数控车床的步进伺服系统的设计设计

南 阳 理 工 学 院本科生毕业设计 (论文) 学院（系）： 机械与汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生： 程 胜 金 指 导 教 师： 王 志 奎 完成日期 2015 年 5 月南阳理工学院本科生毕业设计（论文）数控车床的步进伺服系统设计Numerical Control Lathe Stepping Servo System is Designed 总计： 毕业设计（论文） 24页表格： 1个插图： 8幅 南 阳 理 工 学 院 本 科 毕 业 设 计（论文）数控车床的步进伺服系统设计Numerical Control Lathe Stepping Servo System is Designed学 院（部）： 机械与汽车工程学院 专 业： 机械设计制造及其自化 学 生 姓 名： 程 胜 金 学 号： 1302224043 指 导 教 师： 王 志 奎 （教授） 评 阅 教 师： 完 成 日 期： 2015-5-20 数控车床的步进伺服系统设计机械设计制造及其自动化 程胜金［摘　要］ 本课题主要是对华中数控车床CJK6032A步进伺服系统的设计，该车床是一台教学型数控车床，它具有外形尺寸小，切削速度高等特点。

课题是在对华中数控车床进给机构充分了解的基础上，然后进行数控车床进给系统机械部分的设计计算主要进行横向和纵向滚丝杠螺母副的选型与计算、导轨的设计选型、传动系统的刚度计算与校核，最后进行步进电机的参数计算及选型该课题的实施主要是培养我们运用已学过的专业知识，进行分析、解决实际问题的能力同时也是为了对我们所学过的专业知识综合的考查，为我们以后的工作和学习打下了基础 ［关键词］ 数控车床；进给机构；滚珠丝杠；伺服系统Numerical Control Lathe Stepping Servo System is DesignedMechanical design manufacturing and automation CHENG Sheng—jinAbstract：This topic is mainly to huazhong nc lathe CJK6032A stepping servo system design,The lathe is a teaching model of CNC lathe,Its small dimension, high cutting speed, etc.Subject is in of huazhong CNC lathes feed mechanism on the basis of full understanding，Then the mechanical parts of the CNC lathe feed system design and calculation.Mainly in horizontal and vertical rolling screw nut pair of selection and calculation, guide the design of the type selection, calculation and checking the stiffness of transmission system and the last part of step motor, which is calculation and selection.The subject of the implementation of the main is to cultivate us to use the professional knowledge has learned, analysis and solution actual problem ability，Is also in order to we had learned the professional knowledge of comprehensive examination,Laid the foundation for our future work and study.Key words:CNC lathe; Feed mechanism; Ball screw；Servo system目 录1 绪论 11.1 选课背景及意义 11.2 课题研究的主要内容及目的 11.3 相关课题国内外研究的现状 21.3.1 国内外数控车床的现状 21.3.2 数控车床的发展趋势 32 数控车床进给伺服系统的结构和工作原理及基本要求 52.1 数控车床的步进伺服系统的结构和工作原理 52.2 数控车床的步进伺服系统的基本要求 53 数控车床的步进伺服系统的总体设计 83.1 数控车床的步进伺服系统的主要技术参数及要求 83.2 滚珠丝杠螺母副的设计 83.2.1 X方向滚珠丝杠螺母副的设计 93.2.2 Z方向滚珠丝杠螺母副的设计 123.3步进电机的选择 143.3.1 带动X方向滚珠丝杠驱动电机的选型 153.3.2 带动Z方向滚珠丝杠驱动电机的选型 163.4 驱动电机和滚珠丝杠的联接 173.5 导轨副的设计和选型 184 数控车床进给传动系统的死区误差分析 204.1 X方向进给传动系统的死区误差计算 204.2 Z方向进给传动系统的死区误差计算 20结束语 22参考文献 23致谢 241 绪论1.1 选课背景及意义 数控车床有不错的柔性当加工东西不一样，我们只需要重新改变一下加工程序就行了，原来的程序可存留着不动就行，不用再跟组合机床那样，针对新加工零件重新设计机床致使生产准备时间太长。

