加工中心进给系统优质毕业设计新版说明书.doc

and the structure of milling machine to determine the program. Secondly, the choice of ball screws, stepper motors and anti-backlash gear such as spare parts, to achieve to improve the accuracy of transmission, the purpose of reducing the processing error. The results can be successfully designed to meet the design requirements of the task, the completion of X, Y two directions at the same time running a separate operation and improved processing efficiency.Completion of the study paper-based virtual prototyping of network nodes Ontology ball vertical machining center design-X-axis and Y axis and the simulation design, detailed structural design of machine tools to form the guiding document for the design of the implementation of a comprehensive way and laid the foundation.Key words: Vertical Machining Center; machine structure; design; feeding system;目 录摘 要1ABSTRACT2目录3绪 论41.1 课题背景和目标41.2 中国外研究现实状况及发展趋势41.2.1 中国加工中心研究现实状况41.2.2进给系统发展现实状况51.2.3加工中心发展趋势62总体设计72.1总体设计方案确实定72.2床身设计72.3导轨设计83.进给系统设计93.1 Y轴（纵向）传动部分设计103.1.1 切削力计算103.1.2 滚珠丝杆选择计算113.1.3 传动齿轮选择153.1.4 滚动轴承选择163.1.5 伺服系统选择计算173.2 X轴（横向）传动部分设计213.2.1 切削力计算213.2.2 滚珠丝杆选择计算213.2.3 传动齿轮选择243.2.4 滚动轴承选择243.2.5 伺服系统选择计算25总 结29致 谢30参考文件31绪 论1.1 课题背景和目标数控加工是机械制造业中优异加工技术，在生产企业中，数控机床使用越来越广泛。企业要在目前市场需求多变、竞争猛烈环境中生存和发展，就需要快速地更新企业产品，以最低价格、最好质量、最短时间取满足市场需求不停改变。一般机床已不能很好适应多品种、小批量生产要求。数控机床则能够满足这些要求。加工中心是数控机床中功效较全、加工精度较高工艺装备。它关键用于箱体类零件和复杂曲面零件加工，能把铣削、镗削、钻削、攻螺纹和车螺纹等功效集中于一台设备上。加工中心已成为现代机床发展主流方向，广泛应用于机械制造中，和一般传统机床相比，加工中心有工序集中、加工精度高、适应性强、生产效率高、经济效益好、劳动强度低、有利于生产管理现代化等优点，所以加工中心一直全部是受到企业高度重视。采取加工中心，能够降低工人劳动强度，节省劳动力（一个人能够看管多台机床），降低工装，缩短新产品试制周期和生产周期，可对市场需求作出快速反应。另外，机床数控化还是推行FMC（柔性制造单元）、FMS（柔性制造系统）和CIMS（计算机集成制造系统）等企业信息化改造基础。