數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì)15

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1、數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的 方案設(shè)計(jì)（doc 15頁(yè)） 第一章、數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)概述 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如圖圖1-1所示: CNC —4"— 速度控制卑元 一4?—機(jī)床 ―卑一》險(xiǎn)［董控制檯塊 速度控制單元 位置反饞 證度環(huán) 連度檢測(cè) 工作臺(tái) 1-1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系 統(tǒng)伺服 由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同， 但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和髙的速度穩(wěn) 定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 1.1＞伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求 (1) 從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)

2、要小，尤其在低速如o.lr/min 或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。 (2) 電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服 電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4-6倍而不損壞。 (3) 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡 可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力， 才能保證電機(jī)可在0.2s以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。 (4) 電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開始采 用高速.高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方

3、式.混合方式走向全數(shù)字方 式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化.軟件處理數(shù)字PID,使用靈活，柔 性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)釆用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì) 大大提高。 數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)。這也是數(shù)控車床區(qū)別于普通車床 的一個(gè)特殊部分。 1.2.伺服系統(tǒng)的分類 數(shù)控車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反 饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組 成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)。檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)系統(tǒng)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方

4、式通常是具 有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測(cè)裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng) 和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測(cè)裝置裝在絲杠端頭和裝在電機(jī)軸端兩種類型。 前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動(dòng)部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位 置檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上，機(jī)械傳動(dòng)部件整個(gè)被包括在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉。由于影響 定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機(jī)械傳動(dòng)部件在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng) 的動(dòng)態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與

5、機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度、阻尼特性、 慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對(duì)機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿 足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用 的位置檢測(cè)裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀 等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī) 和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性離、基本上不需要維護(hù)和造價(jià)低等特 點(diǎn)而被廣泛采用。 直流伺服電動(dòng)機(jī)引入了機(jī)械換向裝置。其成本高，故障多，維護(hù)困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn) 生的火花而影響生產(chǎn)，并對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時(shí)機(jī)械換向器的換向能力

6、，限制了 電動(dòng)機(jī)的容量和速度。電動(dòng)機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動(dòng)機(jī)效率低，散熱差。為了改善換 向能力，減小電樞的漏感，轉(zhuǎn)子變得短粗，影響了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能。 交流伺服已占據(jù)了機(jī)床進(jìn)給伺服的主導(dǎo)地位，并隨著新技術(shù)的發(fā)展而不斷完善，具體 體現(xiàn)在三個(gè)方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動(dòng)裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能 化功率模塊得到普及與應(yīng)用；二是基于微處理器嵌入式平臺(tái)技術(shù)的成熟，將促進(jìn)先進(jìn)控制 算法的應(yīng)用；三是網(wǎng)絡(luò)化制造模式的推廣及現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的伺服控 制成為可能。 1?3、主要設(shè)計(jì)任務(wù)參數(shù) 車床控制精度：0.01mm （即為脈沖當(dāng)量）；最大進(jìn)給速度：Af540mm/min。最

7、大加工 直徑為D^=400mm,工作臺(tái)及刀架重：110 kg；最大軸，向力二160 kg；導(dǎo)軌靜摩擦系數(shù)二0. 2； 行g(shù)=1280mm；步進(jìn)電機(jī)：U0BF003；步距角：0.75° ；電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=1.8X10-2 kg. m2* 第二章、數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)傳動(dòng)的方案設(shè)計(jì) 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)對(duì)位置精度、快速響應(yīng)特性、調(diào)速范圍等有較高的要求。實(shí)現(xiàn) 進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的電機(jī)主要有三種：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。目前，步進(jìn)電機(jī) 只適應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床，直流伺服電機(jī)在我國(guó)正廣泛使用，交流伺服電機(jī)作為比較理 想的驅(qū)動(dòng)元件已成為發(fā)展趨勢(shì)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)當(dāng)采用不同的驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，其進(jìn)給機(jī) 構(gòu)