而华中数控车床，在保证零件加工时候的精度的时候主要靠两个方面实现：系统的控制和机床自身的机械传动精度数控车床的进给传动系统需要对进给位移的位置还有速度一起实现它的自动控制所以说数控车床与普通车床比起来当然是数控车床精度好为了确保机械传动系统的传动精度还有他们的工作的平稳性，我们掌握数控车床进给机构的设计对于机械设计制造及其自动化专业的学生意义很大本课题要求我们结合本专业所学的知识对数控车床进给机构进行结构与工作原理的分析，按要求对参数进行选择、设计、校核，实现数控车床进给机构的传动精度和工作的平稳性该课题的实施主要是培养我们运用已学过的专业知识，进行分析、解决实际问题的能力，加强、提升所学专业知识，增强我们的团队合作意识能力1.2 课题研究的主要内容及目的这篇论文是对华中数控车床的步进伺服系统的总体的设计，还有横向及纵向伺服进给机构的一些理论参数的理论计算，结构设计还有绘装配图，主要参考对华中数控床进给机构进行参数选择，计算，校核和运动仿真比如说导轨的设计选型、滚珠丝杠螺母副的选型与计算、进给传动系统的刚度计算和进给传动系统的误差分析、驱动电机的选型驱动电计算机、滚珠丝杠的联接、驱动电机与进给传动系统的动态特性分析等等。

设计的重点和难点是：滚珠丝杠螺母副的参数计算及设计、驱动电机的选型与计算、机械传动系统的误差计算与分析、滚珠丝杠螺母副的参数计算和设计在设计中，我们首先先通过参观数控车床还查阅资料了解了它们系统的工作原理和它的作用还有结构特点等等选择合适的计算法，根据计算结果查阅机械设计手册，然后去画出零件及车床总体的结构图本课题设计的目的是，培养我们综合运用基础知识和专业知识以及解决工程实际问题的能力提高我们的综合素质和创新能力，受到本专业工程技术和科学研究工作的基本训练，使我们的工程绘图、查阅各专业产书籍、解决和解决问题的能力以及使用手册等基本技能得到训练和提高学习培养正确的设计思想、严肃认真负责的科学态度，加强团队合作的精神在设计中，先通过参观及查阅等了解数控车床步进伺服系统的工作原理，作用及结构特点查阅数控车床说明书查找在设计中要用到的一些参数，根据计算结果查阅手册，得出设计参数然后根据这些尺寸绘制零件图和装配图在零件图和装配图的绘制中，利用CAD软件绘制零件图，完成四张A0图纸最后，写说明书1.3 相关课题国内外研究的现状1.3.1 国内外数控车床的现状从20世纪中期开始数控这种技术在世界上出现到现在，数控机床给世界上的制造业带来了翻天覆地的大变化。

然而呢伴随着计算机技术还有制造业的快速发展还有装备制造业对数控机床的大量的需要，数控机床的使用范围一直在不停的扩大而且还不断的发展成为了更适应生产加工的要求十二五”是我们国家数控机床发展的一个很重要的时间段，这时全世界已经从最困难的金融危机中走出来，国内需求拉动的效果非常明显高档数控机床与基础制造装备”科技重大专项已经全面启动并且实施数控车床是在数控机床中占有很大的比例的、它的自动化程度高、结构较复杂的先进加工设备， 因此有必要了解数控车床技术发展的现状和趋势，为了进一步促进我国数控车床的发展、提高我国数控车床技术水平做好了充分的准备[1]我国从20世纪50年代开始数控系统的研究，经过多方面的努力和技术的公关，1958年研制出第一代数控系统产品，1966年研制出第二代数控系统产品，1972年研制出第三代产品，1975年我国数控系统发展进入了第四代，1979年10月欧洲国际机床展览会在意大利工业中心米兰举行，展览会上首次展出了我国和其他国家共同制造的微型计算机数控机床，这就说明了我国数控系统也进入了第五代由于各种原因，我国的数控个系统一直到了1981年才得到了进一步的发展：在六五期间主要进行了数控系统及驱动技术的引进，并且还开发出来了几种典型的数控系统，七五期间通过公关在对引进的数控系统进行消化吸收和国产化的基础上，衍生出来了好几种产品；八五期间继续进行数控系统的公关，重点开发了普及型的数控系统，还对数控机床主机数控系统和相关配件重点生产企业进行改造升级；在九五期间我们国家继续对数控机床关键配套产品质量优选技术；十五期间继续进行数控系统及装备的公关；十一五计划要在高档数控机床设计制造方面实现突破。

