滚珠丝杠副滚道型面分为单圆弧型和双圆弧型，单圆弧型更容易得到较高的加工精度；双圆弧型可以存储一定的润滑油以减少摩擦，并且可以使滚道底部与滚珠不接触，但是加工成本较高。循环方式分内外两种，外循环一般适用于大型丝杠和大负荷丝杠中，内循环四缸更适合小型、微型丝杠。

1.2 设计主要任务

数控机床的伺服进给系统接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路作转换和放大后，经伺服驱动装置和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴刀架等执行部件实现工作进给和快速移动。分析其工作原理及结构布置；同时查阅资料理解传动机构、进给机构的运行原理，进行横、纵向进给传动系统设计并对关键零部件进行设计、选型、计算及校核，以满足机床的位置精度和加工精度，并完成相关的装配图和零部件图，要求尽量使机构尽量便捷、简单。

已知参数：

最大加工直径：D=400mm

行程：200mm

刀架快移速度：纵向4 m/min,  横向2 m/min。

定位精度：0.03mm

脉冲当量：纵向0.01mm，横向0.005 mm

2 进给系统设计

2.1 总方案设计

2.1.1 概述

数控机床进给传动机构的设计中，首先采用PLC控制，控制方式采用闭环控制系统，以此抑制干扰，提高控制精度。数控车床进给传动机构的主体部分是伺服电机，联轴器，滚柱丝杠和直线导轨，伺服电机上需要额外安装检测元件；X轴和Y轴的首末端均要装配缓冲器；此外还需要考虑对电气部分的关联性和传动装置的保护。导轨需要做润滑措施[5]。

伺服电机主轴的转速需要根据计算出的滚柱丝杠的工作载荷作为限制，控制在安全范围之内。通过导程和转速可以大致估算出进给速度。最大进给速度受到选择构件的刚度和进给系统要求参数的限制。

2.1.2 机械系统设计

数控车床大多数使用情况是用车刀对轴类零件进行加工，部分情况下还可以用钻头、铰刀、丝锥等工具进行相应加工。结合其适用范围，具体的设计要求如下：

（1）.设计时需要保证传动机构的传动精度和稳定性，尽量使结构紧凑。传动机构采用滚柱丝杠螺母副将伺服电机的旋转运动变换为执行部件的直线运动。选取滚柱丝杠时，采用的转速为中速，精度要求需为高精度。滚柱丝杠副结构采用有预加载荷的结构以提高传动高度。在丝杠螺母和法兰螺母之间设置轴向垫片以消除侧隙。滚珠丝杠副可以减少摩擦阻和运动惯量，得到更高的传动效率，相较滑动丝杠副，驱动力矩可以控制在后者的1/3以下，即达到同样运动结果时，滚柱丝杠副所需动力仅为使用滑动丝杠副的1/3；采用内循环滚珠丝杠副，负载和尺寸较小，适合结构紧凑的安装环境；滚柱丝杠和联轴器的连接方式采用直接连接。

（2）.作为导向机构的直线导轨采用滑动导轨副。导轨的运动性能在低速时要求平稳且无爬行、定位准确，所以结构简单、刚性强、抗振能力好的滑动导轨可以满足此次设计的技术要求。滑动导轨的缺点为磨损快，静摩擦因数与动摩擦因数差别较大，因此在计算时需要适当考虑摩擦因素，避免导轨产生爬行现象。滑动导轨的设计还需注意到抗偏载能力和抗倾覆能力，以增加机构的工作稳定性和安全性。

（3）.伺服电机的选择，采用交流伺服电动机作为传动系统的执行机构。交流伺服电动机具有控制精度高，过载能力强，矩频特性好的特性，但是交流伺服电机的效率相比一般电机更低，耗能更大，不过在本次设计中，这点可以忽略不计[6]。

单向系统的结构简图如图2.1所示。