機械畢業(yè)設(shè)計論文SK125立式數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計全套圖紙

1、畢業(yè)設(shè)計（論文）設(shè)計（論文）題目：sk125立式數(shù)控銑床傳動系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計 學 院 名 稱： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 學 生 姓 名： 學號： 指 導(dǎo) 教 師： 2012年 4 月 22 日 sk125 數(shù)控銑床的主要部件設(shè)計摘要： 數(shù)字控制是近代發(fā)展起來的一種自動化控制技術(shù)是用數(shù)字化信號對機床運動及其加工過程進行控制的一種方法，隨著科學技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機床已經(jīng)是一個國家機械工業(yè)水平的重要標準。 數(shù)控機床是裝有程序控制系統(tǒng)的機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編輯指令規(guī)定的程序。 數(shù)控機床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對傳統(tǒng)執(zhí)照產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機電一體化

2、產(chǎn)品，起技術(shù)規(guī)范覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機械制造技術(shù) （2）信息處理，加工，傳輸技術(shù);(3）自動控制技術(shù)：（4）伺服驅(qū)動技術(shù)；（5）傳感技術(shù);(6)軟件技術(shù)等。計算機對傳統(tǒng)機械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。 數(shù)控機床就是將加工過工程所需要的各種步驟以及刀具與弓箭之間的相對位移量都是用數(shù)字化的代碼來顯示。通過控制介質(zhì)數(shù)字信息傳入專用區(qū)域通用的計算機。計算機對輸入的信息處理，發(fā)出各種指令來控制機床的伺服系統(tǒng)或者其他執(zhí)行元件，使機床自動加工出所需要的工件。關(guān)鍵詞：機械設(shè)計，數(shù)控三坐標銑床，主軸，數(shù)控系統(tǒng)。全套圖紙

3、，加153893706abstractsummary： digital control the modern development of automation control of digital technology is a signal for machine tools are processes to control movement, as a method of science and technology has developed rapidly and numerical control machine is a national machinery industry s

4、tandards of important standard, the machine is a program numerical control control system of machine tools, the system to be logical to use a number or other symbols specified procedure.the instruction encoding.numerical control machine tools in numerical control technology of new technology industr

5、ies through the traditional manufacturing a product of the electromechanical integration technology.covering many areas:（one）machinery manufacturing technology (two)information processing,processing and transmission technology:(three)automatic technology；（four）servo driving technological;(five)sensi

6、ng technology;(six) software technology,etc.the computer to traditional service trade the manufacturing industry,has changed completely.and has become industrialized,and because of the information technology,manufacturing into a rising industry,have broad development of the world.numerical control m

7、achine tools are the processes of the various steps and the tool relative to the workpiece between the amount of displacement is the use of digital code to represent information media .by controlling figures into a special area of the computer .computer for the processing of information and instruct

8、ions to control the machine tools or other enforcement servo system components and tools automatically processed out the work.key words:mechanical design,numerical control three coordinates of milling目錄1緒論11.1數(shù)控銑床的現(xiàn)狀和發(fā)展11.2畢業(yè)設(shè)計的目的和意義12 設(shè)計方案的確定22.1 整體方案的確定22.2 主軸傳動方案的類型和選擇23 軸類零件的設(shè)計和計算43.1主軸的材料選擇43.2

9、主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定43.2.1 主軸最小直徑的估算43.2.2主軸內(nèi)孔直徑d及拉桿直徑的確定43.3.3主軸支承跨距l(xiāng)的確定53.3.4初選軸承53.3主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計53.3.1 擬定軸上零件的裝配方案53.3.2確定軸各段的直徑63.3.3 確定各軸段的長度63.3.4主軸剛度的計算74 軸承的設(shè)計與計算94.1 軸承當量動載荷的計算94.1.1 切削力的計算94.1.2 徑向力的確定94.1.3. 計算兩軸承的派生軸向力s104.1.4 計算兩軸承的軸向載荷104.1.5 計算兩軸承的當量動載荷p104.2 驗算軸承的壽命115 碟形彈簧的設(shè)計和計算125.1 碟形彈簧的設(shè)計與計算12

