畢業(yè)設(shè)計（論文）-立式加工中心直線回轉(zhuǎn)工作臺設(shè)計

摘要數(shù)控技術(shù)可以說就是先進(jìn)制造技術(shù)的技術(shù)基本，自然，體現(xiàn)著數(shù)控技術(shù)的數(shù)控機(jī)床和數(shù)控技術(shù)本身就理所當(dāng)然地成為制造業(yè)關(guān)注的焦點。微機(jī)控制的數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工中心的高精度、高度柔性化及適合加工復(fù)雜零件的性能，正好滿足當(dāng)今市場競爭和工藝發(fā)展的需要?？梢哉f，微機(jī)數(shù)字控制技術(shù)的應(yīng)用是機(jī)械制造行業(yè)現(xiàn)代化的標(biāo)志，在很大程度上決定了企業(yè)在市場競爭中的成敗。數(shù)控精密工作臺采用滾珠直線導(dǎo)軌副為導(dǎo)向支承，滾珠絲杠副為運動執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)。具有精度高、效率高、壽命長、磨損小、節(jié)能低耗、磨擦系數(shù)小、結(jié)構(gòu)緊湊、通用性強(qiáng)等特點。目前已廣泛應(yīng)用于測量、激光焊接、激光切割，涂膠、打孔，插件、小型數(shù)控機(jī)床、射線掃描、雕銑機(jī)及實用教學(xué)等場合。關(guān)鍵詞：數(shù)控技術(shù)，數(shù)控工作臺，交流電機(jī)全套圖紙加V信153893706或扣3346389411AbstractCNCtechnologycanbesaidthatadvancedtechnologyisthebasictechnology,natural,embodiesthenumericalcontroltechnologyofCNCmachinetoolsandCNCtechnologyitself,ofcourse,becomethefocusofthemanufacturingsector。Computer-controlledCNCmachinetools,CNCmachiningcenterofhighprecision,highlyflexibleandsuitableforprocessingcomplexpartsoftheperformance,justtomeettheneedsoftoday'smarketcompetitionandprocessdevelopment。Itcanbesaidthattheapplicationofcomputernumericalcontroltechnologyisasignofmodernizationofthemachinerymanufacturingindustry,toalargeextentdeterminethesuccessorfailureofenterprisesinthemarketcompetition。CNCprecisiontablewithball-orientedlinearguideforthebearing,ballscrewfortheimplementationofthestructureofthecomponents。Withhighprecision,highefficiency,longlife,lowwear,lowenergyconsumption,smallfrictioncoefficient,compactstructure,versatilityandsoon。Hasbeenwidelyusedinmeasurement,laserwelding,lasercutting,coating,drilling,plug-in,smallCNCmachinetools,rayscanning,engravingandmillingmachineandpracticalteachingandotheroccasions。Keywords:numericalcontroltechnology,CNCtable,ACmotor目錄摘要 1Abstract 2TOC\o"1-2"\h\z\u1、前言 41.1數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展 41.2數(shù)控技術(shù)的特點 52、數(shù)控機(jī)床 72.1數(shù)控機(jī)床的分類 72.2數(shù)控機(jī)床的基本組成 102.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r 103、直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計 133.1伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分類 133.2滾珠絲桿螺母機(jī)構(gòu) 143.3X、Y直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算 164、回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計 214.1傳動方案分析 214.2伺服電機(jī)的選擇 214.3齒輪傳動的設(shè)計計算 224.4輸出軸的校核 24總結(jié) 26致謝 27參考文獻(xiàn) 281前言1.1數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展隨著社會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對加工質(zhì)量的要求越來越高。由于產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，目前在一般機(jī)械加工中，單件、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品約占70％~80％。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)率和降低成本，要求機(jī)床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且加工過程要盡可能實現(xiàn)自動化。數(shù)控技術(shù)就是在這種條件下發(fā)展起來的，適用與精度高、零件形狀負(fù)責(zé)的單件及小批量生產(chǎn)，以數(shù)字的形式實現(xiàn)控制的一門技術(shù)。數(shù)字控制，簡稱為數(shù)控，是指用數(shù)字化型號對機(jī)床運動及其加工過程進(jìn)行控制的一種方法。即是用數(shù)字指令來控制機(jī)械動作的一種方式。數(shù)控機(jī)床就是指采用了數(shù)控技術(shù)，用數(shù)字指令控制的機(jī)床。刀具移動軌跡的信息用代碼化的數(shù)字指令穿孔在直待或卡片上，或者記錄在磁帶等控制媒體上，該信息送入數(shù)控裝置，經(jīng)過處理與計算，發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的刀具與工件的相對運動，按工作圖紙要求的形狀與尺寸筋骨的，自動地把零件加工出來。數(shù)控技術(shù)就是以數(shù)字程序的形式實現(xiàn)控制的一門技術(shù)，它是隨著電子計算機(jī)的發(fā)展而發(fā)展起來的，綜合了各個技術(shù)領(lǐng)域里的新成就，具有廣泛的通用性，是高自動化程度的工業(yè)自動控制技術(shù)?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)所涉及到的技術(shù)領(lǐng)域、學(xué)科很多，范圍較廣，除機(jī)械技術(shù)本體之外，歸納起來還有以下關(guān)鍵技術(shù)：（1）計算機(jī)及其接口技術(shù)新的技術(shù)革命對機(jī)械工業(yè)的影響，突出地表現(xiàn)在計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用上?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)就是把計算機(jī)作為主控單元，只能化地把能量、物質(zhì)、信息等互相交換，使機(jī)械各部件見互相聯(lián)系成一個整體系統(tǒng)，從而完成人們給定的工作。接口技術(shù)就是上述聯(lián)系的一個紐帶，雙向地傳遞人和計算機(jī)，機(jī)和計算機(jī)之間的信息。計算機(jī)及其接口技術(shù)應(yīng)用和發(fā)展的水平，代表著現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)乃至整個機(jī)械工業(yè)的前沿水平。（2）自動控制技術(shù)如果說計算機(jī)及其接口技術(shù)是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的心臟，那么，自動控制技術(shù)就是現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的血液。機(jī)械各部件之間相互聯(lián)系、相互作用構(gòu)成一個運動的系統(tǒng)，自動控制技術(shù)的租用就是使全部運動部件按預(yù)先規(guī)定的程序自動地進(jìn)行操作。因而，機(jī)械工業(yè)的自動化只有在自動控制技術(shù)高度發(fā)展的時代，才能成為顯示?，F(xiàn)代自動空駛技術(shù)的研究，除用機(jī)器和裝置代替和模仿人去工作外，進(jìn)而延伸和擴(kuò)展了人體的器官功能和腦力活動量，并可使有些設(shè)備具備一定的“智能”，可以“自動”選擇最合適的工作程序，使生產(chǎn)達(dá)到最佳目標(biāo)。（3）傳感器技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)以及其基礎(chǔ)上發(fā)展起來的ACM、FMS、IMS系統(tǒng)，都少不了要從被控現(xiàn)場獲得各種信號，供中央控制器分析、判斷和決策。傳感器就是完成信號采集任務(wù)的部件，它象人的五官，沒有它，自動化裝置就成為“瞎子”和“聾子”，無法達(dá)到測控的目的。數(shù)控技術(shù)中要求傳感器要快速、精確地獲得信息，并且經(jīng)受各種嚴(yán)酷環(huán)境的考驗。（4）信息技術(shù)現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)所完成的工作，已遠(yuǎn)不止是加工工件本身，她要英里用計算機(jī)、自動控制等科學(xué)技術(shù)和手段，綜合管理科學(xué)、行為科學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、系統(tǒng)工程學(xué)等學(xué)科的人機(jī)信息處理的理論和實踐。它對于人工難以處理的數(shù)據(jù)、量大而結(jié)構(gòu)又不明確的作業(yè)條件的情況，能夠借助適用的計算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)、系統(tǒng)科學(xué)等手段來實現(xiàn)自動處理?，F(xiàn)代數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，需要信息技術(shù)解決的問題是：信息的采集、信息的處理、信息的實施以及信息的復(fù)制和保存，同時也要開發(fā)有面向?qū)嶋H環(huán)境的應(yīng)用軟件。