0343-立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)【全套9張CAD圖】
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
任務(wù)書(shū)
設(shè)計(jì)（論文）題目：SK—125立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)
關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
1．設(shè)計(jì)（論文）擬解決的主要問(wèn)題
? 通過(guò)調(diào)研和分析確定銑床的傳動(dòng)方案、總體布置和機(jī)械部分的詳細(xì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的各部分間能有機(jī)結(jié)合，相互協(xié)調(diào)，共同完成整個(gè)機(jī)床的機(jī)械部分的大部分圖樣。
? 加強(qiáng)綜合訓(xùn)練，全面提高工程應(yīng)用能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)相互協(xié)作配合的團(tuán)隊(duì)精神。
? 重點(diǎn)解決主軸箱部件有關(guān)的技術(shù)問(wèn)題
2．設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容和基本要求
技術(shù)參數(shù)：最大主電機(jī)功率1.5Kw，主軸轉(zhuǎn)速范圍100-2000rpm，工作臺(tái)三向行程450*250*250mm。
? 設(shè)計(jì)任務(wù)：
機(jī)床總裝配圖、部件裝配圖、主要自制件零件圖，總圖量不小于3 張A0。
開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯、設(shè)計(jì)計(jì)算書(shū)各一份。
? 設(shè)計(jì)要求：
圖樣全部用計(jì)算機(jī)繪制，符合最新制圖標(biāo)準(zhǔn)；投影正確，表達(dá)完整，布局合理。
注重工作性能和結(jié)構(gòu)、裝配工藝性，外觀造型，力求簡(jiǎn)潔、明快；功能滿足，實(shí)用可靠。
理論分析完整清楚；設(shè)計(jì)推導(dǎo)簡(jiǎn)明扼要；計(jì)算正確可靠。避免冗長(zhǎng)，杜絕抄襲。
3．推薦參考文獻(xiàn)
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4．進(jìn)度安排
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)(論文)
外 文 翻 譯
英文翻譯題目一： SK60立式數(shù)控銑床設(shè)計(jì)
－主軸部件設(shè)計(jì)
英文題目一
Evaluation of modelling approaches for machine tool design
翻譯內(nèi)容
評(píng)價(jià)機(jī)床設(shè)計(jì)的建模方法
指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
4.1。 在TCP的靜態(tài)順應(yīng)性
靜態(tài)評(píng)估，當(dāng)反作用力在Z方向機(jī)的基礎(chǔ)上遵從相對(duì)的X，Y型和Z方向（FX，F(xiàn)Y和FZ）工具中心點(diǎn)（TCP）的評(píng)估。在實(shí)驗(yàn)中，刀架和一個(gè)激光位移傳感器（KEYENCE LK-G08號(hào)）是固定在Z滑塊上的， 光學(xué)平面上的X滑塊固定 。 Y軸是由中心的X滑塊30毫米抵消。 力作用在加載刀架在角落，并通過(guò)使用力傳感器測(cè)量。 同時(shí)測(cè)量位移之間的位移傳感器和光學(xué)平面，DZ，在Z 軸 方向。測(cè)量位移傳感器為T(mén)CP獲得遵守。 在符合定義類(lèi)似的模擬。
位移傳感器的分辨率為10納米。 從A / D轉(zhuǎn)換器所產(chǎn)生的力傳感器的分辨率為約6mN。進(jìn)行3次測(cè)量。 考慮的準(zhǔn)確性和計(jì)算工作，列和Y基建模與10元素的ACK。 用有限元法，彈性組件建模與中間節(jié)點(diǎn)，L列的節(jié)點(diǎn)數(shù)目，列R和Y型基地561，330和688，分別測(cè)量位移和力的大小之間的關(guān)系位移和力的初始值設(shè)置為零由于 Fx 和 Fy由于位移是相似的，這是很難區(qū)分它們。以確定符合每個(gè)結(jié)果，由最小二乘法擬合線性曲率。 對(duì)FX，F(xiàn)y和 FZ之間的關(guān)系符合 DZ / FX = 9.3米/千牛，DZ / FY = 11.5米/千牛和 DZ / FZ = 151米/千牛，分別。 逼近誤差的標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為0.10，0.17和0.20納米 。
圖18。有限元分析與實(shí)驗(yàn)符合的彈性和偏差之間的關(guān)系
圖19。實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析得到的模態(tài)的例子。（一）在80赫茲的模式1。 （二）在163赫茲的模式4。
參照?qǐng)D17和圖18 顯示之間的關(guān)系，
彈性和偏差A(yù)CK和實(shí)驗(yàn)符合的有限元，分別在 圖17和圖18大的偏差超過(guò)50％，對(duì) Fx 和 Fy符合觀察。 Fx的 不同車(chē)型之間的對(duì)抗符合不同的超過(guò)100％，由于彈性。 然而，在其他的變化低于50％。 這一結(jié)果表明，彈性的影響取決于方向。
18，大的偏差，超過(guò)50％，也對(duì) Fx 和 Fy符合觀察。 由于偏差都在觀察這兩種方法，這些差異所造成的機(jī)器的簡(jiǎn)化模型。 Fx 對(duì) FX 的比較符合與
葉和有限元，約45％存在差異。 差異都小于15％，結(jié)果在其他。 考慮符合鑒定的準(zhǔn)確性，ACK和有限元方法提供類(lèi)似的結(jié)果。
4.2 機(jī)器的模態(tài)分析
為做出動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)，對(duì)機(jī)器進(jìn)行模態(tài)分析。 與ACK和有限元法得到的固有頻率和模態(tài)進(jìn)行了比較實(shí)驗(yàn)結(jié)果。 影響測(cè)試用沖擊錘（PCB壓電電子學(xué)，086C20）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)分析。 為了獲得3D模式形狀，三維加速度計(jì)（PCB壓電電子學(xué)，356A16）是用來(lái)衡量在不同機(jī)器上的點(diǎn)加速度。 激振力和加速度之間的頻率響應(yīng)計(jì)算與FFT分析儀（小野測(cè)器，CF-3400）。 An 一個(gè)激發(fā)點(diǎn)被選中的刀架上。 . 測(cè)量點(diǎn)的數(shù)目是48，在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中的帶寬是500赫茲。列和Y基建模與ACK 20種元素。 與有限元分析，這些機(jī)構(gòu)為藍(lán)本，同樣，如在 4.1 節(jié)中所述。
