機(jī)械四設(shè)計(jì)機(jī)電題目XK714D數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

第1章緒 第2章XK714D數(shù)控銑床總體結(jié)構(gòu)設(shè) XK714D數(shù)控銑床特點(diǎn)及其設(shè)計(jì)目 XK714D數(shù)控銑床的特 數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)目 確定機(jī)床的總體布 第3章主軸部件設(shè) 主軸組件設(shè) 主軸的設(shè) 主軸的選 主軸機(jī)械工 主軸支 主軸支承的設(shè)計(jì)準(zhǔn) 軸承的選取及設(shè) 主軸組件的設(shè)計(jì)計(jì) 主軸其他組件設(shè) 第4章XK714D數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 主傳統(tǒng)系統(tǒng)的設(shè) 主傳動(dòng)功率的選 帶傳動(dòng)設(shè) 第5章伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè) 伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)思 滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)裝置的設(shè) 滾珠絲杠總體設(shè) 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì) 伺服電機(jī)的選 計(jì)算參數(shù)并選取電 齒輪設(shè) 工作臺(tái)導(dǎo)軌及傳動(dòng)間隙消 714床，其可進(jìn)行板類(lèi)件、盤(pán)類(lèi)件外殼等多樣化零件的加工。機(jī)床總體設(shè)計(jì)結(jié)合數(shù)字控制單元，數(shù)字控制系統(tǒng)與氣動(dòng)系統(tǒng)安裝在床身，方便了搬運(yùn)和安裝，另外，它通過(guò)交流伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸節(jié)和滾珠絲杠付直聯(lián)，使伺服進(jìn)給系統(tǒng)在、、Z軸三向獲得20米/分的高速移動(dòng)，同時(shí)保證高速進(jìn)給機(jī)床的幅度小，低速進(jìn)給時(shí)無(wú)位置偏移，且有較高的穩(wěn)定性和精度。機(jī)床的主要構(gòu)件剛度高，以進(jìn)行強(qiáng)力切削，它的設(shè)計(jì)滿足了高精度、高速度、高柔性、自動(dòng)化程度高、可靠性高、智能化高等現(xiàn)放式體系結(jié)構(gòu)的機(jī)床的發(fā)展：數(shù)控銑床；控制；機(jī) ；總體設(shè)計(jì)；開(kāi)放式體XK714D—akindofminiatureverticalNCmillingmachinecanprocesswork-piececontinuouslybymanyworkingprocesses，suchas：milling，boring，reaming，anditcanmanufacturetransactionofpanel，trays，moldsandsoon．Mechanical-electricalstructureisthemainpartofdesignformillingmachine，controlcabinet，NCcabinet，andpaticsdeviceintomillingmachinefortransitandinstallation．Furthermore，itcombinesshaftcouandball-screwpairsbyACservoelectricalmachinesothatthemillingmachinecanslipalongx-axis，y-axisorz-axisatspeedof20metersanminutesmoothlyandaccuray．Themaincomponentsofthemachineishighrigidityforheavycutting,it'sdesignedtomeetthedevelopmenttrendofhigh-precision,high-speed,highflexibility,highdegreeofautomation,highreliability,inligent,modernopenarchitecturemachinetool.:NCMillingMachine；Control；Mechatronics；Overalldesign；Opening 典型的數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)除了基礎(chǔ)件、主傳動(dòng)系統(tǒng)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)等一般常見(jiàn)主件外，需要一些附件來(lái)實(shí)現(xiàn) 的功能和更好地 性，機(jī)床的由底座、立柱、主軸箱等主要部件組成，而且其中主要構(gòu)件的有較高的要求，一般采用強(qiáng)度較高的優(yōu)質(zhì)鑄件，使其組織穩(wěn)定，從而保證了整個(gè)機(jī)床具有良好的機(jī)械性能和高度可靠性及其精度保持性。三軸導(dǎo)軌副均采用高頻淬火及貼塑導(dǎo)軌組合，保證機(jī)床運(yùn)行精度、降低磨擦阻力及損耗。為了了解目前國(guó)內(nèi)外機(jī)床的現(xiàn)狀，參考目前市場(chǎng)上一些機(jī)床成品，三軸傳動(dòng)系統(tǒng)是一種常見(jiàn)的傳動(dòng)方式，其有精密的滾珠絲桿和伺服電動(dòng)機(jī)，結(jié)合數(shù)控系統(tǒng)的潤(rùn)滑裝置。現(xiàn)代機(jī)床不僅實(shí)現(xiàn)總體功能的提升與多樣化，在結(jié)合人機(jī)工程學(xué)的理論成果，創(chuàng)造出更適合工人操作，生產(chǎn)效率更高，工作環(huán)境更好，且機(jī)床本身配備的操控箱可旋轉(zhuǎn)，操作方便。