C6140數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 緒論 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 1949年美國(guó)帕森公司首先提出了機(jī)床數(shù)字控制的概念。 1952年第一代數(shù)控系統(tǒng) 電子管數(shù)控系統(tǒng)的誕生。 20世紀(jì) 50年代末，完全由固定布線的晶休管元器件電路所組成的第二代數(shù)控系統(tǒng) 晶體管數(shù)控系統(tǒng)被研制成功，取代了昂貴的、易壞的、難以推廣的電子管控制裝置。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展， 1965 年出現(xiàn)了第三代數(shù)控系統(tǒng) 集成電路數(shù)控系統(tǒng)。 1970 年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了第四代數(shù)控系統(tǒng) 小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，然后，隨著微型計(jì)算機(jī)以其無(wú) 法比擬的性能價(jià)格比滲透各個(gè)行業(yè)， 1974 年，第五代數(shù)控系統(tǒng) 微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了。應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心組件的數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) (綜上所述，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也隨著不斷更新，發(fā)展非常迅速，幾乎 5年左右時(shí)間就更新?lián)Q代一次 1。 數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)機(jī)械，是最典型的多品種、小批量、高科技含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品進(jìn)程， 1990 年日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá) 75，美國(guó)達(dá) 70 1，德國(guó)達(dá) 57。目前世界數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超過(guò) 15萬(wàn)臺(tái)，品種超過(guò) 1500多種 2。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 數(shù)控技術(shù)狀況 目前，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型向開(kāi)放型過(guò)渡的時(shí)期。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù) (包括核心技術(shù) )，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。自“七五”以來(lái)，國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長(zhǎng)期困擾我國(guó)、并受到西方國(guó)家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián) 動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題， 0.1 m 當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿型系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于 實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 及軟件開(kāi)發(fā)商二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高， 5000h 以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能?chē)?guó)內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過(guò) 60%。這些成功為中國(guó)數(shù)控系 統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ) 1。 我國(guó)進(jìn)行改革開(kāi) 放后，由于政策的開(kāi)放，使得金屬切削行業(yè)得以和世界上先進(jìn)的機(jī)床制造國(guó)家進(jìn)行技術(shù)交流，并通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，到 80年代初，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段， 1991年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值數(shù)控化率為 14 3，到 1997年數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為 24 5。目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床 (包括經(jīng)濟(jì)型機(jī)床 )品種約有 500個(gè) 2。 但是，與國(guó)外數(shù)控車(chē)床相比，在性能、質(zhì)量 設(shè)計(jì)、制造等各方面存在較大差異，并存在許多不足：機(jī)械件的材質(zhì)、加工精度、加工工藝存在較大差距，裝配工藝也存在一定差距；主軸及 卡盤(pán)剛性差，主軸定位準(zhǔn)停不好；安全性較差，軟硬件保護(hù)功能不夠；刀片磨損快，生產(chǎn)成本高，效率低；硬件設(shè)計(jì)方面不規(guī)范，不符合國(guó)標(biāo)，比如使用電壓等級(jí)、電線顏色使用、圖紙資料的繪制裝訂、提交等等，有的機(jī)床廠家甚至仍然停留在十年二十年前的設(shè)計(jì)思想；程序設(shè)計(jì)方面缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)范，邏輯性不強(qiáng)，故障率高，在使用過(guò)程中需不斷對(duì)程序進(jìn)行修改；外圍元件布置及走線不規(guī)范，標(biāo)牌線號(hào)不清，圖紙與實(shí)物不符，維修困難；使用的元器件本身質(zhì)量差，使用壽命短，故障率高，有的機(jī)床廠家為了降成本卻忘記了質(zhì)量、忘記了可靠性，選用一些國(guó)產(chǎn)的軸承、接觸器 、繼電器、接近開(kāi)關(guān)等元件，在生產(chǎn)過(guò)程中小故障連綿不斷；柔性化不強(qiáng)，多品種生產(chǎn)困難。而國(guó)外數(shù)控車(chē)床無(wú)論是設(shè)計(jì)水平，還是制造水平，都要高出國(guó)內(nèi)數(shù)控車(chē)床。