CK516立式數(shù)控車床Z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)及及

1、 網(wǎng) 絡(luò) 教 育 學(xué) 院繼 續(xù) 教 育 學(xué) 院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（ 論 文 ）題 目 函授站（學(xué)習(xí)中心）北京學(xué)習(xí)中心 專業(yè) 06 級(jí)（春、秋）層次 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 年 月 日 目 錄 第一章 概述 數(shù)控機(jī)床的概念 數(shù)控機(jī)床的組成分類及特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀 CK516立式數(shù)控車床的總體方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法第二章 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理進(jìn)給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型的確定確定脈沖當(dāng)量進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求及傳動(dòng)類型的選擇電機(jī)與絲杠聯(lián)接方式的選擇 進(jìn)給系統(tǒng)的一些其它要求 第三章 伺服電動(dòng)機(jī)的具體計(jì)算選擇電動(dòng)機(jī)的選型要求

2、電動(dòng)機(jī)工作方式的確定 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定運(yùn)動(dòng)部件慣量及扭矩計(jì)算第四章 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 滾珠絲杠螺母副的種類 滾珠絲杠支承方式的確定 計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N) 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 C 滾珠絲杠螺母副的選型 傳動(dòng)效率計(jì)算 穩(wěn)定性校核 第五章 聯(lián)軸器的具體確定聯(lián)軸器的種類和特性聯(lián)軸器選擇的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器型號(hào)的確定 第六章 進(jìn)給系統(tǒng)其他部件的確定及機(jī)床噪聲控制 導(dǎo)軌的確定 刀架的選擇機(jī)床噪聲的控制結(jié) 論第一章 概述數(shù)控機(jī)床的概念數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它與普通機(jī)床相比，其優(yōu)越性是顯而易見的，不僅零件

3、加工精度高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，且自動(dòng)化程度極高，可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度，大大提高了生產(chǎn)效率，特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工，因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要。 數(shù)控機(jī)床的組成分類及特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。1.控制介質(zhì)：以指令的形式記載各種加工信息；2.數(shù)控裝置：接受輸入的加工信息，經(jīng)數(shù)控裝置運(yùn)算處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖；3.伺服系統(tǒng)：把數(shù)控裝置的脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移；用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。4.機(jī)械系統(tǒng)：包括，主軸部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀庫和

4、自動(dòng)換刀裝置(ATC)、自動(dòng)托盤交換裝置(APC)等。 數(shù)控機(jī)床的分類數(shù)控機(jī)床的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有近500種數(shù)控機(jī)床。根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和組成，一般分為以下幾類： 按坐標(biāo)軸數(shù)分類：一般數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工中心機(jī)床，多坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床；按特點(diǎn)分類：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床，直線控制數(shù)控機(jī)床，輪廓控制數(shù)控機(jī)床；按有無測(cè)量裝置分類：開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)；按功能水平分類：經(jīng)濟(jì)型，普及型，高級(jí)型。 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，尤其對(duì)于約占機(jī)械加工總量80%的單件、小批量零件的加工，

5、更顯示出其特有的靈活性。概括起來，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點(diǎn)：1.提高加工精度，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定；2.提高生產(chǎn)效率，一般約提高效率3-5倍，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率5-10倍；3.可加工形狀復(fù)雜的零件；4.減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度，改善了勞動(dòng)條件；5.有利于生產(chǎn)管理和機(jī)械加工綜合自動(dòng)化的發(fā)展。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床在我國的發(fā)展趨勢(shì)及現(xiàn)狀 我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但在國際市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中仍處于較低水平；即使國內(nèi)市場(chǎng)也面臨著嚴(yán)峻的形勢(shì)，一方面國內(nèi)市場(chǎng)對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國外機(jī)床產(chǎn)品充斥市場(chǎng)。90年

6、國外數(shù)控機(jī)床在我國市場(chǎng)的占有率僅達(dá)15%左右，而95年已達(dá)77%。嚴(yán)重影響我國數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢(shì)頭。 這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品制造質(zhì)量上和促銷手段上等原因外，一個(gè)主要的原因是我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品(包括基型、變型和專用機(jī)床)的開發(fā)周期長，從而不能及時(shí)針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。具體地說，這個(gè)問題反映在下列五個(gè)方面： 1.我國機(jī)床廠目前開發(fā)基型產(chǎn)品的周期約為1518個(gè)月，其中設(shè)計(jì)時(shí)間約為58個(gè)月，占總周期的40%左右。而國外一些先進(jìn)機(jī)床廠同類基型產(chǎn)品的開發(fā)周期為69個(gè)月，其中設(shè)計(jì)約2個(gè)月，只占25%。因此無論是產(chǎn)品開發(fā)的總周期還是設(shè)計(jì)所占的時(shí)間比例均與國

