經(jīng)濟(jì)型中擋精度數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 摘要 此設(shè)計(jì)是 經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給系統(tǒng) 。面對我國目前機(jī)床數(shù)量少、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小的特點(diǎn)，突出的任務(wù)是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的面貌。而數(shù)控車床（及其系統(tǒng)）已經(jīng)成為現(xiàn)代機(jī)器制造業(yè)中不可缺少的組成部分。所以，實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的有效的、基本的途徑就是普及應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床。 進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電機(jī)經(jīng)滾珠絲杠拖動(dòng)工作臺來完成的所以設(shè)計(jì)涉及伺服電機(jī)的選擇，滾珠絲杠設(shè)計(jì)等。目前絕大部分的機(jī)床的橫向進(jìn)給均是采用滾珠絲杠來傳遞運(yùn)動(dòng)的，傳動(dòng)的精確性主要取決于絲杠支承形式，絲杠與伺服電機(jī)的聯(lián)接方式。 在設(shè)計(jì)中充分考慮 到這兩個(gè)問題 ，并且， 設(shè)計(jì)精度須達(dá)原始數(shù)據(jù)。 關(guān)鍵 詞 ：滾珠絲杠 伺服電機(jī) 橫向 進(jìn)給 控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 2 is of of In to of in is of is at is to in an in to is to of is by up of of so of is by of on of of to be of in 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 目 錄 0 引言 1 1 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 2 2 總體方案論證 4 2 擇傳動(dòng)系統(tǒng) 4 2 . 2 選擇傳動(dòng)裝置 5 3 具體設(shè)計(jì)說明 6 向進(jìn)給滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)選擇 6 3 . 1 . 1 確定滾珠絲杠的支承方式 6 3 . 1 . 2 滾珠絲杠副額定載荷 7 珠絲杠副主要參數(shù)的確定 8 珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接 12 服電機(jī)型號選擇 15 給電機(jī)功率的確定 15 服電機(jī)型號 15 3 . 2 . 3 同步帶輪的選擇 15 4 結(jié)論 17 5 參考文獻(xiàn) 18 6 設(shè)計(jì)工作小節(jié) 19 7 附件清單 20 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 4 0、 緒論 本設(shè)計(jì)課題為：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 。因?yàn)槲覀儧]有精良的加工工具或者是自動(dòng)化系數(shù)等各方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不及西歐等國 家。所以我國的機(jī)械制造業(yè)與他們的有著很大的差距的原因，。制造業(yè)是關(guān)系到國際民生的大事，是富民強(qiáng)國的必要因素，我國要有更好的發(fā)展，必須形成我們自己富有特色的現(xiàn)代化制造體系。 隨著時(shí)代的發(fā)展，科技的日新月異，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大，數(shù)控機(jī)床及其系統(tǒng)己成為現(xiàn)代化機(jī)器制造業(yè)中不可缺少的組成部分。面對我國目前機(jī)床擁有量少、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小的特點(diǎn)，突出的任務(wù)是用較少的資金迅速改變機(jī)械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能地提高自動(dòng)化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。 “橫向進(jìn)給系統(tǒng)”“主傳動(dòng)系統(tǒng)”和“縱向進(jìn)給系 統(tǒng)”被稱為車床的三大核心系統(tǒng)，其重要地位是不言而喻了。三大系統(tǒng)的精確性、準(zhǔn)確性、必將影響加工產(chǎn)品的性能。而實(shí)現(xiàn)這一任務(wù)的有效的、基本的途徑就是普及應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，并對原有的機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造。