機(jī)械件材質(zhì)、加工精度、加工工藝、裝配工藝比較好；軟硬件設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)范合理，配套件齊全，標(biāo)牌標(biāo)示清楚齊全；使用的元器件質(zhì)量好，故障率低；新技術(shù)的應(yīng)用及時(shí)領(lǐng)先；概括來(lái)說(shuō)，精度及可靠性高、性能穩(wěn)定故障率低 3 。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技 發(fā)展的需要，數(shù)控系統(tǒng)正朝著高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及開(kāi)放性等方向發(fā)展。 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn) 數(shù)字控制，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成 。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1. 信息載體 信息載體又稱(chēng)控制介質(zhì)，用于記錄數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件所必需的各種信息，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的信息載體有穿孔帶等，通過(guò)相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入 到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤(pán)將加工信息直接輸入，或通過(guò)竄行口將計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)可能還包含一套自動(dòng)編程機(jī)或者 2. 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是接受載體送來(lái)的加工信息，經(jīng)計(jì)算和處理后去控制機(jī)床的動(dòng)作。它由硬件和軟件組成。硬件除計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備主要包括光電閱讀機(jī)、 盤(pán)、面板、機(jī)床接口等。軟件由管理軟件和控制軟件組成。數(shù)控裝置控制機(jī)床的動(dòng)作可概括為：機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、刀具的選擇和刀具的補(bǔ)償 、其它輔助運(yùn)動(dòng)等。 3. 伺服系統(tǒng) 它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)床移動(dòng)部件 ,它接受數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的各種動(dòng)作命令，驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)、電液馬達(dá)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。 4. 機(jī)床 它是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但也做了很多改進(jìn)和提高，它的主要特點(diǎn)是：由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短；為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形較 ??；更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等；不少數(shù)控機(jī)床還采用了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率 1。 數(shù)控機(jī)床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬(wàn)能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴(lài)于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。 伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)主要指各坐標(biāo)軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的位置控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)接受 來(lái)自 置的進(jìn)給脈買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 沖，經(jīng)變換和放大，再驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸按指令脈沖運(yùn)動(dòng)。這些軸有的帶動(dòng)工作臺(tái)，有的帶動(dòng)刀架，通過(guò)幾個(gè)坐標(biāo)軸的綜合聯(lián)動(dòng)，使刀具相對(duì)于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加工出所要求的復(fù)雜形狀工件。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī) (早期產(chǎn)品還包含液壓 )等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。要使它成為一個(gè)既能使各部件互相配合協(xié)調(diào)工作，又能滿足相當(dāng)高的技術(shù)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)，的確是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。提高伺服系 統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開(kāi)發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示： 由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求： 1） 從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如 有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。 2） 電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載 4 3） 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受 4000能保證電機(jī)可在 4） 電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、 混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字 用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高 4。