向、垂向三个坐标的直线、圆弧、抛物线插补运动（由配置的系统功能确定），每个坐标装有编码器作为检测元件。FXK5045适用于加工形状复杂的平面和立体零件，如冲模、压模、锻模、塑料模等各种模具及样板，凸轮、飞机零件、内燃机的连杆等形状复杂的零件，对于加工形状复杂而品种又经常变换的生产部门大为适用。
方案具体的设计过程如下：
(1).指令脉冲驱动步进电动机；
(2).步进电机驱动电路带动功率步进电动机运转；
(3).功率步进电动机作为动力源，带动齿形皮带轮动力的输送；
(4).齿形皮带轮带动滚珠丝杠降速转动；
(5).滚珠丝杠的转动使数控机床工作台横向移动。
目 录
中文摘要...............................................................................................................................Ⅰ
英文摘要...............................................................................................................................Ⅱ
第一章 绪论 1
1.1引言 1
1.2数控机床进给传动系统简要叙述 2
1.2.1升降台传动系统 2
1.2.2床鞍传动系统 3
1.2.3工作台传动系统 3
1.3 FXK5045机床的用途及性能 3
1.4 数控机床对进给传动系统的要求 5
1.5 数控机床进给系统总体设计方案 7
1.6本章小结 8
第二章 伺服电动机 9
2.1伺服系统 9
2.1.1对伺服系统的基本要求 9
2.1.2伺服系统的分类 10
2.2伺服电动机的分类 11
2.2.1直流伺服电机 11
2.2.2交流伺服电机 11
2.2.3直线电机 12
2.2.4步进电机 12
2.3电动机的选择与计算 14
2.3.1脉冲当量的选择 15
2.3.2电机的最高转速 15
2.3.3 等效负载转矩的计算 15
2.3.4初选步进电动机型号 16
2.3.5电动机选型验算 17
2.4本章小结 18
第三章 同步齿形皮带轮传动 19
3.1同步齿形带的特点应用和优缺点 19
3.1.1同步齿形带的特点和应用 19
3.1.2 同步齿形带传动的优缺点 20
3.2同步齿形带的主要参数和规格 20
3.3同步齿形带传动设计计算 21
3.3.1失效形式和计算准则 21
3.3.2同步齿形带传动注意事项 21
3.3.3同步齿形带传动计算步骤 22
3.4皮带轮几何尺寸的计算 28
3.5齿轮传动间隙的调整方法 29
3.6同步齿形皮带轮材料的选择 30
3.7本章小结 31
第四章 滚珠丝杠的设计计算 32
4.1滚珠丝杠传动 32
4.1.1滚珠丝杠的特点 32
4.1.2滚珠丝杠的一些主要参数 33
4.1.3滚珠丝杠的预拉伸 34
4.2 滚珠丝杠螺母副 35
4.2.1滚珠丝杠螺母副的循环方式 35
4.2.2滚珠丝杠螺母副间隙的调整 36
4.2.3滚珠丝杠螺母副的维护 37
4.2.4滚珠丝杠螺母副的常见故障 37
4.3滚珠丝杠的设计 38
4.3.1滚珠丝杠的设计计算 43
4.3.2滚珠丝杠的校核 45
4.4本章小结 47
第五章 联轴器和导轨 48
5.1联轴器 48
5.1.1联轴器的总体分类 48
5.1.2安全联轴器的作用 50
5.2机床导轨 51
5.2.1对导轨的总体要求 51
5.2.2导轨副的种类以及组合形式 52
5.2.3导轨的技术要求 56
5.2.4导轨副的材料选择 57
5.2.5导轨副的维护和故障诊断 58
5.3本章小结 59
总 结 60
参考文献 62
致 谢 63
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