而這就是我們課題的目的。 前提條件： 400m/x 軸 架 計(jì) 要求 ： 設(shè)計(jì)課題要求：橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)，電機(jī)與絲杠采用柔性結(jié)構(gòu)，電機(jī)選用伺服電機(jī)，對電機(jī)的大小選擇進(jìn)行驗(yàn)證， 及對滾珠絲杠直徑和支承形式選擇進(jìn)行強(qiáng)度較核 ，設(shè)計(jì)精度達(dá)原始數(shù)據(jù)。 本課題所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是針對經(jīng)濟(jì)型中檔數(shù)控車床的，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中， 將使工廠的生產(chǎn)的數(shù)字化水平加強(qiáng)，生產(chǎn)力水平顯著提高 ，勞動(dòng)強(qiáng)度減輕，經(jīng)濟(jì)效益得到提高。 根據(jù)自己三個(gè)多月來的設(shè)計(jì)過程，編寫了這本設(shè)計(jì)說明書， 其中，書中肯定存在著相當(dāng)?shù)囊恍﹩栴}，期望領(lǐng)導(dǎo)、老師給予批評，指正。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 1、 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 從上世紀(jì)五十年代 數(shù)控技術(shù) 開始發(fā)展 到 1965 年， 數(shù)控裝置從最初的電子管元件、晶體管元 件、集成電路到目前使用比較普遍的小型計(jì)算機(jī)和微處理器共經(jīng)歷了五代的發(fā)展。 世界主要工業(yè)國家的數(shù)控機(jī)床己進(jìn)入了指生產(chǎn)階段。數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量，擁有量，數(shù)控化率都在急速上升。 我國從 1958看開始研究數(shù)控機(jī)械加工技術(shù)， 60年代針對壁錐，非圓齒輪等復(fù)雜形狀的工件研制出了數(shù)控壁錐銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機(jī)等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。 70 年代針對航空工業(yè)等加工復(fù)雜形狀零件的急需，從 1973 年以來組織了數(shù)控機(jī)床攻關(guān)會(huì)戰(zhàn)，經(jīng)過三年努力，到 1975 年己研制出了 40 多個(gè)品種 300 多臺數(shù)控機(jī)床。 經(jīng)過 30 年的努力，我國數(shù)控機(jī)床和數(shù)控系統(tǒng)的研制也歷經(jīng)了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數(shù)控及第三代集成電路數(shù)控。從 1975年到 1979 年， 7年內(nèi)累計(jì)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床4108臺（其中約 3/4 以上的數(shù)控線切割機(jī)床）。進(jìn)入 80年代，我國重新重視發(fā) 展數(shù)控技術(shù)，采取了暫從國外引進(jìn)控制機(jī)和伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，為國內(nèi)主機(jī)配套的方針。 1981 年，我國從日本 司引進(jìn)了 列、 5 系列、 7 系列的數(shù)控系統(tǒng)和在直流伺服電機(jī)，直流主軸電機(jī) 技術(shù)，并在北京機(jī)床研究所建立了數(shù)控設(shè)備廠。于 1981 年底開始驗(yàn)收投產(chǎn)， 1982 年生產(chǎn) 約 40 套系統(tǒng)， 1982 年生產(chǎn)約 100 套系統(tǒng)， 1985 年生產(chǎn)約 400 套系統(tǒng)，伺服電機(jī)與主軸電機(jī)也配套生產(chǎn)。這些系統(tǒng)是外國 70 年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機(jī)床行業(yè)發(fā)展數(shù)控機(jī)床有了可靠的基礎(chǔ)，使我國的主機(jī)品種與技術(shù)水平都有圈套的發(fā)展與提高。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置有步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開環(huán)數(shù)控裝置、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)的半閉環(huán)數(shù)控裝置和點(diǎn)位式經(jīng)濟(jì)型數(shù)控裝置三種。對于數(shù)控車床改造一般選用步電機(jī)驅(qū)動(dòng)開環(huán)數(shù)控裝置。