7、外先進(jìn)水平有很大的差距。 2.我國工廠由于缺乏設(shè)計(jì)的科學(xué)分析工具(如分析和評(píng)價(jià)軟件、整機(jī)結(jié)構(gòu)有限元分析方法以及機(jī)床性能測(cè)試裝置等)，自行開發(fā)的新產(chǎn)品大多基于直觀經(jīng)驗(yàn)和類比設(shè)計(jì)，使設(shè)計(jì)一次成功的把握性降低，往往需要反復(fù)試制才能定型，從而可能錯(cuò)過新產(chǎn)品推向市場(chǎng)的良機(jī)。 3.用戶根據(jù)使用需要,在訂貨時(shí)往往提出一些特殊要求，甚至在產(chǎn)品即將投產(chǎn)時(shí)有的用戶臨時(shí)提出一些要求，這就需要迅速變型設(shè)計(jì)和修改相應(yīng)的圖紙及技術(shù)文件。在國外，這項(xiàng)修改工作在計(jì)算機(jī)的輔助下一般僅需數(shù)天至一周，而在我國機(jī)床廠用手工操作就至少需12個(gè)月,且由于這些圖紙和文件涉及多個(gè)部門，常會(huì)出現(xiàn)漏改和失誤的現(xiàn)象，影響了產(chǎn)品的質(zhì)量和交貨期。 4

8、.現(xiàn)在我國工廠設(shè)計(jì)和工藝人員中青年占多數(shù)，他們的專業(yè)知識(shí)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)不足，又擔(dān)負(fù)著開發(fā)的重任。 5.由于長期以來形成的設(shè)計(jì)、工藝和制造部門分立，缺乏有效的協(xié)同開發(fā)的模式，不能從制訂方案開始就融入各方面的正確意見,容易造成產(chǎn)品的反復(fù)修改，延長了開發(fā)的周期。 為解決這些問題，必須對(duì)產(chǎn)品開發(fā)的整個(gè)過程綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)，發(fā)展優(yōu)化和仿真技術(shù)，提高產(chǎn)品結(jié)構(gòu)性能，并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使設(shè)計(jì)、工藝和制造人員協(xié)同工作和知識(shí)共享的產(chǎn)品虛擬開發(fā)環(huán)境,使用相應(yīng)的產(chǎn)品虛擬開發(fā)軟件，這樣才能有效地解決產(chǎn)品開發(fā)的落后局面，使企業(yè)取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。 數(shù)控機(jī)床在國外的發(fā)展趨勢(shì)

9、及現(xiàn)狀無人化，規(guī)模化生產(chǎn)對(duì)加工設(shè)備提出了高速度，高精度，高效率的要求，交流伺服系統(tǒng)具有高響應(yīng)，免維護(hù)（無碳刷，換向器等磨損元部件），高可靠性等特點(diǎn)，正好適應(yīng)了這一需求。例如，日本法努克公司，三菱電機(jī)公司，安川電機(jī)公司，德國西門子公司，aeg公司，力士樂indramat公司，美國抗體公司，通用電氣公司等均先后在1984年前后將交流伺服系統(tǒng)付諸實(shí)用。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，微電子制造工藝的日臻完善，使得DSP運(yùn)算速度呈幾何數(shù)上升，達(dá)到了伺服環(huán)路高速實(shí)時(shí)控制的要求，一些運(yùn)動(dòng)控制芯片制造商還將電機(jī)控制所必需的外圍電路(如A/D轉(zhuǎn)換器、位置/速度檢測(cè)倍頻計(jì)數(shù)器、PWM發(fā)生器等)與DSP內(nèi)核集成于一體，使得

10、伺服控制回路采樣時(shí)間達(dá)到100s以內(nèi)，由單一芯片實(shí)現(xiàn)自動(dòng)加、減速控制，電子齒輪同步控制，位置、速度、電流三環(huán)的數(shù)字化補(bǔ)償控制。一些新的控制算法如速度前饋、加速度前饋、低通濾波、凹陷濾波等得以實(shí)現(xiàn)。目前一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家的伺服系統(tǒng)生產(chǎn)廠家基本上均能夠提供全數(shù)字交流伺服系統(tǒng)或者可以與自己的CNC系統(tǒng)相配套，如日本FANUC公司、三菱電機(jī)公司、安川電機(jī)公司、松下公司、山洋電機(jī)公司、德國Siemens公司、力士樂Indramat公司、Lenze公司、美國公司、Kollmorgen公司、Relliance公司、Baldor公司、PacificScientific公司等。在1987年，由德國機(jī)床協(xié)會(huì)和德國電