數(shù)控技術(shù)首先在機(jī)床行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控加工中心、數(shù)控鉆床以及數(shù)控線切割昂等。隨著省會生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)不僅用于機(jī)床的控制，還用于控制其他設(shè)備，如造船行業(yè)的火焰切割機(jī)，飛機(jī)制造業(yè)的彎管機(jī)、壓力機(jī)、檢查機(jī)、繪圖機(jī)以及坐標(biāo)測量機(jī)、沖剪機(jī)、電火花加工機(jī)等都實現(xiàn)了數(shù)控化，其技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益很好。數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用前景很廣闊。1.2數(shù)控技術(shù)的特點計算機(jī)在數(shù)控技術(shù)方面的應(yīng)用，出現(xiàn)于70年代，突出的應(yīng)用產(chǎn)品就是CNC。計算機(jī)數(shù)控多以通用的小型或微型計算機(jī)為核心，再增加適當(dāng)?shù)慕涌陔娐芳巴鈬O(shè)備，來代替NC數(shù)控柜中的專用電子計算裝置。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)不僅比原來的NC數(shù)控系統(tǒng)使用范圍廣、功能全，而且還有相當(dāng)大的通用行，改善了對機(jī)床操作的控制。計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)有以下特點：（1）靈活性強(qiáng)這是CNC系統(tǒng)的突出特點。對于傳統(tǒng)的NC系統(tǒng)，一旦提供了某些控制功能，就不能被改變，除非改變相應(yīng)的硬件。而對于CNC系統(tǒng)，硬件是通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的，對于各種不同機(jī)床進(jìn)行控制的要求，只需改變相應(yīng)的控制程序即可，不必制造新的硬件。軟件在任何時候都可以方便地被更改。CNC系統(tǒng)能夠隨著工廠的發(fā)展而發(fā)展，也能適應(yīng)將來改變工藝的要求。在CNC設(shè)備安裝之后，新的技術(shù)還可以補充到系統(tǒng)中去，這就延長了系統(tǒng)的使用期限，同時為適應(yīng)將來的發(fā)展趨勢提供了基礎(chǔ)。因此，CNC系統(tǒng)具有很大的“柔性”，即靈活性。（2）通用性好這是CNC系統(tǒng)的主要優(yōu)點之一，硬件系統(tǒng)采用模塊結(jié)構(gòu)，依靠軟件的變化來滿足被控設(shè)備的要求。另外，接口電路可由標(biāo)準(zhǔn)部件組成。標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)床制造廠和數(shù)控用戶都帶來許多好處，只要用一種CNC系統(tǒng)就能讓機(jī)床制造廠滿足大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床的要求，還能滿足某些別的設(shè)備的應(yīng)用。當(dāng)用戶要求某些特殊功能時，僅僅是改變某些軟件而已，由于在工廠中使用同一類型的控制系統(tǒng)，培訓(xùn)和學(xué)習(xí)十分方便。（3）可靠性高在CNC系統(tǒng)中，加工程序常常是一次送入計算機(jī)存貯器內(nèi)，避免了在加工過程中由于直待輸入機(jī)的故障而產(chǎn)生的停機(jī)現(xiàn)象。同時，由于許多功能均由軟件實現(xiàn)，硬件系統(tǒng)所需元器件數(shù)目大為減少，整個系統(tǒng)的可靠性大大改善，特別是隨著大規(guī)模集成電路的采用，系統(tǒng)的可靠性大為提高，連續(xù)無故障時間為20000小時以上。此外，CNC系統(tǒng)中，還可方便地采用冗余技術(shù)來提高系統(tǒng)的可靠性。（4）易于實現(xiàn)多功能、高復(fù)雜程度的控制由于計算機(jī)有豐富的指令系統(tǒng)，能高速地進(jìn)行復(fù)雜的計算，所以實現(xiàn)多功能高復(fù)雜程度控制比用硬件系統(tǒng)方便得多。（5）使用維修方便CNC系統(tǒng)的一個吸引人的特點是引進(jìn)一套診斷程序。有了這套診斷程序，即使是不很熟練的操作人員也能利用診斷操作功能，即使發(fā)現(xiàn)和排除各種故障，也就是說把故障隔離到模塊或器件一級，使停機(jī)時間減到最小。此外，CNC系統(tǒng)的零件程序編輯功能對程序編制也是十分方便的。（6）具有通信功能隨著制造技術(shù)的發(fā)展，要求CNC系統(tǒng)能集中控制，因此，CNC系統(tǒng)具有通信功能。2數(shù)控機(jī)床2.1數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computernumericalcontrolmachinetools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動化機(jī)床。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置。經(jīng)運算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號，控制機(jī)床的動作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動地將零件加工出來。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。1、按照機(jī)床的運動控制軌跡分類：(1)點位控制數(shù)控機(jī)床。點位控制數(shù)控機(jī)床只要求控制機(jī)床的移動部件從一點移動到另一點的準(zhǔn)確定位，對于點與點之間的運動軌跡的要求并不嚴(yán)格，在移動過程中不進(jìn)行加工，各坐標(biāo)軸之間的運動是不相關(guān)的。為了實現(xiàn)既快又精確的定位，兩點間位移的移動一般先快速移動，然后慢速趨近定位點，從而保證定位精度。如圖1.1所示為點位控制的加工軌跡。具有點位控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控鉆床、數(shù)控惶床和數(shù)控沖床等。(2)直線控制數(shù)控機(jī)床。直線控制數(shù)控機(jī)床也稱為平行控制數(shù)控機(jī)床，其特點是除了控制點一與點之間的準(zhǔn)確定位外。還要控制兩相關(guān)點之間的移動速度和移動軌跡，但其運動路線只是與機(jī)床坐標(biāo)軸平行移動，也就是說同時控制的坐標(biāo)軸只有一個，在移位的過程中刀具能以指定的進(jìn)給速度進(jìn)行切削。其有直線控制功能的機(jī)床主要有數(shù)控車床、數(shù)控銑床和數(shù)控磨床等。(3)輪廓控制數(shù)控機(jī)床。輪廓控制數(shù)控機(jī)床也稱連續(xù)控制數(shù)控機(jī)床，其控制特點是能夠?qū)蓚€或兩個以上的運動坐標(biāo)方向的位移和速度同時進(jìn)行控制。為了滿足刀具沿工件輪廓的相對運動軌跡符合工件加工輪廓的要求，必須將各坐標(biāo)方向運動的位移控制和速度控制按照規(guī)定的比例關(guān)系精確地協(xié)調(diào)起來。因此，在這類控制方式中。就要求數(shù)控裝置具有插補運算功能，通過數(shù)控系統(tǒng)內(nèi)插補運算器的處理，把直線或圓弧的形狀描述出來，也就是一邊計算，一邊根據(jù)計算結(jié)果向各坐標(biāo)軸控制器分配脈沖量，從而控制各坐標(biāo)軸的聯(lián)動位移量與要求的輪廓相符合。在運動過程中刀具對工件表面連續(xù)進(jìn)行切削，可以進(jìn)行各種直線、圓弧、曲線的加工。輪廓控制的加工軌跡如圖1.2所示。圖1.1點位控制型的加工軌跡圖1.2輪廓控制型的加工軌跡2、按照聯(lián)動坐標(biāo)的軸數(shù)分類：（1）二軸聯(lián)動。它主要用于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床加工曲線柱面。（2）二軸半聯(lián)動。它主要用于三軸以上機(jī)床的控制，其中兩根軸可以聯(lián)動，而另外一根軸可以作周期性進(jìn)給。如圖1.3所示就是采用這種方式加工三維空問曲面的。（3）三軸聯(lián)動。它一般分為兩類，一類就是X，Y，Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動，比較多地用于數(shù)控銑床和加工中心等，如圖1.4所示為用球頭銑刀銑削三維空間曲面；另一類是除了同時控制X，Y，Z其中兩個直線坐標(biāo)軸外，還同時控制圍繞其中某一直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，如車削加工中心，它除了縱向((Z軸)、橫向(X軸)兩個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還要同時控制圍繞Z軸旋轉(zhuǎn)的主軸(C軸)聯(lián)動。（4）四軸聯(lián)動。它同時控制X，Y，Z三個直線坐標(biāo)軸與某一旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸聯(lián)動。如圖1.5所示為同時控制X，Y，Z三個直線坐標(biāo)軸與一個工作臺回轉(zhuǎn)軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床。（5）五軸聯(lián)動。除同時控制X,Y,Z三個直線坐標(biāo)軸聯(lián)動外，還同時控制圍繞這些直線坐標(biāo)軸旋轉(zhuǎn)的A,B,C坐標(biāo)軸中的兩個坐標(biāo)軸，形成同時控制五個軸聯(lián)動。這時刀具可以被定在空間的任意方向，如圖1.6所示。比如控制刀具同時繞X軸和Y軸兩個方向擺動.使得刀具在其切削點上始終保持與被加工的輪廓曲面成法線方向，以保證被加工曲面的光滑性，提高其加工精度和加工效率，減小被加工表面的粗糙度。3、按加工工藝及機(jī)床用途分類（1）金屬切削類。金屬切削類數(shù)控機(jī)床指采用車、銑、長、鉸、鉆、磨、刨等各種切削工藝的數(shù)控機(jī)床。它又可分為以下兩類。1)普通型數(shù)控機(jī)床。如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床等。2)加工中心。其主要特點是具有自動換刀機(jī)構(gòu)和刀具庫，工件經(jīng)一次裝夾后，通過自動更換各種刀具，在同一臺機(jī)床上對工件各加工面連續(xù)進(jìn)行銑〔車)、銳、鉸、鉆、攻螺紋等多種工序的加工，如(惶/銑類)加工中心、車削中心、鉆削中心等。（2）金屬成形類.金屬成形類數(shù)控機(jī)床指采用擠、沖、壓、拉等成形工藝的數(shù)控機(jī)床.常用的有數(shù)控壓力機(jī)、數(shù)控折彎機(jī)、數(shù)控彎管機(jī)、數(shù)控旋壓機(jī)等。（3）特種加工類。特種加工類數(shù)控機(jī)床主要有數(shù)控電火花線切割機(jī)、數(shù)控電火花成形機(jī)、數(shù)控火焰切割機(jī)、數(shù)控激光加工機(jī)等。2.2數(shù)控機(jī)床的基本組成（1）控制介質(zhì)