選擇時(shí)主要考慮以下性能： 型、用戶容量、控制軸或聯(lián)動(dòng)軸數(shù)、設(shè)定單位、插補(bǔ)類型、編程尺寸及編程標(biāo)準(zhǔn)， G、 M、 S、 T、F 功能、刀補(bǔ)功能、間隙補(bǔ)償功能及循環(huán)功能、顯示方式及顯示信息的形式。絕對編程、增量編程、程序輸入方式以及報(bào)警、診斷等。根據(jù)需要選擇相應(yīng)的性能。 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元的性能參數(shù)：步進(jìn)電機(jī)性能參數(shù)及安裝尺寸，控制箱與電機(jī)的接線型式。系統(tǒng)的快速度給速度、空載起動(dòng)頻率，靜態(tài)轉(zhuǎn)矩，系統(tǒng)升頻降頻時(shí)間，起動(dòng)矩頻特性、起動(dòng)慣頻特性、運(yùn)行矩頻特性。驅(qū)動(dòng)電路的型式：高低壓驅(qū)動(dòng)電路、斬波驅(qū)動(dòng)電路、調(diào)頻調(diào)壓驅(qū)動(dòng)電路、細(xì)分驅(qū)動(dòng)電路、電流檢測型功率放大電路等。不同的電路型式、其工作性能不同，根據(jù)加工需要合理選擇。 刀架控 制與驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)主要考慮刀架型式，如四位或八位電動(dòng)刀架，或轉(zhuǎn)塔六位刀架。定位精度及重復(fù)定位精度，換刀時(shí)間、刀具選擇時(shí)刀架的轉(zhuǎn)向、夾緊力。刀桿尺寸及裝夾刀具結(jié)構(gòu)型式等性能參數(shù) 。 我國己有少數(shù)產(chǎn)品開始進(jìn)入國際市場，還有幾種合作生產(chǎn)的數(shù)機(jī)床返銷國外。目前，我國除了能獨(dú)立地設(shè)計(jì)與生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 6 常規(guī)的數(shù)控機(jī)床外，還能生產(chǎn)五坐標(biāo)數(shù)控銑床，加工中心以及柔性制造系統(tǒng)，如北京機(jī)床研究所開發(fā)研制的 ， 性加工單元， 立式加工中心，民明機(jī)床古物 全閉環(huán)精密加工中心，沈陽中捷友誼廠的 海第一機(jī)床廠的 一切都說明，我國的機(jī)床數(shù)控技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展時(shí)期，預(yù)計(jì)在不遠(yuǎn)的將來會(huì)趕上或超過世界先進(jìn)國家水平。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 2總體方案論證 2 1 選擇動(dòng)力系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機(jī)床 動(dòng)力 系統(tǒng)可分為三類 1 步進(jìn)電機(jī)式 采用 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時(shí)限于造價(jià)，不再采用其它措施補(bǔ)償位置誤差。由于目前功率步進(jìn)電機(jī)力矩還不太大，所以機(jī)床的空選種速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有 2插補(bǔ)功能，通過軟件控制接口，可加工錐面， 螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價(jià)比較恰當(dāng)，一般中小型企業(yè)在技術(shù)力量和財(cái)力上都比較容易實(shí)現(xiàn)，因此在全國較容易推廣，普及。 2 交流點(diǎn)位式 采用交流電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng)，用光柵數(shù)字點(diǎn)位控制，與步進(jìn)電機(jī)相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達(dá) 復(fù)定位精度為 以加工精度較高。由于采用交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，功率大，可進(jìn)行大切屑量加工零件加工中，效果尤為顯著。目前，交流點(diǎn)式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋功能上有限，而且成本高，使性能價(jià)格比相對下降，一般用于大企業(yè)或?qū)I(yè)化工廠使用，國內(nèi)用的很少。 3半閉環(huán)連續(xù)控制式 采用直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，以脈沖編碼器檢測位置，實(shí)現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)，扭矩大，速度高，過載能力強(qiáng)，可進(jìn)行強(qiáng)力切削。當(dāng)絲杠螺在 6右時(shí)，快速可達(dá) 8 9m/不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強(qiáng)電計(jì)大大簡化。 以上三種驅(qū)動(dòng)方式而言，各有利弊。