數(shù)控車銑中心Y軸傳動機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要 摘要： Y 軸傳動系統(tǒng)的性能直接影響工件的加工質(zhì)量和切削生產(chǎn)率 ,是決定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。其主要研究內(nèi)容包括： 構(gòu)部件，影響剛度，精度和動態(tài)性能的因素； 向慣量、轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算、進(jìn)給力的計(jì)算； 核計(jì)算等。 本次設(shè)計(jì)采用類比法、參考資料法進(jìn)行研究。通過本次設(shè)計(jì)得到結(jié)論如下： 軸傳動機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)合理優(yōu)化的設(shè)計(jì)才能減少機(jī)床在工作時產(chǎn)生的誤差，達(dá)到各方面的精度要求。 對其精度影響因素的分析，保證加工零件的尺寸精度和機(jī)床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保證傳動效率。 滾珠絲杠、軸承處具有良好的潤滑，降低了磨損，增加了機(jī)床的使用壽命。 比較低的摩擦阻力、比較高的運(yùn)動精度和系統(tǒng)剛度等。 關(guān)鍵詞： 車銑中心 Y 軸傳動機(jī)構(gòu) 滾珠絲杠副 伺服電機(jī) 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）外文摘要 of is an in 1 2 of to of . 1 by in to by at to of 2. of to of 3. By of 3. of a 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 目錄 前言 . 1 第 一章 緒論 . 2 題背景和意義 . 2 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 2 內(nèi)外數(shù)控車銑中心研究現(xiàn)狀 . 2 控車銑中心發(fā)展趨勢 . 3 軸傳動機(jī)構(gòu)發(fā)展 現(xiàn)狀 . 3 第 二章 總體方案設(shè)計(jì) . 5 動類型的選擇 . 5 給傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 5 給 系統(tǒng)傳動類型選擇 . 6 向電機(jī)的選擇 . 6 機(jī)與絲杠傳動方式的選擇 . 7 珠絲杠及軸承的選擇 . 8 軌 的選擇 . 9 第 三章 Y 軸伺服電機(jī)設(shè)計(jì) . 11 給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) . 11 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 . 11 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 11 軸電機(jī)匹配分析 . 12 量匹配分析計(jì)算 . 12 矩匹配分析計(jì)算 . 13 給力計(jì)算 . 14 第 四章 滾珠絲杠螺母副的選擇 . 15 珠絲杠螺母副的工作原理及特點(diǎn) . 15 珠絲杠螺母副的種類 . 16 Y 向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算 . 17 珠絲杠支承方式的確定 . 18 承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 . 18 第 五章 潤滑和密封 . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 承的潤滑與防護(hù) . 20 軌的潤滑與防護(hù) . 20 滑劑的種類 . 20 軸部件的密封 . 21 第六章 數(shù)控車銑中心 Y 軸傳動機(jī)構(gòu)技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 . 22 術(shù)成本分析的目的與意義 . 22 本計(jì)算依據(jù) . 22 本材料構(gòu)成 . 23 標(biāo)準(zhǔn)件 . 23 準(zhǔn)件外購費(fèi)用 . 24 第七章 結(jié) 論 . 25 致 謝 . 26 參 考 文 獻(xiàn) . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 前言 數(shù)控技術(shù)指根據(jù)文字語言， 英 文加上一些數(shù)字還有圖形等合成的一些數(shù)字指令控制機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的要求工作的一種技術(shù)。沒有別的需求，我們通常通過計(jì)算機(jī)技術(shù)對數(shù)字程序來操控，因此此等方式也往往叫做電腦數(shù)字控制。它能夠自動控制機(jī)床按照編好的程序來進(jìn)行加工 。 1 與常規(guī)數(shù)控加工工藝做比較，復(fù)合加工技術(shù)在以下幾個方面優(yōu)點(diǎn)突出：一、工序集中。二、減少裝夾次數(shù)從而提高加工精度。三 、減少占地面積，降低生產(chǎn)成本。 