目前国外数控机床正向着高精度、高效率、高柔性、高自动化方向发展这将对数控机床步进伺服机械传动系统的精度、机械结构、可靠性要求很高例如：日本法怒克公司、三菱电机公司、安川电机公司、德国西门子公司、aeg公司、力士乐公司、通用电气公司等均先后在1984年前后将交流伺服系统付诸使用例如：NEF 400/600 是德玛吉生产的一款数控机床，在同类 机床中切削效率最高，几何精度最好 NEF 400/600 的主 要特点如下：（1）伺服系统中机械传动部分精度高；（2）进给传动系统的误差比较低；（3）高稳 定 性 的 铸 铁 床 身 ；（4）标配 12 位刀塔 VDI 30（NEF 600：VDI 40）；（5）标配自动（液压）控制尾座；（6）数字驱动伺服系统实现高精度；（7）主轴回转精度可达到纳米级（8）通过新型长身结构实现更佳的排屑9）动力刀具等[2]而我国面临的情况不仅是数控机床占有率低主要是产品质量、可靠性、伺服系统精度、可靠性不是太好几十年来对国内外数控机床机械结构的剥析我国正努力向数控机床加工精度发展要想提高精度就必须从提高步进伺服系统机械结构部分的设计入手综上所述我国数控车床技术产业大而不强，尤其是对步进伺服系统的创新设计还需要加大对组成伺服系统中每个重要基础元器件的创新力度 ，并且加强对数控伺服系统的开发力度还有必须不断完善与提高机床加工精度和自动化效率，逐步缩小与世界先进水平的差距。

1.3.2 数控车床的发展趋势为了满足市场和科学技术发展的需要，现在带制造技术对数控技术提出了更高的要求，他们的发展趋势主要表现在以下几个方面：性能方面的发展趋势：他们的高速、高精度、高效率是因为采取了高速的CPU芯片、RISC芯片、多CPU控制系统还有就是带高分辨率绝对试的检测元件的交流数字伺服系统，而且还采用了改善机床动态以及它们的静态特性等有效措施，机床的速度和它的精度还有效率比以前的数控车床已经大大提高了如图1-1所示表1-1 计算机数控系统的发展趋势项目发展趋势硬件开放式数控系统，PC集成技术，系统模块化软件开放式数控系统，标准操作系统，实时运行库CNC内核三维刀具补偿，样条查补监控与诊断自适应技术，分布式监控，智能故障诊断编程功能三维图形模拟，面向车间的编程WOP/CAD/CAM伺服系统交流数字技术，高速串行数字网络接口人机交互用户可设计的界面网络功能制造自动化协议、制造报文规范、现场总线等智能化、网络化、柔性化、集成化:21世纪的数控车床它是有一定的数控系统的，它们更具有人性化和智能化，数控机床的智能在数控系统中在各个方面都有体现：为了要加工效率还有加工质量的智能化程度，比如说自己适应控制还有加工工艺参数的自动形成。

为提高驱动性能还有它们的使用连接方等面的智能化，比如说前馈控制以及电动机参数的自适应控制和自动识别负载自动选定模型、自整定等机床互联网还可以进行远程控制和无人化操作这样就可以通过网络在任何一台机床上就可以对其它机床进行编程，操作，运行，不一样的机床控制面板上的画面可以同时显示在每一种机床的屏幕上面开放性:根据国际上的电气电子协会的定义“一个开放式系统提供了使合理实现的应用程序运行于来自多个控制供应商的不同平台及与其他系统提供相互操作的能力，并具有一个用来与用户交互的持续风格正因为叫开放式系统就是因为数控系统的开发可以在统一的一个很大的公共运行平台上面，并且我们面向我们的机床厂家还有最后的客户们的身上，并且通过改变去增加或者剪减少结构构对象，使它们的行程系列化标准化目前的开放系统试数控体系在规范比如说通信较规范配置规较范、数控系统功能库还有它们的数控系统用到的功能软件开发等成为目前研究的核心内容使用功能模块部件组成的数控车床；采用工艺策划加工数据库向用户开放等数控系统开放化已经成为数控系统的将来的发展方向[3]2 数控车床进给伺服系统的结构和工作原理及基本要求2.1 数控车床的步进伺服系统的结构和工作原理步进伺服进给伺服系统它是以移动物件的位置变化还有它的速度的变化作为控制量的自动控制系统。