固有頻率和模態(tài)試驗(yàn)?zāi)B(tài)分析得到 表2 所示。 由于較低的結(jié)構(gòu)模式，剛體模式和模式與集中的自然頻率高于300赫茲被省略。 它可以觀察模式1和4上的TCP在Z方向圖的影響較大 。19（a）及（b）顯示模式，模式1和4分別形狀。 在模式1，列的變形是占主導(dǎo)地位。 另一方面，變形的Y基地是在模式4中占主導(dǎo)地位。
表3 顯示了在模擬計(jì)算的固有頻率的例子。灰色的細(xì)胞表明，模式，從研發(fā)，或在R缺席時(shí)的模式形狀是通過(guò)實(shí)驗(yàn)分析得到的，其模數(shù)和自然頻率從 表2 右列在被復(fù)制每一個(gè)模型。 ACK和有限元比較YCE的結(jié)果，自然頻率都和模式形狀吻合。據(jù)證實(shí)，這兩種方法在其他4個(gè)模型，結(jié)果也類(lèi)似。
該模型不僅代表兩個(gè)更高的模態(tài)，由于當(dāng)?shù)孛總€(gè)組件的方式在這些較高的模式占主導(dǎo)地位。 由于該模型包括更多的彈性，新模式的出現(xiàn)，更多的模式匹配與實(shí)驗(yàn)獲得的模式。與ACK YCE結(jié)果，幾乎所有的實(shí)驗(yàn)?zāi)B(tài)可以
轉(zhuǎn)載。 模式5的ACK和有限元包含模態(tài)的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｊ剑?和7。 為什么模型不能代表模式5和7的原因之一，可能是剛性聯(lián)軸器機(jī)器基地和列之間的影響。 在BE和CE的結(jié)果，自然頻率模式3和4的實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比高出約45％。
這是因?yàn)閺椥缘腨基地不考慮這些模型。
4.3在時(shí)域的動(dòng)態(tài)模擬
橫向偏離直線運(yùn)動(dòng)路徑的TCP ACK和與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相比，在這個(gè)比較中，由于加速和減速的偏差都集中在評(píng)估機(jī)的動(dòng)態(tài)模型。
在試驗(yàn)中，在Z方向的X滑塊的TCP相對(duì)位移測(cè)量光學(xué)平面和X軸正朝著積極的方向推動(dòng)時(shí)，在4.1節(jié)的實(shí)驗(yàn)中使用的激光位移傳感器（KEYENCE LK-G08號(hào)）。 也是衡量一個(gè)線性編碼器使用了10nm的分辨率檢測(cè)加速（減速）期間的X位置。各軸的位置是在4.1節(jié)中所描述的符合測(cè)量類(lèi)似。同樣的ACK成為相對(duì)位移計(jì)算在模擬，結(jié)構(gòu)模型連接到其他組件代表重現(xiàn)的驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)和控制機(jī)床[11]。
圖20。TCP的位移測(cè)量和模擬比較
設(shè)置在600和3000毫米/分鐘進(jìn)給位移測(cè)量。時(shí)間常數(shù)為加速（減速）設(shè)置為100毫秒，這相當(dāng)于每個(gè)進(jìn)給速度為0.1和0.5 m/s2加速度。測(cè)量距離為80mm。在實(shí)驗(yàn)中的采樣頻率設(shè)置為2.5 kHz
圖20顯示了比較的測(cè)量和計(jì)算的位移。 用一個(gè)低通濾波器的截止頻率為300 Hz，因?yàn)樵诟叩念l率振動(dòng)時(shí)沒(méi)有考慮到在模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行過(guò)濾。
在測(cè)量結(jié)果的時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，使總時(shí)間相等，在3000毫米/分鐘600毫米/分鐘位移測(cè)量清楚地包含以下幾部分組成：約0.1 微米 以上的測(cè)量時(shí)間，0.2秒內(nèi)的周期性波動(dòng)和更高頻率的波動(dòng)變化。 前兩個(gè)變化，代表靜態(tài)的直線度誤差，由于可以引起變化規(guī)律電機(jī)轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)......波動(dòng)頻率較高的幾何誤差。
比較測(cè)量位移在600和3000毫米/分鐘，約0.5納米的區(qū)別是觀察從0到0.4秒，另一個(gè)差距約0.1微米的觀察從1.6到1.7小號(hào)。 這些都是動(dòng)態(tài)路徑偏差，由于加速和減速，分別。 比較的測(cè)量和模擬在3000毫米/分鐘位移顯示，ACK可以重現(xiàn)這些路徑偏差。 然而，比測(cè)量剖面，由于減速的模擬偏差小，約0.1 M較大這些差異的原因尚不清楚。靜態(tài)的直線度誤差不觀察在模擬的結(jié)果，因?yàn)橹本€度誤差不考慮在模擬。
結(jié)論
已與商用有限元軟件IWFAxis成立套裝。機(jī)床模型所需的時(shí)間已經(jīng)比較評(píng)估的ACK的可用性。為了探討兩種方法的ACK，靜態(tài)和動(dòng)態(tài)行為的可靠性已經(jīng)相互比較與基本束模型alytical計(jì)算。。 T 的行為也已與上一個(gè)實(shí)際機(jī)tool.From的這項(xiàng)研究中的測(cè)量相比，可以得到以下結(jié)論。
（1）軸建設(shè)套件需要，因?yàn)樗跈C(jī)建模的模塊化有限元方法所需的總時(shí)間的30％。
（2）軸施工工具包提供了同等的精度基本彈性模擬的有限元。 為ACK所需的自由度數(shù)是小于有限元。
(3) 在一個(gè)完整的機(jī)器上的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)模擬，ACK可以得到相同的結(jié)果，有限元。 . 幾乎所有較低的結(jié)構(gòu)模式的形狀和其自然頻率可復(fù)制的ACK。. 由于在直線運(yùn)動(dòng)加速度的動(dòng)態(tài)路徑的偏差，可以復(fù)制的ACK。
(4) 彈性體模擬，只有關(guān)鍵部件，是足以代表降低結(jié)構(gòu)振動(dòng)模式。
鳴謝
作者要感謝博士約翰內(nèi)斯海德漢公司，從瑞士聯(lián)邦創(chuàng)新促進(jìn)局，并在京都大學(xué)的加工，測(cè)量和控制實(shí)驗(yàn)室的成員。
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文獻(xiàn)綜述