10、5.2 碟形彈簧的校核136進給機構(gòu)的設(shè)計156.1滾珠絲桿副設(shè)計步驟156.2滾珠絲杠的計算156.2.1絲杠導(dǎo)程的計算156.2.2滾珠絲杠精度176.2.3滾珠絲杠選擇176.3滾珠絲杠支承選擇186.4滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊217伺服電機的選擇237.1最大的切削負載轉(zhuǎn)矩計算237.2負載慣量計算237.3空載加速轉(zhuǎn)矩計算248氣體缸的選擇26致謝28參考文獻291緒論1.1數(shù)控銑床的現(xiàn)狀和發(fā)展計算機技術(shù)的飛速發(fā)展推動了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進水平的歐洲、美國、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機豐富的軟硬件資源開發(fā)的新一代數(shù)控系

11、統(tǒng)具有開放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)可以在統(tǒng)一的運行平臺上，面向最終用戶，通過改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開發(fā)。開放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。近幾年來，由于對切割質(zhì)量、勞動環(huán)境等的要求越來越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國的市場需求量也逐年上升。在我國的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實踐相轉(zhuǎn)換的機制，因此新技術(shù)運用不廣、新產(chǎn)品開發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進一步發(fā)展和運用。1.2畢業(yè)設(shè)計的目的和意義裝備工業(yè)的技術(shù)水

12、平和現(xiàn)代程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說過“各種經(jīng)濟時代的區(qū)別，在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類生活的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控又是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心和技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造業(yè)能力和水平，提高對動態(tài)多變市場和適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)

13、鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造業(yè)技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。2 設(shè)計方案的確定2.1 整體方案的確定 本次立式數(shù)控銑床要達到的技術(shù)要求：電機功1.5w，進給速度為4m/s，換刀的時間靠打刀缸的性能來保證。工作臺面積為840x300的行程480x250x250，工作臺所加工零件的類型為鋁件和一些鋼件。主軸采用bt50、的刀柄和拉抓。 本次立式數(shù)控銑床具有加工中心的特點，能夠?qū)崿F(xiàn)自動換刀，自動變速，變速方法采用無級變速。由中空電機連接主軸直接轉(zhuǎn)動，本次設(shè)計選擇采用的是有歐非機械有限公司型號為o口-fk的

14、中空電機，它的額定扭矩為179n.m,額定轉(zhuǎn)速為400rpm 本次立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計主要有軸以及軸上零件、拉桿的設(shè)計；氣缸的選擇，首先根據(jù)換刀所要達到的時間，其次，根據(jù)碟形彈簧拉緊刀柄的力，氣缸動作是所產(chǎn)生的力應(yīng)稍大于彈簧的拉緊力。2.2 主軸傳動方案的類型和選擇數(shù)控機床的調(diào)速是按照控制指令自動執(zhí)行的，因此變速機構(gòu)必須適應(yīng)自動操作的要求。在主傳動系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動機和直流主軸電動機無級凋速系統(tǒng)。為擴大調(diào)速。為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動系統(tǒng)主要有三種變速方式1 具有變速齒輪的主傳動 如上圖a所示 這種配置方式大中型數(shù)控銑床中比較普遍。它通過少數(shù)幾對齒輪進行降速，使之能夠

15、夠分段變速，確保低速時擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一小部分數(shù)控銑床也采用這種傳動方式，以獲得強有力切削時所需要的扭矩。2 通過帶傳動的主傳動 如上圖b所示 主要應(yīng)用字中小數(shù)控銑床上，可以避免齒輪傳動引起的振動和噪聲，但它只能適用于地扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動和鏈傳動有點的新型傳動。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過帶輪和輪齒相嵌合，做吳華東的齒合運動。帶內(nèi)采用了承載后無彈性伸長的材料做強力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動和從動帶輪可做無相對滑動的同步傳動。與一般帶傳動相比，同步帶傳動具有以下優(yōu)點;1).無滑動，傳動比準確。 2)

16、,傳動效率高，可達98%以上 3).出動平穩(wěn)可靠，噪音小。 4).使用范圍廣泛，速度可叨叨50m/s，速比可達10左右，傳動功率由幾瓦到數(shù)千瓦。 5).維修保養(yǎng)方便，不需要潤滑。但是同步帶也有不足之處，其安裝時中心距要求嚴格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。3 由調(diào)速電機直接驅(qū)動的主傳動 如上圖c所示這種主傳動方式打打簡化了主軸箱和主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動機轉(zhuǎn)動時發(fā)出的熱量對主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時為恒轉(zhuǎn)輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時為恒功率輸出。使用這種電動機可以實現(xiàn)電氣定向。我們把機床主軸驅(qū)動與一般工業(yè)的驅(qū)動相比較，便可以知道機床要求其驅(qū)動系統(tǒng)有較