控制介質(zhì)是儲存數(shù)控加工所需要的全部動作和刀具相對于工件位置信息的媒介物，它記載著零件的加工程序，因此，控制介質(zhì)就是指將零件加工信息傳送到數(shù)控裝置去的信息載體。控制介質(zhì)有多種形式，它隨著數(shù)控裝置類型的不同而不同，常用的有穿孔帶、穿孔卡、磁帶、磁盤等。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，穿孔帶、穿孔卡趨于淘汰，而利用CAD/CAM軟件在計算機(jī)編程，然后通過計算機(jī)與數(shù)控系統(tǒng)通信，將程序和數(shù)據(jù)直接傳送給數(shù)控裝置的方法應(yīng)用越來越廣泛。

（2）數(shù)控裝置數(shù)控裝置是數(shù)控機(jī)床的核心，人們喻為“中樞系統(tǒng)”。現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都采用計算機(jī)數(shù)控裝置，即CNC（ComputerNumericalControl）。數(shù)控裝置包括輸入裝置及中央處理器(CPU)和輸出裝置等構(gòu)成數(shù)控裝置能完成信息的輸入、存儲、變換、插補運算以及實現(xiàn)各種控制功能。

（3）伺服系統(tǒng)

伺服系統(tǒng)是接收數(shù)控裝置的指令、驅(qū)動機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運動的驅(qū)動部件。包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給驅(qū)動單元、主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)等。工作時，伺服系統(tǒng)接受數(shù)控系統(tǒng)的指令信息，并按照指令信息的要求與位置、速度反饋信號相比較后，帶動機(jī)床的移動部件或執(zhí)行部件動作，加工出符合圖紙要求的零件。（4）機(jī)床本體

機(jī)床本體也稱主機(jī)，它包括機(jī)床的主運動部件、進(jìn)給運動部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件。

2.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展?fàn)顩r我國數(shù)控機(jī)床的研制工作起步比較晚，于1958年由清華大學(xué)和北京第一機(jī)床廠合作研制了我國第一臺數(shù)控銑床，并于1958年開始試制成功第一臺電子管數(shù)控機(jī)床。1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)，直到20世紀(jì)60年代末至70年代初成功研制。從1980年起，我國加大改革開放的力度，先后從日、德、美、西班牙等西方國家引進(jìn)CNC系統(tǒng)，對各種機(jī)、電、液、氣等基礎(chǔ)原件進(jìn)行合作生產(chǎn)，極大地提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。

總體來說，從1958年研制出第一臺數(shù)控機(jī)床到現(xiàn)在，我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展大體可以分為三個階段：1958至1979年為第一階段，在這一階段內(nèi)我國受到西方國家的封鎖和國內(nèi)環(huán)境的影響，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展采用的是封閉式摸索前進(jìn)，數(shù)控機(jī)床的一些關(guān)鍵技術(shù)，如電、氣、液等核心技術(shù)達(dá)不到可靠性要求，故障常出；1980年至1995年為第二階段，我國提出了改革開放的政策，積極引進(jìn)國外的先進(jìn)數(shù)控技術(shù)，利用國外的先進(jìn)產(chǎn)品配置和技術(shù)，期間我國的數(shù)控機(jī)床取得了長足的發(fā)展，逐漸縮小與國外先進(jìn)國家的差距，但總體來說，這個階段屬于我國的仿制時期，自主研發(fā)的產(chǎn)品占少數(shù)；1996年至今為第三階段，我國實施產(chǎn)業(yè)化的戰(zhàn)略，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入自主研發(fā)的時期，數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值比重也逐漸增大，數(shù)控機(jī)床無論從數(shù)量上還是在質(zhì)量上都取得了較大的進(jìn)步，某些核心的關(guān)鍵技術(shù)已經(jīng)接近或者領(lǐng)先于世界水平。例如，2010年，世界28個主要機(jī)床生產(chǎn)國家和地區(qū)產(chǎn)值達(dá)663億美元，較2009年增長了21％，其中，中國機(jī)床占全球機(jī)床產(chǎn)值的31％。中國為世界機(jī)床第一大生產(chǎn)國，日本居第二位，德國位列第三位，但是排名世界前7位的數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)我國沒有一家。20世紀(jì)90年代開始，我國數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)完成了16位機(jī)向32位機(jī)轉(zhuǎn)變，伺服驅(qū)動從直流向交流全數(shù)字式轉(zhuǎn)化，系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)從封閉向開放轉(zhuǎn)變，控制系統(tǒng)由專用計算機(jī)向通用計算機(jī)轉(zhuǎn)變，加快了數(shù)控機(jī)床技術(shù)前進(jìn)的步伐，具體來說數(shù)控機(jī)床會朝著以下幾個方向發(fā)展。1、高速化

隨著新型刀具和其他關(guān)鍵部件的采用，數(shù)控機(jī)床進(jìn)入高速切削的時代。高速加工采用遠(yuǎn)高于常規(guī)加工切削速度進(jìn)給速度，不僅可提高加工效率，縮短加工工時，同時還可獲得很高加工精度。高速切削機(jī)床是實現(xiàn)高速切削加工的前提和關(guān)鍵，具有高精度的高轉(zhuǎn)速主軸，具有控制精度高的高軸向進(jìn)給速度和進(jìn)給加速度的軸向進(jìn)給系統(tǒng)，是實現(xiàn)高速切削的關(guān)鍵。例如，現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速由原來的幾千轉(zhuǎn)提高到現(xiàn)在的上萬轉(zhuǎn)，甚至幾十萬轉(zhuǎn)；進(jìn)給速度由原來的每分鐘幾米提高到現(xiàn)在100～200m/min；換刀的時間也越來越短，從原來的十幾秒降到現(xiàn)在的1ms，這些都極大地提高了生產(chǎn)率。2、精密與超精密化

精密與超精密加工是今后金屬切削加工的發(fā)展方向。近幾年，隨著數(shù)控機(jī)床關(guān)鍵技術(shù)的發(fā)展，通過機(jī)床結(jié)構(gòu)優(yōu)化、制造和裝配的精化，數(shù)控系統(tǒng)和伺服控制的精密化，高精度功能部件的采用和溫度、振動誤差補償技術(shù)的應(yīng)用等，從而提高數(shù)控機(jī)床加工的幾何精度、運動精度，減少形位誤差、表面粗糙度。據(jù)資料分析，數(shù)控機(jī)床加工精度平均每8年提高1倍，從數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生到現(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床的加工精度提高了大約了100倍。近10多年來，精密級加工中心的加工精度則從（±3～5）μm提高到（±1～1.5）μm。3、開放化