當(dāng)今社會科技蓬勃發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，比如鋁合金在工業(yè)以及其他各方面的應(yīng)用，從而對數(shù)控機(jī)床的要求就越高，在這種大環(huán)境下數(shù)控復(fù)合機(jī)床就成為發(fā)展熱點(diǎn)。數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今社會下的發(fā)展趨勢，我認(rèn)為有以下幾點(diǎn)： （ 1）高速、高精密化：數(shù)控機(jī)床只有高速并與此同時保持高的精度，生產(chǎn)效率才會提高。 （ 2）高可靠性：數(shù)控系統(tǒng)和被控設(shè)備的可靠性前者要高一個數(shù)量級以上，但受價格的約束也不是越高越好。 （ 3）數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì) 作量更小，所以 。 （ 4）智能、網(wǎng)絡(luò)、柔性、集成化：數(shù)控機(jī)床的發(fā)展應(yīng)該向這方面發(fā)展。 （ 5）開放性：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)統(tǒng)一在一個平臺上，形成一個具有鮮明個性的明星品牌產(chǎn)品。 （ 6）復(fù)合化：開發(fā)更多復(fù)合程度更高的數(shù)控產(chǎn)品。 （ 7）重視技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范的建立。 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 第一章 緒論 題背景和意義 數(shù)控車銑復(fù)合機(jī)床是以車削為基礎(chǔ)的復(fù)合加工機(jī)床，經(jīng)過添加銑削構(gòu)成的復(fù)合加工機(jī)床；也有以銑削為基礎(chǔ)經(jīng)過添加車削部件所構(gòu)成的復(fù)合加工設(shè)備。車銑復(fù)合機(jī)床主要用于對回轉(zhuǎn)體類零件的復(fù)合加工，能在回轉(zhuǎn)體上利用銑刀及多種刀具完成平面、回 轉(zhuǎn)曲面、螺紋、圓錐面等切削加工。 從生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展的角度來看 ,近年來 ,世界各地競爭開發(fā)各種復(fù)雜的機(jī)床 ,開發(fā)的功能越來越強(qiáng)大 ,工序越來越集中 ,機(jī)床復(fù)合化已經(jīng)成為未來產(chǎn)品的發(fā)展趨勢。復(fù)合機(jī)床以工序集中程度高 ,零件加工周期短 ,定位誤差小等優(yōu)點(diǎn)被廣泛使用。在一臺機(jī)器上完成多個加工工序 ,不僅可以減少處理和搬運(yùn)時間 ,也為了確保準(zhǔn)確性 ,提高生產(chǎn)效率 ,所以世界各國努力開發(fā)復(fù)合機(jī)床。 3 內(nèi)外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 內(nèi)外數(shù)控車銑中心研究現(xiàn)狀 1940年代，美國一家小型的飛機(jī)代工公司運(yùn)用數(shù)據(jù)處理技術(shù)對飛 機(jī)輪廓及直升機(jī)葉片進(jìn)行加工。這是數(shù)據(jù)處理技術(shù)第一次應(yīng)用于機(jī)械加工中。這種加工的方式有效的提高了機(jī)械加工的精度。此后于 1949年麻省理工學(xué)院與這家飛機(jī)公司聯(lián)合開展數(shù)控機(jī)床的研發(fā)。 3年后，世界上第一臺數(shù)控機(jī)床面世。 4 我國的數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了多段起伏，在多年來不停的學(xué)習(xí)、調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)的過程之中，國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)也取得了不錯的成績。其發(fā)展大致可以概括為四個階段。1） 1958年國內(nèi)開始自主研究制作第一臺數(shù)控銑床。 2）在 1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)階段。 3） 1972年起國內(nèi)開始生產(chǎn)并使用數(shù)控機(jī)床，隨后成功研制出了 集成電路數(shù)控系統(tǒng)。 4） 1980年起國內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)開始進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展的第四個階段。我國的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)度過了最艱難的時期，但還有重重困難等待著未來的研究人員。跟國際上先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)比較，國內(nèi)的數(shù)控技術(shù)還不在一個檔次上。 與國外的車銑復(fù)合加工中心相比，國內(nèi)的水平還是相差很大的，主要有如下幾方面的問題： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 一、 機(jī)床各方面性能稍差 機(jī)床方面精度等參數(shù)普遍比國外廠家低。 