数控技术已经成为制造业自动化关键技术和基础技术。因为以上优越性，加工中心所占百分比逐步增大。在这么背景下，我选择设计一台加工中心X-Y轴。另外，熟悉中国外数控技术及加工中心现实状况及发展趋势,增强对怎样发展民族加工中心产业感性认识。1.2 中国外研究现实状况及发展趋势 1.2.1 中国加工中心研究现实状况 中国从1958年开始研究数控机床，一直到20世纪60年代中期还处于研制、开发时期。当初，部分高等院校、科研单位研制出试验性样机，是从电子管起步。 现在中国加工中心生产厂家有100多家，生产加工中心配套产品企业有300余家，产品品种包含八大类种以上。现在以新开发出数控系统80余种。分为3种型级，即经济型、普及型和高级型。在20余年间，加工中心设计和制造技术有较大提升，关键表现在三大方面：培训一批设计、制造、使用和维护人才；经过合作生产优异加工中心，使设计、制造、使用水平大大提升，缩小了和世界优异技术差距；经过利用国外优异元部件、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加工中心，供给中国市场需求，但对关键技术试验、消化、掌握及创新却较差。至今很多关键功效部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基础上处于从仿制走向自行开发阶段，和日本加工中心水平差距很大。存在关键问题包含：缺乏象日本“机电法”、“机信法”那样指导；严重缺乏各方面教授人才和熟练技术工人；缺乏深入系统科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基础上孤军作战，即使厂多人众，但形成不了协力。伴随科技发展，中国在数控技术和装备发展得到了高度重视尤其是在通用微机数控领域，以PC平台为基础国产数控系统，已经走在了世界前列。不过，中国在数控技术研究和产业发展方面亦存在不少问题，尤其是在技术创新能力、商品化进程、市场拥有率等方面情况尤为突出。我们大多数制造行业和企业生产、加工装备绝大数是传统机床，而且半数以上是役龄在以上旧机床。用这种装备加工出来产品中国、外市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业生存和发展。所以必需大力提升机床数控化率。在新世纪到来时，怎样有效处理这些问题，使中国数控领域沿着可连续发展道路，从整体上全方面迈入世界优异行列，使我们在国际竞争中有举足轻重地位，将是数控研究开发部门和生产厂家所面临关键任务。 1.2.2进给系统发展现实状况加工中心进给传动系统通常均采取进给伺服系统。这也是加工中心区分于一般车床一个特殊部分。 加工中心伺服系统通常由驱动控制单元、驱动元件、机械传动部件、实施件和检测反馈步骤等组成。驱动控制单元和驱动元件组成伺服驱动系统。机械传动部件和实施元件组成机械传动系统。检测元件和反馈电路组成检测系统。 进给伺服系统按其控制方法不一样可分为开环系统和闭环系统。闭环控制方法通常是含有位置反馈伺服系统。依据位置检测装置所在位置不一样，闭环系统又分为半闭环系统和全闭环系统。半闭环系统含有将位置检测装置装在丝杠端头和装在电机轴端两种类型。前者把丝杠包含在位置环内，后者则完全置机械传动部件于位置环之外。全闭环系统位置检测装置安装在工作台上，机械传动部件整个被包含在位置环之内。 开环系统定位精度比闭环系统低，但它结构简单、工作可靠、造价低廉。因为影响定位精度机械传动装置磨损、惯性及间隙存在，故开环系统精度和快速性较差。 全闭环系统控制精度高、快速性能好，但因为机械传动部件在控制环内，所以系统动态性能不仅取决于驱动装置结构和参数，而且还和机械传动部件刚度、阻尼特征、惯性、间隙和磨损等原因有很大关系，故必需对机电部件结构参数进行综合考虑才能满足系统要求。所以全闭环系统对机床要求比较高，且造价也较昂贵。闭环系统中采取位置检测装置有：脉冲编码器、旋转变压器、感应同时器、磁尺、光栅尺和激光干涉仪等。 加工中心进给伺服系统中常见驱动装置是伺服电机。伺服电机有直流伺服电机和交流伺服电机之分。