設(shè)計(jì)（論文）題目：SK—125立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)
關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
一、 前言部分（說(shuō)明寫(xiě)作的目的，介紹有關(guān)概念、綜述范圍，扼要說(shuō)明有關(guān)主題的或爭(zhēng)論焦點(diǎn)）
畢業(yè)設(shè)計(jì)是大學(xué)四年對(duì)所學(xué)知識(shí)綜合的一次大的考驗(yàn)，也是在走向工作崗位的一次練兵，更進(jìn)一步鍛煉了自己的動(dòng)手能力，真正做到了理論聯(lián)系實(shí)際教學(xué)的一次有機(jī)結(jié)合。
主軸箱
包括主軸箱體和主軸傳動(dòng)系統(tǒng)，用于裝夾刀具并帶動(dòng)刀具旋轉(zhuǎn)，主軸轉(zhuǎn)速范圍和輸出扭矩對(duì)加工有直接的影響。我的設(shè)計(jì)課題是針對(duì)SK—125立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)
關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
S－銑床類(lèi)別代號(hào)（螺紋加工銑床）
K－機(jī)床特性代號(hào)（數(shù)控）
125－代表主要參數(shù)
主軸傳動(dòng)系統(tǒng) 及箱體部分
1. 范圍： 各種不同的機(jī)床對(duì)調(diào)速范圍的要求不同，多用途，通用性比較大的機(jī)床，要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)距的功能，而且還要有比較高的速度。
2. 熱變形：電動(dòng)機(jī)、主軸及傳動(dòng)件都有熱源。降低溫升，減少熱變形是對(duì)主傳動(dòng)系統(tǒng)要求的重要指標(biāo)。
3. 旋轉(zhuǎn)精度和運(yùn)動(dòng)精度
（1）主軸的旋轉(zhuǎn)精度:是指裝配后，在無(wú)載荷，低速轉(zhuǎn)動(dòng)條件下，測(cè)量主軸前端和300mm處的徑向和軸向跳動(dòng)值。
（2）主軸在以工作速度旋轉(zhuǎn)時(shí)，測(cè)量上述兩項(xiàng)精度稱(chēng)為運(yùn)動(dòng)精度。
4. 主軸的靜剛度和抗振性
由于數(shù)控機(jī)床的加工精度比較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高。因此，主軸組件的質(zhì)量分布是否均勻以及主軸組件的阻尼等，對(duì)主軸組件的靜剛度和抗振性都會(huì)產(chǎn)生影響。
5. 主軸組件的耐磨性
1. 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長(zhǎng)期保持要求的準(zhǔn)確精度。凡是有機(jī)械摩擦的部位，軸承，錐孔等都要有足夠的硬度，軸承還應(yīng)具有良好的潤(rùn)滑。
2、 主題部分（闡明有關(guān)主題的歷史背景、現(xiàn)狀和發(fā)展方向，以及對(duì)這些問(wèn)題的評(píng)述）
國(guó)外數(shù)控銑床現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)
國(guó)外數(shù)控銑床的生產(chǎn)廠家主要集中在德國(guó)、美國(guó)和日本。從機(jī)械結(jié)構(gòu)上看，其發(fā)展經(jīng)歷了十字架型（輕型）、門(mén)型（小型）、龍門(mén)型（大型）3個(gè)階段，相應(yīng)的型號(hào)種類(lèi)繁多。能夠代表數(shù)控銑床技術(shù)最高水平的廠家主要集中在德國(guó)，目前，國(guó)外已有廠家在龍門(mén)式切割機(jī)上安裝一個(gè)專(zhuān)用切割機(jī)械手，開(kāi)發(fā)出五軸控制系統(tǒng)的龍門(mén)式專(zhuān)用切割工具，該系統(tǒng)可以在空間切割出各種軌跡，利用特殊的跟蹤探頭，在切割過(guò)程中控制切割運(yùn)行軌跡。
我國(guó)工廠的板材下料中應(yīng)用最為普遍的是數(shù)控銑床和等離子切割，所用的設(shè)備包括手工下料、仿形機(jī)下料、半自動(dòng)切割機(jī)下料及數(shù)控切割機(jī)下料等。與其他切割方式比較而言，手工下料隨意性大、靈活方便，并且不需要專(zhuān)用配套下料設(shè)備。但手工切割下料的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，其割縫質(zhì)量差、尺寸誤差大、材料浪費(fèi)大、后道加工工序的工作量大，同時(shí)勞動(dòng)條件惡劣。用仿形機(jī)下料，雖可大大提高下料工件的質(zhì)量，但必須預(yù)先加工與工件相適應(yīng)的靠模，不適于單件、小批量和大工件下料。半自動(dòng)切割機(jī)雖然降低了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，但其功能簡(jiǎn)單，只適合一種形狀的切割。上述3種切割方式，相對(duì)于數(shù)控切割來(lái)說(shuō)由于設(shè)備成本較低、操作簡(jiǎn)單，所以在我國(guó)的中小企業(yè)甚至在一些大型企業(yè)中仍在廣泛使用。
?隨著國(guó)內(nèi)經(jīng)濟(jì)形勢(shì)的蓬勃發(fā)展以及以焊代鑄趨勢(shì)的加速，數(shù)控銑床的優(yōu)勢(shì)正在逐漸為人們所認(rèn)識(shí)。數(shù)控銑床不僅使板材利用率大幅度提高，產(chǎn)品質(zhì)量得到改進(jìn)，而且改善了工人的勞動(dòng)環(huán)境，勞動(dòng)效率進(jìn)一步提高。目前，我國(guó)金屬加工行業(yè)使用的數(shù)控銑床是以火焰和普通等離子切割機(jī)為主，但純火焰切割，已不能適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，該類(lèi)切割機(jī)可滿足不同材料、不同厚度的金屬板材的下料以及金屬零件的加工的需要，因此需求量將會(huì)越來(lái)越大，但與國(guó)外的差距仍極為明顯，主要表現(xiàn)為：發(fā)達(dá)國(guó)家金屬加工行業(yè)90%為數(shù)控切割機(jī)下料，僅10%為手工下料；而我國(guó)數(shù)控切割機(jī)下料僅占下料總量的10%，其中數(shù)控銑床下料所占比例更小。
我國(guó)數(shù)控銑床每年市場(chǎng)需求量約在400~500臺(tái)之間。相較而言，仿形切割機(jī)每年銷(xiāo)售幾千臺(tái)，半自動(dòng)切割機(jī)每年銷(xiāo)售達(dá)上萬(wàn)臺(tái)。由此可見(jiàn)，我國(guó)數(shù)控切割市場(chǎng)，尤其是數(shù)控銑床市場(chǎng)的發(fā)展?jié)摿κ蔷薮蟮摹?