二、機(jī)床前期利用率低 國產(chǎn)數(shù)控車銑中心在使用過程中用戶普遍的反映就是發(fā)生故障頻繁，影響收益。 三、產(chǎn)品系列不夠完整 國內(nèi)的車銑中心在機(jī)床規(guī) 格上基本上都是單一的產(chǎn)品規(guī)格，不能滿足市場所需。而國外知名廠家均已形成具有自己特色的一系列產(chǎn)品。 四、軟件功能少 國產(chǎn)的數(shù)控車銑中心功能很有限，跟國外先進(jìn)技術(shù)還有一定差距。 五、外觀和質(zhì)量不足 國外車銑復(fù)合加工中心的外觀設(shè)計(jì)同時兼顧功能、結(jié)構(gòu)、工藝的合理性和經(jīng)濟(jì)性、實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和外在質(zhì)量的統(tǒng)一，而國內(nèi)的車銑復(fù)合加工中心在此方面存在明顯不足。 5 一個國家的強(qiáng)大與否主要看生產(chǎn)業(yè)。所以我們國家要進(jìn)步，就需要更高端技術(shù)的數(shù)控技術(shù)。因此，我們應(yīng)該提高數(shù)控機(jī)床創(chuàng)新強(qiáng)度，一直革新和完備已經(jīng)擁有的功能，最 后能夠憑借超強(qiáng)的數(shù)控系統(tǒng)和技術(shù)以占領(lǐng)更多世界市場，與國外設(shè)備作競爭。 控車銑中心發(fā)展趨勢 數(shù)控加工技術(shù)正在快速發(fā)展著 ,多軸數(shù)控加工已被越來越多的使用。產(chǎn)品的日益復(fù)雜的當(dāng)下 ,數(shù)控機(jī)床在各個方面都要經(jīng)受各種挑戰(zhàn)。工序集中、高速、高效、高精度以及高可靠性是今后數(shù)控機(jī)床發(fā)展的大趨勢大方向 6?，F(xiàn)在許多制造廠商越來越重視使用復(fù)合機(jī)床，加工各種難以加工的零件如航空、國防和其他高精度工業(yè)。一方面提高生產(chǎn)效率 ,減少生產(chǎn)時間 ;另一方面提高加工產(chǎn)品的質(zhì)量 ,大大減少了操作人員的工作量 ,減少勞動的勞動力。機(jī)床多軸化 后，大大提升了加工效率。在不久的將來，復(fù)合機(jī)床會是生產(chǎn)制造業(yè)的熱門話題，復(fù)合機(jī)床或許會應(yīng)用到更多行業(yè)。 軸傳動機(jī)構(gòu)發(fā)展現(xiàn)狀 996年被引入車銑復(fù)合機(jī)床的設(shè)計(jì)方案，并被首次用于有副主軸的車銑復(fù)合機(jī)床。車床上只能進(jìn)行端面的加工，而并不能進(jìn)行外輪廓的平面加工。在早期的數(shù)控加工中可以利用 X、 這種加工方法加工的產(chǎn)品質(zhì)量不行，編程也比較復(fù)雜。徑向插值的主要缺點(diǎn)是，對直徑上平面進(jìn)行切削時，會產(chǎn)生凹面。這是因?yàn)椴逯捣庸r， 通常會在平面上留下微小的痕跡。在 凹面和痕跡之間，需要有更好的方式將其磨平。 使用 車銑中心上采用 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 作，并對許多部件進(jìn)行完整加工。 軸可以很方便的進(jìn)行平面加工。采用 可通過在整個表面橫向移動生成一個真正平坦的表面，這樣也能更好地控制尺寸公差。有時還要用 果中心位置出現(xiàn)錯誤，而此時正在使用小型刀具，那么用戶的刀具會高于或低于中心位置。 在這種情況下， 擁有更好的公差和切削條件。 由于車銑復(fù)合機(jī)床 完成的銑削量不 受限制。當(dāng)對軸上的一個 1/4英寸簡單鍵槽進(jìn)行銑削時，可充分利用 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第二章 總體方案設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)： 數(shù)控車銑中心 1） 10000mm/） 0 5000mm/最小進(jìn)給單位： Y： 0. 0053） 灣上銀 ） 405） 1） 軸承型號 : 20件 4組 ) / ） 進(jìn)給系統(tǒng) 0/120 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)不但需要很高的定位要求，還需要各方面的綜合性能的突出。在設(shè)計(jì)的時候應(yīng)該選用剛度高、摩擦小，間隙能自動消除等這樣才能精確的控制機(jī)床的加工精度和工作的穩(wěn)定性。 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的組成包括電動機(jī)及其控制和驅(qū)動裝置等部件組成。 動類型的選擇 給傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 進(jìn)給系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性會直接影響數(shù)控機(jī)床的加 工定位精度 和輪廓加工精度 。決定進(jìn)給系統(tǒng)性能的主要因素有系統(tǒng)的剛度、慣量、精度和動特性等。傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，直接影響到進(jìn)給系統(tǒng)的加 減速性能 和切削能力；穩(wěn)定性和靈敏度；傳動部件的精度與系統(tǒng)的動態(tài)特性，決定了機(jī)床的輪廓加工和定位精度，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 進(jìn)行設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)的時候 ,應(yīng)該 盡量設(shè)計(jì)沒有間隙、剛度高、摩擦低和阻尼比符合的機(jī)床從而保證數(shù)控機(jī)床的傳動精度與加工的穩(wěn)定。為了滿足上述的要求 ,在設(shè)計(jì)的時候應(yīng)該選用如下方法 : 1，盡可能的解決掉工作時產(chǎn)生的間隔 ,降低回程時的誤差。 2，降速比一定要選取非常合適的。 3，現(xiàn)在要盡可能的選取短的傳動帶，然后用預(yù)緊的措施來增加的剛度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 4，最大可能的選取那些摩擦力比較小的機(jī)構(gòu)來傳動。 給系統(tǒng)傳動類型選擇 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)，必須對進(jìn)給運(yùn)動的位置和速度兩個方面同時實(shí)現(xiàn)自動控制。一個完整的進(jìn)給系統(tǒng)通常由位置比較和放大單元、驅(qū)動單元、機(jī)械 傳動裝置及檢測反饋元件等組成。進(jìn)給傳動裝置就是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為工作臺直線移動，主要部件有減速裝置和絲桿螺母副等。數(shù)控機(jī)床有兩種經(jīng)常使用的傳動方式靜壓絲杠螺母副和滾珠絲杠螺母副。 （ 1）靜壓絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母的摩擦系數(shù)非常小，僅是滾珠絲桿的十分之一，它的靈敏度很高，間隙也很小，運(yùn)動平穩(wěn)熱變形小，而且可以提高傳動系統(tǒng)的精度。靜壓絲杠螺母副的價錢很高，而且還需要有配套的供油系統(tǒng)，所以多用于高精度的磨削類機(jī)床。 (2)滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副的傳動功效能夠達(dá)到百分之八十五到百分之九十八，是一般滑動絲杠 副的兩到四倍。滾珠絲杠的摩擦角小于 1，所以不能夠自鎖。若是滾珠絲杠副啟動起落活動，那么一定要有制動機(jī)器。滾珠絲杠的靜摩擦和動摩擦指數(shù)基本上不存在區(qū)別。它能夠解決反向間隔然后給與預(yù)緊力，能夠幫助增加定位精度和剛度。 根據(jù)以上說明，在本次設(shè)計(jì)中選用的是傳動效率高的滾珠絲杠螺母副。 軸電機(jī)的選擇 電機(jī)一般可以分為三個類型： 一、步進(jìn)電機(jī)：它的結(jié)構(gòu)簡單、制造價格低、可靠性高等特點(diǎn)，所以步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用很廣泛基本各個領(lǐng)域都有所應(yīng)用；在數(shù)控機(jī)床中用的尤其多。 二、直線電動機(jī) 直線電動機(jī)它是可 以將能量轉(zhuǎn)會為運(yùn)動的設(shè)備比如：將電能轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動。它沒有中間復(fù)雜的過渡機(jī)構(gòu)，所以它的傳動快而且精確度高，所以它的運(yùn)用廣。 三、伺服電機(jī) 伺服電機(jī)的功能就是能夠?qū)⒁恍┰凑账o的一定規(guī)律運(yùn)動的電機(jī)，它的速度可以隨時變化，在速度上的控制有很高的精度，對位置的控制精度也好，它的原理是將它接受的電信號經(jīng)過計(jì)算轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，來控制對加工的形狀的精度。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 轉(zhuǎn)子一收到信號，就能反應(yīng)，而且時間段，精度好，靈敏性好。伺服電機(jī)又分為直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)： （ 1）直流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是在速度的控制上達(dá)到的準(zhǔn)確 度高，而且靈敏速度快，使用簡單不復(fù)雜，拆裝容易入手，制造的成本低，價格優(yōu)惠，在工作的環(huán)境沒有很高的要求。電機(jī)就是需要換向的設(shè)備，會影響速度產(chǎn)生不必要的阻力，產(chǎn)生的熱量高，會影響精度。直流伺服電機(jī)常用在機(jī)械手臂和主軸，切割機(jī)等，在這些方面的應(yīng)用都到了廣泛的好評。 （ 2）交流伺服電機(jī)，交流伺服電機(jī)的調(diào)速性能可靠，可以準(zhǔn)確控制每一個區(qū)域的速度平滑，在此過程中沒有震動。工作時的效率可以達(dá)到 90%以上，所以效率很高，而且雜音不高。對溫度的影響小，在速度和位置的控制有不錯的精度，只要保持一定的速度范圍，那么就能有恒力矩 。這樣的電機(jī)是在各種需要提供轉(zhuǎn)速的機(jī)械設(shè)備中使用最廣的電機(jī)，它的功率范圍廣，所以帶來的慣性就大，達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時，所消耗的功率也不高，他很適合用在速度不高，運(yùn)用穩(wěn)定性好的場合。 7 因此在本次設(shè)計(jì)中采用交流伺服電機(jī)。 