8、可能會(huì)有所不同。電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接主要有三種形式，如圖2-1所示。 2.1、帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 數(shù)控機(jī)床在機(jī)械進(jìn)給裝置中一般釆用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比要求，如圖 2-la）所示。由于齒輪在制造中不可能達(dá)到理想齒面要求，總存在著一定的齒側(cè)間隙才能 正常工作，但齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，齒側(cè)間隙會(huì)影響 系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用消除措施來(lái)盡量減小齒輪側(cè)隙。但這種聯(lián)接形式 的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。 mm (b) 圖2—1電機(jī)與絲杠間的聯(lián)接形式 2.2、 經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 如圖2-lb）所示，這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。同步帶傳動(dòng)綜合

9、了帶傳動(dòng)和鏈 傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但只能適于低扭矩特性要求的場(chǎng)所。 安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，且同步帶與帶輪的制造工藝復(fù)雜。 2.3、 電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接 如圖2-lc）所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機(jī)軸與絲杠之間采用錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián) 軸器聯(lián)接，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。 在加工中心和精度較高的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，普遍采用這種聯(lián)接形式。 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的要求及設(shè)計(jì)要求，選擇帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，選用最佳降速比， 可以提高機(jī)床的分辨率，并使系統(tǒng)折算到驅(qū)動(dòng)軸上的慣量減少；盡量消除傳動(dòng)間隙，減少 反向死區(qū)誤差，提

10、高位移精度等。 第三章S運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì) 3.1、降速比計(jì)算 功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)型號(hào)為H0BF003,其主要技術(shù)參數(shù)為最大靜轉(zhuǎn)矩為7.84N ?川涉距角 0. 75°，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：J=1.8X10"2kg.m2；快速空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速500r/mino進(jìn)給 傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量J = 0?01〃曲/ P.選滾珠絲杠的螺距為12mm?由 (3—1) OS _ 0.75x12 3605 一 360x0.01 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角 6 脈沖當(dāng)量，mm S 絲杠螺距，mm 3.2.減速齒輪的確定 選擇一級(jí)減速器，選齒輪Z] = 20 , Z2 = 50 ,模數(shù)m = 2mm,齒寬b = 2

11、0mm o 選擇斜齒輪調(diào)隙，齒輪的參數(shù)如表3—1。 3—1齒輪參數(shù)表 法向模數(shù) 叫 2 齒數(shù) Z 20 齒形角 a 20" 齒頂高系數(shù) V 螺旋角 P 15。 徑向變位系數(shù) X 0 精度等級(jí) 1-FK 配對(duì)齒輪 圖號(hào) 齒數(shù) 50 公差組 檢驗(yàn)項(xiàng)目代號(hào) 極限偏差值 1 0.090 2 土幾 0.016 3 f. 0.013 4 A 0.016 第四章、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的選擇與計(jì)算 已知條件：工作臺(tái)及刀架重：110 kg,所以重量為 G = 9.8xllO = lO78N 最大行程：128

12、0mm,失動(dòng)量：J = O.Olnzw,工作臺(tái)最高速度：vnux =5nz/min査表選擇絲 桿預(yù)期壽命：A, =15000小時(shí)，摩擦系數(shù)// = 0.2 o 則導(dǎo)軌的靜摩擦力Fo. 心=“G = 0.2x1078 = 215.6N (4—1) 最大軸向負(fù)載 FOmax =160x9.8 = 1568^ 4.1、動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速n>10r/min時(shí)，滾珠絲杠；螺母的主要破壞形式是工作表面的疲勞點(diǎn)蝕，因 此要進(jìn)行動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算動(dòng)載荷Cc(N)應(yīng)小于或等于滾珠絲桿螺母副的額定動(dòng)負(fù) 荷，即 (4—2) C(=^TfdfHFa

13、 九一一硬度影響系數(shù)，見表3?2; Feq——當(dāng)量動(dòng)負(fù)荷，N; Fr 一一滾珠絲杠；螺母副的額定動(dòng)負(fù)荷，N； T' 一一壽命，以1(?!?為一個(gè)單位。 (4—3) ,_ 60neqT 106 式中 T一一使用壽命，h；按設(shè)計(jì)機(jī)床要求取T=15000h N——循環(huán)次數(shù): 滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速，r/mino 1000V max 1000 x5 12 = 416.67r/min (4—4) 代入上式得 60neqT 106 60x416.67x15000 = 375 (4—5) 表動(dòng)載荷系數(shù)力 載荷性質(zhì) ./■; 載荷性