交流伺服电机因为含有可靠性高、基础上不需要维护和造价低等特点而被广泛采取。 1.2.3加工中心发展趋势数控技术应用不仅给传统制造业带来了革命性改变，使制造业成为工业化象征，而且伴随数控技术不停发展和应用领域扩大，它对国计民生部分关键行业（IT、汽车、轻工、医疗等）发展起着越来越关键作用，因为这些行业所需装备数字化已是现代化发展大趋势。伴随科学技术不停发展，对机械产品质量和生产率提出了越来越要求，产品更新换代也不停加紧，数控机床在机械加工行业中应用越来越广泛。数控机床发展，除要满足多功效、高性能要求外，还要含有自动加工基础功效，操作，维修方便。在数控加工中心发展本个多世纪历程中，世界优异制造技术兴起和不停成熟，电子快速发展，和多种性能良好传感器出现和利用，使加工中心功效日益完善，自动化、智能化程度越来越高，加工中心正朝着高速化、高精度化、多功效化、智能化、系统化及高可靠性方向发展。2总体设计2.1总体设计方案确实定初步确定设计任务后（初步确定三种传动方案 即 1 电机直接和丝杠相连；2 电机经过同时带传动带动丝杠转动；3电机经过齿轮传动带动丝杠转动）数控机床按控制方法分为开环、闭环、半闭环，因为采取直流式交流伺服电机闭环控制方案，结构复杂，技术难度大，调试和维修困难，造价也高。闭环控制能够达成很好机床精度，能赔偿机械传动系统中多种误差，消除间隙、干扰等对加工精度影响，通常应用于要求高数控设备中，因为所改造数控钻床加工精度不十分高，采取闭环系统必需性不大。若采取直流或交流伺服电机半闭环控制，精度较闭环控制查，不过稳定性好，成本较低，调试维修较轻易；不过对于经济型数控机床来说必需性不大。故在此次设计中，采取开环控制步进电机驱动即确保改造后性能不低于原钻床，又确保较高性价比。在此次设计中采取它带动X,Y向工作台移动。传动方案1结构简单，三是消除由步进电动机引发振动等现象能力较差，故在此次设计中不采取方案2，同时带传动保持恒定传动比，传动精度高工作平稳，结构紧凑，无噪声，有良好减振性能，但制造工艺比较复杂，传输功率较小，寿命较低，故在此次设计中不易采取，所以此次设计中采取齿轮传动，其关键特点是效率高，结构紧凑，工作可靠，寿命长，传动比稳定，传动过程中采取消隙齿轮，消除正反转齿轮间隙提升传动精度，性价比高。在此次毕业设计工作过程中，技术方面应用滚珠丝杠（工作方法为滚珠丝杠转动，滚珠丝杠副螺母移动）能够提升加工精度。在可拆卸方面考虑了很多原因因为设计经验不足，在快卸方便性上考虑有时略有纰漏；在经济性方面采取反应式步进电动机其性价比高；在满足精度前提下降低了生产成本。材料使用上采取了较为广泛应用45号钢加工成本低且避免使用有毒害材料污染环境，还能够回收应用；在环境方面应用消隙齿轮能够有效降低噪音降低对人体危害。2.2床身设计机床床身是整个机床基础支承件，是机床主体，通常见来放置导轨、等关键部件。床身结构对机床布局有很大影响。根据床身导轨面和水平面相对位置，立式加工中心通常采取固定立柱式，主轴箱吊在立柱一侧，其平衡重锤放置在立柱中，工作台为十字滑台，能够实现X、Y两个坐标轴移动，主轴箱沿立柱导轨运动实现Z坐标移动。本设计中采取加工中心床身取T字型结构，立柱固定在其上面，工作台用十字滑台，在床身导轨上做X、Y两向移动，主轴箱沿立柱导轨做Z向移动。2.3导轨设计导轨通常可分为滑动导轨和滚动导轨两种。 滑动导轨含有结构简单、制造方便、接触刚度大等优点。但传统滑动导轨摩擦阻力大，磨损快，动、静摩擦系数差异大，低速时易产生爬行现象。现在数控机床已几乎不采取传统滑动导轨，而是采取带有耐磨粘贴带覆盖层滑动导轨和新型塑料滑动导轨。它们含有摩擦性能良好和使用寿命长等特点。滚动导轨优点是摩擦系数小，动、静摩擦系数很靠近，不会产生爬行现象，能够使用油脂润滑。这次设计中采取是滚动直线导轨。 3.进给系统设计数控机床进给系统必需确保由数控装置发出控制指令转换成速度符合要求对应角位移或直线位移，带动运动部件运动。依据工件加工需要，在机床上各运动坐标数字控制能够是相互独立，也能够是联动。