11、力電子協(xié)會(huì)聯(lián)合提出數(shù)字驅(qū)動(dòng)接口國際標(biāo)準(zhǔn)，即SERCOS(SerialReal-timeCommunicationSystem串行實(shí)時(shí)通信系統(tǒng))接口作為高性能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)閉環(huán)數(shù)據(jù)串行實(shí)時(shí)通信接口，這兩個(gè)協(xié)會(huì)將電機(jī)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、CNC系統(tǒng)的主要制造商組成一個(gè)聯(lián)合工作組。最初加入SERCOS工作組的公司有AEC、ABB、AMK、Banmuller、Bosch、Indramat、Siemens、PacificScientific等幾家公司。與此同時(shí)，開發(fā)了相應(yīng)的ASIC芯片、SERCON816，傳輸速度為2/4/8/16Mbit/s，SERCOS與其它串行現(xiàn)場(chǎng)總線相比，有效數(shù)據(jù)傳輸率高，例如Etheme

12、nt以100Mbit/s速度傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，有效數(shù)據(jù)傳輸率為510Mbit/s；SERCOS以16Mbit/s速度傳輸數(shù)據(jù)時(shí)，有效數(shù)據(jù)傳輸率為11Mbit/s。CAN(controllerAreaNetwork)用于運(yùn)動(dòng)控制時(shí)，必須提供額外的存儲(chǔ)緩沖器及信號(hào)管理資源，其成本大約是SERCOS接口的2倍，另一個(gè)特點(diǎn)是它的光纖噪聲抑制能力強(qiáng)、傳輸可靠性高。雖然SERCOS接口初終是為CNC與數(shù)字伺服接口而開發(fā)，迄今已被廣泛應(yīng)用于通用運(yùn)動(dòng)控制器與數(shù)字伺服之間的接口。目前已能滿足在2ms內(nèi)，使一臺(tái)控制器與多達(dá)32個(gè)伺服系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。SERCOS為數(shù)字伺服網(wǎng)絡(luò)化鋪就了一條寬闊大道，可以預(yù)見，在不遠(yuǎn)的將來

13、，帶有SERCOS接口的伺服系統(tǒng)將會(huì)進(jìn)入家庭、辦公室、工廠車間乃至各個(gè)與伺服應(yīng)用相關(guān)的領(lǐng)域。 CK516立式數(shù)控車床的總體方案設(shè)計(jì)CK516立式數(shù)控車床具有高轉(zhuǎn)速、大扭矩、高剛性等特點(diǎn)，主要用于加工輪轂、剎車轂等各類短軸類、盤類零件，車削螺紋、圓弧、圓錐、回轉(zhuǎn)體的內(nèi)外曲面、端面溝槽、鉆、擴(kuò)、鉸等，適用于形狀復(fù)雜的中小批量零件，以及精度、尺寸一致性要求高的大批量零件的加工。CK516立式數(shù)控車床的機(jī)械傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)，可以分為主軸組件設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)設(shè)計(jì)、變速箱中傳動(dòng)軸和齒輪設(shè)計(jì)、X、Z向進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)等小題目，由6名同學(xué)共同完成。我們6位同學(xué)經(jīng)過調(diào)查研究，分析討論，反復(fù)論證，最終確定了機(jī)床的總體方案

14、。1.機(jī)床總體尺寸參數(shù)的選定根據(jù)設(shè)計(jì)要求并參考實(shí)際情況，初步選定機(jī)床主要參數(shù)如下：床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 mm 800 最大車削直徑 mm 600最大車削高度 mm 600主軸轉(zhuǎn)速范圍（四段無級(jí)） r/min 45-1000主軸孔前端錐度 mm 120主電機(jī)功率 kw 15X/Z軸伺服電機(jī) 222.機(jī)床主要部件及其運(yùn)動(dòng)方式的選定(1) 主運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)采用主軸箱與變速箱分離的傳動(dòng)布局。主傳動(dòng)由變頻電機(jī)經(jīng)四級(jí)變速箱、三角帶窄V帶傳至主軸。 (2) 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)機(jī)床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用半閉環(huán)伺服控制，因此在X、Z兩個(gè)方向上，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)均采用滾珠絲杠螺母副，其動(dòng)力由伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器傳遞。(3) 數(shù)字控制的實(shí)現(xiàn)控

