數(shù)控車銑中心Y軸傳動(dòng)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(hào)交流 401339828 或 11970985 I 畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（論文）中文摘要 摘要： Y 軸傳動(dòng)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?jī)?nèi)容包括： 構(gòu)部件，影響剛度，精度和動(dòng)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(guò)本次設(shè)計(jì)得到結(jié)論如下： 軸傳動(dòng)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(shí)產(chǎn)生的誤差，達(dá)到各方面的精度要求。 對(duì)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(dòng)效率。 滾珠絲杠、軸承處具有良好的潤(rùn)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(dòng)精度和系統(tǒng)剛度等。 關(guān)鍵詞： 車銑中心 Y 軸傳動(dòng)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(hào)交流 401339828 或 11970985 業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)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(hào)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(shì) . 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(shì) . 3 軸傳動(dòng)機(jī)構(gòu)發(fā)展 現(xiàn)狀 . 3 第 二章 總體方案設(shè)計(jì) . 5 動(dòng)類型的選擇 . 5 給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 . 5 給 系統(tǒng)傳動(dòng)類型選擇 . 6 向電機(jī)的選擇 . 6 機(jī)與絲杠傳動(dòng)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(rùn)滑和密封 . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 承的潤(rùn)滑與防護(hù) . 20 軌的潤(rùn)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(dòng)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(gòu)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(hào)交流 401339828 或 11970985 1 前言 數(shù)控技術(shù)指根據(jù)文字語(yǔ)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(méi)有別的需求，我們通常通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字程序來(lái)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(dòng)控制機(jī)床按照編好的程序來(lái)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(gè)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(huì)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(duì)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(huì)下的發(fā)展趨勢(shì)，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(shí)保持高的精度，生產(chǎn)效率才會(huì)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(gè)數(shù)量級(jí)以上，但受價(jià)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(gè)平臺(tái)上，形成一個(gè)具有鮮明個(gè)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(hào)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(guò)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(guò)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(duì)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(lái)看 ,近年來(lái) ,世界各地競(jìng)爭(zhēng)開發(fā)各種復(fù)雜的機(jī)床 ,開發(fā)的功能越來(lái)越強(qiáng)大 ,工序越來(lái)越集中 ,機(jī)床復(fù)合化已經(jīng)成為未來(lái)產(chǎn)品的發(fā)展趨勢(shì)。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(tái)機(jī)器上完成多個(gè)加工工序 ,不僅可以減少處理和搬運(yùn)時(shí)間 ,也為了確保準(zhǔn)確性 ,提高生產(chǎn)效率 ,所以世界各國(guó)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(shì) 內(nèi)外數(shù)控車銑中心研究現(xiàn)狀 1940年代，美國(guó)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(duì)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(tái)數(shù)控機(jī)床面世。 4 我國(guó)的數(shù)控技術(shù)經(jīng)歷了多段起伏，在多年來(lái)不停的學(xué)習(xí)、調(diào)整和優(yōu)化設(shè)計(jì)的過(guò)程之中，國(guó)內(nèi)的數(shù)控技術(shù)也取得了不錯(cuò)的成績(jī)。其發(fā)展大致可以概括為四個(gè)階段。1） 1958年國(guó)內(nèi)開始自主研究制作第一臺(tái)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(guó)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(guó)內(nèi)數(shù)控系統(tǒng)開始進(jìn)入穩(wěn)定發(fā)展的第四個(gè)階段。我國(guó)的數(shù)控產(chǎn)業(yè)已經(jīng)度過(guò)了最艱難的時(shí)期，但還有重重困難等待著未來(lái)的研究人員。跟國(guó)際上先進(jìn)的數(shù)控技術(shù)比較，國(guó)內(nèi)的數(shù)控技術(shù)還不在一個(gè)檔次上。 與國(guó)外的車銑復(fù)合加工中心相比，國(guó)內(nèi)的水平還是相差很大的，主要有如下幾方面的問(wèn)題： 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(guó)外廠家低。 二、機(jī)床前期利用率低 國(guó)產(chǎn)數(shù)控車銑中心在使用過(guò)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(guó)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(chǎng)所需。而國(guó)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(guó)產(chǎn)的數(shù)控車銑中心功能很有限，跟國(guó)外先進(jìn)技術(shù)還有一定差距。 五、外觀和質(zhì)量不足 國(guó)外車銑復(fù)合加工中心的外觀設(shè)計(jì)同時(shí)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(guó)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(gè)國(guó)家的強(qiáng)大與否主要看生產(chǎn)業(yè)。