基于通用計算機(jī)的開放式體系結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)已經(jīng)成為其發(fā)展的主要方向，開放化的系統(tǒng)可以使數(shù)控機(jī)床應(yīng)用于不同的平臺之上，可以與其他不同的系統(tǒng)相互操作，增加數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)的兼容性，這種開放的、交互的數(shù)控機(jī)床具有操作簡便、維護(hù)方便等特點，提高了數(shù)控機(jī)床在企業(yè)中的普及率。4、技術(shù)集成化和技術(shù)復(fù)合化

技術(shù)集成和技術(shù)復(fù)合是今后數(shù)控機(jī)床發(fā)展的另一趨勢。為了提高生產(chǎn)率，出現(xiàn)復(fù)合加工機(jī)床，復(fù)合加工機(jī)床突出體現(xiàn)了工件在一次裝卡中完成大部分或全部加工工序，從而達(dá)到減少機(jī)床和夾具、免去工序間的搬運和儲存、提高工件加工精度、縮短加工周期和節(jié)約作業(yè)面積的目的。這類機(jī)床可以進(jìn)行復(fù)合工序的操作，例如車、銑、鉆、鏜、磨、齒輪加工技術(shù)復(fù)合，甚至還可以跨加工類別的技術(shù)復(fù)合，如激光-沖壓、金屬切割-激光等技術(shù)復(fù)合，這類復(fù)合加工機(jī)床的出現(xiàn)極大地縮短了輔助時間，提高了生產(chǎn)率。5、智能化

智能化指工作過程智能化，利用計算機(jī)、信息、網(wǎng)絡(luò)等智能化技術(shù)有機(jī)結(jié)合，對數(shù)控機(jī)床加工過程實行智能監(jiān)控和人工智能自動編程等。智能監(jiān)控是指在加工過程中，數(shù)控機(jī)床可以實現(xiàn)對工件的自動找正、自動換刀、自動補償以及對加工過程出現(xiàn)的故障問題等自動解決，而人工智能編程是指數(shù)控機(jī)床可以根據(jù)設(shè)定程序自動加工出所需要的零件。隨著網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)控制（遠(yuǎn)程控制）已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床可持續(xù)發(fā)展的新方向之一。6、綠色化

人口、資源和環(huán)境已經(jīng)成為制約人類發(fā)展的三大問題。為尋求符合環(huán)保要求的機(jī)床，干式和微量冷卻類型數(shù)控機(jī)床應(yīng)用越來越廣泛。操作工人的環(huán)境、加工材料、冷卻液的使用會成為衡量數(shù)控機(jī)床的綠色水平，因此綠色清潔的數(shù)控機(jī)床成為今后數(shù)控機(jī)床的主導(dǎo)方向。