17、高的速度精度和動態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力和非常礦的恒功率運動范圍。隨著功率電子，計算機技術(shù)，控制理論，新材料和電動機設(shè)計的進一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動機驅(qū)動系統(tǒng)的性能已經(jīng)達到了甚至超過了直流電動機驅(qū)動系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動系統(tǒng)正逐步取代直流系統(tǒng)。 總的來說，第一第二兩種類型對減速配置要求很高，第三種類型要考慮它的轉(zhuǎn)動慣量。本次設(shè)計是有中空電機通過鍵連接主軸，直接帶動主軸轉(zhuǎn)動，這樣既簡化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，也有效地提高了主軸部件的剛度。此設(shè)計方案利用電機控制轉(zhuǎn)速，因此對減速配置要求不高，又由于電機在主軸外部連接，也不需考慮轉(zhuǎn)動慣量，而且成本更低。 綜上討論，所以，本次

18、設(shè)計選擇這種主轉(zhuǎn)動方案。3 軸類零件的設(shè)計和計算3.1主軸的材料選擇從多方面考慮選用40cr為本次數(shù)控銑床主軸材料。3.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸d1和d2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸主要支撐間的跨距l(xiāng)。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸的剛度。3.2.1 主軸最小直徑的估算 估算最小軸徑:式中：d主軸的最小直徑（cm）p主軸傳遞的功率(kw)，p=1.5kw0.8=1.2kwn主軸的轉(zhuǎn)速(r/min)，前面已給出n=400rpm查機械設(shè)計取為112，取=0.5代人數(shù)值得：d56mm取主軸的最小直徑=60mm，最小直徑本應(yīng)該是后軸頸，但是考慮到軸承的軸向固定采用鎖

19、緊螺母，應(yīng)留鎖緊螺母的位置?？紤]到軸上裝軸承，有配合要求，應(yīng)將后軸頸的直徑圓整到標準直徑，同時要考慮到選擇軸承的類型，還有一個鍵槽的關(guān)系，還有主軸是中空電機直接帶動主軸轉(zhuǎn)動的，考慮到主軸的剛度和強度，因此選擇后軸頸的直徑=120，3.2.2主軸內(nèi)孔直徑d及拉桿直徑的確定一般銑床主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大510mm。由于機床使用場合多種多樣，為了適應(yīng)加工工藝及刀具特點，機床工具行業(yè)已經(jīng)開發(fā)了多種軸端結(jié)構(gòu)，并已形成專業(yè)標準，銑床常用的主軸端部結(jié)構(gòu)前端帶有7:24的錐孔.供插入銑刀尾部錐柄定位,，拉桿從主軸后端拉緊刀具，常用的是bt50刀柄，因此我采用bt50的外螺紋拉桿，為了滿足拉桿的剛性要求，

20、取拉桿的直徑為40mm，根據(jù)拉桿的直徑確定主軸內(nèi)孔的最小直徑為50即可3.3.3主軸支承跨距l(xiāng)的確定合理確定主軸主要支承間的跨距l(xiāng)，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。支承跨距過小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支承變形引起主軸前軸端的位移量增大；反之，支承跨距過大，支承變形引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎曲變形增大，也會引起主軸前端較大的位移。因此存在一個最佳跨距，在該跨距時，因主軸彎曲變形和支承變形引起主軸前軸端的總位移量為最小。一般取=（23.5），本文所設(shè)計的主軸暫取l=475mm，但是實際結(jié)構(gòu)設(shè)計時，由于結(jié)構(gòu)上的原因，以及支承剛度因磨損會不斷降低，主軸主要支承間的實際跨

21、距l(xiāng)往往大于最佳跨距。3.3.4初選軸承本文所設(shè)計的銑床主要用于銑削平面和打孔，軸承承受徑向載荷，故選擇角接觸球軸承背對背的組合。根據(jù)工作要求，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號為7320c的角接觸球軸承3.3主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案 本文所設(shè)計的主軸要用原有的主軸箱，根據(jù)主軸箱的結(jié)構(gòu)、軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計的基本要求，得出如圖所示的軸結(jié)構(gòu)。3.3.2確定軸各段的直徑軸段1由于選用的是bt50，查機床設(shè)計簡明手冊，考慮主軸前端部收到的徑向力較大，所以軸段1的直徑d=140mm軸段2要軸承配合，因為要承受很大的徑向力，故選的角接觸球軸承是重型

