【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）機(jī)床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造縱向和橫向滾珠絲杠、步進(jìn)電機(jī)、伺服電機(jī)的選型及校核-機(jī)械工程與技術(shù)

目錄 1 目錄 目錄 . 1 1 緒論 . 3 . 3 . 4 究意義 . 4 要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 . 4 床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問(wèn)題 . 4 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 . 6 3 機(jī)械部分的改造 . 8 滾珠絲杠的選擇 . 9 珠絲杠副的特點(diǎn) . 9 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 . 10 向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 . 14 減速器箱體的設(shè)計(jì) . 15 的計(jì)算：（縱向輸入軸） . 16 速器箱體尺寸 . 16 軸承的選擇 . 20 型 . 20 核 . 21 承蓋的設(shè)計(jì) . 21 悶蓋 . 21 通蓋 . 22 軸承的選型與校核 . 23 珠絲杠用軸承的選型 . 23 核 . 24 向步進(jìn)電機(jī)的選擇 . 28 定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量 . 28 距角的選擇 . 28 頻特性 ： . 29 步進(jìn)電機(jī)的矩頻特性計(jì)算加減速時(shí)間校核的快速性 . 32 向步進(jìn)電機(jī)的選擇 . 33 距角的確定 . 33 頻特性 . 34 5 自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架設(shè)計(jì) . 36 架的工作原理 . 37 2 桿及蝸輪的選用與校核 . 38 擇傳動(dòng)的類型 . 38 擇材料和確定許用應(yīng)力 . 39 接觸強(qiáng)度確定主要參數(shù) . 39 桿和蝸輪主要幾何尺寸計(jì)算 . 40 桿軸的設(shè)計(jì) . 41 桿軸的材料選擇，確定許用應(yīng)力 . 41 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度初步估算軸的最小直徑 . 41 定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 . 41 桿軸的校核 . 42 的選取與校核 . 46 輪軸的設(shè)計(jì) . 47 輪軸材料的選擇，確定需用應(yīng)力 . 47 扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度，初步估計(jì)軸的最小直徑 . 47 定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 . 47 心軸的設(shè)計(jì) . 48 軸的材料選擇 ,確定許用應(yīng)力 . 48 定各軸段的直徑和長(zhǎng)度 . 48 的校核 . 49 盤(pán)的設(shè)計(jì) . 50 盤(pán)的材料選擇和精度等級(jí) . 50 定齒盤(pán)參數(shù) . 50 接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算 . 51 架體設(shè)計(jì) . 53 6 初始化程序的設(shè)計(jì) . 54 控車床控制程序舉例 . 54 一象限直線插補(bǔ)參考程序 . 54 7 結(jié)論 . 57 參考文獻(xiàn) . 58 致謝 . 59 1 緒論 3 1 緒論 1946年誕生了世界上第一臺(tái)電子 計(jì)算機(jī)，這表明人類創(chuàng)造了可增強(qiáng)和部分代替腦力勞動(dòng)的工具。它與人類在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。 6年后，即在 1952年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。 我國(guó)目前機(jī)床總量 380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有 我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到 3。近 10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為 臺(tái)，年產(chǎn)值約為 18 億元。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6。我國(guó)機(jī)床役齡 10 年以上的占 60以上； 10 年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng) 機(jī)床不到 20， 國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60以上）?？