它主要是由包括电动机还有控制以及驱动装置在内的等物件组成的步进伺服电动机是进给系统的动力物件，它是提供执行部件运动所需要的动力，伺服电机有步进电动机和直流伺服电动机和交流伺服电动机以及和直线电动机等几种[4]步进伺服进给伺服系统主要是由这些个部分组成：位置控制单元还有速度控制单元还有驱动单元还有检测与反馈单元和机械执行部件如图2-1所示进伺服系统的主要作用就是要接收数控系统发出的进给速度还有发出的位移指令信号并且由伺服驱动电路作转换并且放大然，后经过伺服驱动装置比如直流、交流、功率步进电动机或者是电液脉冲马达还有机械传动机构驱动机床的工作台、主轴等执行部件来实现工作的进给还有它的快速移动驱动原件的主要作用是将进给指令转变为驱动执行原件所需要的那种信号样式，机械执行原件就会将该信号变成为相应的机械移动位移检测与反馈单元就会将工作台的实际的位置检测以后反馈给比较控制环节，这样比较控制环节就会将指令信号还有反馈信号进行对比，取两者的差值当作伺服系统的跟随误差经驱动控制单元，驱动控制执行原件带动工作台的移动如图2-1中的实线部分为开环进给伺服系统的基本的结构图2-1 伺服系统结构图2.2 数控车床的步进伺服系统的基本要求具有数字调节系统的进给驱动系统都统一称为伺服系统。

所有的进给伺服驱动系统都是伺服系统进给伺服驱动系统不仅仅是数控机床的一个很重要的组成部分，同时也是它区别于一般普通机床的一个重要特殊的部分数控机床对进给伺服系统的性能指标可总结为：它具有定位精度高和跟踪指令信号的响应快还有就是系统的稳定性比较好稳定性要求：所谓系统的稳定性，既系统在输入量改变、启动状态或干扰作用下，其输出量经过几次衰减震荡后，能迅速的稳定在新的或原有的平衡状态下它是进给伺服系统能够正常工作的基本条件它包含绝对稳定性和相对稳定性进给伺服系统的稳定性和系统的惯性、刚度、阻尼以及系统增益都有关系适当选择系统的机械参数并使他们达到最佳匹配是进给伺服系统设计的目标之一精度要求：我们知道所谓的进给伺服系统的精度要求是指系统的输出量的复现输入量的精度的程度范围也就是说它的准确性它包含动态误差也就是我们说的瞬态过程出现的偏差还有稳态误差：也就是我们所讲的瞬态过程结束以后系统中存在的偏差也就是说元件误差还有就是干扰误差响应速度要求快：所谓快速响应特性是指系统对指令输入信号的响应速度及瞬态过程结束的迅速程度，既在无超调的前提下，执行部件的运动速度建立时间tp尽可能的短，（如图2-2）所示它包含系统的响应时间，传动装置的的加速能力；直接影响机床的加工精度和生产率。

系统的响应速度越快，则加工效率越高但响应速度过快会造成系统的超调，甚至会影响系统的不稳定因此，应适当选择快速响应特性图2-2 进给伺服系统的响应速度要求负载特性要硬：在系统负载范围里当负载变化的时候，输出的速度应改是基本不变的也就是说非常的小，（如图2-3）所示，当负载发生突然变化的时候，这就要求速度的恢复的时间很短并且没有振荡，也就是说尽可能的短；需要具备足够的过载的能力这就是要求伺服系统应该有良好的静态还有动态刚度等等图2-3进给伺服系统的负载特性低速—大转矩要求：数控机床经常在低速的情况下进行重切屑，这就要求数控机床具有低速—大转矩的特性除了以上要求以外，进给伺服系统还需要能可逆运行并且频繁灵活的启停；并且必须具有很高的可靠性能还有必须要维护使用方便尽量使成本低等特征[3]3 数控车床的步进伺服系统的总体设计3.1 数控车床的步进伺服系统的主要技术参数及要求 主轴电机功率：3kwX轴方向丝杠最大行程300mm；Z轴方向丝杠最大行程1100mm；X轴方向进给速度：mm/min；Z轴方向进给速度：mm/min；X轴脉冲当量：0.005mm；Z轴脉冲当量：0.01mm；X轴快速进给速度：mm/min；Z轴快速进给速度：mm/min；横向移动部件质量：30kg；纵向移动部件质量：100kg；材料选为HT200。