14、質(zhì) 平穩(wěn)輕微沖擊 1.0-1.2 較大沖擊和振動(dòng) 1.5 ?2.5 中等沖擊 1.2-1.5 表4?2 硬度影響系數(shù)九、 硬度/HRC >50 55 52.5 50 47.5 45 40 fu 1.0 1.11 1.35 1.56 1.92 2.40 3.85 1.0 1.11 1.40 1.67 2.10 2.64 4.50 當(dāng)工作載荷單調(diào)連續(xù)或周期行單調(diào)連續(xù)變化時(shí)，則 1空牛心2N (4—6) 式中凡——最大和最小工作載荷，N。 査表4—1 4—2取fd=l.5九=1.56代入上式得 C嚴(yán)疔辦九心二

15、悴xl.5xl.56xlll7.2 (4_?) =18851.997V = 18.85^ 4.2、靜強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速川＜ 10" min時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式為滾珠接觸面上產(chǎn)生較大的 塑性變形，影響正常工作。因此，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，最大計(jì)算靜載荷E「(N)為 式中 廠〃 一一硬度硬度影響系數(shù)，見表5—2；取廠〃 =1?67? F.r 一一滾珠絲杠螺母副的額定靜負(fù)荷，N。代入得 耳沐=l?5x 1.56x1568 = 3669N (4-8) 根據(jù)計(jì)算額定動(dòng)負(fù)載荷和額定靜負(fù)荷初選滾珠絲杠副型號(hào)為CBM5012-5。 其基本參數(shù)為公稱直徑4)=50〃〃”，導(dǎo)程S = \2mm

16、t滾珠直徑Du = 7.144〃m。額定動(dòng)負(fù)荷 = 3934877,額定靜負(fù)荷％ = 1082902。動(dòng)載荷與靜載荷載均滿足要求。 4?3、臨界轉(zhuǎn)速校核 對(duì)于高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需要算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界 轉(zhuǎn)速 nc(r/min). 億=9910厶纟 (4—9) 〃2 = 4)-1 叫 (4—10) 式中Lt —臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，m； ▲ ——絲杠支撐方式系數(shù)。兩端固定時(shí),/2=4.73 代入數(shù)據(jù)得 厶=￡ 一1?2￡\ =50-1.2x7.144 = 41.427〃?〃？ nnin/>2^ onin4.732x 0.041 ? n =991

17、0 八 廣=9910 = 5548.3r / min 《 L； 1.282 遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其最大速度，故臨界轉(zhuǎn)速滿足。 4.4、額定壽命的校核 滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷C“=39348N,已知其軸向載荷/；= ^max = 1568/V ,滾珠 絲杠的轉(zhuǎn)速*%x= 416.67"min,運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)/M.=1.2,則有 L = (-^-)3x106=( ^9348 )3xl06r = 9145xl06r (4—11) F仏 1568x1.2 厶=60h = 9145X106 f “urcz 八—、 = h = 365799〃 (4—12) 60x416.67 滾珠絲杠螺母副

18、的總工作壽命Lh = 365799/1 > 15000//,故滿足要求。 第五章、動(dòng)力計(jì)算 5?1、傳動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算 5.11、小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量人 J、= O.UD^b x 10-12 = 0.77 x 40“ x 20 X10-12 =4x1 (T‘如亦 式中 卩一一齒輪乙分度圓直徑，mm, D{ = mZx = 2 x 20 = 40〃"； h 一一齒輪寬度，mm。 5. 12>大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量丿2 J2 =0.77￡>2認(rèn)10" = 0.77 x 1004 x 20 x 10_,2 = 1.54 x 10"' k^i 式中D,一一齒輪Z,分度圓直徑，mm ZX =

19、 mzi = 2x50 = 1OO//77/7 ( 5—4 ) ■ ■ 5.13、 計(jì)算工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J* c ]2 Jw = (一)2 X W x 10"=(——)2 xlOOxlO-6 2/r 2x/r =3.65x10^ kg ?m2 式中w—-工作臺(tái)(包括工件)的質(zhì)量，kg； S 絲杠螺距，mm。 5.14、 計(jì)算絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Js Js =0.77x d： x 厶x 10-12 =0.77x 504 x 1280x10-12 = 6.2xl(T'kg?〃r 式中L——支撐距，mmo (5—1) (5—2) (5—3) (5——5) (5—6) 5-