15、制系統(tǒng)采用FANUC-0i系統(tǒng)。(5) 機(jī)床其它零部件的選擇考慮到生產(chǎn)效率以及生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)性，機(jī)床附件如油管、行程開關(guān)等，以及標(biāo)準(zhǔn)件如滾珠絲杠、軸承等均選擇外購形式。 本設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 本設(shè)計(jì)為縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)等。設(shè)計(jì)時(shí)要求電機(jī)與絲杠采用柔性連接，電機(jī)選用伺服電機(jī)對(duì)電機(jī)的大小選擇進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進(jìn)行強(qiáng)度較核。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，既要滿足理論要求，又要滿足生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)實(shí)際。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律，確定設(shè)計(jì)步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)CK516立式數(shù)控車床Z向

16、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)高效經(jīng)濟(jì)。本課題所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是針對(duì)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，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。顯著提高生產(chǎn)力水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)總體方案的確定 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分。一般由控制電路、電器驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行部件組成。進(jìn)給傳動(dòng)部件一般認(rèn)為是從電機(jī)到工作臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈。進(jìn)給傳動(dòng)部件的動(dòng)態(tài)特性的好壞直接影響到一臺(tái)機(jī)床的工作性能和加工精度。進(jìn)給傳動(dòng)部件的振動(dòng)會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。另外，機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)

17、好壞對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床日益向著高速、高效率、高精度方向發(fā)展。對(duì)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)要求也越來越高。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，與普通機(jī)床不同。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺(tái)、主軸箱等按程序的規(guī)定運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機(jī)床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行部件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控

18、系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)。它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。進(jìn)給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇1.開環(huán)伺服系統(tǒng)開環(huán)伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床中最簡單的伺服系統(tǒng)，執(zhí)行元件一般為步進(jìn)電機(jī)。開環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的精度較低，速度也受到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)性能的限制。但由于其結(jié)構(gòu)簡單，易于調(diào)整，在精度要求不太高的場(chǎng)合中得到較廣泛的應(yīng)用。 2.閉環(huán)控制系統(tǒng) 因?yàn)殚_環(huán)系統(tǒng)的精度不能很好地滿足數(shù)控機(jī)床的要求，所以為了保證精度，最根本的辦法是采用閉環(huán)控制方式。閉環(huán)控制系統(tǒng)是采用直線型位置檢測(cè)裝置對(duì)數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)位移進(jìn)行直接測(cè)量并進(jìn)行反饋控制的位置伺服系統(tǒng)。3.半閉環(huán)控制

19、系統(tǒng) 采用旋轉(zhuǎn)型角度測(cè)量元件（脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、圓感應(yīng)同步器等）和伺服電動(dòng)機(jī)按照反饋控制原理構(gòu)成的位置伺服系統(tǒng)，稱作半閉環(huán)控制系統(tǒng)。半閉環(huán)控制系統(tǒng)的檢測(cè)裝置有兩種安裝方式：一種是把角位移檢測(cè)裝置安裝在絲杠末端；另一種是把角位移檢測(cè)裝置安裝在電動(dòng)機(jī)軸端。根據(jù)需求，并且考慮到經(jīng)濟(jì)的效益，故選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng)。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型的確定早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它可分為步進(jìn)電機(jī)，直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三類。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是

20、連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào)，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)定子上有A、B、C三對(duì)磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為A相、B相和C相，而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng)A、B、C三個(gè)磁極的線圈依次輪流通電，則A、

21、B、C三對(duì)磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場(chǎng)吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。直流伺服電動(dòng)機(jī)具有：穩(wěn)定性好；轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性，控制電壓為零時(shí)，轉(zhuǎn)子慣性很小，能立即停止； 響應(yīng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；控制功率低，損耗小；轉(zhuǎn)矩大；機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點(diǎn)。交流伺服電動(dòng)機(jī)：輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，稱為交流電機(jī)，它實(shí)際上就是兩相異步電動(dòng)機(jī)，所以有時(shí)也叫兩相伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是非線性的，電容移相控制時(shí)非線性更為嚴(yán)重，而且斜率隨控制電壓的變化而變化，這會(huì)給系統(tǒng)的穩(wěn)定和校正帶來困難。機(jī)械特性很軟，低速段更軟，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化對(duì)轉(zhuǎn)速影響很大，

22、而且機(jī)械特性軟會(huì)使阻尼系數(shù)減小，時(shí)間常數(shù)增大。從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。若交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，或制造工藝不良，在單相狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生“自轉(zhuǎn)”而失控，而且其電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大，所以損耗大，效率低，電動(dòng)機(jī)的利用程度差。除此之外交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，適宜于不易檢修的場(chǎng)合使用。伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來選取的。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種: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，負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。加速扭矩應(yīng)考慮負(fù)載慣量和電機(jī)慣量的匹配，同時(shí)還應(yīng)考慮連續(xù)過載時(shí)間在所選電機(jī)的允許范圍內(nèi)，負(fù)載快速運(yùn)