所以我們國(guó)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(chǎng)，與國(guó)外設(shè)備作競(jìng)爭(zhēng)。 控車銑中心發(fā)展趨勢(shì) 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(lái)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(gè)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(shì)大方向 6?，F(xiàn)在許多制造廠商越來(lái)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(guó)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(shí)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(dòng)的勞動(dòng)力。機(jī)床多軸化 后，大大提升了加工效率。在不久的將來(lái)，復(fù)合機(jī)床會(huì)是生產(chǎn)制造業(yè)的熱門話題，復(fù)合機(jī)床或許會(huì)應(yīng)用到更多行業(yè)。 軸傳動(dòng)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(duì)直徑上平面進(jìn)行切削時(shí)，會(huì)產(chǎn)生凹面。這是因?yàn)椴逯捣庸r(shí)， 通常會(huì)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(hào)交流 401339828 或 11970985 4 作，并對(duì)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(guò)在整個(gè)表面橫向移動(dòng)生成一個(gè)真正平坦的表面，這樣也能更好地控制尺寸公差。有時(shí)還要用 果中心位置出現(xiàn)錯(cuò)誤，而此時(shí)正在使用小型刀具，那么用戶的刀具會(huì)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(duì)軸上的一個(gè) 1/4英寸簡(jiǎn)單鍵槽進(jìn)行銑削時(shí)，可充分利用 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(hào) : 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(shí)候應(yīng)該選用剛度高、摩擦小，間隙能自動(dòng)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(dòng)機(jī)及其控制和驅(qū)動(dòng)裝置等部件組成。 動(dòng)類型的選擇 給傳動(dòng)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(huì)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(dòng)特性等。傳動(dòng)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(dòng)部件的精度與系統(tǒng)的動(dòng)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(shí)候 ,應(yīng)該 盡量設(shè)計(jì)沒(méi)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(dòng)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(shí)候應(yīng)該選用如下方法 : 1，盡可能的解決掉工作時(shí)產(chǎn)生的間隔 ,降低回程時(shí)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(dòng)帶，然后用預(yù)緊的措施來(lái)增加的剛度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(lái)傳動(dòng)。 給系統(tǒng)傳動(dòng)類型選擇 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)，必須對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的位置和速度兩個(gè)方面同時(shí)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。一個(gè)完整的進(jìn)給系統(tǒng)通常由位置比較和放大單元、驅(qū)動(dòng)單元、機(jī)械 傳動(dòng)裝置及檢測(cè)反饋元件等組成。進(jìn)給傳動(dòng)裝置就是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)直線移動(dòng)，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(dòng)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(dòng)平穩(wěn)熱變形小，而且可以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的精度。靜壓絲杠螺母副的價(jià)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(dòng)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(dòng)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(dòng)起落活動(dòng)，那么一定要有制動(dòng)機(jī)器。滾珠絲杠的靜摩擦和動(dòng)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(shuō)明，在本次設(shè)計(jì)中選用的是傳動(dòng)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(gè)類型： 一、步進(jìn)電機(jī)：它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造價(jià)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(gè)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(dòng)機(jī) 直線電動(dòng)機(jī)它是可 以將能量轉(zhuǎn)會(huì)為運(yùn)動(dòng)的設(shè)備比如：將電能轉(zhuǎn)為直線運(yùn)動(dòng)。它沒(méi)有中間復(fù)雜的過(guò)渡機(jī)構(gòu)，所以它的傳動(dòng)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(dòng)的電機(jī)，它的速度可以隨時(shí)變化，在速度上的控制有很高的精度，對(duì)位置的控制精度也好，它的原理是將它接受的電信號(hào)經(jīng)過(guò)計(jì)算轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩，來(lái)控制對(duì)加工的形狀的精度。買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 7 轉(zhuǎn)子一收到信號(hào)，就能反應(yīng)，而且時(shí)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(jiǎn)單不復(fù)雜，拆裝容易入手，制造的成本低，價(jià)格優(yōu)惠，在工作的環(huán)境沒(méi)有很高的要求。電機(jī)就是需要換向的設(shè)備，會(huì)影響速度產(chǎn)生不必要的阻力，產(chǎn)生的熱量高，會(huì)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(píng)。 （ 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(gè)區(qū)域的速度平滑，在此過(guò)程中沒(méi)有震動(dòng)。工作時(shí)的效率可以達(dá)到 90%以上，所以效率很高，而且雜音不高。