能完成各種銑削、鏜孔、剛性攻絲等，具有良好地經(jīng)濟(jì)型，成為機(jī)械制造行業(yè)比不可少的組成部分?；厥走^(guò)去，最早時(shí)出現(xiàn)的是數(shù)控銑床。經(jīng)過(guò)了幾十年的發(fā)展，點(diǎn)對(duì)位的控制機(jī)床發(fā)展迅速，并逐漸衍生出數(shù)控鉆床、沖床、坐標(biāo)鏜床等一系列產(chǎn)品。這一系列類(lèi)機(jī)床在傳統(tǒng)加工中產(chǎn)生了不可磨滅的作用，其不需要復(fù)雜的控制過(guò)程就能完成加工過(guò)近年來(lái)，我國(guó)的數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)量逐漸增長(zhǎng)，數(shù)控化率也顯著提高，另一方面我國(guó)數(shù)控機(jī)床的技術(shù)水平和自主創(chuàng)新水平也有所提高。目前我國(guó)生產(chǎn)的普通數(shù)控機(jī)床已能滿足工業(yè)發(fā)展的需要，生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)化與技術(shù)也頗為成熟，并在國(guó)際市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)上具有良好地。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床擁有多軸聯(lián)動(dòng)等創(chuàng)新數(shù)控技術(shù)，且已有成型商品走入市場(chǎng)。從數(shù)控技術(shù)方面角度來(lái)看．伺服電機(jī)是效控機(jī)床的重要部分，應(yīng)用電子技術(shù)完成對(duì)機(jī)床工作部件和工作方式的操作，近年來(lái)，自金融 要求。數(shù)控機(jī)床關(guān)系著制造行業(yè)的興衰，因此，對(duì)數(shù)控機(jī)床技術(shù)的研究成為現(xiàn)代機(jī)械制造行業(yè)的重要課題。目前我國(guó)的機(jī)械制造行業(yè)和一些發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有一定的差距，但是相比以前，近些年的發(fā)展還是喜人的，相信不遠(yuǎn)的將來(lái)，數(shù)控機(jī)床是一種加工效率更高，集成度更高，用途更廣泛的機(jī)床，主導(dǎo)并廣泛應(yīng)用于制造業(yè)的領(lǐng)域，本次設(shè)計(jì)我選擇對(duì)XK714D數(shù)控立式銑床進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)方面的設(shè)計(jì)對(duì)于XK714D數(shù)控立式銑床的主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)和計(jì)算并對(duì)其控制系統(tǒng)的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)上具有良好地。目前我國(guó)數(shù)控機(jī)床擁有多軸聯(lián)動(dòng)等創(chuàng)新數(shù)控技術(shù)，且已有成型商品走入市場(chǎng)。從數(shù)控技術(shù)方面角度來(lái)看．伺服電機(jī)是效控機(jī)床的重要部分，應(yīng)用電子技術(shù)完成對(duì)機(jī)床工作部件和工作方式的操作，XK714D立式數(shù)控銑床可完成強(qiáng)力切削，動(dòng)力由主軸寬幅調(diào)速電機(jī)，經(jīng)同步齒形帶遞卻系統(tǒng)的作用使機(jī)床在強(qiáng)力切削時(shí)小、噪聲低、熱變形小。交流伺服電機(jī)與滾珠絲杠生產(chǎn)效率，縮短生產(chǎn)周期，機(jī)床設(shè)計(jì)采用了機(jī)電的結(jié)構(gòu)，結(jié)合控制柜、數(shù)控柜、氣工作臺(tái)外形尺寸(工作臺(tái)400×800×18(X軸630(Y軸400主軸箱上下行程(Z軸500127～627ISO60～80005.5快速移動(dòng)速度(X、Y軸20000快速移動(dòng)速度(Z軸15000(X、Y、Z軸1～5000MASΦ100×250600(X、Y、Z軸±0.012/300±0.006占地面 當(dāng)選用鏈板式排屑裝置時(shí)占地面 座經(jīng)由床身固定，用于組裝支撐機(jī)床各個(gè)部件。上裝有液晶顯示器、機(jī)床按鍵轉(zhuǎn)、停止及切削液開(kāi)停等。強(qiáng)電柜中安有機(jī)床電氣部分的接觸器、繼電器等。變壓器3.13.1XK714D油的粘度，潤(rùn)滑條件。精度保持性對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸部件要求有足夠的耐磨性，從而60XK714D數(shù)控銑床的3-1XK714D在設(shè)計(jì)過(guò)程中考慮到主軸的技術(shù)要求，還有制造的經(jīng)濟(jì)成本機(jī)器可行性，檢測(cè)的IT5主軸錐保證與軸頸中心線同心，以軸頸為基準(zhǔn)面最后精磨錐孔。分別在主軸端部和距0.002mm。參考相關(guān)文獻(xiàn)，主軸支撐的元件是軸承，其是主軸軸承和多種零件的組合體，我主軸組件的滾動(dòng)軸承需要徑向軸承和推力軸承來(lái)承受徑向和其他兩個(gè)方向軸向載荷。我在選取軸承類(lèi)型參考了有關(guān)書(shū)籍，保證軸承剛度和負(fù)載、還有轉(zhuǎn)速、振動(dòng)抗性等參數(shù)，(主軸前后軸承都采用角接觸球軸承)（前支承采用雙列短圓柱滾子軸承承受徑向載荷和小角度接觸兩列向心推力球軸承承受軸向（（等幾種典型的配置形式。7019C7012C。P2、P4、P5、P665級(jí)精度。徑采用自前往后逐步減小。前軸頸直徑D1大于后軸頸直徑D2?？紤]傳統(tǒng)銑床銑床，一般后軸徑D2=0.75D1=60mm。度KI越大，其相關(guān)關(guān)系如下：K0