22、的，故取軸段2的直徑=130mm。軸段3由于軸段2安裝螺母的關(guān)系，軸段3的直徑比軸段2小23mm，故=126mm軸段4有個軸肩，又由于又軸承配合和鍵的關(guān)系，故直徑=120mm。3.3.3 確定各軸段的長度軸段1由于主軸內(nèi)孔要裝拉桿、拉刀抓及bt50刀柄，整體裝配起來應(yīng)該讓拉桿不要伸出主軸內(nèi)孔太長，否則銑床的整體動剛度不好，根據(jù)主軸和主動軸的整體裝配關(guān)系，故=66mm。軸段2由于有軸承，套筒和螺母安裝的緣故根據(jù)軸承和螺母的選擇標準查出它們的寬度，故軸段3主要考慮的是碟形彈簧導(dǎo)程的關(guān)系，根據(jù)計算取=80mm軸段4主要是軸承和鍵的配合，并且要連接中空電機，故長度取3.3.4主軸剛度的計算(1)、當量

23、直徑d：式中：；是各段的長度(2)、主軸切削力的計算根據(jù)公式得：，則當線速度最小時,切削力最大=0.76m/s=2.1kn(3)、撓度的計算主軸的前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計。后懸伸部分不影響剛度。當主軸前端作用一外載，則撓度y=（mm）=×10（m）式中 典型切削工藝的切削力a前懸伸，等于載荷作用點至前支承點間的距離（mm）l跨距，等于前后支承之間的距離（mm）彈性模量，鋼取2×10（mpa）i截面慣性矩，i=0.05（）（mm）d，主軸的外徑和孔徑（mm）將e和i的值待人，可得y=7.5m0.0002l=0.0950mm(4)、偏轉(zhuǎn)角主軸切削工件時承受很

24、大的切削力，主軸前端產(chǎn)生彎曲變形，查機床設(shè)計手冊得式中 主軸前端偏轉(zhuǎn)角(rad)、a、l、與前面相同代入數(shù)據(jù)得×(2×475+3×20)=0.0028 rad所以 =0.005 rad綜上所述 主軸的剛度滿足條件，不必重新設(shè)計。4 軸承的設(shè)計與計算本文所設(shè)計的數(shù)控銑床主要用于銑削平面和打孔，軸承承受徑向載荷的同時，還承受不大的軸向載荷，根據(jù)軸承承受載荷的特性，選擇角接觸球軸承的背對背的組合方式。4.1 軸承當量動載荷的計算軸承壽命可由式進行校核，軸承只承受徑向載荷的作用，由于工作溫度不高且沖擊不大，故查表13-4和13-6可取取基本額定動負荷為4.1.1 切削力的

25、計算根據(jù)公式p=得：，根據(jù)典型切削工藝取n=1200r/min =0.23kn4.1.2 徑向力的確定角接觸球軸承背對背組合，可知：=×0.86=0.22kn=0.22+0.23=0.45kn4.1.3. 計算兩軸承的派生軸向力s查機械設(shè)計手冊得，角接觸球軸承的派生軸向力為s=/(2y)，則0.08kn4.1.4 計算兩軸承的軸向載荷軸承外加的軸向力=2kn+=0.16+2=2.16kn所以軸承被“壓緊”，軸承被“放松”，故4.1.5 計算兩軸承的當量動載荷p查機械設(shè)計基礎(chǔ)得：載荷系數(shù)=1.5軸承的當量動載荷p1：=10.8e=0.42查機械設(shè)計手冊得： =0.4， =1.4=1.5

26、×(0.4×0.22+1.4×2.39)=5.2kn軸承的當量動載荷p1：=0.32e=0.44查機械設(shè)計手冊得： =1， =01.5×0.45=0.68kn4.2 驗算軸承的壽命由于軸承是在正常溫度下工作，t <120，查表機械設(shè)計手冊得=1角接觸球軸承=10/3，則軸承i的壽命=46500 h軸承的壽命=9.9×10 h綜上所述，軸承滿足5年，一年工作300天、每天24小時的壽命，不必重新選擇5 碟形彈簧的設(shè)計和計算5.1 碟形彈簧的設(shè)計與計算碟形彈簧的組合方式有疊合組合、對合組合和復(fù)合組合，本文設(shè)計的銑床采用對合組合方式，這種方式結(jié)