20、15.負(fù)載折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: Jr =人+*(丿2+人+人) = 4xl0"5+—Lr(1.54xlO-3+6.2xlO-3+3.65xlO-4) = O.OO13^e/zr 2?亍 (5—7) 5.2.電動(dòng)機(jī)力矩的計(jì)算 521、計(jì)算加速力矩Ma =空=0.()()13><50() ° 9.6T 9.6x0.025 =2.7\N.in (5—8) 522、計(jì)算摩擦力矩Mf

21、 m, = x 1 o-3 = 2156x12 x 1 O'3 2 兀rji 2^xO.8x2.5 z 、=0.21N?加 (5—9) 式中“——傳動(dòng)鏈總效率，取〃=0.8。 5.2.3、計(jì)算附加摩擦力矩 M° = 曇危心0.9—.2環(huán)S (5—10) 式中“一一傳動(dòng)鏈總效率，取〃 =0.8； 仏一滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，取久=0?9。 5.2.4、空載啟動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)所需力矩： M =M°+M, + M°=0?21 + 0.285+ 2.7

22、1 = 3?205N?加(5—11) 因此，選用7.84Nw的步進(jìn)電機(jī)滿足要求。 第六章、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)剛度計(jì)算 滾珠絲杠一段軸向支撐，絲杠的最小拉壓剛度和最大拉壓剛度K 分別為: K 一母E △ min 4/ 〉唄 氣 (6—1) 龍 X 50- X 2.06 X10- = 3 ] 5 8 X1 o' N / mm = 316 N / /mi 4x1280 nd2E 4/ 、 ? min (6—2) 龍 x 50- x 2.06 X10- = ] 011X1()6 N / mm = 1011N / pm K 竹max 4x400 式中E——彈性模量。 按

23、近似估算，將絲杠本身的拉壓剛度乘以1/3,作為傳動(dòng)的綜合拉壓剛度K 即: 反向死區(qū)誤差計(jì)算 K礙=字=罟=337N / (6—3) 仏叭=爭(zhēng)二￥ = l°5?33N/““ (6-4) max “卸篇罟"曲v嘰5） 所以能滿足單脈沖進(jìn)給的要求。 計(jì)算由于傳動(dòng)剛度的變化的定位誤差4,應(yīng)使 6 = F0( ) K()min 尺葉辦 (§ =215.6x(——!——-—!—) = 1 Aum 105.33 337 滿足由于傳動(dòng)剛度變化引起的定位誤差小于（|?|）機(jī)床定位精度的要求。

24、 第七章、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 7.1、滾珠絲杠的支承 滾珠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(duì)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有：一端軸向固定一端自由的 支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng) 的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的 絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此課題中釆用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn) 高剛度、高精度以及對(duì)絲杠進(jìn)行拉伸。 絲杠中常用的滾動(dòng)軸承有以下

25、兩種：滾針一推力圓柱滾子組合軸承和接觸角為60。角 接觸軸承，在這兩種軸承中，60。角接觸軸承的摩擦力矩小于后者，而且可以根據(jù)需要進(jìn) 行組合，但剛度較后者低，目前在一般中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針一圓柱滾子軸 承多用于重載和要求高剛度的地方。 60。角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向 與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，又由 于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因 此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。在此設(shè)計(jì)中采用了以面對(duì)面配對(duì)組合的60。角接觸 軸承，以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。滾珠

26、絲杠工作時(shí)要發(fā)熱，其溫度高于床身。為了補(bǔ)償因絲杠 熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預(yù)拉伸的結(jié)構(gòu)，使預(yù)拉伸量略大于熱膨脹量。 7.2、滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，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(dòng)裝置。 滾珠絲杠在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重接觸變形，接觸剛度 與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲杠螺母副間存在間隙，接觸剛度較小；當(dāng)滾珠絲杠 反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，螺母不會(huì)立即反向，存在死區(qū)，影響絲杠的傳動(dòng)精度。因此，滾珠絲杠螺母 副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高滾珠絲杠 螺