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)確定伺服電機(jī)型號為西門子 1考慮斷電自重的影響，所以選擇帶抱閘的電機(jī)型號。 參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速 3000r 額定功率 定轉(zhuǎn)矩 自轉(zhuǎn)動慣量 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 機(jī)與絲杠傳動方式的選擇 電動機(jī)與絲杠的傳動形式主要有三種： 1、聯(lián)軸器傳動 聯(lián)軸器是聯(lián)接進(jìn)給部件的兩根軸讓它們同時旋轉(zhuǎn)傳遞動力和運(yùn)動的一種部件。目前，有許多類型的耦合，液壓，電磁和機(jī)械式聯(lián)軸器。機(jī)械耦合是使用的普遍的。 2、齒輪傳動 齒輪傳動是很常見的傳動形式。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動的作用有：一是讓伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高但轉(zhuǎn)矩很低轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的轉(zhuǎn)速較低不過轉(zhuǎn)矩很大 ;買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 二是減小滾珠絲杠和移動部件的慣量。也能夠確保開環(huán)系統(tǒng)中規(guī)定的運(yùn)動精度。和選取同步齒形帶比擬，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)里運(yùn)用 齒輪減速機(jī)構(gòu)，會引起震動，所以減速機(jī)構(gòu)里會裝備阻尼器以此提高動態(tài)特征。 3、同步齒形帶傳動 同步帶是靠嚙合齒輪傳動的新型帶，它兼有帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點(diǎn)。同步齒形帶是以鋼絲繩為強(qiáng)力層，外面用氯丁橡膠或聚氨酯包裹。它通過齒形帶的齒形和帶輪的輪齒相互嚙合，以傳遞運(yùn)動和功率。其優(yōu)點(diǎn)是沒有相對的滑動，平均傳動十分穩(wěn)定，傳遞動力十分平穩(wěn)。同時齒形帶的強(qiáng)度高、厚度小、重量輕。所以經(jīng)常被用在高速運(yùn)動的場所，齒形帶不用張的十分緊，所以施加在軸與軸承上的力很低，傳動時損耗特別低，所以，現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床上安裝的都是它。 根據(jù)以上內(nèi)容通過對比 ,本課題采用同步齒形帶聯(lián)接電機(jī)與絲杠。同步齒形帶聯(lián)接方式降低慣量和轉(zhuǎn)矩的同時能夠隔離電動機(jī)的震動和熱量傳遞，使電動機(jī)安裝位置更加合理。 帶輪與電機(jī)軸絲杠軸的連接采用的是脹緊套連接：脹套連接在進(jìn)給傳動的系統(tǒng)中是消除間隙的一種比較好的方法，它主要是依靠內(nèi)外錐環(huán)的壓緊然后產(chǎn)生的摩擦作為動力的傳遞。這樣的連接沒有像鍵連接一樣的間隙，這種方式應(yīng)用得越來越多。8 珠絲杠及軸承的選擇 滾珠絲杠副是目前的數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的核心部件，它的精度和各項(xiàng)性能直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度和加工精度 。隨著數(shù)控復(fù)合機(jī)床等高科技數(shù)控技術(shù)的飛速發(fā)展，對滾珠絲杠的精度及其各個方面的性能參數(shù)提出了越來越高的要求。所以設(shè)計(jì)滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，要充分考慮其所受載荷的關(guān)系合理選擇消除間隙的辦法，提高其定位精度，從而提高加工效率。 9 1. 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)確定滾珠絲杠型號為： 圖 查詢資料，確定絲杠的各項(xiàng)參數(shù)： 公稱直徑為 25程為 5 絲杠螺紋部分長度為 188 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 絲杠總長為 382 任意 300 這是雙螺母式內(nèi)循環(huán)回流蓋的滾珠絲杠。 圖 珠絲杠訂貨圖 要承受軸向力，又要承受徑向力，而且因?yàn)槭菣C(jī)床絲杠，要保證加工時的穩(wěn)定性，所以選擇角接觸球軸承。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始參數(shù)得到軸承型號 :20件 4組 ) / 徑 20徑 42度 12軌的選擇 導(dǎo)軌是機(jī)床實(shí)行進(jìn)給運(yùn)動不可缺少的一部分，機(jī)床運(yùn)動部件在導(dǎo)軌上進(jìn)行運(yùn)動，導(dǎo)軌給予其支承和引導(dǎo)的作用。導(dǎo)軌一般由動軌和定軌組成，前者在定軌上移 動后者固定于機(jī)架上。導(dǎo)軌多用于機(jī)床來回的直線運(yùn)動。導(dǎo)軌的承載和壽命大小直接影響著機(jī)床的承載、精度及壽命。 