23、動(dòng)時(shí)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工作性能得以充分發(fā)揮。從上述三種電動(dòng)機(jī)的比較可知，直流伺服電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。所以在CK516立式數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)中使用直流伺服電動(dòng)機(jī)。確定脈沖當(dāng)量脈沖增量插補(bǔ)是行程標(biāo)量插補(bǔ)，每次插補(bǔ)結(jié)束產(chǎn)生一個(gè)行程增量，以脈沖的方式輸出。一個(gè)脈沖所產(chǎn)生的坐標(biāo)軸移動(dòng)量叫做脈沖當(dāng)量。脈沖當(dāng)量是脈沖分配的基本單位，它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)技術(shù)參數(shù)。立式數(shù)控車床常采用的脈沖當(dāng)量是step。根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量，縱向：step。進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求及傳動(dòng)類型的選擇進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的精度、靈敏

24、度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足:（1）傳動(dòng)精度高；（2）摩擦阻力?。唬?）運(yùn)動(dòng)部件慣量小。 傳動(dòng)類型的選擇數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的基本傳動(dòng)方式常用的有兩種：滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副。1.滾珠絲杠螺母副在數(shù)控機(jī)床上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置一般采用滾珠絲杠螺母副。其特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為=；傳動(dòng)靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行；使用壽命長；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無空行程；因此，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用，是目前中、小型數(shù)控機(jī)床的常

25、見的傳動(dòng)方式。2.靜壓絲杠螺母副其特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，僅為，；平穩(wěn)性高；反向間隙小；但是，靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對(duì)有的清潔度要求高，如果在運(yùn)動(dòng)中供油忽然中斷，將造成不良后果。由以上比較，根據(jù)要求，縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)方式。電機(jī)與絲杠聯(lián)接方式的選擇滾珠絲杠螺母副與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接的型式主要有三種：1.聯(lián)軸器直聯(lián)接這是一種最簡單的連接型式.這種結(jié)構(gòu)型式的優(yōu)點(diǎn)是:具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無間隙,傳動(dòng)精度高,而且結(jié)構(gòu)簡單,安裝、調(diào)整方便，適用于像中小型號(hào)的數(shù)控車床。聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現(xiàn)象.采用這種撓性聯(lián)軸器把電動(dòng)機(jī)與絲

26、杠直接聯(lián)接，不僅可以簡化結(jié)構(gòu)，減少噪聲，而且可以消除傳動(dòng)間隙，能減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動(dòng)誤差,提高傳動(dòng)剛度。2.通過齒輪聯(lián)接 這種調(diào)整方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下,保持齒輪的無間隙嚙合；但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低、傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，一般用于精度要求低的機(jī)床中。3.通過同步齒形帶聯(lián)接 同步齒輪帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的共同優(yōu)點(diǎn),與齒輪傳動(dòng)相比它結(jié)構(gòu)更簡單,制造成本更低,安裝調(diào)整更方便。并且傳動(dòng)不打滑、不需要大的張緊力； 但是在同步齒形傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料的要求很高。在滿足機(jī)床要求的前提下，通過對(duì)比本課題采用通過聯(lián)軸器聯(lián)接電機(jī)與絲杠副，這是一種簡單的聯(lián)接形式具有大的扭轉(zhuǎn)剛度

27、，制造成本低，傳動(dòng)精度高，而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。 進(jìn)給系統(tǒng)的一些其它要求滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入，因此必須裝有防護(hù)裝置。如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬

28、質(zhì)塑料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置，防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換。另外對(duì)滾珠絲杠安裝處應(yīng)進(jìn)行削邊。 第三章 伺服電動(dòng)機(jī)的具體計(jì)算選擇在第二章初步確定了進(jìn)給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的類型為：直流伺服電動(dòng)機(jī)?，F(xiàn)在具體確定其型號(hào)規(guī)格。電動(dòng)機(jī)的選型要求伺服電動(dòng)機(jī)的選擇是根據(jù)負(fù)載條件來進(jìn)行的，加在電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載有負(fù)載轉(zhuǎn)距和負(fù)載慣量兩種，負(fù)載轉(zhuǎn)距包括切削轉(zhuǎn)距和摩擦轉(zhuǎn)距。選擇伺服電動(dòng)機(jī)應(yīng)能滿足下述條件：1.根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距選擇電機(jī)，負(fù)載轉(zhuǎn)距應(yīng)小于或等于電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)距。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)距不得超過電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)距折算到電動(dòng)機(jī)軸上的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)距。2.