梢?jiàn)我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在 10 年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品普遍存在質(zhì)量差、品種少、檔次低、成本高、供貨期長(zhǎng)，從而在國(guó)際、國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的產(chǎn)品、市場(chǎng)、效益，影響企業(yè)的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。由于機(jī)床以及技術(shù) 的不斷進(jìn)步，機(jī)床改造是個(gè) 永恒 的課題。我國(guó)的機(jī)床改造業(yè)，也從老的行業(yè)進(jìn)入到以數(shù)控技術(shù)為主的新的行業(yè)。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床再生（ 。從事再生業(yè)的著名公司有： 程公司、 床公司、寶）服務(wù)集團(tuán)、 備公司等。美國(guó)得寶公司已在中國(guó)開(kāi)辦公司。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱為機(jī)床改裝（ 。從事改裝業(yè)的著 名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。 1 緒論 4 究意義 企業(yè)要在當(dāng)前市場(chǎng)需求多變，競(jìng)爭(zhēng)激烈的環(huán)境中生存和發(fā)展就需要迅速地更新和開(kāi)發(fā)出新產(chǎn)品，以最低價(jià)格、最好的質(zhì)量、最短的時(shí)間去滿足市場(chǎng)需求的不斷變化。而普通機(jī)床已不適應(yīng)多品種、小批量生產(chǎn)要求，數(shù)控機(jī)床則綜合了數(shù)控技術(shù)、微電子技術(shù)、自動(dòng)檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)技術(shù)，最適宜加工小批量、高精度、形狀復(fù)雜、生產(chǎn)周期要求短的零件。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整 ，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。 普通車床經(jīng)過(guò)多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng)的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。因此合理選擇數(shù)控系統(tǒng)是改造得以成功的主要環(huán)節(jié)。 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械加工行業(yè)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能；另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá) 至 能滿足 要研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線 (1)縱向和橫向滾珠絲杠的選型及校核。 (2)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。 (3)主軸交流伺服電機(jī)的選擇與校核。 (4)其他元件的選擇。 床的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造主要解決的問(wèn)題 (1) 恢復(fù)原功能，對(duì)機(jī)床、生產(chǎn)線存在的故障部分進(jìn)行診斷并恢復(fù)。 1 緒論 5 (2) ，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 床。 (3) 翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì) 機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的 (4) 技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，為提高性能或檔次，或?yàn)榱耸褂眯鹿に?、新技術(shù)，在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行較大規(guī)模的技術(shù)更新或技術(shù)創(chuàng)新，較大幅度地提高水平和檔次的更新改造。 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 6 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 數(shù)控系統(tǒng)主要有三種類型，改造時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行選擇。 系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大 后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。只要控制指令脈沖的數(shù)量、頻率以及通電順序，便可控制執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)的位移量、速度和運(yùn)動(dòng)方向。