1(dD

1

d64mm。a，即主。參考相a進(jìn)行了縮減。根據(jù)先前選擇的主軸前端尺寸以及軸承長(zhǎng)度可知a=244mm。確定主軸的跨距（即前后支承的距離La(1.381.65k5.65 k a(1k1

L/a=2～3.5L=2.5a=610mm，符合要求。T

9550103

式中，T為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩(N·mm)；WT為軸的抗扭截面模量(mm)；P為軸傳遞的功率(Kw)；n為軸的轉(zhuǎn)速3 3 3 3 d

3AA

式中 A為由材料與受載情況系數(shù)，由表18-2可查取。對(duì)于空心軸，則3113114A3Pnβd1/dβ=0.5～0.6。n為計(jì)算轉(zhuǎn)速可由下式求得n(nmax)03(8000)03260r/

將所求得數(shù)值代入式(5-6)d

1311311203 7019C，后支承采用背對(duì)背成對(duì)雙7012C。前后軸承均用油脂潤(rùn)滑。刀具的自動(dòng)夾緊裝置是為了在彈簧的作用下向上往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由于此時(shí)拉桿前端徑向孔中所裝的鋼球進(jìn)入主軸小處，軸上。換刀前需將刀夾松開(kāi)時(shí)，壓力氣體進(jìn)入汽缸上腔，拉桿在活塞推下移動(dòng)，使碟用量并能發(fā)揮刀具的切削能力，在工人生產(chǎn)工作時(shí)效率更好，生產(chǎn)零件獲得更高的精度，機(jī)床主傳動(dòng)的功率為PPc PCFz按PC