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 圖 服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)的內(nèi)容、目的和方法 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)及總體布局圖繪制、縱向及橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制裝配圖、典型零件繪制、數(shù)控系統(tǒng)（硬件連接圖）設(shè)計(jì)、典型零件的數(shù)控車(chē)削加工程序編制及外文資料文獻(xiàn)翻譯，并撰 寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊(cè)等基本技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。 在設(shè)計(jì)中，先通過(guò)參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。在圖紙的繪制中，充分利用軟件的先進(jìn)性，完成三張 紙。最后，完成硬件連接設(shè)計(jì)，編制典型零 件的車(chē)削程序，撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 總體 方案 設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)及總體布局 機(jī)床結(jié)構(gòu)可以布置成臥式、立式、倒立式及斜置式等， 根據(jù) 設(shè)計(jì)任務(wù) 加工軸類(lèi)和直徑不太大的盤(pán)、套類(lèi)零件， 采用臥式斜床身形式。 主軸水平安裝，橫向成 45布置。根據(jù)縱橫向長(zhǎng)度定外觀總長(zhǎng)度， 布局圖 如附錄 1所示。 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床主體的重要部分，在設(shè)計(jì)中，在伺服方式上選擇最廣泛應(yīng)用的半閉環(huán) 方式。采用螺旋傳動(dòng)，計(jì)算滾珠絲杠副尺寸規(guī)格，接著進(jìn)行絲杠的校核并進(jìn)行精度等驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算的扭矩選擇伺服電機(jī)。 主切削力的計(jì)算 切削力的大小可用各種測(cè)力儀測(cè)得，也可用實(shí)驗(yàn)得出的近似公式計(jì)算： P Z P t s k (v P Z P Z P Z h P k k k k k 料( P Z P Z v P Z P Z P Z h P t s k k k k k 料 ( 公 斤 力 )(式中 系數(shù)。 決定于工件材料和加工方法，在一定的切削條件（ v、 s、 ， k 總的修正系數(shù)。決定于工件材料、切削用量和刀具幾何形狀等。 v P Z P Z P Z h P k k k k料 分別為工件材料、切削速度、主偏角、前角、刀具磨損限度對(duì) 指數(shù)。一般情況下說(shuō)明吃刀深度對(duì)切削力的影響要比走刀量對(duì)切削力的影響大。 下表所列為的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)。這些系數(shù)在下列條件下制定：刀片材料為硬質(zhì)合金，工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼， 27 5 /b 公 斤 力 毫 米， 50 /v 米 分 ， 45 ， 10 ，0 ，后刀面磨損限度 0 毫 米，切削時(shí)不用冷卻液，車(chē)削外圓。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 它們的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)之值也各有不同，可從有關(guān)手冊(cè)中查得。 表 數(shù) 及 指 數(shù) 工件材料 167 1 0 0 75 修 正 系 數(shù) 工 件 材 料 b40 50 50 60 60 70 70 80 80 90 90 100 0 84 0 90 0 95 1 0 1 04 1 09 切 削 速 度 v= 50 100 200 300 400 500 1 0 0 90 0 82 0 77 0 74 0 71 主 偏 角 = 30 45 60 70 90 1 08 1 0 0 94 0 94 0 89 前 角 = +20 +10 0 0 90 1 0 1 1 1 2 1 3 后刀面磨損限度 h= 0 9 .0 削功率是切削時(shí)在 切削區(qū)內(nèi)消耗的功率。當(dāng)切削速度為已知時(shí)，切削功率可用下式計(jì)算： 1 0 2 6 0 6 1 2 0v P vN k w切 削(在校驗(yàn)機(jī)床選用的電動(dòng)機(jī)功率時(shí)應(yīng)使 N N k切 削 過(guò)電 機(jī) (式中 機(jī)床電動(dòng)機(jī)名義功率（千瓦）； 機(jī)床效率（一般齒輪機(jī)床 = 電動(dòng)機(jī)超載時(shí)容許的系數(shù)（一般 57。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 如表 取其 中各參數(shù)的最大值進(jìn)行估算： 取 67， ， 切深 t=5給量 s=r 則 由公式 ( 0 . 7 51 6 7 5 0 . 3 1 . 0 9 0 . 9 1 . 0 8 1 . 3 1 . 0 54 8 9 . 547974800 公 斤 力 : : 1 : 0 . 2 5 : 0 . 4: : 4 8 0 0 : 1 2 0 0 : 1 9 2 0 切削功率：取切削速度為 105m/由公式 ( : 4 8 9 . 5 1 0 5 8 . 46120切 6切 削電 機(jī)過(guò)取 11切 削買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 3 橫向進(jìn)給系統(tǒng) 已知技術(shù)參數(shù) 橫向最大行程（ 180 工作進(jìn)給速度為 1 8000mm/ 橫向快速進(jìn)給速度： 8 m/ 刀架估計(jì)質(zhì)量： 150 滑板的估計(jì)尺寸（長(zhǎng) 寬 高）： 40020080 材料選為 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為 1i ，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為m a x 1 5 0 0 / m i 則絲杠導(dǎo)程為： n (38 1 0 5 . 3 31500，取 6 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 / m (由公式 (最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 3m a xm a x 8 1 0 1 3 3 3 . 3 3 / m i 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：m i nm i n 1 0 . 1 6 7 / m i 絲杠等效轉(zhuǎn)速 ：（取 122 m a x 1 m i n 212/ m i nm n t n (買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1t，2t 轉(zhuǎn)速s)。 m a x 1 m i n 2128 8 8 . 9 4 / m i nm n t n 估計(jì)工 作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重 刀架質(zhì)量：1 1 5 0 9 . 