這種系統(tǒng)不需要將所測(cè)得的實(shí)際位置和速度反饋到輸入端，故稱該之為開(kāi)環(huán)系統(tǒng)，該系統(tǒng)的位移精度主要決定于步進(jìn)電機(jī)的角位移精度，齒輪絲杠等傳動(dòng)元件的節(jié)距精度，所以系統(tǒng)的位移精度較低。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠，成本低，易改裝成功。 柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置 反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)復(fù)雜，成本也高，對(duì)環(huán)境室溫要求嚴(yán)。設(shè)計(jì)和調(diào)試都比開(kāi)環(huán)系統(tǒng)難。但是可以獲得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)?？筛鶕?jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 直流伺服電機(jī)拖動(dòng)，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 半閉環(huán)系統(tǒng)檢測(cè)元件安裝在中間傳動(dòng)件上，間接測(cè)量執(zhí)行部件的位置。它只能補(bǔ)償系統(tǒng)環(huán)路內(nèi)部部分元件 的誤差，因此，它的精度比閉環(huán) 2 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 7 系統(tǒng)的精度低，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)試都較閉環(huán)系統(tǒng)簡(jiǎn)單。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司的如德國(guó)本 內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程研究中心。選擇數(shù)控系統(tǒng)時(shí)主要是根據(jù)數(shù)控改造后機(jī)床要達(dá)到的各種精度、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的功率和用戶的要求 ,所以依據(jù)改造的具體要求選用上海通用數(shù)控公司 車床數(shù)控系統(tǒng)和 3 機(jī)械部分的改造 8 3 機(jī)械部分的改造 為了充分發(fā)揮數(shù)控系統(tǒng)的技術(shù)性能，保證改造后的車床在系統(tǒng)控制下重復(fù)定位精度，微機(jī)進(jìn)給無(wú)爬行，使用壽命長(zhǎng)、外型美觀，機(jī)械部分作了如下改動(dòng)。 (1) 床身 為了使改造后的機(jī)床有較高的開(kāi)動(dòng)率和精度保持性，除盡可能地減少電器和機(jī)械故障的同時(shí)，應(yīng)充分考慮機(jī)床零件、部件的耐磨性，尤其是機(jī)床導(dǎo)軌的耐磨性。 增加耐磨性的方法有 1，增加導(dǎo)軌的表面強(qiáng)度如：淬火； 2，降低摩擦系數(shù)等。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的床身等大件多采用普通鑄鐵 。而導(dǎo)軌則采用淬硬的合金鋼材料，其耐磨性比普通鑄鐵導(dǎo)軌高 5至 10倍。據(jù)此，在改造中利用舊床身，采用 淬火 制成導(dǎo)軌 ，貼塑 用螺釘和粘劑固定在鑄鐵床身上。 粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度 提高粘接強(qiáng)度。 (2) 主軸變速箱 選用數(shù)控系統(tǒng) ,主運(yùn)動(dòng)方式和傳統(tǒng)機(jī)床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍 （ 1 16） 來(lái)保證加工時(shí)選擇合理的切速，從而獲得較高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量 ,所以要根據(jù)具體情況對(duì)主軸邊速箱進(jìn)行改造。 (3) 拖板 拖板是數(shù)控系統(tǒng)直接控制的對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是連續(xù)控制，對(duì)被加工零件 的最后坐標(biāo)精度將受拖板運(yùn)動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。對(duì)于應(yīng)用步進(jìn)電機(jī)作拖動(dòng)元件的開(kāi)環(huán)系統(tǒng)尤其是這樣。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有位置檢測(cè)和信號(hào)反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值如果有差別就會(huì)造成加工誤差。因此，除了拖板及其配件精度要求較高外，還應(yīng)采取以下措施來(lái)滿足傳動(dòng)精度和靈敏度要求。 