M

FZ—主切削力的切向分力（N，F(xiàn)Z（mm/min，V（N·cm；（r/min代如4.2中得

PC

1701000

4.5主傳動(dòng)的總效率一般可取為η=0.70—0.85，我在計(jì)算時(shí)取0.85。 FANUCα8的交流無(wú)

5.5

0.22 （r/min，nd=150r/min（kW，PD=5.5(kW)nDsmin=（0.22/5.5）×1500=60r/min4 TDmin(N·m) 式中nkmax4500（r/min）RDT為： RD4-1××

4-2v＜50m/sη=0.92～0.9820℃～80℃同步帶傳動(dòng)最基本參數(shù)節(jié)距Pb，即相鄰兩齒沿節(jié)線的長(zhǎng)度。其中在帶中保持原長(zhǎng)不變的周線為節(jié)線，節(jié)線周長(zhǎng)Lp稱為公稱長(zhǎng)度。22.225mm。查參考文獻(xiàn)[10]P537～P547式 P—傳遞功率XHZ1≥Zmin3.2-29Zmin=18，取Z1=18④查文獻(xiàn)[10]表3.2-33可知小帶輪節(jié)圓直徑D=127mm，外徑d=125mm⑤大帶輪齒數(shù)Z2=i×Z1=(n1/n2)×Z1=72[10]表3.2-33可知大帶輪節(jié)圓直徑D=510mm，外徑d=507mm⑦初定中心距a0根據(jù)機(jī)床布局而定，a0≥0.7(d1+d2)≥446mma0，L03.2-26Lp=2134，Z=96，840。⑨根據(jù)Lp3.2-2776.2±4.83003.2-313.2-36可知同步帶60～100m/min12⑴運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),⑶⑷⑸⑹（1）計(jì)時(shí)我采用了內(nèi)循環(huán)反向器式滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)裝置。這種環(huán)反向器式與外循環(huán)插Z1Z2的圓Z1Z2齒輪沿同一方向各轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒時(shí)，其軸向位移量S=(1

)hsp。當(dāng)47306C/DF型角接觸球軸承面對(duì)6206/P5型深溝球軸承。1d0滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時(shí)包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑，它是②導(dǎo)程L基本導(dǎo)程L02radβ在螺紋滾道法向剖面內(nèi)滾珠球心與滾道接觸點(diǎn)連線和螺紋軸線的垂直線間的夾角，理想的接觸角β45o。滾珠直徑db⑥滾珠總數(shù)N一般N1502d0LdbL0都是按照文獻(xiàn)[10]來(lái)選取的。接觸角β為45o。根據(jù)最大工作負(fù)載pmax作用下的使用T，和絲杠的轉(zhuǎn)速n及工作長(zhǎng)3度L，計(jì)算出作用在滾珠絲剛上的最大動(dòng)載荷Q，帶入 3FFZ74010d040mm，基本10mm5X、YX、Y兩個(gè)傳動(dòng)方向隨的最大動(dòng)載荷QQ1r/min500h3工作負(fù)載P是指數(shù)控機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力。它的數(shù)值可以由下列進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)計(jì)算：(以下均由參考文獻(xiàn)[3]P146～179查得)對(duì)于矩形導(dǎo)軌的機(jī) 對(duì)于燕尾形導(dǎo)軌的機(jī) 式中Px，Py，Pz—300N，200N，500NK—考慮力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，對(duì)于矩形導(dǎo)軌取1.1，對(duì)于燕尾形導(dǎo)軌為1.4。所以對(duì)于矩形導(dǎo)軌的機(jī)床 對(duì)于燕尾形導(dǎo)軌的機(jī)床在設(shè)計(jì)滾珠絲杠副時(shí)，從工作負(fù)載P計(jì)算出最大動(dòng)負(fù)載Q，設(shè)計(jì)時(shí)采用滾珠軸承的方 s=（Q）3=（78.29 P式 （N，Q=P—