3直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計3.1伺服進(jìn)給系統(tǒng)的分類數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電路、伺服驅(qū)動裝置、機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。它的作用是接受數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給速度和位移指令信號，由伺服驅(qū)動電路作轉(zhuǎn)換和放大后，經(jīng)伺服驅(qū)動裝置（直流、交流伺服電動機(jī)，功率步進(jìn)電動機(jī)，電液脈沖馬達(dá)等）和機(jī)械傳動機(jī)構(gòu)，驅(qū)動機(jī)床的工作臺、主軸頭架等執(zhí)行部件實現(xiàn)工作進(jìn)給和快速遠(yuǎn)東。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)與一般機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)有本質(zhì)上的差別，它能根據(jù)指令信號精確地控制執(zhí)行部件的運動速度與位置，以及幾個執(zhí)行部件按一定規(guī)律運動所合成的運動軌跡。如何選用伺服驅(qū)動系統(tǒng)，必須根據(jù)機(jī)床的實現(xiàn)要求來確定。各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，所以它們對進(jìn)給驅(qū)動的要求也不盡相同，但大致可概括為以下幾個方面。（1）精度要求伺服系統(tǒng)必須保證機(jī)床的定位精度和加工精度。對于低檔型數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動控制精度一般為0.1mm；而對于高性能數(shù)控系統(tǒng)，驅(qū)動控制精度為1μm，甚至為0.1μm。（2）響應(yīng)速度為了保證輪廓切削形狀精度和低的加工表面粗糙度，除了要求有較高的定位精度外，還要有良好的快速響應(yīng)特性，即要求跟蹤指令型號的響應(yīng)要快。（3）調(diào)速范圍調(diào)速范圍Rn是指生產(chǎn)機(jī)械要求電動機(jī)能提供的最高轉(zhuǎn)速nmax和最底轉(zhuǎn)速nmin之比。在各種數(shù)控機(jī)床中，由于加工用刀具、被加工材質(zhì)以及零件加工要求的不同，為保證在任何情況下都能得到最佳切削條件，就要求進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)必須具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍。（4）低速、大轉(zhuǎn)矩根據(jù)機(jī)床的加工特點，經(jīng)常在低速下進(jìn)行重切削，即在低速下進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)必須有大的轉(zhuǎn)矩輸出。數(shù)控伺服進(jìn)給系統(tǒng)按有無位置檢測和反饋進(jìn)行分類，有以下兩種。（1）開環(huán)伺服系統(tǒng)它由步進(jìn)電動機(jī)機(jī)器驅(qū)動線路等組成。其功能是每輸入一個指令脈沖，步進(jìn)電動機(jī)就旋轉(zhuǎn)一定角度，轉(zhuǎn)角的大小由指令脈沖數(shù)所決定。步進(jìn)電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度取決與指令脈沖的頻率。由于系統(tǒng)中沒有位置檢測器其反饋線路，因此開環(huán)系統(tǒng)的精度較差，但結(jié)構(gòu)簡單、易與調(diào)整，在精度不太高的場合中仍得到較廣泛的應(yīng)用。（2）閉環(huán)伺服系統(tǒng)它由伺服電動機(jī)、檢測裝置、比較電路、伺服放大系統(tǒng)等部分組成。閉環(huán)伺服系統(tǒng)根據(jù)來自檢測裝置的反饋信號與指令信號比較的結(jié)果進(jìn)行速度和位置的控制。對部分?jǐn)?shù)控機(jī)床來說，其檢測反饋信號是從伺服電動機(jī)軸或滾珠絲杠上取得的；對高精度或大型機(jī)床，直接從安裝在工作臺等移動部件上的檢測裝置中取得反饋信號。為區(qū)別兩者，前者稱之為半閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)通過直接測量工作臺等移動部件的位移從而實現(xiàn)高精度的反饋控制。但這種測量裝置的安裝及調(diào)整都比較復(fù)雜且不易保養(yǎng)。相比之下，半閉環(huán)系統(tǒng)中的轉(zhuǎn)角測量就比較容易實現(xiàn)，但由于后繼傳動鏈傳動誤差的影響，測量補償精度比閉環(huán)系統(tǒng)差。半閉環(huán)系統(tǒng)由于系統(tǒng)簡單而且調(diào)整方便，現(xiàn)在已廣泛地應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床上。3.2滾珠絲桿螺母機(jī)構(gòu)1、工作原理滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動裝置。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)具有下列特點。（1）摩擦損失小、傳動效率高滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動效率可達(dá)0.92~0.96，是普通滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)的3~4倍，而驅(qū)動轉(zhuǎn)矩僅為滑動絲杠螺母機(jī)構(gòu)的四分之一。（2）運動聘問，摩擦力小、靈敏度高、低速時無爬行，由于主要存在的是滾動摩擦，不僅動、靜摩擦因數(shù)都很小，而其差值很小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏，即使在低速情況下也不會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。（3）軸向剛度高、反向定位精度高由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，凡響時無空行程，定位精度高。（4）磨損小、壽命長、維護(hù)簡單使用壽命是普通滾動絲杠的4~10倍。（5）傳動具有可逆性、不能自鎖由于摩擦因數(shù)小、不能自鎖，因而使該機(jī)構(gòu)的傳動具有可逆性，即不僅可以把旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，而且還可以把直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。由于不能自鎖，在某些場合，如傳動垂直運動時必須附加制動裝置或防止逆轉(zhuǎn)的裝置，以免工作臺等因自重下降。（6）同步性好用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的部件或裝置時，可獲得較好的同步性。（7）有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便目前滾珠絲杠不僅廣泛用與數(shù)控機(jī)床，而且越來越多地代替普通活動絲杠螺母機(jī)構(gòu)，用與各種景慕機(jī)床和精密裝置。2、滾珠絲桿的安裝數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要區(qū)獲得較高的傳動剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)本身的剛度外，滾珠紀(jì)綱的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)安裝不正確以及支承剛度不足，還會使?jié)L珠絲杠的使用壽命大大下降。常見的絲杠安裝有以下幾種形式。（1）一端固定，一端自由這種支承形式結(jié)構(gòu)簡單，絲杠的軸向剛度比兩端固定的低，絲杠的壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低，設(shè)計時盡量使絲杠受拉伸。對于行程小、轉(zhuǎn)速較低的短絲杠和豎直的紀(jì)綱可采用懸臂支承結(jié)構(gòu)。（2）兩端游動兩端支持的安裝方法屬于一般的按扎方法，適合與中等轉(zhuǎn)速的場合。（3）一端固定，一端游動對于高精度、中等轉(zhuǎn)速的較長的臥式安裝絲杠，為了防止熱變形絲杠伸長，常采用一端軸向篤定的支承方式。這種支承形式的特點是：安裝時需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難；絲杠的軸向剛度和一端固定，一端自由的相同；壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長度的軸向力，而另一端只承受徑向力，并能作微量軸向浮動。（4）兩端固定對于高精度、高速旋轉(zhuǎn)的滾珠應(yīng)該采用兩端固定的安裝方式。為了給絲杠施加預(yù)緊力，又能讓彈簧來補償絲杠的熱變形，保持預(yù)緊力近乎不變。這種支承形式的特點是：剛度最高，只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的4倍。安裝時需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難；絲杠一般不會受壓，無壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高；可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲杠自重的下垂和補償熱膨脹，但需一套預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及工藝都比較復(fù)雜；要進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠，其目標(biāo)行程應(yīng)略小與公稱行程，減少量等于拉伸量。因此這種形式使用與對剛度和位移精度要求高的場合。絲杠的支承軸承應(yīng)采用滾絲杠哪個專用軸承，這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增大到60°，增加了滾珠樹木并相應(yīng)減少了滾珠直徑，使軸向剛度增大到普通向心推力球軸承的兩倍。該軸承一般是成套出售，出廠時已調(diào)好預(yù)緊力，使用極為方便。若選用通用軸承，可采用向心推力球軸承或向心球軸承同推力球軸承的組合，一般會增加軸承支座的結(jié)構(gòu)尺寸、增加軸承的摩擦力和發(fā)熱。絲杠兩端軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證嚴(yán)格的同軸度，同時要保證滾珠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。