2 數(shù)控技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開(kāi)發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶(hù)，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶(hù)的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
近幾年來(lái)，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來(lái)越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。
3、 總結(jié)部分（將全文主題進(jìn)行扼要總結(jié)，提出自己的見(jiàn)解并對(duì)進(jìn)一步的發(fā)展方向做出預(yù)測(cè)）
數(shù)控銑床任然是數(shù)控加工行業(yè)的中流砥柱，對(duì)未來(lái)發(fā)展方向，有一下看法
中國(guó)數(shù)控銑床雖說(shuō)價(jià)格便宜，但在性能方面還存在不足之處。未來(lái)數(shù)控銑床技術(shù)將朝數(shù)字化、高速 高精化、復(fù)合化、智能化等方向發(fā)展
1、高速高精與多軸加工成為數(shù)控銑床的主流，納米控制成為高速高精加工的潮流。
2、多任務(wù)和多軸加工數(shù)控銑床越來(lái)越多地應(yīng)用到能源、航空航天等行業(yè)。
3、機(jī)床與機(jī)器人的集成應(yīng)用日趨普及，且結(jié)構(gòu)形式多樣化，應(yīng)用范圍擴(kuò)大化，運(yùn)動(dòng)速度高速化，多傳感器融合技術(shù)實(shí)用化，控制功能智能化，多機(jī)器人協(xié)同普及化。
4、智能化加工與監(jiān)測(cè)功能不斷擴(kuò)充，車(chē)間的加工監(jiān)測(cè)與管理可實(shí)時(shí)獲取機(jī)床本身的狀態(tài)信息，分析相關(guān)數(shù)據(jù)，預(yù)測(cè)機(jī)床的狀態(tài)，提前進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)，避免事故的發(fā)生，減少機(jī)床的故障率，提高機(jī)床的利用率。
5、最新的機(jī)床誤差檢測(cè)與補(bǔ)償技術(shù)能夠在較短的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)機(jī)床的補(bǔ)償測(cè)量，與傳統(tǒng)的激光干涉儀相比，對(duì)機(jī)床誤差的補(bǔ)償精度能夠提高3～4倍，同時(shí)效率得到大幅度提升 6、CAD/CAM技術(shù)為多軸多任務(wù)數(shù)控銑床的加工提供強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。
7、刀具技術(shù)發(fā)展迅速，眾多刀具的設(shè)計(jì)涵蓋了整個(gè)加工過(guò)程，并且新型刀具能夠滿足平穩(wěn)加工以及抗振性能的要求。
四、參考文獻(xiàn)（根據(jù)文中參閱和引用的先后次序按序編排）
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畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
開(kāi)題報(bào)告
設(shè)計(jì)（論文）題目： SK—125立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
一、 研究的基本內(nèi)容與擬解決的主要問(wèn)題（或研究的主要內(nèi)容及預(yù)期目標(biāo)）：
1.研究的內(nèi)容：
本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是完成SK125主軸箱整體總體設(shè)計(jì)及床身部件設(shè)計(jì)。
總體設(shè)計(jì)包括機(jī)械、電氣和工作液系統(tǒng)三大部分設(shè)計(jì)，機(jī)械系統(tǒng)主要由床身部件、銑床工作臺(tái)部件、線架部件及儲(chǔ)絲筒部件等組成，主要完成機(jī)械系統(tǒng)各部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并注意各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)，完成整個(gè)銑床機(jī)械部分的大部分圖樣。這是數(shù)控主軸箱銑床的重點(diǎn)設(shè)計(jì)部分，也是難點(diǎn)。
床身部件設(shè)計(jì)主要研究?jī)?nèi)容為床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)方案設(shè)計(jì)，達(dá)到所需的加工精度。
2.解決的問(wèn)題：
（1）通過(guò)調(diào)研和分析確定主軸箱銑床的傳動(dòng)方案、總體布置和具體結(jié)構(gòu)，注意各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)，共同完成整個(gè)銑床機(jī)械部分的大部分圖樣。
（2）理論聯(lián)系實(shí)際，加強(qiáng)綜合運(yùn)用和訓(xùn)練，全面提高工程應(yīng)用能力和開(kāi)發(fā)創(chuàng)新能力，培養(yǎng)相互協(xié)作配合的團(tuán)隊(duì)精神。
（3）重點(diǎn)解決總體方案和進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝性、技術(shù)要求等技術(shù)問(wèn)題。
主要實(shí)現(xiàn)以下技術(shù)要求：
技術(shù)參數(shù)：最大主電機(jī)功率1.5Kw，進(jìn)給最大速度4m/s
二、 研究的方法與技術(shù)路線（或研究步驟、方法和研究措施）：
1.研究方法：
總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方法，其基本思路是：按照所實(shí)現(xiàn)功能的不同，將整機(jī)分為若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部件，各個(gè)部件之間有確定的聯(lián)系尺寸，保證部件之間的正確位置。并要求電氣及控制系統(tǒng)與相應(yīng)的機(jī)械部件相匹配，保證整機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)
為提高產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量，便于組織生產(chǎn)，在實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功能及結(jié)構(gòu)創(chuàng)新過(guò)程中，也要用繼承和簡(jiǎn)化原則指導(dǎo)具體設(shè)計(jì)，以提高產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化和系列化水平。
2.技術(shù)路線：
1、在設(shè)計(jì)初期，根據(jù)課題要求認(rèn)真閱讀與SK125相關(guān)的文獻(xiàn)資料和新聞雜志，做到在理論上對(duì)課題有初步的了解。
2、對(duì)所掌握的資料進(jìn)行概括和總結(jié)，從而掌握SK125的基本知識(shí)，為本課題設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。同時(shí)，將有疑問(wèn)和不懂的向指導(dǎo)老師說(shuō)明，通過(guò)指導(dǎo)老師的講解加深對(duì)SK125銑床的了解，并明確自己設(shè)計(jì)的方向。
3、進(jìn)行主軸箱整機(jī)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，首先需要解決的問(wèn)題是：
（1）確定主軸箱整機(jī)以及進(jìn)給機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的主要功能；
（2）確定主軸箱整機(jī)和進(jìn)給機(jī)構(gòu)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想。
深入了解明確線主軸箱實(shí)現(xiàn)的主要功能和總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思想，確定并畫(huà)出總體結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)總體結(jié)構(gòu)圖，對(duì)整個(gè)銑床機(jī)械系統(tǒng)的各個(gè)部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，重點(diǎn)進(jìn)行床身部件的設(shè)計(jì)和傳動(dòng)方案的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行必要的強(qiáng)度、剛度的計(jì)算校核。利用CAD畫(huà)出各個(gè)部件的圖樣，并進(jìn)行總配，確保各部分間能有機(jī)結(jié)合和協(xié)調(diào)
本次立式數(shù)控銑床要達(dá)到的技術(shù)要求：電機(jī)功1.5W，進(jìn)給速度為4m/s，換刀的時(shí)間靠打刀缸的性能來(lái)保證。工作臺(tái)面積為840x300的行程480x250x250，工作臺(tái)所加工零件的類(lèi)型為鋁件和一些鋼件。主軸采用BT50、的刀柄和拉抓。
本次立式數(shù)控銑床具有加工中心的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀，自動(dòng)變速，變速方法采用無(wú)級(jí)變速。由中空電機(jī)連接主軸直接轉(zhuǎn)動(dòng)，本次設(shè)計(jì)選擇采用的是有歐非機(jī)械有限公司型號(hào)為O口-FK的中空電機(jī)，它的額定扭矩為179N.m,額定轉(zhuǎn)速為400rpm
本次立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計(jì)主要有軸以及軸上零件、拉桿的設(shè)計(jì)；氣缸的選擇，首先根據(jù)換刀所要達(dá)到的時(shí)間，其次，根據(jù)碟形彈簧拉緊刀柄的力，氣缸動(dòng)作是所產(chǎn)生的力應(yīng)稍大于彈簧的拉緊力。
2.2 主軸傳動(dòng)方案的類(lèi)型和選擇
數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)凋速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速。
為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有三種變速方式
1． 具有變速齒輪的主傳動(dòng) 如上圖a所示
這種配置方式大中型數(shù)控銑床中比較普遍。它通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪進(jìn)行降速，使之能夠夠分段變速，確保低速時(shí)擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一小部分?jǐn)?shù)控銑床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)有力切削時(shí)所需要的扭矩。
2． 通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng) 如上圖b所示