導(dǎo)軌的類型選擇直接影響到伺服系統(tǒng)摩擦阻力的大小，所以為了減少摩擦力現(xiàn)今大多使用減摩導(dǎo)軌應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。通常我們給滾動導(dǎo)軌施加預(yù)載或復(fù)合、靜壓導(dǎo)軌等來增加導(dǎo)軌的阻尼比，因?yàn)橥每紤]到進(jìn)給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 數(shù)控機(jī)床常用的導(dǎo)軌主要分為滾動導(dǎo)軌、滑動導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌三類。 （ 1） 滾動導(dǎo)軌：滾動導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面上應(yīng)該有滾珠、滾針等滾動體，他可以使滑動變?yōu)闈L動。滾動導(dǎo)軌的摩擦阻力很小，還有較高的運(yùn)動速度和定位 精度，磨損消耗小，增加使用壽命?？墒强拐裥员容^差，所以多用于高速、高精度的數(shù)控機(jī)床。 （ 2） 滑動導(dǎo)軌：它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、剛度高、制造方便、抗震性好等，是最常見使用的導(dǎo)軌形式。但是摩察系數(shù)系數(shù)會隨這速度變化而變化，速度比較低時會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。但是可以通過表面鑲粘塑料的材料來降低摩擦阻力，提高性能，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 所以在機(jī)床上得到廣泛使用。 （ 3）靜壓導(dǎo)軌 :它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)很低，磨損也小，能保持很高的精度，承載能力和其他性能都非常突出。但是結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，安裝的要求也高，還需要配有高清潔的供油系統(tǒng)，多用于精度很高的磨 削機(jī)床。 靜壓導(dǎo)軌按工作介質(zhì)分為液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌。前者多用于中、大型機(jī)床和儀器，如磨床、鏜床、三坐標(biāo)測量儀等 ;后者多用于精密、輕載、高速的精密機(jī)械和儀器上，如自動繪圖機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)等。 導(dǎo)軌截面形狀一般分為矩形，圓柱形和燕尾形等： （ 1）矩形截面：它的承載強(qiáng)，加工制造簡單，心得導(dǎo)軌精度很高，但是不能自動的補(bǔ)償間隙，就要安裝能夠調(diào)整間隙的設(shè)備。 （ 2）圓柱形截面：這種截面制造加工簡單，配合精度高，對溫度比較敏感，隙小較小會卡住，間隙大又會降低精度，應(yīng)用不多。 （ 3）燕尾形截面：它 的結(jié)構(gòu)緊湊，側(cè)向的力矩的承受能力強(qiáng)，但是沒有足夠的剛度，維護(hù)和安裝不方便，經(jīng)常用在導(dǎo)向精度要求低的場合。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用滑動導(dǎo)軌。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第三章 Y 軸伺服電機(jī)設(shè)計(jì) 給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 進(jìn)給系統(tǒng)在數(shù)控車床屬于重要組成部分，它的運(yùn)動是根據(jù)反饋裝置再由數(shù)字操控，是由機(jī)械傳動組件與形成主要動力然后再加上操作其加工的各種動作部件組成的?，F(xiàn)在機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動還是通過電機(jī)還有絲杠再加上工作臺，最后完成了整個進(jìn)給運(yùn)動系統(tǒng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給 系統(tǒng)必須要保證很高的定位精度和重復(fù)定位精度，而且還要有不錯的靈敏性。所以我們應(yīng)該設(shè)計(jì)出沒有間隙、剛度高、摩擦低和阻尼比符合的機(jī)床從而保證數(shù)控機(jī)床的傳動精度與加工的穩(wěn)定。對不同類型的數(shù)控機(jī)床，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不相同。 12 給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 進(jìn)給系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性直接影響數(shù)控機(jī)床的定位和輪廓加工精度。從系統(tǒng)控制的角度看，決定進(jìn)給系統(tǒng)性能的主要因素有系統(tǒng)的剛度、慣量、精度和動特性等。傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，直接影響到進(jìn)給系統(tǒng)的 切削能力和加減 速性能；穩(wěn)定性和靈敏度；傳動部件的精度與系統(tǒng)的動態(tài)特性，決定了機(jī)床的輪廓加工和定位精度，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 一、 靜態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求 1） 能夠克服摩擦力和負(fù)載。電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和切削力的大小是有比例關(guān)系的。 2） 為了達(dá)到目前最小辨別力的要求所以機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動的位移量一定要足夠小。 3)靜態(tài)扭矩的剛度一定要保持足夠高。 4） 速度的調(diào)節(jié)范圍一定要足夠。 5） 對速度的要求是無爬行，所以就要求速度一定要均勻。 二、動態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求 1） 為了能夠開啟啟動制 動過程，必須具備足夠的加速和制動轉(zhuǎn)矩。市場上目前的伺服電機(jī)在帶有調(diào)速功能的前提下其響應(yīng)的時間為（ 20向時對進(jìn)給系統(tǒng)的速度要求特別高，最低要求是要在最短的時間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的 4 倍及以上。 2） 傳動性能一定要夠好，這直接關(guān)系到被加工工件的形狀和加工表面精度要求。 3） 由于負(fù)載作用而引起的一些非必要誤差應(yīng)盡可能的減小或完全消除。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 三、對機(jī)械傳動部件的要求 1） 被加速的運(yùn)動部件具有較小的慣量。 2） 部件的各種剛度一定要高。 3） 部件的阻尼的性能起碼要良好。 4） 抗拉、抗壓剛度和 阻尼等因具有很小的非線性要求。 軸電機(jī)匹配分析 伺服電機(jī)的選擇是要看 負(fù)載條件 的。一般作用在電機(jī)軸上的有兩種負(fù)載：負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量 ，其中負(fù) 載扭 矩包括切 削扭矩和摩 擦扭矩。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定扭矩，電機(jī)的最大扭矩就是負(fù)載扭矩和加速扭矩相加。 量匹配分析計(jì)算 為使伺服進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給執(zhí)行部件具有快速響應(yīng)的能力，必須使伺服電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 與進(jìn)給負(fù)載慣量 理匹配。慣量匹配條件是： 根據(jù)文獻(xiàn)查的公式： 移動部件的慣量 : （ 3 轉(zhuǎn)動部件的慣量： （ 3 有降速比時，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量： （ 3 工作臺及螺母質(zhì)量 : 通過公式（ 3： 移動部件的慣量： 通過公式（ 3： 同步帶帶輪 1轉(zhuǎn)動慣量 : 同步帶帶輪 2轉(zhuǎn)動慣量 : 2324 i 3刀架工作臺2523 051002 244341 d 244342 d 141 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量 : 通過公式（ 3： 電機(jī)電子轉(zhuǎn)動慣量為 足 141 （ 3 所以該電動機(jī)慣量與負(fù)載慣量匹配。 矩匹配分析計(jì)算 負(fù)載轉(zhuǎn)矩是由驅(qū) 反作動系統(tǒng)的摩擦力和切削 用所引起的，所選伺服電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩 大于 最大負(fù) 載轉(zhuǎn)矩。 由于數(shù)控機(jī)床對動態(tài)響應(yīng)特性要求較高，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩主要用來產(chǎn)生加速度。 ma x （ 3 （ 3 T r/ T 為 ， 般機(jī)床的靈敏度越高增益的數(shù)值也就越大，但增益值也不能夠過大，如果增益值過大直接導(dǎo)致靈敏度過高，系的運(yùn)動慣量也就越大，直接影響到了機(jī)床額定位精 度。一般數(shù)控機(jī)床增益取 25。本機(jī)床244s d IL i4 a x m a 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 取 0。根據(jù)以上公式計(jì)算的加速力矩，忽略 （ 3 通過以上計(jì)算，電機(jī)轉(zhuǎn)矩匹配。 給力計(jì)算 金屬加工時刀具切除毛胚材料產(chǎn)生的力，叫做切削力。切削力由三個方面的因素產(chǎn)生：克服被加工材料對彈性變形的抗力克服被加工材料對塑性變形的抗力克服切削、工件與前后刀面間的摩擦力。 機(jī)的最大靜扭矩為 經(jīng)過 1:2的降速比，機(jī)械效率為 則： 進(jìn)給力 （ 3 公式（ 3（ 3是通過查找機(jī)床設(shè)計(jì)手冊第三冊 1986年版。 