目录 摘要I Abstract II 1绪论2 1.1示教型雕铣机课题介绍2 1.2小型示教型雕铣机的特点及现状2 1.2.1国内数控雕铣机的发展和现状2 1.2.2典型数控雕铣机的介绍3 1.3示教型雕铣机的主要技术参数5 2示教型雕铣机总体布局设计方案6 2.1机床总体布局设计6 2.2设计方案分析6 3各轴系统的设计方案8 3.1 Z向主传动系统的方案设计8 3.2进给系统方案设计8 3.2.1滚珠丝杠副的选择8 3.2.2滚珠丝杠的支承结构9 3.2.3支承轴承的选择10 3.2.4滚珠丝杠的制动装置10 3.2.5步进电机与进给丝杠的联结结构10 3.2.6导轨11 4主轴系统零部件的计算与校核12 4.1主轴系统的重力计算12 4.2主轴铣削力计算12 4.3滚珠丝杠副的选择计算13 4.4进给伺服电机功率的计算及选择20 5电气部分设计25 5.1硬件部分电路设计25 5.2 80C51外部电路扩展25 5.3控制系统总体设计26 结论28 致谢29 参考文献30 3各轴系统的设计方案 3.1 Z向主传动系统的方案设计 主运动方案通常有两种:一是直接采用专用的雕铣刀头,二是采用直流电机带动的主轴机构。专用的雕铣头的优点虽很多，但是必须配以与之配套的变频调速装置，价格相对昂贵。因此，从经济性的角度出发，采用直流电机带动主轴机构。直流电机具有以下特点: 1.调速范围宽其转子转速可在宽广的范围内连续调节并稳定运行。 2.特性呈线性不论机械特性还是调节特性都呈现良好的线性度。即在整个调节范围内，转速随转矩的变化关系或是转速随控制电压的变化关系都是线性的。 3.快速反应在输入控制信号的作用下，转子能迅速地反应动作，时间常数校 故选用直流电机带动主轴机构的方案。直流电机通过弹性夹头直接与刀具连接。 3.2进给系统方案设计 在数控机床中，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常需满足低摩擦、低惯量、高精度、无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。机床的精度很大程度取决于进给丝杠的精度和机床导轨的精度，因此，雕铣机进给系统采用内循环浮动式垫片预紧滚珠丝杠副，采用高精度直线导轨。 3.2.1滚珠丝杠副的选择 本设计中工作台的丝杆选用的是滚珠丝杆副。滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。滚珠丝杠的摩擦系数小，传动效率高。 滚珠丝杠主要承受轴向载荷，因此对丝杠轴承的轴向精度和刚度要求较高。选定进给传动用滚珠丝杠副时，主要考虑的内容是：与机床定位精度要求相适应的丝杠精度、丝杠的刚性与转动惯量。在开环和半闭环数控机床中，滚珠丝杠的精度将直接影响机床的定位精度和随动精度。为了获得高精度、高刚度的进给系统，应选用精度高的滚珠丝杠传动副。但是，随着丝杠精度的提高，其价格也将大大上升。本机床进给方向的滚珠丝杠副的精度等级为4级。4级精度的丝杠经采用一些如消隙、螺距误差补偿等措施，完全能满足机床的定位精度要求。 丝杠的刚度与直径的大小直接相关，直径大、刚度就好。要想使进给驱动系统有足够的刚性，就要选用直径粗大的丝杠。但是，随着直径的增大，其转动惯量也大大增大。本机床经设计计算后选定Z轴滚珠丝杠的公称直径为25mm，导程为4mm。