3.3X、Y直線進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算3.3.1伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計的基本要求數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必須保證由數(shù)控裝置發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成速度符合要求的相應(yīng)角位移或直線位移，帶動運動部件運動。根據(jù)工件加工的需要，在機(jī)床上各運動坐標(biāo)的數(shù)字控制可以是相互獨立的，也可以是聯(lián)動的?？傊瑪?shù)控機(jī)床對進(jìn)給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定和快速響應(yīng)三個方面。為滿足這種要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動電動機(jī)，同時也高質(zhì)量的機(jī)械結(jié)構(gòu)與之匹配。為提高進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能只要采取如下措施。（1）提高系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動剛度傳動剛度高對開環(huán)數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的重要性在于開環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)需將幾控制指令忠實可靠地轉(zhuǎn)換成要求的機(jī)械位移。由于開環(huán)系統(tǒng)不再有檢測元件檢查運動部件的實際位移，這種轉(zhuǎn)換精度決定了加工的精度。對于閉環(huán)數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)，傳動剛度高有利于見效進(jìn)給運動的超調(diào)和振蕩，有助于改善系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)。為提高進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)傳動剛度，采取的措施有以下幾項①提高傳動元件的剛度。傳動元件的變形會導(dǎo)致指令脈沖的丟失或傳動系統(tǒng)的不穩(wěn)定，影響加工精度和質(zhì)量。②消除傳動元件之間的間隙。運動反向時指令脈沖的丟失或系統(tǒng)運動不穩(wěn)定。盡管穩(wěn)定的系統(tǒng)誤差可采取輸入補償脈沖的方法加以補償，但由于剛度不足和反向間隙造成的誤差帶有很大的隨機(jī)性，完全精確補償是不可能的。③盡可能縮短進(jìn)給傳動運動鏈的長度?？s短進(jìn)給傳動運動鏈的長度有助于提高數(shù)控機(jī)床的傳動剛度，然而，進(jìn)給傳動運動鏈的首先要求伺服電動機(jī)調(diào)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩能滿足加工精度、生產(chǎn)率和快速運動的需要。目前一般數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動的調(diào)速范圍為0~24m/min，最先進(jìn)的已4達(dá)到0~240m/min。已經(jīng)實現(xiàn)了驅(qū)動電動機(jī)不通過減速環(huán)節(jié)直接聯(lián)接絲杠帶動運動部件進(jìn)行運動的方案。隨著直線伺服驅(qū)動電動機(jī)新更的不斷提高，由電動機(jī)直接帶動工作臺運動已為可能。直接驅(qū)動取消了包括絲杠在內(nèi)的所有機(jī)械傳動元件，實現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床的“零傳動”。④采用預(yù)緊措施。預(yù)加載荷可以消除滾動摩擦傳動副的間隙和提高其傳動剛度，也可以提高傳動元件的剛度。如絲杠可采用兩端軸向篤定和預(yù)拉伸的方法來提高其傳動剛度。（2）采用低而穩(wěn)定的摸才傳動副數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)多采用剛度高摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定的滾動摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動導(dǎo)軌等。（3）慣量匹配最佳慣量匹配目的是為保證伺服驅(qū)動電動機(jī)的工作性能和滿足傳動系統(tǒng)對控制指令的快速響應(yīng)的要求。由于在通常情況下，傳動系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的慣量總是大欲要求的數(shù)值，故而在設(shè)計時為得到最佳的慣量匹配，總是希望傳動系統(tǒng)中元件的質(zhì)量和慣量要小一些，降速比則要大一些。（4）提高傳動件精度高質(zhì)量的機(jī)械傳動配合與高性能的伺服電動機(jī)使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)性能有了大幅度提高，隨著控制系統(tǒng)分辨率從0.001mm提高到0.0001mm，普通精度級數(shù)控機(jī)床的定位精度目前已從0.012mm/300mm提高到0.005~0.008mm/300mm,精密級的定位精度已從0.005mm/全行程提高到0.0015~0.003mm/全行程，重要定位精度也已提高到0.001mm。由于在提高傳動精度和剛度、消除間隙以及慣量匹配等方面的努力，使數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動系統(tǒng)的快速響應(yīng)能力，既伺服系統(tǒng)的響應(yīng)能力和機(jī)械傳動裝置的加速能力方面已有了大幅度提高，過渡過程時間已能控制在200ms之內(nèi)，正在向提高到幾是毫秒之內(nèi)發(fā)展。3.3.2伺服進(jìn)給系統(tǒng)主要參數(shù)設(shè)定本設(shè)計的任務(wù)定為立式加工中心工作臺，工作臺承擔(dān)運動功能為縱向（X）軸和橫向（Y）軸兩個方向的移動，方案擬定為工作臺是縱向（X）軸、橫向（Y）軸兩個方向的移動直線工作臺，分兩個進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計計算。直線工作臺面尺寸（長×寬×高）：900mmx500mmx50mm;縱向（X向）工作行程為750mm，橫向（Y向）工作行程為500mm；銑削刀具最大直徑為100mm；工作進(jìn)給速度為1～1500mm/min，快速進(jìn)給速度15m/min；材料選為HT200；3.3.3縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算1、工作臺質(zhì)量及工作臺承重初估直線工作臺質(zhì)量G1=Vg=7.8510900500509.8110=1733N工作臺承重初估為G2=3200N根據(jù)以上估算得總的質(zhì)量為G=G1+G2=1733+3200≈4933N2、滾珠絲桿副的設(shè)計計算（1）滾珠絲桿的導(dǎo)程確定在本次的在本設(shè)計中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動比i=1，選擇電機(jī)FB-15D，最大轉(zhuǎn)速為，最大轉(zhuǎn)矩（2）確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速：最小轉(zhuǎn)速：（3）確定絲桿的最大動載荷查手冊，取絲桿的額定壽命，同時取精度系數(shù)，溫度系數(shù)，硬度系數(shù)，可靠性系數(shù)，以平均轉(zhuǎn)速1000r/min計算。根據(jù)上銀滾珠絲桿的選型手冊，選擇雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，具體型號為CMD5010-3，絲桿的公稱直徑為50mm，導(dǎo)程為10mm，額定動載荷C=49381N，額定靜載荷為1129753N。請選擇精度分級為1級。由于本次設(shè)計中，絲桿的長度較大，所以采用一端固定、另一端游動的支承方式，固定端選用成對絲杠專用軸承組合，型號為30TAC62A，其額定動載Ca=33320N，預(yù)緊力Ft為3040N。（4）伺服電機(jī)的計算①慣量計算與加速度計算根據(jù)結(jié)構(gòu)圖計算各部分折算至絲杠軸的轉(zhuǎn)動慣量，見中已列出負(fù)載及機(jī)械傳動裝置總的轉(zhuǎn)動慣量為電機(jī)FB-15的轉(zhuǎn)動慣量為全部轉(zhuǎn)動慣量為Jr滿足慣量匹配原則，即（5）滾珠直線導(dǎo)軌的選擇使用兩個滾珠直線導(dǎo)軌平行安裝，每支導(dǎo)軌上安裝兩個滑塊，其總負(fù)載為每個滑塊承受的載荷為根據(jù)上銀滑軌的選型手冊，選擇型號為HG-35，額定動載荷C=29.4KN，額定靜載荷C0=46KN。3.3.4橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算1、工作臺質(zhì)量及工作臺承重初估直線工作臺質(zhì)量G1=Vg=7.8510900500509.8110=1733N工作臺承重初估為G2=4000N根據(jù)以上估算得總的質(zhì)量為G=G1+G2=1733+3200≈6523N2、滾珠絲桿副的設(shè)計計算（1）滾珠絲桿的導(dǎo)程確定在本次的在本設(shè)計中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動比i=1，選擇電機(jī)FB-15D，最大轉(zhuǎn)速為，最大轉(zhuǎn)矩（2）確定絲桿的等效轉(zhuǎn)速最大轉(zhuǎn)速：最小轉(zhuǎn)速：（3）確定絲桿的最大動載荷查手冊，取絲桿的額定壽命，同時取精度系數(shù)，溫度系數(shù)，硬度系數(shù)，可靠性系數(shù)，以平均轉(zhuǎn)速1000r/min計算。根據(jù)上銀滾珠絲桿的選型手冊，選擇雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿副，具體型號為CMD5010-3，絲桿的公稱直徑為50mm，導(dǎo)程為10mm，額定動載荷C=49381N，額定靜載荷為1129753N。請選擇精度分級為1級。由于本次設(shè)計中，絲桿的長度較大，所以采用一端固定、另一端游動的支承方式，固定端選用成對絲杠專用軸承組合，型號為30TAC62A，其額定動載Ca=33320N，預(yù)緊力Ft為3040N。（4）伺服電機(jī)的計算①慣量計算與加速度計算根據(jù)結(jié)構(gòu)圖計算各部分折算至絲杠軸的轉(zhuǎn)動慣量，見中已列出負(fù)載及機(jī)械傳動裝置總的轉(zhuǎn)動慣量為電機(jī)FB-15的轉(zhuǎn)動慣量為全部轉(zhuǎn)動慣量為Jr滿足慣量匹配原則，即（5）滾珠直線導(dǎo)軌的選擇使用兩個滾珠直線導(dǎo)軌平行安裝，每支導(dǎo)軌上安裝兩個滑塊，其總負(fù)載為每個滑塊承受的載荷為根據(jù)上銀滑軌的選型手冊，選擇型號為HG-35，額定動載荷C=29.4KN，額定靜載荷C0=46KN。