因为每当数控装置发出一个脉冲后经过10倍频的伺服放大（细分驱动技术）也既是将一个脉冲细分为10个脉冲然后作用于电机，因此根据丝杠导程、步距角和脉冲当量的关系p为丝杠导程，为步距角可以求得数车床X轴脉冲当量为0.002mm<0.005mm,Z轴脉冲当量为0.003mm<0.01mm,所以上述脉冲当量符合要求3.2 滚珠丝杠螺母副的设计首先我们来介绍一下滚珠丝杠螺母副的一些特点滚珠丝杠螺母副是把回转运动的东西改变为走直线运动的装置，目前在很多种数控车床的进给机械传动装置中得到了非常广泛的使用我们先来看图3-1所示，这是滚珠丝杠螺母副的结构图形，它的工作过程是：在丝杠和螺母上面加工出来一个弧形的螺旋槽，然后将他俩套装在一块做成一个螺旋滚道，在滚到内部使用滚珠充满当丝杠相对着螺母转动的时候，它们两个就会发生轴向位移，滚珠不但可以自己转动而且还可以沿着滚道循环的流动滚珠丝杠螺母副的这种独特的结构把以前传统的丝杠和螺母之间的滑动摩擦改变为滚动摩擦，所以他有以下很多优点[5][6]图3-1 滚珠丝杠螺母副的结构图（1）它具有传动效率，我们只到滚珠丝杠螺母副的机械传动效率是普通丝杠螺母副的3到4倍之多，估计滚珠丝杠螺母副的传动效率高达百分之九十六左右。

2）它的运动比较平稳，没有爬行因为它的摩擦系数很小并且动静系数接近，所以它的传动平稳，灵活所以能很好的消除爬行的现象3）它的使用寿命也比一般的丝杠要长，因为它是滚动摩擦，所以他们零件之间的摩擦力就很小，精度就很高从而寿命就很长4）滚珠丝杠螺母副预紧以后可以很有效的消除轴向间隙，所以没有反向死区，这时候也提高了传动的刚度当然了，滚珠丝杠螺母副也有一些缺点比如说它的结构非常复杂这样就会造成制造成本很高还有一点就是他不能自锁因为它是滚动摩擦摩擦系数很小所以它将旋转运动改变为直线运动的同时也可以将直线运动改变为旋转运动采用垂直布置的时候他就会因为零件的惯性或者自重下滑3.2.1 X方向滚珠丝杠螺母副的设计 计算丝杠导程：≥=2000/500=4mm工作台的最大快移速度；电机的最大转速 （3-1）计算当量载荷：D——最大回转直径移动部件估算，取 （3-2）计算预期当量载荷：取预紧系数 （3-3）预加载荷系数，最大轴向载荷，N计算滚珠丝杠螺纹小径：定位精度，重复定位精度 （3-4）则有：取最小值：；估算螺纹小径取两端固定支撑查机械设计手册：a=0.039;已知行程为300mm。

工作台总重W=448.9+300=748.9N ——滚珠丝杠有效行程 （3-6） a-承方式系数，按表3-2选取， W-滚珠丝杠副拖动工作台的质量； L-滚珠丝杠两轴承支点间的距离，mm查机械设计手册，由计算出来的选取型丝杠其参数为： （3-7）计算预紧力：计算行程补偿值，丝杠有效行程： （3-8） （3-9）Δt-温度变化值，2～3℃； 滚珠丝杠有效行程，mm则预拉伸力轴承的选择：轴承所受最大轴向载荷：,轴承内经略小于13.5mm,取d=12mm （3-10）轴承预加负荷选择轴承型号规格：,所以选择51101型推理球轴承其主要参数为：验算系统刚度： （3-11） （3-12）—滚子体直径，mm；Z—滚珠数；—最大轴向载荷。