對(duì)溫度的影響小，在速度和位置的控制有不錯(cuò)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(lái)的慣性就大，達(dá)到最大轉(zhuǎn)速時(shí)，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(chǎng)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(hào)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(hào)。 參數(shù)：額定轉(zhuǎn)速 3000r 額定功率 定轉(zhuǎn)矩 自轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 機(jī)與絲杠傳動(dòng)方式的選擇 電動(dòng)機(jī)與絲杠的傳動(dòng)形式主要有三種： 1、聯(lián)軸器傳動(dòng) 聯(lián)軸器是聯(lián)接進(jìn)給部件的兩根軸讓它們同時(shí)旋轉(zhuǎn)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)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(dòng) 齒輪傳動(dòng)是很常見的傳動(dòng)形式。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)采用齒輪傳動(dòng)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(guò)轉(zhuǎn)矩很大 ;買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 8 二是減小滾珠絲杠和移動(dòng)部件的慣量。也能夠確保開環(huán)系統(tǒng)中規(guī)定的運(yùn)動(dòng)精度。和選取同步齒形帶比擬，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)里運(yùn)用 齒輪減速機(jī)構(gòu)，會(huì)引起震動(dòng)，所以減速機(jī)構(gòu)里會(huì)裝備阻尼器以此提高動(dòng)態(tài)特征。 3、同步齒形帶傳動(dòng) 同步帶是靠嚙合齒輪傳動(dòng)的新型帶，它兼有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)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(guò)齒形帶的齒形和帶輪的輪齒相互嚙合，以傳遞運(yùn)動(dòng)和功率。其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有相對(duì)的滑動(dòng)，平均傳動(dòng)十分穩(wěn)定，傳遞動(dòng)力十分平穩(wěn)。同時(shí)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(dòng)的場(chǎng)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(dòng)時(shí)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(guò)對(duì)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(shí)能夠隔離電動(dòng)機(jī)的震動(dòng)和熱量傳遞，使電動(dòng)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(dòng)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?jī)?nèi)外錐環(huán)的壓緊然后產(chǎn)生的摩擦作為動(dòng)力的傳遞。這樣的連接沒(méi)有像鍵連接一樣的間隙，這種方式應(yīng)用得越來(lái)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(duì)滾珠絲杠的精度及其各個(gè)方面的性能參數(shù)提出了越來(lái)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(hào)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(zhǎng)度為 188 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 9 絲杠總長(zhǎng)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(shí)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(hào) :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(dòng)不可缺少的一部分，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌給予其支承和引導(dǎo)的作用。導(dǎo)軌一般由動(dòng)軌和定軌組成，前者在定軌上移 動(dòng)后者固定于機(jī)架上。導(dǎo)軌多用于機(jī)床來(lái)回的直線運(yùn)動(dòng)。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(dòng)導(dǎo)軌施加預(yù)載或復(fù)合、靜壓導(dǎo)軌等來(lái)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(dòng)導(dǎo)軌、滑動(dòng)導(dǎo)軌靜壓導(dǎo)軌三類。 （ 1） 滾動(dòng)導(dǎo)軌：滾動(dòng)導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面上應(yīng)該有滾珠、滾針等滾動(dòng)體，他可以使滑動(dòng)變?yōu)闈L動(dòng)。滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦阻力很小，還有較高的運(yùn)動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌：它的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(huì)隨這速度變化而變化，速度比較低時(shí)會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。但是可以通過(guò)表面鑲粘塑料的材料來(lái)降低摩擦阻力，提高性能，買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(guò)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(cè)量?jī)x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(dòng)繪圖機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)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(jiǎn)單，心得導(dǎo)軌精度很高，但是不能自動(dòng)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(jiǎn)單，配合精度高，對(duì)溫度比較敏感，隙小較小會(huì)卡住，間隙大又會(huì)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(méi)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(chǎng)合。 綜上所述，本次設(shè)計(jì)選用滑動(dòng)導(dǎo)軌。 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(dòng)是根據(jù)反饋裝置再由數(shù)字操控，是由機(jī)械傳動(dòng)組件與形成主要?jiǎng)恿θ缓笤偌由喜僮髌浼庸さ母鞣N動(dòng)作部件組成的。現(xiàn)在機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)還是通過(guò)電機(jī)還有絲杠再加上工作臺(tái)，最后完成了整個(gè)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(cuò)的靈敏性。所以我們應(yīng)該設(shè)計(jì)出沒(méi)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(dòng)精度與加工的穩(wěn)定。對(duì)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(dòng)特性等。