4回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計4.1傳動方案分析為滿足機(jī)床加工的需要，需要在X\Y直線工作臺的基礎(chǔ)上，增加一個回轉(zhuǎn)工作臺，以實現(xiàn)機(jī)床加工過程中的回轉(zhuǎn)運動?；剞D(zhuǎn)工作臺的基本結(jié)構(gòu)如下圖，回轉(zhuǎn)工作臺主要有工作臺、齒輪副、傳動軸、滾動軸承等組成。傳動方式主要采用齒輪傳動。因為齒輪傳動可以實現(xiàn)傳遞功率的范圍大，速度廣能保證瞬時傳動比恒定，平穩(wěn)性較高，傳遞運動準(zhǔn)確可靠。傳動效率高，使用壽命長，工作可靠。主軸設(shè)計使用雙列圓柱滾子軸承、交叉滾柱軸承和圓錐滾子軸承組合支撐，具有很高的剛性，及滿足了主軸的告訴旋轉(zhuǎn)，有能夠保證回轉(zhuǎn)的精度要求。輸入軸與電機(jī)的連接采用V帶傳動，通過多跟V帶于伺服電機(jī)連接，提供強(qiáng)勁的動力，并且能夠保持傳動的平穩(wěn)。傳動能力強(qiáng)，結(jié)構(gòu)緊湊。綜合以上分析，該方案設(shè)計比較合理，結(jié)構(gòu)可靠，具有較高的可行性。圖4.1回轉(zhuǎn)工作臺的傳動結(jié)構(gòu)4.2電機(jī)的選擇在選擇回轉(zhuǎn)工作臺驅(qū)動電機(jī)的時候，首先要考慮的因素是因為摩擦引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩和工作臺以及臺面上各負(fù)載產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量。根據(jù)轉(zhuǎn)動慣量的計算公式式中，為軸的轉(zhuǎn)動慣量為工作臺的轉(zhuǎn)動慣量這里提供一種較為簡單的慣量計算方法，借助Solidworks三圍繪圖軟件的質(zhì)量分析，通過計算機(jī)計算出工作臺的轉(zhuǎn)動慣量再根據(jù)電機(jī)的初定轉(zhuǎn)速，叉機(jī)械設(shè)計手冊的，交流伺服電機(jī)的型號為IFT5073-0AF01,額定轉(zhuǎn)速為3000r/min。4.3齒輪傳動的設(shè)計計算1、選擇齒輪的類型、制造精度、材料這里，選擇斜齒圓柱齒輪，初步選擇螺旋角12度，制造精度等級為7級，大齒輪材料選擇45鋼，經(jīng)調(diào)制處理，硬度為280HBS，小齒輪材料為40Cr，調(diào)制處理，硬度為240HBS。2、齒輪模數(shù)M=6，大齒輪的齒數(shù)，小齒輪的齒數(shù)，傳動比為3、其他尺寸的計算徑向間隙：=0.5104mm齒頂高：h=0.75m=2.233mm齒根高：h=h+C=2.7434mm全齒高：h=h+h=4.9764mm3、重合度的確定試選Kt=1.3，由βt=12°查機(jī)械設(shè)計手冊得區(qū)域系數(shù)ZH=2.455；