主要應(yīng)用字中小數(shù)控銑床上，可以避免齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于地扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)有點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過(guò)帶輪和輪齒相嵌合，做吳華東的齒合運(yùn)動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的材料做強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動(dòng)和從動(dòng)帶輪可做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn);
1.無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。
2,傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上
3。出動(dòng)平穩(wěn)可靠，噪音小。
4.使用范圍廣泛，速度可叨叨50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦。
5.維修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。
3． 由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng) 如上圖c所示
這種主傳動(dòng)方式打打簡(jiǎn)化了主軸箱和主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的熱量對(duì)主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。使用這種電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)與一般工業(yè)的驅(qū)動(dòng)相比較，便可以知道機(jī)床要求其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有較高的速度精度和動(dòng)態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力和非常礦的恒功率運(yùn)動(dòng)范圍。隨著功率電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到了甚至超過(guò)了直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正逐步取代直流系統(tǒng)。
總的來(lái)說(shuō)，第一第二兩種類(lèi)型對(duì)減速配置要求很高，第三種類(lèi)型要考慮它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本次設(shè)計(jì)是有中空電機(jī)通過(guò)鍵連接主軸，直接帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣既簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，也有效地提高了主軸部件的剛度。此設(shè)計(jì)方案利用電機(jī)控制轉(zhuǎn)速，因此對(duì)減速配置要求不高，又由于電機(jī)在主軸外部連接，也不需考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且成本更低。
綜上討論，所以，本次設(shè)計(jì)選擇這種主轉(zhuǎn)動(dòng)方案。
4、整理設(shè)計(jì)資料和完善圖樣，完成設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)。
三、 研究的總體安排與進(jìn)度：
2011.11.16~2011.12.24 接受任務(wù)，熟悉內(nèi)容，完成文獻(xiàn)綜述和英文翻譯；
2012.12.25~2012.02.20 完成開(kāi)題報(bào)告，畢業(yè)實(shí)習(xí)、方案確定；
2012.02.23~2012.04.20 完成設(shè)計(jì)圖樣和說(shuō)明書(shū)初稿；
2012.04.20~2012.04.30 修改圖樣、說(shuō)明書(shū)，完成二稿；2012.05.01~2012.05.10 修改、檢查全部資料，打印、上交資料； 2012.05.11~2012.05.25 準(zhǔn)備論文答辯。
四、 論文提綱：
目錄
緒論 1
第一章 數(shù)控加工技術(shù)概論 3
第二章 數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng) 7
第三章 主軸電動(dòng)機(jī)的選取 10
第四章 同步帶傳動(dòng) 11
第五章 主軸組件的設(shè)計(jì) 14
第六章 主軸軸承的選擇 21
第7章 進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
第8章 氣缸選擇
第9章 結(jié) 論 34
致 謝 35
參考文獻(xiàn) 36
附錄 37
五、 主要參考文獻(xiàn)：
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指導(dǎo)教師審核意見(jiàn)：
指導(dǎo)教師簽字
2011 年 2 月 15 日
教研室審核意見(jiàn)：
教研室主任簽字
2011年2月15日
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
文獻(xiàn)綜述
設(shè)計(jì)（論文）題目：SK—125立式數(shù)控銑床傳動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件設(shè)計(jì)
SK125 數(shù)控銑床的主要部件設(shè)計(jì)
摘要:數(shù)字控制是近代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)化控制技術(shù)是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)及其加工過(guò)程進(jìn)行控制的一種方法，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已經(jīng)是一個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)水平的重要標(biāo)準(zhǔn)。
數(shù)控機(jī)床是裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編輯指令規(guī)定的程序。
數(shù)控機(jī)床是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)執(zhí)照產(chǎn)業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品，起技術(shù)規(guī)范覆蓋很多領(lǐng)域：(1)機(jī)械制造技術(shù) （2）信息處理，加工，傳輸技術(shù);(3）自動(dòng)控制技術(shù)：（4）伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)；（5）傳感技術(shù);(6)軟件技術(shù)等。計(jì)算機(jī)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械業(yè)的滲透，完全改變了制造業(yè)。制造業(yè)不但成為工業(yè)化的象征，而且由于信息技術(shù)的滲透，使制造業(yè)猶如朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，具有廣闊的發(fā)展天地。
數(shù)控機(jī)床就是將加工過(guò)工程所需要的各種步驟以及刀具與弓箭之間的相對(duì)位移量都是用數(shù)字化的代碼來(lái)顯示。通過(guò)控制介質(zhì)數(shù)字信息傳入專(zhuān)用區(qū)域通用的計(jì)算機(jī)。計(jì)算機(jī)對(duì)輸入的信息處理，發(fā)出各種指令來(lái)控制機(jī)床的伺服系統(tǒng)或者其他執(zhí)行元件，使機(jī)床自動(dòng)加工出所需要的工件。
關(guān)鍵詞：機(jī)械設(shè)計(jì)，數(shù)控三坐標(biāo)銑床，主軸，數(shù)控系統(tǒng)。
I
英文摘要
Abstract
Summary：
Digital control the modern development of automation control of digital technology is a signal for machine tools are processes to control movement, as a method of science and technology has developed rapidly and Numerical Control machine is a national machinery industry standards of important standard, the machine is a program Numerical Control control system of machine tools, the system to be logical to use a number or other symbols specified procedure.the instruction encoding.
Numerical control machine tools in Numerical Control technology of new technology industries through the traditional manufacturing a product of the electromechanical integration technology.covering many areas:（one）machinery manufacturing technology (two)information processing,processing and transmission technology:(three)automatic technology；（four）servo driving technological;(five)sensing technology;(six) software technology,etc.the computer to traditional service trade the manufacturing industry,has changed completely.and has become industrialized,and because of the information technology,manufacturing into a rising industry,have broad development of the world.
Numerical Control machine tools are the processes of the various steps and the tool relative to the workpiece between the amount of displacement is the use of digital code to represent information media .by controlling figures into a special area of the computer .computer for the processing of information and instructions to control the machine tools or other enforcement servo system components and tools automatically processed out the work.