在傳動(dòng)裝置的布局上采用減速齒輪箱來(lái)提高傳動(dòng)扭矩和傳動(dòng)精度(分辨率為 傳動(dòng)比計(jì)算公式為： i= 60 p （ 3 式中： 為步進(jìn)電機(jī)的步距角 (度 )； 為脈沖當(dāng)量，即要求的分辨率， 在齒輪傳動(dòng)中，為提高正、反傳動(dòng)精 3 機(jī)械部分的改造 9 度必須盡可能的消除配對(duì)齒輪之間的傳動(dòng)間隙，其方法有兩種，柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法。柔性調(diào)整法是指調(diào)整之后的齒輪側(cè)隙可以自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒?，在齒輪的齒厚和齒距有差異的情況下，仍可始終保持無(wú)側(cè)隙嚙合。但將影響其傳動(dòng)平穩(wěn)性，而且這種調(diào)整法的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動(dòng)剛度低。剛性調(diào)整法是指調(diào)整之后齒輪側(cè)隙不 能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)恼{(diào)整方法，它要求嚴(yán)格控制齒輪的齒厚及齒距誤差，否則傳動(dòng)的靈活性將受到影響。但用這種方法調(diào)整的齒輪傳動(dòng)有較好的傳動(dòng)剛度，而且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。在設(shè)備改造中應(yīng)用的配對(duì)齒輪側(cè)隙方法是剛性調(diào)整法。 采用滾珠絲杠代替原滑動(dòng)絲杠，提高傳動(dòng)靈敏性和降低功率、步進(jìn)電機(jī)力矩?fù)p失。 (4) 自動(dòng)換刀裝置 為了滿足在一臺(tái)機(jī)床上一次裝夾完成多工序加工，可 采用自動(dòng)刀架。自動(dòng)刀架不但可代替普通車床手動(dòng)刀架，還可用作數(shù)控機(jī)床微機(jī)控制元件。刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強(qiáng)力車削并安全可靠。 (5) 拖板箱 采用數(shù)控系統(tǒng)控 制。拆除原拖板箱，利用此位置安裝新拖板箱，新拖板箱除固定 在 滾珠絲杠的螺母 上 。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個(gè)位置分別裝控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器和拖板軸向伺服元件功率步進(jìn)電機(jī)及減速箱。使改造后的機(jī)床外型美觀、合理。改造后機(jī)床的啟動(dòng)、停機(jī)均由數(shù)控系統(tǒng)完成，故拆除原機(jī)床操縱桿，變向杠、立軸等杠桿零件。 滾珠絲杠的選擇 珠絲杠副的特點(diǎn) 滾珠絲杠副具有與滾動(dòng)軸承相似的特征。與滑動(dòng)絲杠副或液壓缸傳動(dòng)相比，有以下主要特點(diǎn)： （ 1） 傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率可達(dá) 85%98%，為滑動(dòng)絲杠副的 24 倍， 由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高，對(duì)機(jī)械小型化，減少啟動(dòng)后的顫動(dòng)和滯后時(shí)間以及節(jié)約能源等方面，都具有重要意義。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾珠絲杠副在工作過(guò)程中摩擦阻力小，靈敏度高，而且摩擦系數(shù)幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別很小。所以滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫 3 機(jī)械部分的改造 10 動(dòng)，低速時(shí)無(wú)爬行。 （ 3） 傳動(dòng)可逆性 與滑動(dòng)絲杠副相比，滾動(dòng)絲杠副突出的特點(diǎn)是具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。正逆?zhèn)鲃?dòng)的效率幾乎可高達(dá) 98%。滾珠絲杠副具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，但是沒(méi)有象滑動(dòng)絲杠副那樣運(yùn)動(dòng)具有自鎖性。因此，在某些機(jī)構(gòu)中，特別是垂直升降機(jī)構(gòu)中使用滾珠 絲杠副時(shí)，必須設(shè)置防止逆轉(zhuǎn)的裝置。 （ 4） 可以預(yù)緊 通過(guò)對(duì)螺母施加預(yù)緊力能消除滾珠絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度，但摩擦力矩卻增加不大。 （ 5） 定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。并可消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)緊拉伸以補(bǔ)償熱膨脹，能獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 （ 6） 同步性好 用幾套相同的滾珠絲杠副同時(shí)驅(qū)動(dòng)相同的部件和裝置時(shí)，由于反應(yīng)靈敏，無(wú)阻滯，無(wú)滑移，其啟動(dòng)的同時(shí)性，運(yùn)行中的速度和位移等，都具有準(zhǔn)確的一致性，這就是所謂同 步性好。 （ 7） 滾珠絲杠和螺母的材料均為合金鋼，螺紋滾道經(jīng)過(guò)熱處理，并淬硬至 磨削達(dá)到所需的精度和表面粗糙度。實(shí)踐證明，滾珠絲杠副的使用壽命比普通滑動(dòng)絲杠副高 56倍。 （ 8） 使用可靠，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維修方便 與液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠副在正常使用條件下故障率低，維修保養(yǎng)也極為方便；通常只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑與防塵。在特殊使用場(chǎng)合，如核反應(yīng)堆中的滾珠絲杠副，可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下正常工作。 縱向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)最大工作載荷計(jì)算 滾珠絲杠上的工作載荷 N) 是指滾珠絲杠副的在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力，也叫做進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。 由于原普通 床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式 3 3 機(jī)械部分的改造 11 )( （ 3 1）車削抗力分析 車削外圓時(shí)的切削抗力有 切削力方向一致，垂直向下，是計(jì)算車床主軸電機(jī)切削功率的主要依據(jù)。且深抗力 縱向進(jìn)給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。進(jìn)給抗力 進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)是要用它。 縱切外圓時(shí)，車床的主切削力 以用下式計(jì)算： z F y p F f （ 3 =5360(N) 由 知 : x: (3得 340(N) 144(N) 因?yàn)檐嚨堆b夾在拖板上的刀架內(nèi)，車刀受到的車削抗力將傳遞到進(jìn)給拖板和導(dǎo)軌上，車削作業(yè)時(shí)作用在進(jìn)給拖板上的載荷 此，作用在進(jìn)給拖板上的載荷可以按下式求出： 拖板上的進(jìn)給方向載荷 x=1340(N) 拖板上的垂直方向載荷 z=5360(N) 拖板上的橫向載荷 y=2144(N) 因此，最大工作載荷 )( =1340+(5360+90 =) 對(duì)于三角形導(dǎo)軌 K=， f = f =為是貼塑導(dǎo)軌 )， 向溜板箱和刀架的重量，選縱向、橫向溜板箱的重量為 75架重量為 15(2) 最大動(dòng)載荷 滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)額定動(dòng)載荷 用式 3算： 3 機(jī)械部分的改造 12 C= (3L 為工作壽命，單位為 10 6 r,L=600 6 ;n 為絲杠轉(zhuǎn)速（ r/,n=。L 下的進(jìn)給速度（ m/,可取最高進(jìn)給速度的 1/21/3;絲杠的基本導(dǎo)程，查資料得 L。 =12mm；為此時(shí)是有沖擊振動(dòng)，所以取 r 1400r/226mm/ 1/2 /L。 =2226 1/2 /12= L=6006 =60 15000 /106 = C= 3 1740(N) 初選滾珠絲桿副的尺寸規(guī)格，相應(yīng)的額定動(dòng)載荷 得小于最大動(dòng)載荷 C:因此有 =11740N. 另外假如滾珠絲杠副有可能在靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)下工作并受載，那么還需考慮其另 一種失效形式 要考慮滾珠絲杠的額定靜載荷 否充分地超過(guò)了滾珠絲杠的工作載荷 般使m=23. 初選滾珠絲杠為：外循環(huán)，因?yàn)閮?nèi)循環(huán)較外循環(huán)絲杠貴，并且較難安裝。考慮到簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為 要參數(shù)為 。 =8mm,3 =2，圈數(shù) 列數(shù) 1 (3) 縱向滾珠絲杠的校核 1)傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 = + )=(2+10 )=92% (32)剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定 位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。 1絲杠的拉壓變形量 1 3 機(jī)械部分的改造 13 1= (3= 2280 / 10 ( = 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2 采用有預(yù)緊的方式， 因此用公式 2= 2(3=3 9 9 00 0 1 =這里 97N Z= w=63/ =1=杠的總變形量 = 1+ 2= 所以絲杠很穩(wěn)定。 