L—工作工作L的值可以由下面的來(lái)計(jì)算

6080015000T—使用時(shí)間15000h。δ的大小可按計(jì)算 式中K—21×106N/cm2；對(duì)于確定的滾珠絲杠來(lái)說(shuō)，K是常數(shù)。δP的函數(shù)。δ，其結(jié)果螺母A，BP０P的共同作用下，總變形量為： δA=δ0-δ=0時(shí)。δ0=δ，此時(shí)螺母B又

于是

=

1

預(yù)

3應(yīng)使預(yù)緊力近似等于最大軸向載荷的1/3。P０過(guò)小，不能保證無(wú)間隙傳動(dòng)；P01/3根據(jù)機(jī)械原理，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為式 φ—

tg(y)f=0.003～0.004φφ=arctgf=0.1718計(jì)算得

tg(0.0580.1718)

滾珠絲杠受工作負(fù)載P的作用而引起導(dǎo)程LO的變化量ΔL1式中P—

2.1106

2.93105

L０—1cm；E—2.1×106N/cm2；F—0.812cm2；“+”號(hào)用于拉伸的時(shí)候，“-”滾珠絲杠因受扭矩作用而引起導(dǎo)程的變化量ΔL2ΔL2=

2

LO 式中，φ—在扭矩M的作用下，滾珠絲杠每一導(dǎo)程長(zhǎng)度兩截面上的相對(duì)扭轉(zhuǎn)角，φ可0.0054dec/mm。PMΔLL

1m100/LO個(gè)導(dǎo)程。它的導(dǎo)程變形總誤差ΔΔ=100ΔL=PLOLO=1.63×10- 曲。長(zhǎng)壓桿失穩(wěn)時(shí)的臨界負(fù)載Pk可根據(jù)材料力學(xué)中的計(jì)算：

(ul)

式 E—絲杠材料彈性模量，取l—23.51061.2則計(jì)算上式 nk=P

5111.02[n

PkPnknk大于[nk]≥41.02440mm1考慮到工作過(guò)程中機(jī)床傳動(dòng)效率和機(jī)床磨擦因素，滾珠絲杠所克服的外部載荷P保持M=(KFao

PLsp

)

B式 M1—等速運(yùn)動(dòng)時(shí)的驅(qū)動(dòng)力矩（N·mm；BFa－—Fmax1/3Fa０=Fmax/3，300N；KFa0Lsp—Lsp—P—F—W—μ—導(dǎo)軌磨擦系數(shù)，取μ=0.003～0.004；η1—0.90～0.95；MB—2.5N·m；Z1—40；Z2—80代入上面的得

100023.14

+2.5）×40=1134.6式中Ms2

JmJlJt1J1

0.5≤J

中找到3定位時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩按下 計(jì)算M=2nm 式中nm—ta—加速，時(shí)間，取若是M小于伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩Mmax則電機(jī)能以所取的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行加速和。，材料，饒組允許可以達(dá)到155oC。，最高轉(zhuǎn)速—2000r/min1z1=24，z2=74。232KT132KT1YFaYSa2d m

⑴確定內(nèi)的各參數(shù)①由文獻(xiàn)[10]Flim1Flim2680MPa，抗彎疲勞系數(shù)YN11.0，YN21.0；SF1.4

S

485.7

S

485.7

KKAKvK

11.121.11.37

④查取齒形系數(shù)YFa12.65YFa2.226；應(yīng)力校正系數(shù)YSa11.58,YSa21.764YFaYSa

2.651.582.2261.764

3 3 取m=33d1z1m24372

d2z2m743222

a(d1d2)/2147 b1=65mm，b2=60mm

bdd10.97264.8 性、精度保持性、加工效率極其一些必要附件的設(shè)計(jì)。該機(jī)床可用于板件和各種模具等多品種零件的加工。機(jī)床的安裝較為簡(jiǎn)單，集成度較高。另外，它通過(guò)交流伺服電機(jī)經(jīng)聯(lián)軸節(jié)和滾珠絲杠付直聯(lián)，使、、Z軸獲得20米/分的高速移動(dòng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束意味著大學(xué)生活即將結(jié)束，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，我全面了解了數(shù)