Key words:Mechanical design,Numerical Control three coordinates of milling
目錄
目錄
1緒論 1
1.1數(shù)控銑床的現(xiàn)狀和發(fā)展 1
1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義 1
2 設(shè)計(jì)方案的確定 2
2.1 整體方案的確定 2
2.2 主軸傳動(dòng)方案的類(lèi)型和選擇 2
3 軸類(lèi)零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算 4
3.1主軸的材料選擇 4
3.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定 4
3.2.1 主軸最小直徑的估算 4
3.2.2主軸內(nèi)孔直徑d及拉桿直徑的確定 4
3.3.3主軸支承跨距L的確定 5
3.3.4初選軸承 5
3.3主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 5
3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案 5
3.3.2確定軸各段的直徑 6
3.3.3 確定各軸段的長(zhǎng)度 6
3.3.4主軸剛度的計(jì)算 7
4 軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算 9
4.1 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算 9
4.1.1 切削力的計(jì)算 9
4.1.2 徑向力的確定 9
4.1.3. 計(jì)算兩軸承的派生軸向力s 10
4.1.4 計(jì)算兩軸承的軸向載荷 10
4.1.5 計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P 10
4.2 驗(yàn)算軸承的壽命 11
5 碟形彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算 12
5.1 碟形彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算 12
5.2 碟形彈簧的校核 13
6進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) 15
6.1滾珠絲桿副設(shè)計(jì)步驟 15
6.2滾珠絲杠的計(jì)算 15
6.2.1絲杠導(dǎo)程的計(jì)算 15
6.2.2滾珠絲杠精度 17
6.2.3滾珠絲杠選擇 17
6.3滾珠絲杠支承選擇 18
6.4滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊 21
7伺服電機(jī)的選擇 23
7.1最大的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算 23
7.2負(fù)載慣量計(jì)算 23
7.3空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算 24
8氣體缸的選擇 26
致謝 28
參考文獻(xiàn) 29
II
1緒論
1.1數(shù)控銑床的現(xiàn)狀和發(fā)展
計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展推動(dòng)了數(shù)控技術(shù)的更新?lián)Q代，而這也日益完善了數(shù)控銑床的高精、高速、高效功能。代表世界先進(jìn)水平的歐洲、美國(guó)、日本的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)商利用工控機(jī)豐富的軟硬件資源開(kāi)發(fā)的新一代數(shù)控系統(tǒng)具有開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)，即數(shù)控系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以在統(tǒng)一的運(yùn)行平臺(tái)上，面向最終用戶(hù)，通過(guò)改變、增加或剪裁結(jié)構(gòu)對(duì)象（數(shù)控功能），形成系列化，并可方便地將用戶(hù)的特殊應(yīng)用和技術(shù)訣竅集成到控制系統(tǒng)中，快速實(shí)現(xiàn)不同品種、不同檔次產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。
開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)使數(shù)控系統(tǒng)有更好的通用性、柔性、適應(yīng)性、擴(kuò)展性，并向智能化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。
近幾年來(lái)，由于對(duì)切割質(zhì)量、勞動(dòng)環(huán)境等的要求越來(lái)越高，其相應(yīng)產(chǎn)品在我國(guó)的市場(chǎng)需求量也逐年上升。在我國(guó)的數(shù)控銑床設(shè)備生產(chǎn)行業(yè)中，由于缺乏切割理論研究與生產(chǎn)實(shí)踐相轉(zhuǎn)換的機(jī)制，因此新技術(shù)運(yùn)用不廣、新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)速度不快，制約了數(shù)控銑床技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和運(yùn)用。
1.2畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的和意義
裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)、航空、航天等國(guó)防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。馬克思曾經(jīng)說(shuō)過(guò)“各種經(jīng)濟(jì)時(shí)代的區(qū)別，在于生產(chǎn)什么，而在于怎樣生產(chǎn)，用什么勞動(dòng)資料生產(chǎn)”。制造技術(shù)和裝備就是人類(lèi)生活的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心和技術(shù)。當(dāng)今世界各國(guó)制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造業(yè)能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場(chǎng)和適應(yīng)能力和競(jìng)爭(zhēng)能力。
此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國(guó)家戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來(lái)發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國(guó)實(shí)行封鎖和限制政策。總之，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造業(yè)技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國(guó)家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國(guó)力和國(guó)家地位的重要途徑。
2 設(shè)計(jì)方案的確定
2.1 整體方案的確定
本次立式數(shù)控銑床要達(dá)到的技術(shù)要求：電機(jī)功1.5W，進(jìn)給速度為4m/s，換刀的時(shí)間靠打刀缸的性能來(lái)保證。工作臺(tái)面積為840x300的行程480x250x250，工作臺(tái)所加工零件的類(lèi)型為鋁件和一些鋼件。主軸采用BT50、的刀柄和拉抓。
本次立式數(shù)控銑床具有加工中心的特點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換刀，自動(dòng)變速，變速方法采用無(wú)級(jí)變速。由中空電機(jī)連接主軸直接轉(zhuǎn)動(dòng)，本次設(shè)計(jì)選擇采用的是有歐非機(jī)械有限公司型號(hào)為O口-FK的中空電機(jī)，它的額定扭矩為179N.m,額定轉(zhuǎn)速為400rpm