总而言之，数控机床对进给系统要求集中在精度、稳定、和快速响应三个方面。为满足这种要求，首先需要高性能伺服驱动电动机，同时也需要高质量机械结构和之匹配。为提升进给系统机械结构性能关键采取方法有：1.提升系统机械结构传动刚度2.采取低而稳定摩擦传动副 数控机床进给系统多采取刚度高摩擦因数小而稳定滚动摩擦副，如滚珠丝杠螺母副、直线滚动导轨等。3.惯量匹配 最好惯量匹配目标是为确保伺服驱动电机工作性能和满足传动系统对控制指令快速响应要求。4.提升传动件精度 高质量机械传动配合和高性能伺服电动机使现代数控机床进给系统性能有了大幅度提升。立式加工中心进给伺服系统尤其是进给系统传动精度及效率是性能关键组成部分。为了确保加工中心进给伺服系统工作精度、刚度和稳定性，对进给系统结构要求是高精度、高刚度、低摩擦和低惯量，设计过程中要尽可能增大驱动力矩，提升传动效率，消除反向间隙，增强自动平衡等。确定关键参数以下:工作台尺寸（长X宽）:工作台行程（X向）:工作台行程（Y向）:主轴头垂直行程（Z向）:主轴端面距工作台面距离:主电机功率:主轴转速范围（无级调速）:主轴最大输出扭距:主轴最大轴向抗力:快速移动速度（X、Y、Z方向）:X、Y: Z: 进给速度范围:工作台承重:刀柄:BT40坐标定位精度:X:，Y/Z:反复定位精度:X:，Y/Z:坐标控制:三轴控制数控系统:SIEMENS 802D3.1 Y轴（纵向）传动部分设计设计过程中，采取步进电动机和滚珠丝杆副。步进电动机和丝杆之间传动采取齿轮一级传动式，在设计步进电动机和丝杆连接时，尽可能降低传动间隙。轴承采取能达成精度要求。3.1.1 切削力计算采取进给机械简图图所表示：工作台滚珠丝杆螺母副电动机消隙齿轮切削功率：由机床设计手册可知切削功率： = （31）式中 主轴电动机功率，=；主传动系数总功率，通常为，取=；进给系统功率系数，取=则=切削功率应按在多种加工情况下常常碰到最大铣削力（或转矩）和最大切削转速（或转速）来计算。若按最大切削速度来计算，取切削速度=，依据公式：= （32）式中 主切削力（）； 切削速度（）；则主切削力为：=依据机床设计手册可得：纵向切削分力：= 横向切削分力：=取 =3.1.2 滚珠丝杆选择计算滚珠丝杆螺母副，是在丝杆和螺母间，以滚珠为滚动体螺旋传动机构。是回转运动和直线运动相互转换一个新型传动装置，其结构关键特点是一般丝杆螺母间滑动摩擦转变为滚动摩擦，所以摩擦系数小，且它传动负载比梯形滑动丝杆要大得多，精度又高，平稳性好。 在设计过程中，滚珠丝杆选择要依据机床实际情况及工作负载情况，计算出丝杆工作时最大载荷及丝杆工作寿命等参数进行选择，最大动载荷必需小于丝杆额定动载荷。滚珠丝杆螺母副是标准化生产，其规格型号全部按国家标准。其选择具体计算以下：(1) 工作负载计算计算进给牵引力。可依据机床设计手册中进给牵引力试验公式计算则 =+ （33）式中 切削分力 颠覆力矩影响试验系数，=； 滑动导轨摩擦因数，=，取=； 工作台承重，=则=（2）滚珠丝杆寿命计算依据进给速度和滚珠丝杆螺距计算出丝杆转速，再依据丝杆转速计算出丝杆寿命。 滚珠丝杆转速： = （34）式中 进给速度，取 滚珠丝杆螺距，取则=寿命计算公式： = （35）其中数控机床可取15000h，则 =万=（3）对大动载荷计算及丝杆型号选择依据切削力和运动部件质量引发进给阻力，计算出丝杆轴向载荷，再计算出丝杆副应能承受最大动载荷 最大动载荷计算公式： = （36）式中 寿命，认为单位； 运转系数，按通常运转=，取=； 硬度系数，为时，=，小于时，这里取=； 进给牵引力则=依据标准，使选择滚珠丝杆额定动载荷大于计算最大工作动载荷，查现代实用机床设计手册可知，可选择滚珠丝杆型号为CDM32065P4，其公称直径为，其额定动载荷为，强度满足要求。