数控滑台毕业论文
第 1 章 数控滑台的结构设计和设计方案
1.1 数控滑台的结构设计
本章主要对数控滑台的机械结构进行设计，其机械结构主要包括：交流伺服电机、联轴器、滚珠丝杠、轴承、导轨、滑鞍等零部件的设计。所采用的机械结构具有如下特点：进给系统采用进给伺服电机直接带动滚珠丝杠，取消了齿轮减速机构，使机械传动结构简单，提高位移精度，减少传动误差；轴承采用深沟球轴承，它主要承受径向载荷，亦能承受一定的双向轴向载荷，高转速时，可用来承受纯轴向载荷，并且价格便宜。机床整体结构的刚度较高，运动控制精确及传动平稳。
1.2 数控滑台的总体设计方案
对数控滑台而言，主要是纵横方向两个坐标的传动，根据设计任务要求，决定采用点位控制，用伺服电机驱动的开环控制系统，这样可以使控制系统简单，成本低，调试维修容易，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，此工作台采用滚珠丝杠螺母副和滚珠滚动导轨，为尽量消除齿侧间隙。
1. 交流伺服电机--交流电动机与直流伺服电机相比，交流电动机输出功
率可比直流电动机提高10﹪～70﹪，此外，交流电动机的容量可比直流电动机造得大，达到更高的电压和转速。现代数控机床都倾向采用交流伺服驱动，交流伺服驱动已有取代直流伺服驱动之势。 2. 联轴器—采用机械式结构的联轴器，这种联轴器的特点是大扭矩承载、
高扭矩刚性和卓越灵敏度；免维护、超强抗油和耐腐蚀性；零回转间隙；体积小巧的联轴器，总长度短 ，结构简单。
3. 滚珠丝杠—选用的滚珠丝杠精度高，并通过使用高纯净度的合金钢并采取特殊的表面热处理方式，使产品具有优异的耐久性。 4. 丝杠螺母座—采用径向安装尺寸小，安装简便的丝杠螺母座。
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第 2 章 滚珠丝杠副的计算
2.1 滚珠丝杠副支撑方式的选择
两端固定的支承形式，选背对背60°角接触推力球轴承
2.2 丝杠导程P的确定
丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最高速度为Vmax、伺服电机的最高转速Nmax、及电机与丝杠的传动比i来确定,基本丝杠导程应满足式为:
P?Vmax
i*NmaxP: 滚珠丝杠副的导程 mm Vmax:工作台最高移动速度 mm/min Nmax:电机最高转速 r/min 已知：Vmax=15m/min=15000mm/min
Nmax=1500r/min
因伺服电机与丝杠直联，i=1 P=15000/1500=10 mm 车床改造中取整数 所以取P=10mm
2.3 承载能力校核
2.3.1 切削力的计算 Fc=0.67D1．5
Fc：Ff：Fp=1:0.1:0.15
式中，D为车床床身上的最大回转直径(mm)。
Fc为垂直向的切削力（N） Ff为进给方向上的分力（N） Fp为吃刀方向上的分力（N）
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D=500(mm)
Fc=0.67*5001．5 = 7490.83N Ff=0.1 Fc=0.1*7490.83=749.08N Fp=0.15 Fc=0.15*7490.83=1123.62N 2.3.2 摩擦阻力F1的计算
溜板箱与导轨为滑动摩擦，摩擦系数u（0.08～02）取u=0.1 F1=（G+ Fc）*u
式中G--工作台质量设为800kg F1=（8000+7490.83）*0.1=1549.083N 2.3.3 承载能力校核 计算丝杠的最大动载荷Q Cam=
3LfHfwPmax?Co
6式中 L——为滚珠丝杠的寿命系数（单位为1* 10??）L=60NT/106其中T
为使用寿命时间（H）,两班制工作十年 所以取T=20000，电机最大转速N=3000
fH——为硬度系数（HRC >=58时为1.0，等于55时为1.11，52.5时为1.35，
50时为1.56，45时为2.40）因为HRC=58，所以fH=1.0
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fw——载荷系数（平稳或轻冲击时为1.0～1.2中等冲击时为1.2～
1.5，较大冲击时为1.5～2.5）机床属于中等冲击所以
fw=1.2
Cam -----额定动载荷
Pmax= Fp +F1=1123.62+1549.083=2672.703N
L=60NT/106=3600 则Cam =49154.82N
2.3.4 确定允许的最小螺纹底径 （1） 估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ②
≤（1/3～1/2）重复定位精度 ≤（1/4～1/5）定位精度
: 最大轴向变形量 μm
已知：工作台的定位精度30μm, 重复定位精度20μm ① ②
=（6.67 ~ 10）μm = (6 ~ 7.5) μm
=6μm
取两种结果的小值
(2）估算最小螺纹底径
L=行程+安全行程+2*余程+螺母长度+支承长度
1.1～1.2)行程+（25～30）取 L=1.4*行程+30L0
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静摩擦力F0=W??
已知：行程为600mm, W1=8000N ,μ
0=0.1
代入得 L=1020mm F0=800N d2m=14.38mm
2.3.5 初步确定滚珠丝杠副的规格代号 由计算出的FF6310-4 Ph=10mm
Ca=51500>Cam=49154.82N d2=57.3mm
2.3.6 确定滚珠丝杠副预紧力
在样本中取相应规格的滚珠丝杠副
Fmax=Pmax= Fp +F1=1123.62+1549.083=2672.703N 则 Fp=890.901N
2.3.7 行程补偿值与与拉伸力 (1) 行程补偿值C
已知温度变化值Δt为2.5℃ LU=工作台行程+安全行程+2*余程 =600+100+2*20=740mm 故 C=0.02mm (2) 预拉伸力
代入得
Ft=1.95*2.5*57.3*57.3=12804.8N
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