27、母副的接觸剛度。 滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，如圖7—1所示 3 5 1 ?滾珠螺母；2?緊定螺釘；3?支座；4?滾珠絲杠；5?調(diào)整墊片 圖7—1雙螺母滾珠絲杠 圖中1代表滾珠螺母，3代表支座，螺母與支座之間有調(diào)整墊片，通過(guò)調(diào)整墊片來(lái)調(diào) 節(jié)滾珠螺母與滾珠絲杠螺紋之間的間隙。 通過(guò)調(diào)整兩個(gè)螺母之間的軸向位置，使兩個(gè)螺母的滾珠在承受載荷之前，分別與絲杠 的兩個(gè)不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達(dá)到提高軸向剛度的目的。調(diào)整預(yù)緊有多 種方式，上圖所示的為墊片調(diào)整式，通過(guò)改變墊片的厚薄來(lái)改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離, 實(shí)現(xiàn)軸向間隙消除和預(yù)緊。這種方式的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛度

28、高、可靠性好。 7?3、主要結(jié)構(gòu)性能及特點(diǎn)的分析 在本設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)中的主要結(jié)構(gòu)零件是滾珠螺母絲杠，以下簡(jiǎn)要介紹其傳動(dòng)的形式 及主要主要特點(diǎn)。 滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變 為直線運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。滾珠絲 杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副有多種結(jié)構(gòu)型式。 按滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類。外循環(huán)回珠器用插管式的較多，內(nèi)循環(huán)回珠 器用腰形槽嵌塊式的較多。按螺紋軌道的截面形狀分為單圓弧和雙圓弧兩種截形。由于雙 圓弧截形軸向剛度大于單圓弧截形，因此目前普遍采用雙圓弧

29、截形的絲杠。按預(yù)加負(fù)載形 式分，可分為單螺母無(wú)預(yù)緊、單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊、單螺母加大鋼球徑向預(yù)緊、雙螺母墊 片預(yù)緊、雙螺母差齒預(yù)緊、雙螺母螺紋預(yù)緊。數(shù)控機(jī)床上常用雙螺母墊片式預(yù)緊，其預(yù)緊 力一般為軸向載荷的l/3o 滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠螺母副比較有很多優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、靈敏度高、傳動(dòng)平穩(wěn)： 磨損小、壽命長(zhǎng)；可消除軸向間隙，提高軸向剛度等。 第八章、總結(jié)與體會(huì) 經(jīng)過(guò)為期兩周的奮戰(zhàn)我的《數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)終于完成了。雖然比較 辛苦但是獲益也良多。課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力 的一種提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西

30、 還太多，以前老是覺得自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程 設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)， 努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。 在這次課程設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂 的大家在一起商量，聽聽不同的看法對(duì)我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我 的同學(xué)。 總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的的確覺得困難比較多，真是萬(wàn)事開頭難，不知道如何 入手，最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過(guò)應(yīng)用 才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為 只

31、有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。 在整個(gè)設(shè)計(jì)中我懂得了許多東西，也培養(yǎng)了我獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)自己工作能 力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響，而且大大提高了動(dòng)手的能力, 使我充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過(guò)程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太 好，但是在設(shè)計(jì)過(guò)程中所學(xué)到的東西是這次課程設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，使我終身受益。 參考文獻(xiàn)資料 [1] ⑵ 文懷興夏田編著 文懷興夏田編著 [3] ⑷ ⑸ ⑹ 濮良貴紀(jì)名剛主編 吳克堅(jiān)鄭文偉主編 盧秉恒主編 曹金榜主編 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì) 化學(xué)工業(yè)出版社 北京 數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南 化學(xué)工業(yè)出版社 高等教育出版社 高等教育出版社 機(jī)械工業(yè)出版社 機(jī)械設(shè)計(jì) 機(jī)械原理 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 北京 北京 北京 北京 [7] [8] 機(jī)床主軸/變速箱設(shè)計(jì)指導(dǎo) 機(jī)械工業(yè)出版社 高等教育出版社 周開勤主編 上海紡織工學(xué)院.哈爾濱工業(yè)大學(xué).天津大學(xué)主編 機(jī)械零件手冊(cè) 北京 北京 機(jī)床設(shè)計(jì)圖冊(cè) 上海 科學(xué)技術(shù)出版社 上海