經(jīng)過比較選擇直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)因?yàn)樗俣雀撸^載能力強(qiáng)，且擁有可編程序控制器，易學(xué)易用，在機(jī)床伺服控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)人微言輕執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價(jià)格低，且適合于開 環(huán)控制等特點(diǎn)，因此在簡易數(shù)控機(jī)床中得到廣泛的應(yīng)用。但由于步進(jìn)電機(jī)步距角、功率較小，存在振蕩等弱點(diǎn)的限制，在高精大功率應(yīng)用場合并不很合適，故考慮采用伺服電機(jī)控制。 動(dòng)裝置 數(shù)控機(jī)床半閉環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)中伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)齒輪副（或同步齒形帶副），滾珠 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 8 絲杠拖動(dòng)工作臺。反饋裝置與電動(dòng)機(jī)相聯(lián)，發(fā)出反饋信號（亦可把反饋裝置裝在絲杠的端部）；伺服電機(jī)可直接與絲杠聯(lián)接 數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置是將電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)楣ぷ髋_的直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)鏈及其附屬結(jié)構(gòu)。包括齒輪減速機(jī)，絲杠螺母副，導(dǎo)軌、工作臺等。在數(shù)控機(jī)床數(shù)字 調(diào)節(jié)技術(shù)儀式，傳動(dòng)裝置是伺服系統(tǒng)中的一個(gè)重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)裝置與普通機(jī)床中傳動(dòng)裝置上有重要差別，故它的設(shè)計(jì)與通機(jī)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)不同。數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)要求除了有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常提出了無間隙，低磨擦、低慣量、高剛度、高諧振頻率心臟有適應(yīng)阻尼比的要求。 設(shè)計(jì)任務(wù) 要完成的設(shè)計(jì)是 橫 向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，一般來說此種系統(tǒng)的傳動(dòng)裝置采用螺旋傳動(dòng)。 螺旋傳動(dòng)主要用來 把旋轉(zhuǎn)傳動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，或把直線傳動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋，有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主，并要求有較高的傳動(dòng)精度的傳動(dòng)螺旋，還有調(diào)節(jié)整零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又有滑動(dòng)絲杠螺母，滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機(jī)構(gòu)之別。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動(dòng)主要來實(shí)現(xiàn)精密的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。 選用滾珠絲杠副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，因?yàn)榇朔N機(jī)構(gòu)有如下特點(diǎn)： 1. 傳動(dòng)效率高，磨擦損失小。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率為： 常規(guī)的絲杠螺母副提高了 3 4倍（滑動(dòng)絲杠效率為 ,因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠副的 1/4 1/3。 2. 給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)。定位精度高，剛度好。 3. 有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線傳動(dòng)，也可以從直線傳動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。 4. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 3 、 具體設(shè)計(jì)說明 3 1 橫 向進(jìn)給滾珠絲杠副的 設(shè)計(jì) 選擇： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 在一般情況下，設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，必須知道下列條件：最大工作負(fù)載 平均工作負(fù)載 用下的使用壽命 T，絲杠的工作長度 L（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速 n（平均轉(zhuǎn)速 n），滾道的硬度 絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)情況，然后按下列步驟進(jìn)行設(shè)計(jì)。 1、 計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最大 動(dòng) 負(fù)載 數(shù)值。 2、 從滾珠絲杠設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，找出相應(yīng)尺寸系列對應(yīng)的最大動(dòng)載荷 相近值，并初選型號。 3、 根據(jù)具體工作要求，對于結(jié)果尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動(dòng)效率等方面的要求，從初選的幾個(gè)型號中再挑選出比較合適的公稱直徑 程 珠列數(shù) k、滾珠圈數(shù) j 等確定某一型號。 4、 根據(jù)所選出的型號，列出（或算出）其主要參數(shù)的數(shù)值 ； 驗(yàn)算其剛度及穩(wěn)定性系數(shù)是 否滿足要求。若不滿足要求，則需要另選其它型號，再做上述的計(jì)算和驗(yàn)算直至滿足要求為止。 3 1 1 確定滾珠絲杠的支承方式： 一、 滾珠絲杠常用的支承方式見下圖。 圖 a 為一端軸向固定一端自由，常用于短絲杠和豎直安裝的絲杠。圖為一端固定一端簡支，常用于較長的臥式安裝絲杠。圖 c 為兩端固定，常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、要求高速精度、高剛度的地方。這種方式還可以預(yù)拉伸。這種安裝方式雖優(yōu)點(diǎn)顯著，但工藝比較困難。 滾珠絲杠都用滾動(dòng)軸承支承。可用的滾動(dòng)軸承種類很多。從目前情況看來，本課題可選用角接觸球軸承： 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 10 這種軸承可 以組配。 ( a )圖為一對背靠背， ( b )圖為一以面對面。都承受兩個(gè)方向的載荷。由于螺母（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床鞍上）與絲杠（固定在床身上）的同軸度難免有某些誤差，希望軸承有一定的自動(dòng)調(diào)心作用。面對面組配時(shí)，兩接觸線與軸線交點(diǎn)之間的距離比背靠背時(shí)小，調(diào)心較易。所以絲杠軸承面對面配用得比較多。 這種軸承是在預(yù)加載荷的條件下組配的。背靠背組配時(shí)，內(nèi)圈端面各磨去 裝配時(shí)壓緊內(nèi)圈。就可施加預(yù)加載荷。 簡支端常用深溝球軸承，不預(yù)緊。 本課題設(shè)計(jì)采用的是 角接觸球軸承，原因在于： 縱向的力，又要承受橫向進(jìn)給力， 考慮到系統(tǒng)受力情況； 2. 為了保證加工精度，橫向進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)軌跡范圍決定了采用角接觸球軸承。 珠絲杠副 額定載荷 ： （ 1）額定動(dòng)載荷 在一組有相同參數(shù)的滾珠死杠副中，把 90%達(dá)到 106 轉(zhuǎn)而不發(fā)生疲勞剝傷 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 所能承受的純軸向載荷稱為額定動(dòng)載，以 示。 （ 2）額定靜載荷 在滾珠絲杠副靜止（或轉(zhuǎn)速 10r/態(tài)下，承受最大接觸應(yīng)力的 滾珠和滾道接觸面的塑性變形量只和為滾珠直徑 時(shí)的軸向載荷，稱為 額定靜載荷，以 示。 珠絲杠幅主要參數(shù)的確定： （ 1）按預(yù)期壽命 軸向載荷 行選擇： a)3 106 （轉(zhuǎn)） 1 （ 3 一般情況下， 以用平均載荷 以代替： F 1 （ 3 式中； 預(yù)期設(shè)計(jì)壽命， 最大軸向載荷， 最小軸向載荷。 對于機(jī)床 常取 0 106 （轉(zhuǎn)） 則： 20 1 （ 3 本課題設(shè)計(jì)的要求，系統(tǒng)最大進(jìn)給力為 2750N，橫向進(jìn)給為一半即1375N，所以得： 80N（經(jīng)驗(yàn)值） 5%238N 所以 2381375 =： 2)按承受的最大軸向力 定參數(shù)計(jì)算靜負(fù)荷 F 控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 12 即 2 680=；絲杠的額定動(dòng)載荷 杠的額定靜載荷 擇 ： 代號為 2005的滾珠絲杠 ， 其基本直徑 20徑 本導(dǎo)程 5 （ 1）最大軸向壓縮載荷 F 滾珠絲杠受壓力作用后，在彈性范圍內(nèi)的臨界穩(wěn)定載荷 下式計(jì)算： 4)( 4 （ 3 式中： m=20 104 （ N/ 公稱直徑（ . 