8 1 4 7 0 滑板： 392 4 0 0 2 0 0 8 0 7 . 8 5 1 0 9 . 8 1 1 0 5 2 0 總質(zhì)量：12 1 4 7 0 5 2 0 2 0 0 0G G G N 確定絲杠的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 般取 取為 絲杠所受的力為（ 如圖 m a 221 . 1 1 2 0 0 0 . 0 3 ( 2 0 0 0 4 8 0 0 ) 1 9 2 0 2 0 0 0X Z F f G F F G =2013N(等效負(fù)載可按下式估算 （取 21212： 軸向載荷s)。 軸向載荷r/ 133 3m a x 1 1 m i n 2 21 1 2 21396m F n t F n t n t (確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 圖 力分析 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1 / 360610F f T nm w h f f f ft h a k( 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng) 一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 溫度系數(shù)；（查表：） 硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度 。） 精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為 3 時(shí)， 可靠性系數(shù)； (查表：可靠性為 90%時(shí)， ) 等效負(fù)荷 (N)； 等效轉(zhuǎn)速 (r/ 工作壽命 (h)。（查表得：數(shù)控機(jī)床： 5000。） 由公式 ( 66 0 6 0 1 5 0 0 0 8 8 8 . 9 4 8 0 0 1 0 n 684710 m f N選擇滾珠絲杠型號(hào) 由文獻(xiàn) 7,8可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： 杠公稱(chēng)直徑為 32本導(dǎo)程 6hP 其額定動(dòng)載荷 16917額定靜載荷 45968圈數(shù) 列數(shù) = 2，絲杠螺母副的接觸剛度為1 1 3 0 / m ，絲杠底徑 27. 9母長(zhǎng)度為 112絲杠的精度為 3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊軸承分別為 205 本設(shè)計(jì)中絲杠采用兩端固定的支承方式。選用成對(duì)絲杠專(zhuān)用軸承組合。 滾珠絲杠支承用專(zhuān)用軸承： 軸承特點(diǎn)： 1. 剛性大。由于采用特殊設(shè)計(jì)的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為 60軸向剛性大。 2. 不需要預(yù)調(diào)整。對(duì)每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶(hù)在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（）排列后，裝緊即可。 3. 起動(dòng)力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。（ 校核 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 絲杠本身的拉壓剛度 杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 承的接觸剛度 母座的剛度 不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。 臨界壓縮負(fù)荷 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式 9。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算： 211 m a F (式中 E 材料的彈性模量 E 鋼 =1011(N/ 最大受壓長(zhǎng)度 (m)； 安全系數(shù)，取 ； 最大軸向工作負(fù)荷 (N)； 絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推 雙推時(shí)，見(jiàn)下圖， ，I 絲杠最小截面慣性矩 ( 4420( 1 . 2 )6 4 6 4 wI d d d (式中 絲杠公稱(chēng)直徑 ( 滾珠直徑 ( 4 1 2 8 43 . 1 4 ( 3 2 1 . 2 3 . 9 6 9 ) 1 0 2 . 7 1 064 絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 1 8 0 1 1 2 4 0 3 3 2uL m m ，取 350uL 1 400L 絲杠全長(zhǎng) 500L 由公式 (買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 1 1 8m a . 1 4 2 . 1 1 0 2 . 7 1 0 1 4 2 2 5 5 4 . 3 2 0 1 34 2 0 1 0 3 N F N 界壓縮負(fù)荷滿足要求。 臨界轉(zhuǎn)速 222 2 22 m a 910f k L (式中 A 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422 取 1 0 m， 2k 安全系數(shù)，一般取 2 ； 材料的密度： 337 . 8 5 1 0 /k g m ； 2f 絲杠支承方式系數(shù)，查表得2 ， 2 m a 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m i n 1 5 0 0 / m i 4r n r 滿足要 求。 絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 兩端固定： 11 1 1 1 1 ( / )4e B c H K K K (式中 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 (N/ m)； 螺母座的剛度 (N/ m)； 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 (N/ m)； 絲杠本身的拉壓剛度 (N/ m)； 軸承的接觸剛度 (N/ m)。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 1) 絲杠副 內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號(hào)樣本。 2) 軸承的接觸剛度可查軸承型號(hào)樣本。 3) 螺母座的剛度可近似估算為 1000。 4) 絲杠本身的拉壓剛度： 對(duì)絲杠支承組合方式為兩端固定的方式： 61 0 /s A E ma l a (式中 A 絲杠最小橫截面， 222 ()4A d m m； E 材料的彈性模量， E=1011(N/ l 兩支承間距 (m)； a 螺母至軸向固定處的距離 (m)。 已知：軸承的接觸剛度 1 0 8 0 / m，絲杠螺母的接觸剛度 7 1 6 . 7 / m，絲杠的最小拉壓剛度m i n 5 4 5 . 2 / m（見(jiàn)后面計(jì)算）。螺母座剛度 1 0 0 0 / m。 