CDM32065P4滚珠丝杆参数数值以下表：表31 CDM32065P4滚珠丝杆具体参数滚珠丝杆型号公称直径/基础导程/钢球直径/丝杆外径/螺纹底径/循环圈数额定动载荷/额定静载荷/接触刚度/CDM32065P4（4）效率计算依据机械原理，丝杠螺母副传动效率计算公式为： = （37）式中：为丝杆螺旋升角，依据计算得，= 为摩擦角，取=则=（5）刚度验算滚珠丝杆工作时受轴向力和转矩作用，将引发导程改变，因滚珠丝杆受转矩时引发导程改变很小，能够忽略不记，所以工作负载引发导程改变量为： = （38）式中 滚珠丝杆导程，取=； 材料弹性模量，对于钢，取（）； 滚珠丝杠截面积，按丝杆螺纹底径确定，即=，则=所以=滚珠丝杆受转矩引发导程改变量很小，能够忽略不计，即=,所以导程变形总误差为： = （39） 式中 Y轴（纵向）最大行程，由确定参数中可知，=则=由现代实用机床设计手册可知，4级精度丝杆许可螺距误差为，故此丝杆精度足够。3.1.3 传动齿轮选择齿轮传动比计算。传动比计算公式为：= （310）式中 步进电动机步距角丝杆螺距 脉冲当量依据系统脉冲当量，通常情况下一般数控机床取=步，选步进电动机步距角=，=，则=可选定齿轮齿数为：=因为进给运动齿轮受力不大，且依据优先选择第一系列标准，可取模数=，齿轮传动效率=，由经验公式可知，齿宽=，则分度圆直径分别为：=中心距为：=3.1.4 滚动轴承选择传动系统平稳性事检测数控机床性能一项关键指标。设计过程中要确保加工可靠性。轴承刚度太高，则会造成物不尽其用，增加设计成本，太低会影响到丝杆传动精度和寿命。滚珠丝杆螺母副传输驱动力矩，驱动其往返移动，所以丝杆必需采取三点式支撑方法。各方向传动系统丝杆采取一端轴向固定，另一端浮动结构形式，使丝杆轴向留有移动空间，这种安装方法能够降低机床振动和传动误差，避免轴承卡死情况发生，适适用于较长卧式安装丝杆。依据额定载荷承载能力在固定端采取一对角接触球轴承76020225TVP面对面组配，成对使用能限制两个方向轴向位移。浮动端支撑采取6205/P5型深沟球轴承，只承受丝杆重力。依据查得具体轴承参数可知，76020225TVP轴承额定载荷=,而牵引进给力=。，所以76020225TVP轴承承载能力满足要求。6205/P5轴承额定载荷=，所以6205/P5轴承承载能力也满足要求。76020225TVP轴承具体参数以下表：表32 76020225TVP轴承具体参数轴承型号尺寸/额定载荷/预紧载荷/极限转速/（）质量/kg安装尺寸/脂7602030TVP2562172850058500330022000.144385216205/P5型深沟球轴承具体参数以下表：表33 6205/P5型深沟球轴承具体参数轴承型号尺寸/额定载荷/预紧载荷/极限转速/（）质量/kg安装尺寸/脂油6205/P525521510800695033001150000.13304713.1.5 伺服系统选择计算伺服电动机种类有很多，在经济型数控化设计中常选择步进电动机。步进电动机是将电脉冲控制信号转化成机械角位移实施元件，经过控制输入点脉冲数量、频率和电动机绕组通电相序等实现单位时间内经过点脉冲越多，电动机转速越高。选择私服电动机应考虑三个要求：1） 最大切削负载转矩不得超出电动机额定转矩；2） 电动机转子惯量应和负载惯量相匹配；3） 快速移动时，转矩步得超出伺服电动机最大转矩。（1） 负载转动惯量计算负载转动惯量计算能够经过折算到步进电动机轴上转动惯量计算，计算公式为： =+ （311）式中 折算到电动机上转动惯量； 齿轮转动惯量； 齿轮转动惯量； 滚珠丝杆转动惯量； 计算参数工作台=，=，=，将其折算为电动机轴上转动惯量为：= 在本设计中，齿轮可看做材料为钢圆柱形零件。对于材料为钢圆柱形零件，其转动惯量计算公式为： = （312） 式中 齿宽或零件轴向长度； 齿轮直径或圆形零件直径由前面计算可知，齿轮直径=，=，齿轮宽度为=，则 齿轮转动惯量： = 齿轮转动惯量： =计算丝杆转动惯量时，丝杆直径要采取其螺纹底径进行计算，由前面知道丝杆直径可查得其螺纹底径=，长度=，则丝杆加在电动机轴上转动惯量 =则负载总转动惯量为: =+ = =(2) 最大切削负载转矩计算依据能量守恒原理，电动机等效负载转矩可按下式计算： = （313）取，代入前面计算所得数据，则 = 