本次立式數(shù)控銑床主軸部件的設(shè)計(jì)主要有軸以及軸上零件、拉桿的設(shè)計(jì)；氣缸的選擇，首先根據(jù)換刀所要達(dá)到的時(shí)間，其次，根據(jù)碟形彈簧拉緊刀柄的力，氣缸動(dòng)作是所產(chǎn)生的力應(yīng)稍大于彈簧的拉緊力。
2.2 主軸傳動(dòng)方案的類(lèi)型和選擇
數(shù)控機(jī)床的調(diào)速是按照控制指令自動(dòng)執(zhí)行的，因此變速機(jī)構(gòu)必須適應(yīng)自動(dòng)操作的要求。在主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無(wú)級(jí)凋速系統(tǒng)。為擴(kuò)大調(diào)速。
為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動(dòng)系統(tǒng)主要有三種變速方式
1． 具有變速齒輪的主傳動(dòng) 如上圖a所示
這種配置方式大中型數(shù)控銑床中比較普遍。它通過(guò)少數(shù)幾對(duì)齒輪進(jìn)行降速，使之能夠夠分段變速，確保低速時(shí)擁有足夠的扭矩，以滿足主軸輸出扭矩特性。但也有一小部分?jǐn)?shù)控銑床也采用這種傳動(dòng)方式，以獲得強(qiáng)有力切削時(shí)所需要的扭矩。
2． 通過(guò)帶傳動(dòng)的主傳動(dòng) 如上圖b所示
主要應(yīng)用字中小數(shù)控銑床上，可以避免齒輪傳動(dòng)引起的振動(dòng)和噪聲，但它只能適用于地扭矩特性要求的主軸。同步帶有多楔帶，齒形帶，圓弧帶等，是一種綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)有點(diǎn)的新型傳動(dòng)。帶的工作面及帶輪外圓上均制成齒形，通過(guò)帶輪和輪齒相嵌合，做吳華東的齒合運(yùn)動(dòng)。帶內(nèi)采用了承載后無(wú)彈性伸長(zhǎng)的材料做強(qiáng)力層，以保持帶的節(jié)距不變，使主動(dòng)和從動(dòng)帶輪可做無(wú)相對(duì)滑動(dòng)的同步傳動(dòng)。與一般帶傳動(dòng)相比，同步帶傳動(dòng)具有以下優(yōu)點(diǎn);
1).無(wú)滑動(dòng)，傳動(dòng)比準(zhǔn)確。
2),傳動(dòng)效率高，可達(dá)98%以上
3).出動(dòng)平穩(wěn)可靠，噪音小。
4).使用范圍廣泛，速度可叨叨50m/s，速比可達(dá)10左右，傳動(dòng)功率由幾瓦到數(shù)千瓦。
5).維修保養(yǎng)方便，不需要潤(rùn)滑。
但是同步帶也有不足之處，其安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，帶與帶輪制造工藝較復(fù)雜，成本高。
3． 由調(diào)速電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的主傳動(dòng) 如上圖c所示
這種主傳動(dòng)方式打打簡(jiǎn)化了主軸箱和主軸的結(jié)構(gòu)，有效地提高了主軸部件的剛度。但主軸輸出扭矩小，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出的熱量對(duì)主軸的精度影響比較大。在低于額定轉(zhuǎn)速時(shí)為恒轉(zhuǎn)輸出，高于額定轉(zhuǎn)矩時(shí)為恒功率輸出。使用這種電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)電氣定向。我們把機(jī)床主軸驅(qū)動(dòng)與一般工業(yè)的驅(qū)動(dòng)相比較，便可以知道機(jī)床要求其驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有較高的速度精度和動(dòng)態(tài)剛度，而且要求具有能連續(xù)輸出的高轉(zhuǎn)矩能力和非常礦的恒功率運(yùn)動(dòng)范圍。隨著功率電子，計(jì)算機(jī)技術(shù)，控制理論，新材料和電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的進(jìn)一步發(fā)展和完善，矢量控制交流主軸電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能已經(jīng)達(dá)到了甚至超過(guò)了直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，交流主軸驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)正逐步取代直流系統(tǒng)。
總的來(lái)說(shuō)，第一第二兩種類(lèi)型對(duì)減速配置要求很高，第三種類(lèi)型要考慮它的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。本次設(shè)計(jì)是有中空電機(jī)通過(guò)鍵連接主軸，直接帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣既簡(jiǎn)化了主軸箱體與主軸的結(jié)構(gòu)，也有效地提高了主軸部件的剛度。此設(shè)計(jì)方案利用電機(jī)控制轉(zhuǎn)速，因此對(duì)減速配置要求不高，又由于電機(jī)在主軸外部連接，也不需考慮轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，而且成本更低。
綜上討論，所以，本次設(shè)計(jì)選擇這種主轉(zhuǎn)動(dòng)方案。
3 軸類(lèi)零件的設(shè)計(jì)和計(jì)算
3.1主軸的材料選擇
從多方面考慮選用40Cr為本次數(shù)控銑床主軸材料。
3.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定
主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸主要支撐間的跨距L。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸的剛度。
3.2.1 主軸最小直徑的估算
估算最小軸徑:
式中：d—主軸的最小直徑（cm）
P—主軸傳遞的功率(kw)，P=1.5kw0.8=1.2kw
n—主軸的轉(zhuǎn)速(r/min)，前面已給出n=400rpm
查機(jī)械設(shè)計(jì)取為112，取=0.5
代人數(shù)值得：d≥56mm
取主軸的最小直徑=60mm，最小直徑本應(yīng)該是后軸頸，但是考慮到軸承的軸向固定采用鎖緊螺母，應(yīng)留鎖緊螺母的位置。考慮到軸上裝軸承，有配合要求，應(yīng)將后軸頸的直徑圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，同時(shí)要考慮到選擇軸承的類(lèi)型，還有一個(gè)鍵槽的關(guān)系，還有主軸是中空電機(jī)直接帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，考慮到主軸的剛度和強(qiáng)度，因此選擇后軸頸的直徑=120，
3.2.2主軸內(nèi)孔直徑d及拉桿直徑的確定
一般銑床主軸孔徑d可比刀具拉桿直徑大5～10mm。由于機(jī)床使用場(chǎng)合多種多樣，為了適應(yīng)加工工藝及刀具特點(diǎn)，機(jī)床工具行業(yè)已經(jīng)開(kāi)發(fā)了多種軸端結(jié)構(gòu)，并已形成專(zhuān)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，銑床常用的主軸端部結(jié)構(gòu)前端帶有7:24的錐孔.供插入銑刀尾部錐柄定位,，拉桿從主軸后端拉緊刀具，常用的是BT—50刀柄，因此我采用BT—50的外螺紋拉桿，為了滿足拉桿的剛性要求，取拉桿的直徑為φ40mm，根據(jù)拉桿的直徑確定主軸內(nèi)孔的最小直徑為φ50即可
3.3.3主軸支承跨距L的確定
合理確定主軸主要支承間的跨距L，是獲得主軸部件最大靜剛度的重要條件之一。支承跨距過(guò)小，主軸的彎曲變形固然較小，但因支承變形引起主軸前軸端的位移量增大；反之，支承跨距過(guò)大，支承變形引起主軸前軸端的位移量盡管減小了，但主軸的彎曲變形增大，也會(huì)引起主軸前端較大的位移。因此存在一個(gè)最佳跨距，在該跨距時(shí)，因主軸彎曲變形和支承變形引起主軸前軸端的總位移量為最小。一般取=（2～3.5），本文所設(shè)計(jì)的主軸暫取L=475mm，但是實(shí)際結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，由于結(jié)構(gòu)上的原因，以及支承剛度因磨損會(huì)不斷降低，主軸主要支承間的實(shí)際跨距L往往大于最佳跨距。