（3-13） (3-14)——轴承刚度，与轴承类型和丝杠两端支承方式有关，N/µmR——轴向接触刚度，根据滚珠丝杠样本可以查得——滚珠丝杠副的预拉刚度，N/µm验算滚珠丝杠压杆稳定性：取丝杠最大受压长度 (3-15)临界压缩载荷，N; 安全系数，丝杠垂直安装时取1/2,水平安装时取1/3, 支撑系数，丝杠螺纹小径，mm, 丝杠最大受压长度，mm验算滚珠丝杠副极限转速： (3-16)验算额定静载荷： (3-17) 静安全系数，一般取1～2，有冲击及振动时取2～3；轴向最大载荷验算丝杠抗拉强度： (3-18)3.2.2 Z方向滚珠丝杠螺母副的设计计算丝杠导程：≥=6mm计算当量载荷：移动部件估算，取计算预期当量载荷：取预紧系数估算滚珠丝杠螺纹小径：采用两端固定支撑重复定位精度已知行程1110mm工作台总重：W=718.3+1000=1718.3N查机械设计手册，由计算出来的，选取型丝杠其主要参数为：计算预紧力：计算行程补偿值：丝杠有效行程为，；则预拉伸力为轴承的选择：轴承所受最大轴向载荷，轴承内经略小于d2=35.9mm,取d=30mm。

轴承预加负载：由条件所以选择51106推力球轴承其主要参数为：验算系统刚度：由验算滚珠丝杠稳定性：取丝杠最大受压强度：验算滚珠丝杠副极限转速：验算额定静载荷：验算丝杠抗拉强度：3.3步进电机的选择本节内容是关于步进电机的计算及选型，能够合理的选择步进电机也是一个非常重要的内容，一般情况下我们希望步进电机的输出转矩大，它的启动频率和运行频率很高，步矩误差相对小，但是性能价格比高但是增大转矩以及快速运行存在矛盾，因此，在实际选用的时候，必须全面考虑下面我们来看一下我选用的步进电机的外形尺寸图3-2步进伺服电机外形尺寸3.3.1 带动X方向滚珠丝杠驱动电机的选型 (3-19)电机转速：折算到电机轴上的负载惯量 (3-20)滑动部分转动惯量， (3-21)滚珠丝杠转动惯量：折算到电动机轴上的负载惯量：折算到电动机轴上的负载转矩： (3-22)电动机轴的加速转矩：—电动机的转动惯量 (3-23)折算到电动机轴上的总转矩：取安全系数k=2则需转矩： (3-24)查机械设计手册初选电机型号为：，的保持转矩为2.5》1.76，步角电机验算： (3-25)，则对应的频率为。

从的矩频特性曲线上可以看出此时电机输出转矩大于，故电机满足要求3.3.2 带动Z方向滚珠丝杠驱动电机的选型电机转速：折算到电机轴上的转动惯量滑动部分转动惯量，滚珠部分转动惯量：折算到电动机轴上的负载惯量：折算到电动机轴上的负载转矩：电动机轴上加速转矩：—电动机的转动惯量折算到电机轴上的总转矩：电动机选择：取安全系数k=2则必须转矩：，差机械设计手册，初选电机型号，保持转矩为4.5》3.67，步角电动机验算：，则对应的运行频率为：从矩频特性曲线上可以看出此时电机输出转矩大于，故电机满足要求3.4 驱动电机和滚珠丝杠的联接在本课题中伺服系统传动中，驱动电机带动滚珠丝杠连接部分所采用的连接是同步齿行带的连接使用同步齿行带传动是一种新型的带传动，进来同步齿形带传动在数控机床上得到了非常广泛的应用它有以下优点：齿形带兼有带传动和齿轮传动以及链传动的优点，而且它没有相对滑动，也不需要特别的张紧，它的传动效率高平均传动比准确，传动精度较高而且还有很好的减震性能，没有噪声，不需要润滑，传动平稳；带的强度高，厚度小，质量轻，因此可用于高速传动齿形带根据它的齿形的不同又分为梯形齿同步带还有圆弧齿同步带在本课题中我们选择的是圆弧齿同步齿形带。