29、電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配，通常要求轉(zhuǎn)子慣量不小于負(fù)載慣量。但也不是轉(zhuǎn)子慣量越大越好，因轉(zhuǎn)子慣量越大，總的慣量就越大，加速性能受影響。為了保證足夠的角加速度，以滿足系統(tǒng)反應(yīng)的靈敏度，將不得不采用轉(zhuǎn)距過大的電動(dòng)機(jī)和它的控制系統(tǒng)。3.快速移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)距不得超過電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距，當(dāng)執(zhí)行部件從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最大移動(dòng)速度時(shí)，所需要的轉(zhuǎn)距最大。但選擇電機(jī)時(shí)，是按照負(fù)載轉(zhuǎn)距小于額定轉(zhuǎn)距，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量的合理匹配，執(zhí)行部件的快速轉(zhuǎn)距小于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)距三個(gè)要素來考慮的。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距的計(jì)算，切削轉(zhuǎn)距加上摩擦轉(zhuǎn)距，應(yīng)小于或等于電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)距。4.加速轉(zhuǎn)距應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)距減去負(fù)載轉(zhuǎn)距。在空載時(shí)，加速

30、轉(zhuǎn)距應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)距減去摩擦轉(zhuǎn)距，其差值等于全部慣量（電動(dòng)機(jī)+負(fù)載慣量）乘于加速度斜率。 電動(dòng)機(jī)工作方式的確定電動(dòng)機(jī)工作時(shí)會(huì)發(fā)熱，它不僅取決于負(fù)載的大小，也和負(fù)載持續(xù)的時(shí)間的長短密切相關(guān)，這是選擇額定功率時(shí)必須考慮的。按電動(dòng)機(jī)的不同發(fā)熱情況，可以分為三種工作方式（或稱工作制），即連續(xù)工作方式、短時(shí)工作方式和斷續(xù)周期性工作方式。 CK516立式數(shù)控車床其工作時(shí)間一般較長，溫升可以達(dá)到穩(wěn)定值，電機(jī)的負(fù)載可能是恒定或大小基本恒定的常值負(fù)載或變化負(fù)載，因此屬于連續(xù)工作方式。 電動(dòng)機(jī)型號(hào)的確定伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來選取的。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種: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

31、矩。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定扭矩,負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。加速扭矩應(yīng)考慮負(fù)載慣量和電機(jī)慣量的匹配,同時(shí)還應(yīng)考慮連續(xù)過載時(shí)間在所選電機(jī)的允許范圍內(nèi),負(fù)載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工作性能得以充分發(fā)揮。根據(jù)其負(fù)載特性和快速性，CK516系列加工中心Z軸的伺服電動(dòng)機(jī)選用AC數(shù)字經(jīng)濟(jì)型電機(jī)C22/1500驅(qū)動(dòng)，該電機(jī)的具體規(guī)格及參數(shù)如下所示：型號(hào)：A06B-0145-B177；轉(zhuǎn)速：1500rpm；額定轉(zhuǎn)矩：22Nm；功率：。 運(yùn)動(dòng)部件慣量及扭矩計(jì)算 機(jī)床主要參數(shù)主切削力： P=1500Kg=15000N縱向進(jìn)給力：

32、PX =1500=600Kg=6000N縱向快速： V=min動(dòng)件總重量： W=250Kg絲杠螺距： S=8mm加減速時(shí)間： t= 慣量計(jì)算由已知以下數(shù)據(jù)：05027絲杠 J1=套 J2=聯(lián)軸器 J3=軸承 = 滑板 = 得：其中：i為降速比；i=1.查電機(jī)C22/1500慣量J電= 慣量比：J總/J電=結(jié)論：慣量比對(duì)立式車床可用?？焖龠M(jìn)給所需扭矩計(jì)算1.克服磨擦力所需扭矩 其中： 導(dǎo)軌磨檫力，=mgf m 質(zhì)量（Kg），m=250 Kg f 磨檫系數(shù)，f= g = 傳動(dòng)鏈效率， = i為降速比；i=12.加速力矩其中： 要求電機(jī)快速進(jìn)給轉(zhuǎn)速（r/min），=VI/P V 快速進(jìn)給速度，V=1