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2 3 2 4 / m 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率： / ra d (式中 m 絲杠末端的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和 (N/ m)； 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 (N/ m)。 69 . 8 3 2 4 1 0 1 2 6 0 / 1 2 0 3 8 / m i n 1 5 0 0 / m i r a d s r 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/滿足要求。 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度按下式計(jì)算： 47 (買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 式中 絲杠平均直徑： L 絲杠長(zhǎng)度 43 1 . 7 57 . 8 4 1 5 9 3 4 /500 m r扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 : ()3 (式中 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 絲杠上傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ( 由文獻(xiàn) 7， 8得： 平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 4 22 0 0 0 0 . 0 1( ) 5 . 2 1 09 . 8 1 2J k g m 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L 34421 3 . 1 4 7 . 8 5 1 0 0 . 5 0 . 0 3 2324 1 0 k g m 421 . 6 1 0zJ k g m 415934 4 4 2 7 . 1 / 4 2 2 9 7 / m i 5 . 2 1 . 6 ) 1 03T r a d s r 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/以滿足要求。 傳動(dòng)精度計(jì)算 滾珠絲杠的拉壓剛度 24s (導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中， 00 100 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 25m a 0 3 1 5 2 . 1 1 0 1 6 3 5 . 7 /4 0 . 1 25m i 0 3 0 5 2 . 1 1 0 1 0 2 . 5 /4 0 . 3 最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： m a x m i 4 0 . 6 5 /1 / 1 / 1 / 1 / 5 4 5 . 2 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C K m a x m a 4 1 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 6 3 5 . 7 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C K 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為 0 0 m i n 0 m a k (111 4 5 6 . 6 ( ) 1 . 7 82 4 0 . 6 5 3 4 1k m 對(duì)于 3 級(jí)滾珠絲杠，其任意 300程公差為 12m ，機(jī)床定位精度0 4 / 3 0 0m m m m，所以， 2 4 1 / 5 4 . 8k m ，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（ 1/3 1/5）機(jī) 床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高 10。 伺服電機(jī)計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn) 11，扭矩的計(jì)算為： 1. 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 查表知 3級(jí)滾珠絲杠 ， 而 m a x / 3 2 0 1 3 / 3 6 7 1 ( ) N m 230 ( / 2 ) (1 ) / 1 0P P P (23( 6 7 1 6 / 2 ) ( 1 0 . 9 ) / 0 . 9 1 00 . 1 3 5 ( ) 2. 最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩 對(duì)于 3級(jí)滾珠絲杠， 40%P ， 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 m a x 0(1 4 0 % ) 0 . 1 9 ( ) N m (3. 驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩 3m a x 1 0 / 2 P (32 0 1 3 6 1 0 / ( 2 0 . 9 )2 . 1 4 ( ) 4. 支承軸承所需啟動(dòng)扭矩 查軸承表： 對(duì)于 20 的軸承，其1 0 m， 對(duì)于 25 的軸承，其2 0 m， 則 12 0 . 1 5 0 . 2 0 . 3 5B b T N m 。 5. 驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩 m a a T T 0 . 1 9 2 . 1 4 0 . 3 5 2 . 6 8 6. 電機(jī)的額定扭矩 ( 0 . 3 5 0 . 5 ) 5 . 3 6 7 . 6 6 ) m電機(jī)的選擇 根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及文獻(xiàn) 12，選擇電機(jī)型號(hào)為 額定轉(zhuǎn)矩為 m。 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 4 縱向進(jìn)給系統(tǒng) 已知技術(shù)參數(shù) 縱向最大行程（ 650 工作進(jìn)給速度為 1 15000mm/ 縱向快速進(jìn)給速度： 15 m/ 床鞍及其他的估計(jì)尺寸（長(zhǎng) 寬 高）： 600300100 材料選為 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為 1i ，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為m a x 1 5 0 0 / m i 則 由公式 (得 絲杠導(dǎo)程為： 3m a xm a 1 0 101500 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速： 由公式 (， 最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 3m a xm a x 1 5 1 0 1 5 0 0 / m i 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速：m i nm i n 1 0 . 