如图3-3所示为同步齿形带连接的三种不同结构图，主要是小轮两端的固定有不同的变化因为梯形同步齿形带在传递功率时由于它的应力主要集中在齿根部分，这样会造成功率传递能力下降，并且与齿轮啮合时由于受力状况不好，这就会产生噪声和振动而圆弧齿同步齿形带均化了应力，改善了啮合条件所以本课题优先选用了圆弧形同步齿形带图3-3带轮结构图同步齿形带的主要技术参数：节距t是相邻两个齿在节线上的距离一般我们把强力层中的中心线规定作为齿形带的节线，并且把节线的周长当作齿形带的公称长度它的模数是节距与之比既m=t/代表带的基本特性尺寸，是齿形带尺寸计算的一个重要的依据，一般来说我们取齿形带的标注方法是：3.5 导轨副的设计和选型一般情况下我们常用的导轨截面形状分为三角形（分对称、不对称两种）矩形、燕尾形及圆形等四种但是每种又分为凸和凹两种类型，一般来讲凸型导轨不容易积存切屑脏污也不容易存储润滑油并且还容易在低速下工作，而凹形导轨则会相反它可以用于高速，但必须有良好的防护装置，以防止切屑脏污落入导轨中[9]本课题设计所选用的是对称三角行凸型导轨（如图3-4）所示下面我们来介绍以下三角形导轨它的优缺点导轨的尖顶朝上的称之为三角形导轨，尖顶朝上的称之为V型导轨。

这个导轨在垂直载荷的作用下它磨损后能够自动补偿自己而且不会产生间隙，所以说它的导向精度相对的比较好但是压板仍需要有间隙调整装置它的截面角度是由载荷的大小和导向要求来确定的，一般情况下定位900，但是为了增加承载面积减小比压，在导轨高度不变的情况下，应采用比较大的顶角一般来说是1150左右为了提高它的导向性，我们可以使用较小的顶角一般情况下取600为宜如果说在导轨上面所受的力，在两个方向上的分力差别很大，这个时候就需要采用不对称三角形来使力的作用方向尽可能的垂直于导轨面除此之外，导轨水平面与垂直方向上的误差的相互影响会给制造以及检验和维修带来非常的不便[7][8]图3-4导轨的截面形状本课题所选择的导轨副的组合形式是参照金工车间“cjk6032a”型数控车床选择的我选择的是三角形导轨和平面导轨的组合，因为这种组合形式的导轨如图3-5所示，它具有三角型导轨和矩形组合导轨两者都有的基本特点，但是由于它没有闭合导轨装置，所以只能应用在受力向下的工作场合中图3-5三角形和平面导轨的组合4 数控车床进给传动系统的死区误差分析4.1 X方向进给传动系统的死区误差计算传动装置的综合抗拉刚度：——最小抗拉刚度；——最大抗拉刚度。

由综合抗拉刚度引起的反向死区误差：由传动刚度变化引起的定位误差： （4-1）目前高精度的小型机床，死区误差控制到5um或更小；较高精度的中小型机床控制在之间；而中型控制的大型点控制的数控机床约为左右，通过以上计算数值计算误差在允许范围内4.2 Z方向进给传动系统的死区误差计算传动装置的综抗拉刚度：由综合抗拉刚度引起的反向死区误差：由传动刚度变化引起的定位误差：目前高精度的小型机床，死区误差控制到5um或更小；较高精度的中小型机床控制在之间；而中型控制的大型点控制的数控机床约为左右，所以，合格结束语毕业设计是对我大学期间所学到的知识的一次总结与综合性运用，是对以前每门课程设计的综合运用，是对我们所学知识的最终检验在最开始选课题的时候，因为我对数控机床这部分东西比较感兴趣，所以选择了有关数控机床设计等方面的毕业设计课题我设计的是数控车床步进伺服系统，主要设计内容是对数控车床步进伺服系统中的横向进给系统还有纵向进给系统的行设计在设计之初我没有一点头绪，不知道从何处下手，于是我先上网查了有关车床进给系统方面的信息，然后去学校图书馆查阅了进给伺服系统的相关资料，对数控车床的发展现状以及它的发展趋势有了进一步的了解，这也给我普及了不少的新的知识。