則： 平安置時(shí) ny=4 n 許用穩(wěn)定安全系數(shù) 244 0 )1 7 020 F 即 2). 極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算為使絲杠副在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生共振現(xiàn)象，應(yīng)對其極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行核算。當(dāng)絲杠發(fā)生共振時(shí)轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，以 21 m ()(1026 4 （ 3 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 式中： 0K=限轉(zhuǎn)速 n c=121m 0 2 rmi n/ （ 3）滾珠絲杠副的預(yù)加副載 為了消除螺母間隙，提高滾珠絲杠副的剛性，與定位精度，在絲杠和螺母 間施加預(yù)加載荷 預(yù)加載荷大小為： 229N4 （ 3 （ 4） 滾珠絲杠副的剛度 滾珠絲杠副的剛度 K： 式中： K 為滾珠絲杠副的剛度； K j 為滾珠的軸向接觸剛度； 螺母的安裝剛度； 絲杠軸的安裝剛度 1 當(dāng)有預(yù)加負(fù)荷 ， 表示： )/(* 2 4 （ 3 式中： F 為軸向工作載荷（ N） 滾珠直徑，（ Z Z 圈數(shù)列數(shù) Z 為一圈滾珠數(shù) 內(nèi)循環(huán) Z =d0/ 5)粒 210為滾子數(shù) 25 2 1 01 7 （ 103 N/ m 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 14 2 、螺母支撐剛度 )/(10 8 5 （ 3 其中： A 為螺母橫截面積 E 105 A 103 ， 103 105） /（ 1000 103） 103（ N/ m） 3 、絲杠軸的支承剛性 采用圖示的支承方式： 10A =(A*E)/（ 1546 108） 103（ N/ m） 10 （ 3 滾珠絲杠副的剛度 K： 因?yàn)椋?所以 K=1/( )=103 （ N/ m） （ 5）驅(qū)動(dòng)力矩及驅(qū)動(dòng)功率 使絲杠旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)所需驅(qū)動(dòng)力矩： F （ 2000 ） (10 （ 3 公稱導(dǎo)程 所以 預(yù)緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 K810*2* （ 10 （ 3 10381025229v 驅(qū)動(dòng)力矩： M =f=0 （ 3 所需功率 W95500M（ 1 （ 3 W= )( 式中： F 為軸向載荷 公稱直徑 為效率 3 1. 4 滾珠絲杠與伺服電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接 滾珠絲可通過齒輪副或步齒形帶與伺服電機(jī)相接；也可通過聯(lián)軸節(jié)與伺服電動(dòng)機(jī)直接聯(lián)接。 為了消除絲杠與電機(jī)軸之間的同軸度和垂直誤差，可用撓性聯(lián)軸節(jié)或波紋管聯(lián)軸節(jié)。一般為撓性聯(lián)軸節(jié)。柔性片分別用螺釘和球面墊圈與兩邊的聯(lián)軸套相聯(lián)。通過柔性片傳遞力矩。柔性片由不銹鋼制成，每片厚 種聯(lián)軸節(jié)已由專門工 廠生產(chǎn)，其性能尺寸見機(jī)床設(shè)計(jì)手冊第 3冊 伺服電動(dòng)機(jī)有直流和交流兩類。直流伺服電動(dòng)機(jī)開發(fā)較早。交流伺服電動(dòng)機(jī)國外于 70 年代末期開始應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床。由于交流伺服電動(dòng)機(jī)沒有電刷，因此壽命長，允許的轉(zhuǎn)速高，還適當(dāng)宜于易燃易爆的環(huán)境中使用。交流伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)展得快，在國外已基本上取代了直流伺服電動(dòng)機(jī)。在我國，交流服電動(dòng)機(jī)也已采用，直流伺服電動(dòng)機(jī)仍有應(yīng)用仍較多。 伺服控制系統(tǒng)一般都是閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)： 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 16 圖中給出了典型的伺服控制系統(tǒng)的框圖。這是一個(gè)三環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)是位置控制環(huán)，是決定系統(tǒng)主要性質(zhì)的基 本控制環(huán)，它決定著系統(tǒng)的位置控制精度；速度控制環(huán)用于實(shí)現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)和速度控制精度；電壓控制環(huán)可實(shí)現(xiàn)對伺服放大器的電壓控制。 