向滾珠絲杠螺 母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)型號(hào)選擇 1) 最大工作載荷計(jì)算 由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則： k=f = 工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷， 144N ， 360N ， 340N ， G=60 t=15000h，最大工作載荷： F m=f () =2144+360+2 1340+75) =)最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算 v 橫 =1400r/ r = 1106 mm/ 1/2 / L?？v =1106 1/2 / 5 =6006 =1106 15000 /106 = =3L 初選滾珠絲杠型號(hào)為 :基本參數(shù)為 =2 11 ， L。 =60數(shù) 列數(shù) 1 (2)橫向滾珠絲杠的校核 1)傳動(dòng)效率 計(jì)算 3 機(jī)械部分的改造 15 = / + )=11 / 11 +10 )=93% 2)剛度驗(yàn)算 1絲杠的拉壓變形量 1= L/ 320/104 252 = 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 2= 2= 83 5 29 6 5 2= 這里 118N Z=w=50/= 1=杠的總變形量 = 1+ 2= n=6 這里均取 3, （ 1） D=26 時(shí)的尺寸 3d= 則 取 0D=26+D= 26=23.4 m=3（ 2） D=37 取 0D=37+D=D=37=m=3 通蓋 3 機(jī)械部分的改造 23 圖 3蓋 0D=D+(22.5)套環(huán) ) 2D=D。 +() 4D=( d。 = 12） D 100 n=4 D100 n=6 這里均取 3mm, （ 1） D=6通蓋尺寸，內(nèi)加密封 圈 4螺釘 0D=2D=4D=d=18m=3（ 2） D=37 通蓋尺寸 4螺釘 0D= 2D=4D= d=25m=3軸承的選型與校核 珠絲杠用軸承的選型 3 機(jī)械部分的改造 24 選用型號(hào) 76020250推力角接觸軸承 軸徑 d=25徑 d=52度 B=15徑 數(shù) Z=16 動(dòng)載荷 2000N 靜載荷 4000N 預(yù)加載荷 500N 極限轉(zhuǎn)速 2600r/ 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。軸承中任一元件出現(xiàn)疲勞步剝落擴(kuò)展跡象前院運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)或一定轉(zhuǎn)速下的工作小時(shí)數(shù)稱為軸承壽命（指的是兩個(gè)套圈間的相對(duì)轉(zhuǎn)數(shù)或相對(duì)轉(zhuǎn)速）。 同樣的一批軸承載相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，各軸承的實(shí)際壽命大不相同，最高和最低的可能相差數(shù)十倍。對(duì)一個(gè)具體軸承很難預(yù)知其確 切壽命，但是一批軸承則服從一定的概率分布規(guī)律，用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法處理數(shù)據(jù)可分析計(jì)算一定可靠度 際選擇軸承時(shí)常以基本額定壽命為標(biāo)準(zhǔn)。軸承的基本額定壽命是指 90%可靠度，常用材料和加工質(zhì)量，常規(guī)運(yùn)轉(zhuǎn)條件下的壽命，以符號(hào) r)或 h)表示。不同可靠度，特殊軸承性能和運(yùn)轉(zhuǎn)條件時(shí)其壽命可對(duì)基本額定壽命進(jìn)行修正，稱為修正額定壽命。 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定將基本額定壽命一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（ 106 r）時(shí)軸承所能承受的恒定載荷取為基本額定動(dòng)載荷 C。也就是說(shuō) ，在基本額定動(dòng)載荷作用下，軸承可以工作 106 可靠度為 90%?；绢~定動(dòng)載荷大，軸承抗疲勞的承載能力相應(yīng)較強(qiáng)。徑向基本額定動(dòng)載荷 向心軸承（角接觸軸承除外）是指徑向載荷，對(duì)角接觸軸承則是指引起軸承套圈間產(chǎn)生相對(duì)徑向位移時(shí)的載荷徑向分量。對(duì)推力軸承，軸向基本額定動(dòng)載荷 (1) 當(dāng)量載荷 滾動(dòng)軸承若同時(shí)承受徑向和軸向聯(lián)合載荷，為了計(jì)算軸承壽命時(shí)在相同條件下比較，需將實(shí)際工作載荷轉(zhuǎn)化為當(dāng)量動(dòng)載荷。在當(dāng)量動(dòng)載荷作用下，軸承壽 命與實(shí)際聯(lián)合載荷下軸承的壽命相同。 3 機(jī)械部分的改造 25 當(dāng)量動(dòng)載荷 P= 3 表 承滾動(dòng)當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算的 X,軸承類型 e 單向軸承 雙列軸承 re re r e re X Y X Y X Y X Y 角 接 觸 球 軸 承 = 15 1 0 1 量動(dòng)載荷式中 N； N； X， 由上表查出。 上表中， 是適用于各種 X,a/驗(yàn)證明，軸承 r e 或 re 時(shí)其 X,Y 值是不同的。單列向心軸承或角接觸軸承當(dāng) r Y