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1、 摘要数控机床是综合应用计算机自动控制，自动检测级精密机械等高新技术的产物，随着科学技术的迅猛发展，数控机床已是衡量一个国家机械制造工业水平的重要标志，我国正在成为世界制造中心。数控技术及数控机床的广泛应用，给机械制造业的产业结构、产品种类和档次以及生产方式带来了革命性的变化。数控机床是现代加工车间最重要的装备。现代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技术，都是建立在数控技术之上的。因此，大量普及应用数控机床，振兴制造业就成为我国经济发展的当务之急。近年来，我国数控机床的产量以每年超过30%的速度递增，目前我国在役数控机床约20万台。因此，掌握现代数控机床知识是现代机电类专业
2、学生必不可少的一项基本技能。本设计对数控机床的滑台部分进行了研究，报告了对我国数控机床的原理进行了分析。关键词：设备 滑台 选择ABSTRACTCNC machine tool is a comprehensive application of computer automatic control, auto-detection-level high-tech products such as precision machinery, with the rapid development of science and technology, numerical control machine
3、tool is to measure the level of a countrys machinery manufacturing industry an important sign that China is the worlds manufacturing center. CNC technology and CNC machine tool widely used for industrial machinery manufacturing industry, product type and grade as well as the mode of production has b
4、rought a revolutionary change. CNC machine tool is the most important modern processing plant equipment. Modern CAD / CAM, FMS, CIMS, agile manufacturing and intelligent manufacturing technology, are based on numerical control technology on top of. Therefore, a large number of universal application
5、of numerical control machine tools, to revitalize the manufacturing sector has become Chinas economic development priority. In recent years, Chinas annual output of CNC machine tools more than 30% of the rate of increase, the current in-service CNC machine tools in China about 20 million units. Thus
6、, taking advantage of modern CNC machine tools of modern mechanical and electrical knowledge is essential to a class of professional students in basic skills.The design of the CNC machine tool slide parts of Taiwan have been studied, reported on the principle of CNC machine tools in China were analy
7、zed.KEY WORDS: Equipment Slide Selection目 录摘要1引言5第一章 数控滑台的结构设计和设计方案61.1 数控滑台的结构设计61.2 数控滑台的总体设计方案6第二章 数控滑台结构件的设计82.1 导轨的设计82.1.1 塑料滑动导轨92.1.2 滚动导轨92.1.3 静压导轨102.1.4 动压导轨112.1.5 卸荷导轨112.2 滑鞍的设计122.2.1 概述122.2.2 滑鞍的结构与尺寸要求122.3 滑鞍连接座的设计13第三章 数控滑台传动件的选择153.1. 电动机类型的选择153.1.1 交流伺服电动机的运行特点：153.1.2 电动机的选择
8、原则：153.1.3 确定电动机的型号153.2 联轴器的设计与选择173.2.1 联轴器的作用173.2.2 联轴器的结构原理及型号选择173.3 滚珠丝杠的选择193.3.1 滚珠丝杠的设计193.3.2 滚珠丝杠螺母副的设计203.4 轴承的选择213.4.1 概述213.4.2 滚动轴承的结构213.4.3 滚动轴承的选择22结论24致谢25参考文献26引言数字控制机床（Numerically Controlled Machine Tool），是近代发展起来的一种自动控制机床，通过数字信息控制机床的运转。数控机床的发展完全依赖于数控系统的发展。自1952年美国研制出第一台数控铣床起，数
9、控系统经历了两个阶段和六代的发展。1. 数控（NC）阶段（1952-1970年）早期计算机的运算速度低，这虽然对当时的科学计算和数据处理影响不大但却不能适应机床适时控制的要求。人们不得不采用数字逻辑电路“搭”成一台机床专用计算机作为数控系统，这被称为硬件连接数控（Hard-wired NC），简称为数控（NC）。随着元器件的发展，这个阶段经历了三代，即：第一代数控：1952-1959年采用电子管元件构成的专用NC装置。第二代数控：1959-1964年采用晶体管电路的NC装置。第三代数控：1965-1970年采用小、中规模集成电路的NC装置。2. 计算机数控（CNC）阶段（1970至今） 到19
10、70年，通用小型计算机已批量生产，其运算速度比五六十年代有了大幅度的提高，这比专门“搭”成的专用计算机成本低、可靠性高，于是将它移植过来作为数控系统的核心部件，从此进入了计算机数控（CNC）阶段。随着计算机技术的发展，这个阶段也经历了三代，即： 第四代数控：1970-1974年采用大规模集成电路的小型通用计算机数控系统。 第五代数控：1974-1990年应用微机处理的计算机数控系统。 第六代数控：1990年以后，PC（个人计算机）的性能已发展到很高的阶段，可满足作为数控系统核心部件的要求，数控系统从此进入了基于PC（PC-BASED）的时代。在20余年间，数控机床的设计和制造技术有较大提高，主
11、要表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护的人才;通过合作生产先进数控机床，使设计、制造、使用水平大大提高，缩小了与世界先进技术的差距;通过利用国外先进元部件、数控系统配套，开始能自行设计及制造高速、高性能、五面或五轴联动加工的数控机床，供应国内市场的需求，但对关键技术的试验、消化、掌握及创新却较差。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处於从仿制走向自行开发阶段，与日本数控机床的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样的指引;严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人;缺少深入系统的科研工作;元部件和数控系统不配套;企业
12、和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。本课题的总体思路是：在满足基本传动的前提下，采用合理的传动方式，导轨采用合理的结构形式，实现交流伺服电机联轴器滚珠丝杠丝杠螺母座滑鞍。本设计要解决的主要问题是伺服电机的型号的选择，联轴器的设计与选择，滚珠丝杠的设计及滑鞍的设计等问题。第一章 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
13、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1070，此外，交流电动机的容量可比直流电
14、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。5. 滑鞍采用田字格结构，彻底减轻滑鞍的重量，数控滑台的总体结构如图1-1所示：图1-1 数控滑台的总体结构第二章 数控滑台结构件的设计2.1 导轨的
15、设计数控机床的运动部件（如刀架、工作台等）都是沿着床身、立柱、横梁等基础件的导轨面运动的，因此，导轨的功用就是支撑和导向，也就是支撑运动部件并保证运动部件在外力（运动部件本身的重量、工件的重量、切削力、牵引力等）的作用下，能准确地沿着一定的方向运动。所以导轨副作为数控机床的重要部件之一，它在很大程度上决定着数控机床的刚度、精度和精度保持性。数控机床导轨应满足以下基本要求。（1）高导向精度 导向精度是指机床的运动部件沿导轨移动时的直线性和它与有关基面之间相互位置的准确性。无论在空载或切削加工时，导轨都应有足够的刚度和导向精度。影响导轨精度的主要因素有导轨的结构形式、导轨的制造精度和装配质量以及导轨与基础件的刚度等。（2）良好的精度保持性 精度保持性是指导轨在长期的使用中保持导向精度的能力。导轨的耐磨性是保持精度的决定性因素