33、2m/min i 降速比,i=1 P 絲桿螺距（m），P= m =VI/P=12/=1500r/min J 總慣量，J= t 加速時(shí)間，t=3.附加磨擦力所需扭矩 其中： 縱向進(jìn)給力，=6000N P 絲桿螺距（m），P= m 傳動(dòng)鏈效率， = i 降速比,i=1 總快速結(jié)論：查電機(jī)在1500r/min進(jìn)扭矩為 可用重切時(shí)所需扭矩1.最大切削負(fù)載時(shí)的切削扭矩其中： Z向最大切削力（N），=6000N P 絲桿螺距（m），P= m 傳動(dòng)鏈效率， = i 降速比,i=12.加速扭矩計(jì)算其中： 要求電機(jī)重切時(shí)的進(jìn)給轉(zhuǎn)速，=70r/min J 總慣量，J= t 加速時(shí)間，t=重切時(shí)所需總扭矩 其中：結(jié)

34、論：查電機(jī)在低速時(shí)扭矩為 可用。綜上，通過運(yùn)動(dòng)部件慣量及扭矩計(jì)算，說明所選電機(jī)C22/1500滿足要求，選擇正確可用。 第四章 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型在第二章初步選擇了進(jìn)給飼服系統(tǒng)的傳動(dòng)類型為：滾珠絲杠螺母副。現(xiàn)在具體對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算和選型。 滾珠絲杠螺母副的種類絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度。絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于6級(jí)，螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格較低，但難以滿足精度較高的零件加工。因此滑動(dòng)絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通車床中。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動(dòng)效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動(dòng)力

35、矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近，可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。在數(shù)控化改造的車床中，應(yīng)把原來的滑動(dòng)絲杠換為滾珠絲杠，以降低摩擦力，提高加工精度。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊，雙螺母螺紋式預(yù)緊，雙螺母齒差式預(yù)緊，單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種。 滾珠絲杠支承方式的確定數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部

36、剛度和接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來增大剛度。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承也是十分重要的。國內(nèi)目前主要采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但軸向剛度不足。另一種是把推力軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。在設(shè)計(jì)中，我采用推力軸承和向心軸承組合使用。 計(jì)算進(jìn)給牽引力Fm(N) 作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給牽引力主要包括切屑時(shí)的走刀抗力以及移動(dòng)件的重量和切屑分力作用在導(dǎo)軌上的摩擦力。因而其數(shù)值大小和導(dǎo)軌的形式有關(guān)?？v向進(jìn)給為三角形導(dǎo)

37、軌Fm=kFZ+f(FY+G)=15000+(6000+2500)= 172840 N式中: K考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù).三角形導(dǎo)軌取k=f貼塑導(dǎo)軌摩擦系數(shù):溜板及刀架重力,取250kg10N/kg =2500N 計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載 C 選用滾珠絲杠副的直徑時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬（106）轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大動(dòng)負(fù)載 C，計(jì)算如下：C = fwFmL =（60nT）/106n =（1000Vs）/LoLo為滾珠絲杠導(dǎo)程,選絲杠名義直徑為40,查滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量表,初選出Lo=6 Vs最大切削力下的進(jìn)給速度,

38、可取最高進(jìn)給速度的1/21/3,此處為min; T使用壽命,按15000h; fw運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù),按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取 L壽命以轉(zhuǎn)106為1單位.n=(1000Vs)/Lo=(1000/6=minL=(60nT)/106=(6015000)/106=C= fwFm= 1775=運(yùn) 轉(zhuǎn) 系 數(shù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)無沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 一般運(yùn)轉(zhuǎn) 有沖擊運(yùn)轉(zhuǎn) 滾珠絲杠螺母副的選型查閱表A-1，可采用W1L4006外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠副，1列圈，其額定動(dòng)負(fù)載為16400N，精度等級(jí)按滾珠絲杠行程公差表，選為3級(jí)(大致相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)E級(jí)) 傳動(dòng)效率計(jì)算 =tan/tan(+)式中：螺旋升角,W1L4006 =244摩

39、擦角取10滾動(dòng)摩擦系數(shù) 穩(wěn)定性校核滾珠絲杠兩端采用推力球軸承，不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象，不需作穩(wěn)定性校核。 第五章 聯(lián)軸器的具體確定在第二章可知電機(jī)與絲杠的聯(lián)接方式為：聯(lián)軸器聯(lián)接，現(xiàn)在確定聯(lián)軸器的型號(hào)。聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中常用的部件，他們聯(lián)接軸與軸，以傳遞運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)矩，有時(shí)候也可以用做安全裝置，由于機(jī)器的工況各異，因而對(duì)聯(lián)軸器提出了各種不同的要求，如傳遞轉(zhuǎn)矩的大小、轉(zhuǎn)速高低、扭轉(zhuǎn)剛度的變化情況、體積大小、吸震能力等等，出現(xiàn)了許多新的類型。聯(lián)軸器的種類和特性聯(lián)軸器所聯(lián)接的兩軸，由于制造及安裝誤差、承載后的變形以及溫度變化的影響等，往往不能保證嚴(yán)格的對(duì)中，而是存在這某種程度的相對(duì)位移，這就要求設(shè)計(jì)聯(lián)軸器時(shí)，要