傳動(dòng)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(dòng)部件的精度與系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)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(duì)速度的要求是無(wú)爬行，所以就要求速度一定要均勻。 二、動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求 1） 為了能夠開啟啟動(dòng)制 動(dòng)過(guò)程，必須具備足夠的加速和制動(dòng)轉(zhuǎn)矩。市場(chǎng)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(shí)間為（ 20向時(shí)對(duì)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(shí)間內(nèi)達(dá)到額定轉(zhuǎn)矩的 4 倍及以上。 2） 傳動(dòng)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(hào)交流 401339828 或 11970985 12 三、對(duì)機(jī)械傳動(dòng)部件的要求 1） 被加速的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)部件的慣量 : （ 3 轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣量： （ 3 有降速比時(shí)，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量： （ 3 工作臺(tái)及螺母質(zhì)量 : 通過(guò)公式（ 3： 移動(dòng)部件的慣量： 通過(guò)公式（ 3： 同步帶帶輪 1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 : 同步帶帶輪 2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 : 2324 i 3刀架工作臺(tái)2523 051002 244341 d 244342 d 141 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 13 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 : 通過(guò)公式（ 3： 電機(jī)電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 足 141 （ 3 所以該電動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的摩擦力和切削 用所引起的，所選伺服電動(dòng)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(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性要求較高，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩主要用來(lái)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(guò)大，如果增益值過(guò)大直接導(dǎo)致靈敏度過(guò)高，系的運(yùn)動(dòng)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(hào)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(guò)以上計(jì)算，電機(jī)轉(zhuǎn)矩匹配。 給力計(jì)算 金屬加工時(shí)刀具切除毛胚材料產(chǎn)生的力，叫做切削力。切削力由三個(gè)方面的因素產(chǎn)生：克服被加工材料對(duì)彈性變形的抗力克服被加工材料對(duì)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(guò) 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(guò)查找機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè) 1986年版。 2 2 0 0 a x 44 ）（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號(hào)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(dòng)轉(zhuǎn)化成 工作臺(tái)的 直線運(yùn)動(dòng) 。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(dòng)運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠副的特點(diǎn) （ 1）傳動(dòng)效率高。滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率 =普通絲杠傳動(dòng)效率的 34倍。 （ 2）摩擦力小。滾珠絲杠螺母副動(dòng)靜摩擦系數(shù)小，傳動(dòng)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(dòng)是可逆的，即可作為主動(dòng)件或從動(dòng)件。 （ 5）使用壽命長(zhǎng)。 （ 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(dòng)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(dòng)做來(lái)回轉(zhuǎn)換的一種機(jī)構(gòu)，特點(diǎn)是，傳動(dòng)效率可以達(dá)到百分之九十以上，所 很高，對(duì)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(dòng)精度高而且平穩(wěn)；具有可逆性；磨損很小；使用壽命長(zhǎng)；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(dòng)起來(lái)更加的平滑穩(wěn)定，在功率上的損耗也低，對(duì)震動(dòng)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(dòng)中沒(méi)有間隙的產(chǎn)生。但是在此傳動(dòng)需要一個(gè)供油裝置，對(duì)環(huán)境的要求高，在供油的過(guò)程中不能中斷，不然會(huì)對(duì)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(hào)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(guò)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(guò)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(dòng)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(dòng)。 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(guò)程中與絲杠無(wú)接觸 。外循環(huán)只要有一個(gè)統(tǒng)一的回珠滾道，因此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易；但它對(duì)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(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，此外，外循環(huán)絲杠運(yùn)行時(shí)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(jiǎn)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(guò)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(hào)交流 401339828 或 11970985 17 圖 紋調(diào)隙式 (2) 螺紋調(diào)隙式 如圖 通過(guò)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(jiǎn)單，調(diào)整方便，它可以在機(jī)床裝配、維修時(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，需要把外齒輪