查取彈性影響系數(shù)；選取齒寬系數(shù)；根據(jù)βt=12°，，得端面重合度4、齒輪的校核計算影響齒輪傳動的承載能力的主要因素有兩點：1、齒輪齒面的膠合影響2、齒根的剪切強(qiáng)度的影響。所以，在校核的時候，需要在確定好傳動功率的前提之下，然后對齒根強(qiáng)度進(jìn)行校齒輪渦輪發(fā)生斷齒的主要原因是由于齒根部的剪切強(qiáng)度不夠。校核：其中——作用于齒面上的及摩擦力影響的載荷;——齒數(shù)——嚙合齒間載荷分配系數(shù);——齒根受剪面積;公式中各參數(shù)的計算（1）的計算=——作用在輪齒上的圓周力，——螺旋角——當(dāng)量齒厚，將數(shù)據(jù)帶入公式得=N計算得=5齒根受剪面積——齒輪齒根圓齒厚；由上可知——齒輪端面周節(jié)；——齒輪理論半包角；——齒輪分度圓齒厚所對中心角。數(shù)據(jù)帶入公式得=7.03mm由上可得取查手冊取抗拉強(qiáng)度=225MPa，則<故得出結(jié)論，符合強(qiáng)度要求。4.4輸出軸的的強(qiáng)度校核圖4.2軸的受力分析圖計算危險截面的應(yīng)