在设计之前，我对我们学校的一些数控车床进行了现场观察，主要看了机床的进给系统结构，与此同时并结合自己的课题对机床的总体布局做了进一步的研究规划，并且通过查阅资料以及现代机械设计手册，最终设计出了满足数控车床需要的横向进给系统及纵向进给系统大学的毕业设计是我们毕业后走向工作岗位的最后一次综合性学习，是一次理论和实践最好的结合的过程，是检验我们大学几年所学知识和运用知识的掌握情况在三个多月的毕业设计当中，更让我认识到理论联系实际的重要性，如果只有理论而没有进行实践是绝对不行的在设计的过程中，我参考了一些图纸和设计案例，在参考的基础上理解并分析其优缺点做到并取长补短，对自己其中不合理的部分进行了充分改进通过这次毕业设计，使得自己在查阅华中数控车床使用说明书和运用其中的数据以及中英文翻译还有运用专业知识和CAD绘图等方面的能力有了较大幅度的提升，对如何将机电互相结合起来有了非常深刻的认识，这也弥补了原来学习中的很多不足之处，也为自己以后从事机械方面的工作打下了坚实的基础，而且积累了一定的经验提高了发现问题分析问题解决问题的能力，对设计工作有了一定的认识总而言之，这次毕业设计的顺利完成让我我受益匪浅同时也从中学到了不少书本里学习不到的东西，不但进一步巩固了我以前学习过的专业知识，而且还学到了很以前从来没有接触过的好多新东西，这也为我马上走向社会打下了坚实的基础。

同时也使我学会了该如何去做一个真正的设计，以及它的步骤和思想方法参考文献[1] 徐文昌.数控技术[M].中国轻工业出版社.2004；[2] 刘宏伟.机床数控技术[M].华中科技大学出版社.2010；[3] 王爱玲.现代数控机床[M].国防工业出版社.2009；[4] 张新义.数控机床系统设计[M].机械工业出版社.1994；[5] 王大同,谢里阳.现代机械设计手册（第五卷）[M].化学工业出版社.2011；[6] 王文斌.机械设计手册[M].机械工业出版社.2007；[7] 熊运昌.机械制造技术基础.1版[M].清华大学出版社.2007；[8] 李庆余.机械制造装备设计.2版[M].机械工业出版社.2010；[9] 杨黎明.机床零件设计手册[M].国防工业出版社.2008；[10] 丛晓霞.机械设计课程设计[M]. 北京.高等教育出版社.2010.8；[11]邓奕. 现代数控机床及应用[M]. 北京.国防工业出版社.2008.9；[12] 王爱玲. 现代数控机床结构与设计[M]. 北京.兵器工业出版社.1999.9；[13] 蒙斌. 数控原理与数控机床[M]. 北京.化学工业出版社.2009.8；[14] 赵丁选.光机电一体化设计使用手册(下册)[M]. 北京.化学工业出版社.2003.4；[15] 晏初宏. 数控机床[M]. 长沙.中南大学出版社.2006.5；[16] 王志明. 数控技术[M]. 上海.上海大学出版社.2009.6；致谢本文是在王志奎老师的热情关心和指导下完成的并得到了徐照宝同学的帮助和支持，在此一并感谢。

经过3个月的忙碌和工作，本次毕业设计已经接近尾声，作为一个专升本学生的毕业设计，由于经验的匮乏和专业基础知识掌握不牢，难免有许多考虑不到的地方如果没有老的督促指导，以及一起做毕业设计的同学们的支持，我认为我想要完成这个设计可能会更困难 在这里首先要感谢我的导师王志奎老师王老师平日里工作繁忙，但是在我做毕业设计的每个阶段，从查阅数据到设计草案的确定以及修改，中期检查还有后期的详细设计，装配草图等，整个过程中都给予了我指导和帮助我的设计较为复杂烦琐但是王老师仍然不厌其烦的细心地纠正图纸中的错误除了敬佩王老师的专业水平外还有就是他的治学严谨和科学研究的精神还有对学生负责的教学风格也是我永远学习的榜样，这种精神将积极影响我今后的学习和工作其次还要感谢我的同学徐照宝对我无私的帮助，特别是在伺服系统的结构和工作原理方面，正因为如此我才有可能顺利的完成设计我要感谢我的母校—南阳理工学院，是母校给我们提供了优良的学习环境培养了我们；另外，我还要感谢那些曾给我授过课的每一位老师，是你们教会了我专业识在此，我再一次向大家说声谢谢。