假如不考虑起动时运动部件惯性影响，则起动转矩计算公式为： = 取安全系数为，则 =查实用微电机手册，当步进电动机为五相十拍时，选步进电动机起动转矩和最大静转矩关系为： = =因数控机床对动态性能要求较高，确定电动机以最大静转矩运动时，应满足快速空载起动所需转矩要求： = （314）式中 快速空载起动时所需转矩； 克服摩擦所需转矩； 丝杆预紧所引发折算到电动机轴上附加转矩当工作台快速移动时，电动机转速计算公式为： = （315）式中 快速移动速度，由立式加工中心确定参数可知为代入之前所得、数据，则 =由动力学可知： = 其中，=，为加速时间常数，=，则= =计算公式为： = （316）代入数据，则=计算公式为：= （317）式中 预加载荷，通常为最大轴向载荷 ，即 = 则 =所以=（2） 步进电动机最高工作频率计算步进电动机最高工作频率计算公式为： = （318）代入数据，则=即，步进电动机最高工作频率为在步进电动机选择过程中，其输出转矩、起动频率和空载运行频率等参数全部要比理论计算值大。由实用微电机手册查得，130BF001反应式步进电动机空载运行频率为，足够提供此处所需运行频率，所以可选择130BF001反应式步进电动机。130BF001反应式步进电动机具体参数以下表：表34 130BF001反应式步进电动机具体参数型 号相数保持转矩/步距角()静态相电流/空载运行频率/空载起动频率/转动惯量/使用电压范围/质量/kg130BF00159.310.75103000030004012-80103.2 X轴（横向）传动部分设计立式加工中心横向进给系统设计方法和纵向设计方法类似，也采取步进电动机和滚珠丝杆副。轴承要能够达成精度要求。3.2.1 切削力计算由前面计算已知： = =3.2.2 滚珠丝杆选择计算滚珠丝杆传动是数控机床伺服系统驱动关键部件之一。它优点是摩擦因数小，传动精度高，传动效率高达85%98%，是一般滑动丝杆传动24倍。它动静摩擦因数很小，有利于预防爬行和提升进给系统灵敏度；采取消除反向间隙并预紧方法，有利于提升定位精度和刚度。采取滚珠丝杆传动，首先提升了传动精度；其次发挥了滚珠丝杆优势，提升了其传动效率及减小损耗。在设计过程中，滚珠丝杆选择要依据机床实际情况及工作负载情况，计算出丝杆工作时最大载荷及丝杆工作寿命等参数进行选择，最大动载荷必需小于丝杆额定动载荷。滚珠丝杆螺母副是标准化生产，其规格型号全部按国家标准。横向滚珠丝杆设计选型方案可参考纵向机械传动部分设计算选型方案及选择原因选择横向滚珠丝杆。（1）工作负载计算工作负载计算可依据机床设计手册进给牵引力试验公式计算，公式为：=+代入前面=；=；=，则=（2） 滚珠丝杆寿命计算依据进给速度和滚珠丝杆副距计算出丝杆转速，再依据丝杆转速计算出丝杆寿命。可参考纵向滚珠丝杆计算出丝杆寿命，即=万=（3）最大动载荷计算和型号选择依据切削力和运动部件质量引发进给阻力，计算出丝杆轴向载荷，再依据要求寿命值计算出滚珠丝杆副应能承受最大动载荷，其计算公式和纵向最大动载荷计算公式一样，即=其中，取=；=；代入其它数据，则=依据标准，使选择滚珠丝杆额定动载荷大于计算最大工作动载荷，查现代实用机床设计手册可知，这里可选择型号为CDM40065P4滚珠丝杆，其公称直径为，额定动载荷为，强度可满足要求。CDM40065P4滚珠丝杆具体参数以下表：表35 CDM40065P4滚珠丝杆具体参数滚珠丝杆型号公称直径/基础导程/钢球直径/丝杆外径/螺纹底径/循环圈数额定动载荷/额定静载荷/接触刚度/CDM32065P4（4）效率计算依据机械原理，丝杠螺母副传动效率可有式（37）计算，其中取=，= =，则=（5）刚度验算滚珠丝杆工作时受轴向力和转矩作用，将引发导程改变，因滚珠丝杆受转矩时引发导程改变很小，能够忽略不记，工作负载引发导程改变量可用式（38）计算，其中钢弹性模量取=（）；丝杆螺纹底径确定为=，则滚珠丝杠截面积=所以=滚珠丝杆受转矩引发导程改变量很小，能够忽略不计，即=,导程变形总误差可用式（39）计算，最大行程由确定参数中可知，=，则=由现代实用机床设计手册可知，4级精度丝杆许可螺距误差为，故此丝杆精度足够。