40、從結(jié)構(gòu)上采用各種不同的措施，使之具有適應(yīng)一定范圍的相對(duì)位移的性能。根據(jù)聯(lián)軸器對(duì)各種相對(duì)位移有無補(bǔ)償能力，可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩類。撓性聯(lián)軸器又可分為是否具有彈性元件的撓性聯(lián)軸器和有彈性元件的撓性聯(lián)軸器兩個(gè)類別。 聯(lián)軸器選擇的標(biāo)準(zhǔn)選擇合適的聯(lián)軸器要考慮以下幾點(diǎn)：1.所需要傳遞的轉(zhuǎn)矩大小和性質(zhì)以及對(duì)緩沖減震功能的要求。2.聯(lián)軸器的工作轉(zhuǎn)速高低和引起離心力的大小。3.兩軸相對(duì)位移的大小和方向。4.聯(lián)軸器的可靠性和工作環(huán)境。5.聯(lián)軸器的制造安裝維護(hù)和成本。聯(lián)軸器型號(hào)的確定根據(jù)此次設(shè)計(jì)的要求，參照以上標(biāo)準(zhǔn)，應(yīng)選用TL6型彈性聯(lián)軸器，它的許用轉(zhuǎn)矩為250 ，需用的最大轉(zhuǎn)速為3800r/min,軸徑

41、為3242mm之間，故合用。 進(jìn)給系統(tǒng)其他部件的確定及機(jī)床噪聲控制導(dǎo)軌的確定數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌必需具有較高的導(dǎo)向精度、高剛度、高耐磨性，機(jī)床在高速進(jìn)給時(shí)不振動(dòng)、低速進(jìn)給時(shí)不爬行等特性。目前數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌主要有3種：塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。 目前滾動(dòng)導(dǎo)軌副被廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)和測(cè)量儀器上。下面著重介紹下滾動(dòng)導(dǎo)軌副。滾動(dòng)導(dǎo)軌有多種形式，目前數(shù)控機(jī)床常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌主要由導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回工作負(fù)

42、荷區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾動(dòng)體的滾動(dòng)。為防止灰塵和臟物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤滑油杯。最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動(dòng)潤滑的滾動(dòng)導(dǎo)軌，使用時(shí)無須再配潤滑裝置。由于滾動(dòng)導(dǎo)軌的諸多優(yōu)點(diǎn), 綜合考慮，CK516的縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。刀架的選擇選用選用LD4-ICK0625型電動(dòng)刀架。 因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求刀架的最大回轉(zhuǎn)直徑為120mm，而最小的三角刀架的設(shè)計(jì)高度大大超過60mm，故選用最小的刀架型號(hào)，因刀架為外購件，其尺寸已成定值，故選用最小的四方刀架。即 LD4-ICK0625。該刀架可以夾持4把刀，采用鼠牙盤為分度定位，利用直流伺服電

43、機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)轉(zhuǎn)位。機(jī)床噪聲的控制控制機(jī)床噪聲，保障操作人員的身體健康是當(dāng)前機(jī)械企業(yè)的一個(gè)重要課題。因此在設(shè)計(jì)過程中必須考慮一定的措施來降低機(jī)床的噪聲。機(jī)床噪聲可分為空運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲和切削噪聲2種。切削噪聲是在一定切削條件下產(chǎn)生的，其中包括了刀具、夾具和工件系統(tǒng)的狀況。機(jī)床噪聲源主要是傳動(dòng)系統(tǒng)聲及與切削過程有關(guān)的聲輻射，此外還存在潤滑冷卻噪聲、電控系統(tǒng)噪聲及背景噪聲等。我國頒布的金屬切削機(jī)床通用技術(shù)條件 規(guī)定了機(jī)床噪聲的允許標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)于高精度機(jī)床 ,噪聲不大于 75dB (A);對(duì)于精密機(jī)床和普通機(jī)床，噪聲不大于 85dB (A)。上述僅表明機(jī)床本身的質(zhì)量水平，它是機(jī)床的空運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲。機(jī)床在實(shí)際使用中，除了機(jī)床空運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲外，還有很大的切削噪聲。尤其對(duì)那些已經(jīng)磨損的舊機(jī)床，在切削載荷的激發(fā)下，噪聲更為強(qiáng)烈。切削過程形成的噪聲是極其