27、構(gòu)簡單，對合片數(shù)少。主軸采用的是bt50的刀柄，通常bt50的刀柄需要用3.5噸的力才能拉緊，既工作載荷=3500×9.8=34300n，在裝配時用鎖緊螺母固定彈簧，預(yù)緊力為=2000n，使用過程中要求彈簧的最大變形量為8.5mm，根據(jù)要求設(shè)計合適的彈簧組合。(1)、根據(jù)要求查機械設(shè)計手冊，從、b、c系列中選取一個規(guī)格.(2)、由=1.96查機械設(shè)計手冊得0.686，碟簧有支承面時,取=1.6當?shù)蓧浩綍r碟簧載荷其中： 彈性模量（pa），彈簧鋼取e= 泊松比，彈簧鋼取=0.3帶入數(shù)據(jù)解得=n(3)、根據(jù)=0.4和0.23，由查得=0.22由此變形量=0.22，=0.48mm滿足總變形

28、量=8.5，所需的碟簧片數(shù)為i=17.7，取i=18片對合碟簧組的總自由高度為 =i=18×8.2=147.6mm承受載荷3.5噸時的高度=147.618×0.48=138.96mm 5.2 碟形彈簧的校核(1)、由 求 根據(jù)上面的計算知：因此 0.03 0.23按照 =0.4，查圖5-1得到= 0.03 =0.22由此=0.03×2.2=0.066mm=0.22×2.2=0.48mm(2)、疲勞破壞的關(guān)鍵部位由=0.64和c=1.96，查圖8-3得，疲勞強度破壞的關(guān)鍵部位在二點 或(3)、計算應(yīng)力并檢驗碟簧壽命當=0.066mm時，由下式得：=55.3

29、4mpa當=0.22時，由下式得：=200.7mpa碟簧的計算應(yīng)力幅為=200.655.34=145.26 mpa由圖52b查得：當=55.34 mpa，壽命2×10時的=720 mpa即疲勞強度應(yīng)力幅為=72055.34=664.66mpa即，能夠滿足無限壽命的要求。至此碟型彈簧的設(shè)計與校核已全部完成，選用a 型支承面、共18片對合組合的碟型彈簧。6進給機構(gòu)的設(shè)計6.1滾珠絲桿副設(shè)計步驟通常的滾珠絲桿副設(shè)計步驟為:a、計算作用在滾珠絲杠上的最大動載荷;b、從滾珠絲杠列表指出相應(yīng)最大動負載的近似值,并初選幾個型號;c、根據(jù)具體工作要求，對于結(jié)構(gòu)尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動效率等方面

30、的要求，從初選的幾個型號中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定某一型號。d、根據(jù)所選的型號,列出或計算出其主要參數(shù)的數(shù)值,計算傳動效率,并驗算剛度及穩(wěn)定系數(shù)是否滿足要求。如不滿足要求,則另選其他型號,再作上述計算和驗算,直至滿足要求為止。6.2滾珠絲杠的計算6.2.1絲杠導(dǎo)程的計算 根據(jù)進給系統(tǒng)定位精度的要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如果經(jīng)計算后半閉環(huán)系統(tǒng)不能滿足定位精度要求，改用全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 從產(chǎn)品目錄中查得伺服電動的最高轉(zhuǎn)速為伺服電機通過聯(lián)軸器與絲杠直接，即。工作臺快速進給的最高速度要求達到。取電動機的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為。基本絲杠導(dǎo)程公式如下： 根據(jù)精度要求，數(shù)控機

31、床的脈沖當量可定為mm/脈沖。伺服電機每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)由以下公式可知：伺服系統(tǒng)中常用的位置反饋器有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。如果采用旋轉(zhuǎn)變壓器方案，因旋轉(zhuǎn)變壓器的分解精度為每轉(zhuǎn)2000個脈沖，則在伺服電動機和旋轉(zhuǎn)變壓器軸之間安裝1：1的升速齒輪。當采用脈沖編碼器方案時，因脈沖編曲碼器有每轉(zhuǎn)2000、2500、5000脈沖等數(shù)種產(chǎn)品，故編碼器后應(yīng)加倍頻器。如選用每轉(zhuǎn)2500脈沖的編碼器，則位頻器的倍數(shù)為0.8。在速度反饋裝置中，與旋轉(zhuǎn)變壓器配套的，可采用測速發(fā)電機的轉(zhuǎn)速為1000r/min時，輸出一定的電壓量（例如，1000r/mm輸出6v）。如采用脈沖編碼器方案，則可在倍頻器后加頻率/電壓轉(zhuǎn)換