2 2 0 0 a x 44 ）（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第四章 滾珠絲杠螺母副的選擇 珠絲杠螺母副的工作原理及特點(diǎn) 滾珠絲杠副組成及工作原理 滾珠絲杠由 螺桿 、 螺母 、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將絲杠的 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成 工作臺的 直線運(yùn)動 。在絲杠的螺旋形滾道里裝滿了滾珠，螺母就能在絲杠上進(jìn)行轉(zhuǎn)動運(yùn)動。 滾珠絲杠副的特點(diǎn) （ 1）傳動效率高。滾珠絲杠螺母副傳動效率 =普通絲杠傳動效率的 34倍。 （ 2）摩擦力小。滾珠絲杠螺母副動靜摩擦系數(shù)小，傳動靈敏，運(yùn)行平穩(wěn)，低速不易爬行，定位精度高。 （ 3）可預(yù)緊。滾珠絲杠螺母副經(jīng)預(yù)緊可消除軸向間隙，剛度高。 （ 4）有可逆性。滾珠絲杠和螺母的運(yùn)動是可逆的，即可作為主動件或從動件。 （ 5）使用壽命長。 （ 6）制造工藝復(fù)雜，成本高，不能實(shí)現(xiàn)自鎖。 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)最常用的有滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副兩種方式。 （一）滾珠絲杠螺母副：滾珠絲杠的作用是可以將直線與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動做來回轉(zhuǎn)換的一種機(jī)構(gòu)，特點(diǎn)是，傳動效率可以達(dá)到百分之九十以上，所 很高，對功率的消耗和小，通常比一般機(jī)構(gòu)要小百分之二十；適當(dāng)給一定的預(yù)緊就能夠把間隙消除了，爬行的機(jī)率小，傳動精度高而且平穩(wěn)；具有可逆性；磨損很小；使用壽命長；制造工藝復(fù)雜；不能自鎖；這種方式主要用在中小經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床中。 （二）靜壓絲杠螺母副：產(chǎn)生的摩擦阻力小，運(yùn)動起來更加的平滑穩(wěn)定，在功率上的損耗也低，對震動產(chǎn)生的誤差不大，使用壽命就有所提高；軸向剛度很大，在運(yùn)動中沒有間隙的產(chǎn)生。但是在此傳動需要一個供油裝置，對環(huán)境的要求高，在供油的過程中不能中斷，不然會對機(jī)床造成很大麻煩，控油設(shè)備占用的空間大，浪費(fèi)資源 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 珠絲杠螺母副的種類 滾珠絲杠副的循環(huán)方式 通常，按照滾珠在螺旋滾道的循環(huán)過程中與絲杠表面的接觸情況，循環(huán)方式可以分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 內(nèi)循環(huán) 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠，其回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，滾珠在返回過程中與絲杠接觸，回珠滾道通常為腰型槽嵌塊，一般每圈滾道都構(gòu)成獨(dú)立封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)緊湊、定位可靠、運(yùn)動平穩(wěn)，而且不易發(fā)生滾珠磨損和卡塞現(xiàn)象，但其制造較復(fù)雜，此外，也不可用于多頭螺紋絲杠傳動。 外循環(huán) 外循環(huán)滾珠絲杠，其回珠滾道一般布置在螺母外部，滾珠在返回過程中與絲杠無接觸 。外循環(huán)只要有一個統(tǒng)一的回珠滾道，因此，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；但它對回珠滾道的結(jié)合面要求較高，滾道連接不良，不僅影響滾珠平穩(wěn)運(yùn)動，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，此外，外循環(huán)絲杠運(yùn)行時的噪聲也大。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用的是雙螺母式內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。 常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有三種： 圖 片消隙式 (1) 墊片調(diào)隙式 如圖 種結(jié)構(gòu)拆裝方便，結(jié)構(gòu)簡單，剛度好。但是調(diào)整復(fù)雜，不能隨意的達(dá)到自己想要的間隙，需要通過換不同的墊片才 能實(shí)現(xiàn)，所以調(diào)整復(fù)雜。用在精度高間隙不易改變的結(jié)構(gòu)中。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 紋調(diào)隙式 (2) 螺紋調(diào)隙式 如圖 通過改變預(yù)緊螺母的位置就可以改變預(yù)緊力，而且還能固定絲杠螺母。螺母預(yù)緊的方法結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)整方便，它可以在機(jī)床裝配、維修時現(xiàn)場調(diào)整，但預(yù)緊力的控制同樣比較困難。 (3) 齒差調(diào)隙式 齒差預(yù)緊調(diào)整時，需要把外齒輪