3.2.3 传动齿轮选择 横向电动机和滚珠丝杆连接也是经过一对齿轮单级传动组成。这么配置目标是降低传动链，进而降低传动误差。在纵向齿轮计算中，选择脉冲当量为=，这里也能够使用一样脉冲当量，步距角则能够选择比纵向步距角小一点，这里能够取=，=则传动比为： =齿轮安装方法通常有两种：一个是齿轮完全暴露外边，称为开式齿轮传动；一个是在经过正确加工而且封闭箱体内，称为闭式齿轮传动。闭式齿轮传动通常转速较高，为了提升传动平稳性，减小冲击振动，以齿数多些为好，依据机械设计中齿数选择，小齿轮齿数可取为=,取=，则=因为进给运动齿轮受力不大，且依据优先选择第一系列标准，可取模数=，齿轮传动效率=，由经验公式可知，齿宽=，则分度圆直径分别为：=中心距为：=3.2.4 滚动轴承选择轴承选择，对最终设计结果会产生影响，所以轴承选择要适宜。和纵向选择计算一样，丝杆必需采取三点式支撑方法。各方向传动系统丝杆采取一端轴向固定，另一端浮动结构形式，使丝杆轴向留有移动空间，这么能够降低机床振动和传动引发误差，预防轴承卡死情况。因为横向最大动载荷相对纵向较大，所以横向轴承在固定端可采取一对角接触球轴承7602035TVP面对面组配，成对使用能限制两个方向轴向位移。其额定载荷=，远远大于丝杆最大动载荷=，其承载力能满足要求。7602035TVP轴承具体参数以下表：表36 7602035TVP轴承具体参数轴承型号尺寸/额定载荷/预紧载荷/极限转速/（）质量/kg安装尺寸/脂7602035TVP3580213650086500480017000.32451671.5浮动端支撑可和纵向选择一样，采取6207/P5型深沟球轴承，只承受丝杆重力。6205/P5轴承额定载荷=，其承载能力也满足要求。6205/P5轴承具体参数如表33所表示。3.2.5 伺服系统选择计算横向传动部分和纵向传动部分传动方法是一样，所以也选择步进电动机。（1）负载转动惯量计算和纵向负载转动惯量计算一样，横向负载转动惯量计算也能够经过折算到步进电动机轴上转动惯量计算。 首先计算折算到电动机轴上转动惯量，用和之前一样公式，=，=，=，则= 横向齿轮也可看做材料为钢圆柱形零件。对于材料为钢圆柱形零件，其转动惯量计算可用式（312）计算齿轮、转动惯量、，齿轮直径=，齿轮宽度=，则 = =查CDM40065P4滚珠丝杆具体参数可知，螺纹底径可知=，长度=，则丝杆加在电动机轴上转动惯量为： =所以，负载总动惯量由式（31）计算可得： =+ = =（2）最大切削负载转矩计算依据能量守恒原理，电动机等效负载转矩可按式（313）计算，取，代入前面计算所得数据得： =假如不考虑起动时运动部件惯性影响，取安全系数为，则=查实用微电机手册，当步进电动机为三相六拍时，选步进电动机起动转矩和最大静转矩关系为： =则=因数控机床对动态性能要求较高，确定电动机以最大静转矩运动时，应满足快速空载起动所需转矩如式（314）要求。当工作台快速移动时，电动机转速计算可用式（315）计算。式中 快速移动速度，由确定参数可知为代入之前所得、数据，则 =由动力学可知： =其中，=，为加速时间常数，=，则=可有式（316）计算，代入数据，得=预加载荷，通常为最大轴向载荷 ，即 =可依据式（317）计算，代入数据，得=综合以上各式，得=（3） 步进电动机最高工作频率计算步进电动机最高工作频率用式（318）计算，代入数据，得 =即，步进电动机最高工作频率为在步进电动机选择过程中，其输出转矩、起动频率和空载运行频率等参数全部要比理论计算值大。为了避免步进电动机选型太过复杂和麻烦，在符合要求和条件情况，横向能够选择和纵向一样步进电动机，由实用微电机手册查得，纵向使用110BYG350B三相混合式步进电动机空在运行频率为，足够提供此处所需运行频率，所以可选择110BYG350B三相混合式步进电动机作为横向伺服电动机。110BYG350B三相混合式步进电动机具体参数以下表所表示：表37 110BYG350B三相混合式步进电动机具体参数型 号相数保持转矩/步