1 / m i 由公式 (， 絲杠等效轉(zhuǎn)速 為 ： m a x 1 m i n 2121 0 0 0 / m i nm n t n 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重： 橫向工作臺(tái)質(zhì)量：1 2000鞍及其他： 392 6 0 0 3 0 0 1 0 0 7 . 8 5 1 0 9 . 8 1 1 0 1 3 8 6 總質(zhì)量：12 2 0 0 0 1 3 8 6 3 3 8 6G G G N 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 確定絲杠的等效負(fù)載： 取滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為 絲杠所受的力為（如圖 m a 2221 2 0 0 0 . 0 2 5 3 3 8 6 ( 4 8 0 0 1 9 2 0 ) 2X Y f G F F =m i n 0 . 0 2 5 3 3 8 6 8 4 . 6 5F f G N 其等效負(fù)載可按公 式 (算： 133 3m a x 1 1 m i n 2 21 1 2 29 2 6 . 2m F n t F n t n t 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷： 由公式 (： 66 0 6 0 1 5 0 0 0 1 0 0 0 9 0 0 1 0 n 3 4 1 3 . 510 m f N圖 力分析 查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： 杠公稱(chēng)直徑為 25本導(dǎo)程 10hP 其額定動(dòng)載荷 15975額定靜載荷34170，圈數(shù) 列數(shù) =1，絲杠螺母副的接觸剛度為 7 6 7 / m ，絲杠底徑 母長(zhǎng)度為 125絲杠的精度為 3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊的軸承選為 17 20 校核 界壓縮負(fù)荷 軸向固 定的長(zhǎng)絲杠在承受壓縮負(fù)荷時(shí)，應(yīng)驗(yàn)算其壓桿穩(wěn)定性。臨界壓縮負(fù)荷按公 式(算： 絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 6 5 0 1 2 5 4 0 8 1 5uL m m ，取 850uL 承跨距 1 1000L 絲杠全長(zhǎng) 1100L 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 2 1 1 8m a . 1 4 2 . 1 1 0 0 . 6 8 1 0 2 0 8 0 1 1 3 3 5 . 69 5 0 1 0 N F N 界壓縮負(fù)荷滿足要求。 界轉(zhuǎn)速 由公式 (2 6 4 22 2 0 . 1 1 0 3 . 1 7 1 044A d m 1 2 5 1 1 0 0 8 5 06 5 0 4 0 8 7 7 . 5 0 . 922 取 1 1 m， 2 m a 0 2 0 19 9 1 0 4 . 7 3 0 4 4 5 6 . 5 / m i n 1 5 0 0 / m i r n r 滿足要求。 杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 由公式 (： 已知：軸承的接觸剛度 7 6 0 / m，絲杠螺母的接觸剛度 5 5 6 . 2 5 / m，絲杠的最小拉壓剛度m i n 1 0 2 . 5 / m（見(jiàn)后面計(jì)算）。螺母座剛度 1 0 0 0 / m。 1 1 1 1 14 7 6 0 5 5 6 . 2 5 1 0 0 0 4 1 0 2 . 5 1 7 9 . 6 7 / m 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率： 69 . 8 1 7 9 . 6 7 1 0 7 2 1 . 1 2 / 6 8 8 9 . 7 / m i n 1 5 0 0 / m i r a d s r 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/滿足要求。 杠扭轉(zhuǎn)剛度 絲杠的 扭轉(zhuǎn)剛度由公 式 (算： 42 4 . 87 . 8 4 2 6 9 6 . 1 /1100 m r由文獻(xiàn) 7,8得： 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 4 23 3 8 6 0 . 0 1( ) 8 . 7 5 1 09 . 8 1 2J k g m 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L 34421 3 . 1 4 7 . 8 5 1 0 1 . 1 5 0 . 0 2 5323 . 4 6 1 0 k g m 421 . 5 1 0zJ k g m 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率按公式 (算 : 42 6 9 6 . 1 1 5 3 7 . 8 6 / 1 4 6 9 2 . 9 / m i 4 6( 8 . 7 5 1 . 5 ) 1 03T r a d s r 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/以滿足要求。 動(dòng)精度計(jì)算 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中， 50 100 由公式 (， 最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 25m a 0 2 0 1 2 . 1 1 0 6 6 6 /4 0 . 1 25m i 0 2 0 1 2 . 1 1 0 1 0 2 . 5 /4 0 . 6 5 最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： m a x m i 7 . 7 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 0 2 . 5 1 / 5 5 6 . 2 5 1 / 7 6 0o s C K m a x m a 1 6 . 6 8 /1 / 1 / 1 / 1 / 6 6 6 1 / 5 5 6 . 2 5 1 / 7 6 0o s C K 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差 據(jù)公式 (0 0 m i n 0 m a 1 1( ) 8 4 . 6 5 ( ) 0 . 77 7 . 7 2 1 6 . 6 8k 買(mǎi)文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 對(duì)于 3 級(jí)滾珠絲杠，其任意 300程公差為 12m ，機(jī)床定位精度0 4 / 3 0 0m m m m，所以， 2 4 1 / 5 4 . 8k m ，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（ 1/3 1/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高。 服電機(jī)計(jì)算 扭矩的計(jì)算 1) 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 查表知 3級(jí)滾珠絲杠 ， 而 m a x / 3 1