半閉環(huán)控制： 半閉環(huán)控制系統(tǒng)不但有前向的指令控制通道，而且有檢測元件輸出的反饋控制通道，而檢測元件是安裝在絲杠軸或電機(jī)軸上的，檢測同角位移后，推算出工作臺的實(shí)際位移。以偏差值實(shí)現(xiàn)位置控制。此系統(tǒng)由于檢測元件檢測的反饋信號不包含從旋轉(zhuǎn)軸到工作臺之間的傳動(dòng)鏈的誤差，這部分誤差將不能被自動(dòng)補(bǔ)償。因此這種由等效反饋信號組成的控制系統(tǒng)為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 閉環(huán)控制與半閉環(huán)控制 其組成原理及控制方法基本相同。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，要求以工作臺（或刀架）的最終控制輸出作為反饋信號，即要求測量元件安裝在工作臺上，而不是安裝在絲杠或電機(jī)軸上。但因直接測量工作臺的實(shí)際位移，需配備如光柵、磁柵或感應(yīng)同步器等安裝和維修要求都比較高的位置檢測元件，這使整個(gè)系統(tǒng)的價(jià)格提高。由于閉環(huán)控制能對整個(gè)系統(tǒng)誤差進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，因此，其精度比半閉環(huán)控制要高，精度取決于位置檢測元件的測量精度?？傊@種控制方式的優(yōu)點(diǎn)是精度高、速度快，但調(diào)試和維修比較復(fù)雜，適宜于大型和精密的數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 18 3 2. 伺服電機(jī)型號選擇 ： 3 給電機(jī)功率的確定 在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度較低的情況下，空載功率很小，計(jì)算時(shí)可以略去，進(jìn)給電機(jī)的功率可根據(jù)進(jìn)給的有效功率和傳動(dòng)件的機(jī)械效率來計(jì)算： 即： 6120*(*)11 （ 3 式中： 斤力） /分） 般可取 根據(jù)資料顯示 ,列車床的最大切削主力 F=2750N 即750N 故進(jìn)給力 ： 1375N s=入 (*) 式 0 413 75 3 服電機(jī)型號 考慮到進(jìn)給系統(tǒng)的過載現(xiàn)象 , 選擇的電機(jī)功率應(yīng)該大于選擇的電機(jī)功率。（根據(jù)參照 電機(jī)手冊 . 南京蘇強(qiáng)數(shù)控機(jī)電 有限公司 ） 所以， 選擇型號為110型 的永磁無刷伺服電機(jī)。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 19 額定功率 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 額定電流 轉(zhuǎn)子慣量 機(jī)械 時(shí)間常數(shù) 電機(jī) 時(shí)間常數(shù) 1. 256103 為了保證傳動(dòng)精度，本設(shè)計(jì)采用同步帶輪來傳動(dòng)。同步帶輪傳動(dòng)不僅能夠保證良好的傳動(dòng)精度，還能降低傳動(dòng)產(chǎn)生的噪音， 對磨損 的要求也同時(shí)符合要求。一般同步帶輪有統(tǒng)一生產(chǎn)，本課題設(shè)計(jì)選用的是 慈溪恒力同步帶輪有限公司生產(chǎn)，規(guī)格如下： 數(shù)控機(jī)床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì) . 20 4、 結(jié)論 至今為止，基本上完成了本課程的設(shè)計(jì)要求，課題的主要設(shè)計(jì)內(nèi)容包括：絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，伺服電機(jī)與絲杠的連接形式設(shè)計(jì)、絲杠與床鞍的連接設(shè)計(jì)、絲杠的支承方式設(shè)計(jì)、 伺服電機(jī)的選擇 。 進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)精度、直接將導(dǎo)致整個(gè)機(jī)床的加工精度。因此，絲杠精度的選擇，絲杠的支承如何保證軸向定位精度等關(guān)鍵性問題是急需解決的。由于自身的經(jīng)驗(yàn)有限，面對這些關(guān)鍵性問題只能從理論上去尋求解決的方法。因此， 自己所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)用到生產(chǎn)實(shí)踐中仍相距甚遠(yuǎn)。 電機(jī)的選擇也相當(dāng)重要，對于整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)的來說，要求嚴(yán)格。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 21 5、 參考文獻(xiàn) 1 張新義 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 李 洪 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 3 陳宏鈞 ,馬素敏 . 金屬速查速算手冊 . 北