摘 要

五轴联动数控机床在机械制造、模具生产等行业应用十分普遍，而它的性能很大程度上取决于进给部件的性能，因此研究和开发高性能的进给部件是数控机床设计成败的关键之一。

本次设计首先根据加工工件形状、尺寸、精度、材料特性等实际使用要求，对数控教学机进行了功能规划和性能分析。重点分析了本机床的目标精度，并对各关键部件进行了选型和精度设计。

本次设计的数控教学机进给装置结构简单明了而且非常灵活。用伺服电机带动滚珠丝杠副的旋转，从而带动工作台在某一直线上运动，在X、Y两个方向上的直线运动经合成后，从而使刀具能够加工工件的每个表面，使机床的可加工性比较强，保证刀具切削点有合适的线速度，使刀具始终处于最佳的切削角度和状态，以提高加工质量。直线导轨、回转工作台都是保证零件和刀具之间产生严格相对运动的超精密运动部件，它们的精度和成本直接决定了超精密加工机床的精度和成本。本文对这些部件的结构进行了设计，并对各自的性能进行了分析。

关键字：数控机床 加工中心 进给装置 精度

Abstract

Five-axis CNC machine tool in machinery manufacturing, mold manufacturing and other industries is very common, and the performance of the machining center depends largely on the performance of the servo system, therefore, the research and development of high performance servo feed system is critical to the success of the design of CNC machine.

Firstly, the design programming the functions and analysis the performance of the teaching of CNC machine tool according to practical use requirement like manufacturing workpiece’s shape, size, precision, material properties, etc. Focus to analyze the goal of this machine tool accuracy, and select the type and design the precision for the key components.

The design of the CNC machine work feeder has the advantages of simple structure and it’s very flexible. Use motor drive the ball screw pair of rotating, Thus the bed can move in a line, I use such a same line device in X, Y, two directions, Thus the machining tool can process part any surface at any place, make sure the manufacturability is strong, Ensure cutting tools are appropriate, make linear cutting tools are always the best Angle and the state, in order to improve the quality of processing. While this design each structure in order to ensure the accuracy and the strength of material and using common material as soon as possible. The cost of design is nice.Linear guide and rotated table are precision motion components that ensure restrict relative motion between the work piece and the tool.The cost and accuracy of them influence the cost and accuracy of machine tool directly.This text designs and analyzes the proper structural for these units.

Keywords : CNC machine tool Machining Center work feeder Accuracy

目 录

1前言 1

1.1 课题提出的背景 1

1.2 设计的意义及目的 1

1.3 设计数据要求 2

1.4 设计图纸和说明书要求 3

1.5 课题研究内容 3

1.6国内外同类研究概况 4

1.7 研究内容特色与创新 4

2进给传动系统总体介绍 6

2.1 数控教学机进给部件的组成概述 6

2.2 进给传动系统概述 7

2.2.1 进给系统的分类及要求 7

2.3 总体设计方案 9

3进给传动零件计算和选择 10

3.1 滚珠丝杠副机构 10

3.1.1 滚动丝杠副的特点 10

3.1.2 丝杠的导程和转速 11

3.1.3 丝杠精度 11

3.1.4 丝杠选择 12

3.2 滚珠丝杠支承选择设计 14

3.2.1 滚珠丝杠副的安装形式概述 14

3.2.2 本设计的支撑形式 17

3.3 驱动电机的计算与选型 18

3.3.1 计算折算到电动机轴上的负载惯量 18

3.3.2 计算折算到电动机轴上的负载力矩 18

3.3.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 19

3.3.4 确定电动机型号 20

3.4 导轨的选择 21

3.4.1 导轨的分类概述 21

3.4.2 导轨的设计计算 23

3.4.3对导轨的要求 23

3.4.4导轨的设计原则 24

3.4.5导轨的选择 24

3.4.6导轨的计算 25

3.4.7 提高导轨耐磨性的措施 27

3.5 定位块的设计 28

3.6 机床床身的设计 30

3.7 进给系统的验算 31

3.7.1 定位误差验算 33

4总结 34

5致谢 35

参考文献 36

1前言

1.1 课题提出的背景

机床作为当前机械加工产业的主要设备，在某种意义能够代表了一个国家的机械制造业水平的高与低，机床设备不但同家的航空工业、船舶制造、军工产业、科研技术、精密器械等设备制造行业有着非常大的关系，而且还与人们的日常生活等方方面面密不可分。从某种意义上来讲，如果一个国家没有制造业的支撑，这个国家就很难真正的实现现代化的建设。而五轴联动数控机床是目前世界上最先进的机床设备，如果国家拥有五轴数控机床则象征着国家目前的机床制造业的处在世界上最先进的水准，在数控机床的制造技术上处于领先的地位，所以对于五轴数控机床的研制一直以来都是世界各制造大国不遗余力的研发重点展对象。

随着工业科技的不断发展，普通机床已经不能够满足部分工厂的需要了，数控加工以其高精度、高效率、高柔性成为制造行业不能缺少的先进技术加工方式，迎合了各行各业的广泛需求。数控教学机是在数控机床基础上的一大发展，它适应时代的要求而迅速发展——省力、省时、节能。最重要的是，它能够让学生们在教学过程中就能够尽快掌握数控机床的操作与实际运用。

数控教学机的进给运动是通过伺服驱动装置实现的。伺服驱动装置的性能，在很大程度上决定了机床的性能，因此，研究和开发高性能的伺服进给系统，始终是研究现代数控机床的关键之一。