32、器（f/v），其轉(zhuǎn)換比例為每輸出電壓為（例如6v）。即相當于測速發(fā)電機轉(zhuǎn)速達到1000r/min時，才能輸出6v的電壓，而此時脈沖編碼應(yīng)實現(xiàn)。圖41為上述2種方案的傳動系統(tǒng)圖。這2種方案目前都有使用，各配不同的數(shù)控系統(tǒng)。本設(shè)計采用圖b方案。圖61 伺服系統(tǒng)的傳動系統(tǒng)圖6.2.2滾珠絲杠精度由于本系統(tǒng)要求達到±0.015 mm的定位精度，根據(jù)此要求查閱滾珠絲杠樣本，對于1級（p1）精度絲杠，任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允差為0.006mm，2級（p2）精度絲杠的導(dǎo)程允差為0.008mm。初步設(shè)計時先設(shè)計絲杠的任意300mm行程內(nèi)的行程變動量為定位精度的1/31/2，即0.0050.0075，因

33、此，取滾珠絲杠精度為p1級，即為1級精度絲杠。6.2.3滾珠絲杠選擇滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應(yīng)按當量動載荷選擇。絲杠的最大載荷為切削力的最大進給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。已知最大進給力，工作臺加工件與夾具的重力為4000n，貼塑導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為0.04，故絲杠的最小載荷（即摩擦力）絲杠最大載荷平均載荷 絲杠最高轉(zhuǎn)速3000r/min，工作臺最小進給速度為1mm/min，故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為0.1r/min,可取為0，則平均轉(zhuǎn)速。絲杠使用命取，故絲杠工作壽命由公式可知：式中 工作壽命，以為一個單位； 絲杠轉(zhuǎn)速，； 絲杠的使用壽命，對數(shù)控機床可取，本題選取。代入公式可得絲杠的當量

34、動載荷為 式中 精度響影系數(shù)，對于1、2、3級精度的滾珠絲杠取，對于4、5級精度滾珠絲杠取，本題??； 載荷性質(zhì)系數(shù)，無沖擊取11.2一般情況取1.21.5，有較大沖振動時取1.52.5，本題取。查滾珠絲杠樣本中與相近的額定動載荷，使得選擇，然后由此確定滾珠絲杠副的型號和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品中樣本，選擇ffz4010型內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預(yù)緊滾珠絲杠副。其名義直徑為40mm，導(dǎo)程為10mm，每個螺母滾珠有5列。額定動載荷，符合設(shè)計要求。軸向剛度。預(yù)緊力。只要軸向載荷值不達到或超過預(yù)緊力的3倍，就不必對預(yù)緊力提出額外的要求。本題中絲杠最大載荷為5.16kn，遠小于。6.3滾珠絲杠支承選擇滾珠

35、絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。因此對絲杠的軸向精度和軸向剛度應(yīng)有較高要求。其兩端支承的配置情況如圖62所示的軸向固定方式。其中圖a）為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短杠和垂直進給絲杠杠；圖b)為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，常用于較長的臥式安裝絲杠；圖c)為兩端固定方式，常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度的絲杠，這種配置方式可對絲杠進行預(yù)拉伸。圖62 滾珠絲杠的支承配置滾珠絲杠中經(jīng)常使用的滾動軸承有以下2類。1） 接觸角為的角接觸球軸承這是目前國內(nèi)外廣泛采用的滾珠絲杠軸承，這種軸承可組配置。圖書63b）為1對背靠背組合方式，圖6-3c)為一對面對面方式。這兩種方式可承受雙向軸向推力。圖63d)為一同向組合方式，其承受能力較高，但只承受1個方向的軸向力，同向組合時的額定動載荷等于單個軸承的乘下列數(shù)：2個為1.63；3 個為2.16；4個為2.64.圖63e)為1對同向與左邊1個面對面組合方式。用上述方法還能派生出三聯(lián)、四聯(lián)等多種組合方式。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過程中難免有誤差，而且采用面對面組合方式時兩接觸與軸線交點間的距離比背對背的小，故容易實現(xiàn)自動調(diào)整。因此在進給傳動中面對面組合用得較多。2） 滾