3.3.4初選軸承
本文所設(shè)計(jì)的銑床主要用于銑削平面和打孔，軸承承受徑向載荷，故選擇角接觸球軸承背對(duì)背的組合。根據(jù)工作要求，由軸承產(chǎn)品目錄中選取型號(hào)為7320C的角接觸球軸承
3.3主軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
3.3.1 擬定軸上零件的裝配方案
本文所設(shè)計(jì)的主軸要用原有的主軸箱，根據(jù)主軸箱的結(jié)構(gòu)、軸上零件定位、加工要求以及不同的零件裝配方案，參考軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求，得出如圖所示的軸結(jié)構(gòu)。
3.3.2確定軸各段的直徑
軸段1由于選用的是BT50，查機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，考慮主軸前端部收到的徑向力較大，所以軸段1的直徑D=140mm
軸段2要軸承配合，因?yàn)橐惺芎艽蟮膹较蛄?，故選的角接觸球軸承是重型的，故取軸段2的直徑=130mm。
軸段3由于軸段2安裝螺母的關(guān)系，軸段3的直徑比軸段2小2～3mm，故=126mm
軸段4有個(gè)軸肩，又由于又軸承配合和鍵的關(guān)系，故直徑=120mm。
3.3.3 確定各軸段的長(zhǎng)度
軸段1由于主軸內(nèi)孔要裝拉桿、拉刀抓及BT50刀柄，整體裝配起來(lái)應(yīng)該讓拉桿不要伸出主軸內(nèi)孔太長(zhǎng)，否則銑床的整體動(dòng)剛度不好，根據(jù)主軸和主動(dòng)軸的整體裝配關(guān)系，故=66mm。
軸段2由于有軸承，套筒和螺母安裝的緣故根據(jù)軸承和螺母的選擇標(biāo)準(zhǔn)查出它們的寬度，故
軸段3主要考慮的是碟形彈簧導(dǎo)程的關(guān)系，根據(jù)計(jì)算取=80mm
軸段4主要是軸承和鍵的配合，并且要連接中空電機(jī)，故長(zhǎng)度取
3.3.4主軸剛度的計(jì)算
(1)、當(dāng)量直徑d：
式中：；是各段的長(zhǎng)度
(2)、主軸切削力的計(jì)算
根據(jù)公式得：，則當(dāng)線速度最小時(shí),切削力最大
==0.76m/s
==2.1KN
(3)、撓度的計(jì)算
主軸的前懸伸部分較粗，剛度較高，其變形可以忽略不計(jì)。后懸伸部分不影響剛度。當(dāng)主軸前端作用一外載，則撓度
y=（mm）=×10（μm）
式中 —典型切削工藝的切削力
a—前懸伸，等于載荷作用點(diǎn)至前支承點(diǎn)間的距離（mm）
l—跨距，等于前后支承之間的距離（mm）
Ｅ—彈性模量，鋼?。牛?×10（Mpa）
I—截面慣性矩，I=0.05（）（mm）
d，—主軸的外徑和孔徑（mm）
將E和I的值待人，可得
y===7.5μm≤0.0002L=0.0950mm
(4)、偏轉(zhuǎn)角
主軸切削工件時(shí)承受很大的切削力，主軸前端產(chǎn)生彎曲變形，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)得
式中 —主軸前端偏轉(zhuǎn)角(rad)
、a、l、Ｅ、Ｉ與前面相同
代入數(shù)據(jù)得
×(2×475+3×20)=0.0028 rad
所以 ≤[θ]=0.005 rad
綜上所述 主軸的剛度滿足條件，不必重新設(shè)計(jì)。
4 軸承的設(shè)計(jì)與計(jì)算
本文所設(shè)計(jì)的數(shù)控銑床主要用于銑削平面和打孔，軸承承受徑向載荷的同時(shí)，還承受不大的軸向載荷，根據(jù)軸承承受載荷的特性，選擇角接觸球軸承的背對(duì)背的組合方式。
4.1 軸承當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算
軸承壽命可由式進(jìn)行校核，軸承只承受徑向載荷的作用，由于工作溫度不高且沖擊不大，故查表13-4和13-6可取取
基本額定動(dòng)負(fù)荷為
4.1.1 切削力的計(jì)算
根據(jù)公式P=得：，根據(jù)典型切削工藝取n=1200r/min
==0.23KN
4.1.2 徑向力的確定
角接觸球軸承背對(duì)背組合，可知：
=×0.86=0.22KN
==0.22+0.23=0.45KN
4.1.3. 計(jì)算兩軸承的派生軸向力s
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得，角接觸球軸承的派生軸向力為S=/(2Y)，則0.08KN
4.1.4 計(jì)算兩軸承的軸向載荷
軸承外加的軸向力=2KN
+=0.16+2=2.16KN＞
所以軸承Ⅰ被“壓緊”，軸承Ⅱ被“放松”，故
4.1.5 計(jì)算兩軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷P
查機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得：載荷系數(shù)=1.5
軸承Ⅰ的當(dāng)量動(dòng)載荷P1：
=10.8＞e=0.42
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =0.4， =1.4
=1.5×(0.4×0.22+1.4×2.39)=5.2KN
軸承Ⅱ的當(dāng)量動(dòng)載荷P1：
=0.32＜e=0.44
查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =1， =0
1.5×0.45=0.68KN
4.2 驗(yàn)算軸承的壽命
由于軸承是在正常溫度下工作，t <120℃，查表機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得=1
角接觸球軸承ε=10/3，則軸承I的壽命
=46500 h
軸承Ⅱ的壽命
=9.9×10 h
綜上所述，軸承滿足5年，一年工作300天、每天24小時(shí)的壽命，不必重新選擇
5 碟形彈簧的設(shè)計(jì)和計(jì)算
5.1 碟形彈簧的設(shè)計(jì)與計(jì)算
碟形彈簧的組合方式有疊合組合、對(duì)合組合和復(fù)合組合，本文設(shè)計(jì)的銑床采用對(duì)合組合方式，這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，對(duì)合片數(shù)少。
主軸采用的是BT50的刀柄，通常BT50的刀柄需要用3.5噸的力才能拉緊，既工作載荷=3500×9.8=34300N，在裝配時(shí)用鎖緊螺母固定彈簧，預(yù)緊力為=2000N，使用過(guò)程中要求彈簧的最大變形量為8.5mm，根據(jù)要求設(shè)計(jì)合適的彈簧組合。
(1)、根據(jù)要求查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，從Ａ、B、C系列中選取一個(gè)規(guī)格.
(2)、由=1.96查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得＝0.686，碟簧有支承面時(shí),取=1.6
當(dāng)?shù)蓧浩綍r(shí)碟簧載荷
其中： Ｅ—彈性模量（Ｍpa），彈簧鋼取E=
μ—泊松比，彈簧鋼取μ=0.3
帶入數(shù)據(jù)解得
=N
(3)、根據(jù)=0.4和0.23，由查得=0.22
由此變形量
=0.22，=0.48mm
滿足總變形量=8.5，所需的碟簧片數(shù)為i=17.7，取i=18片
對(duì)合碟簧組的總自由高度為
=i=18×8.2=147.6mm
承受載荷3.5噸時(shí)的高度
==147.6—18×0.48=138.96mm
5.2 碟形彈簧的校核
(1)、由 求
根據(jù)上面的計(jì)算知：
因此 0.03 0.23
按照 =0.4，查圖5-1得到= 0.03 =0.22
由此
=0.03×2.2=0.066mm
=0.22×2.2=0.48mm
(2)、疲勞破壞的關(guān)鍵部位
由=0.64和C=1.96，查圖8-3得，疲勞強(qiáng)度破壞的關(guān)鍵部位在二點(diǎn) 或
(3)、計(jì)算應(yīng)力并檢驗(yàn)碟簧壽命
當(dāng)=0.066mm時(shí)，由下式得：
=55.34Mpa
當(dāng)=0.22時(shí)，由下式得：
=200.7Mpa
碟簧的計(jì)算應(yīng)力幅為
=200.6—55.34=145.26 Mpa
由圖5—2b查得：當(dāng)=55.34 Mpa，壽命2×10時(shí)的=720 Mpa
即疲勞強(qiáng)度應(yīng)力幅為
=720—55.34=664.66Mpa
即，能夠滿足無(wú)限壽命的要求。
至此碟型彈簧的設(shè)計(jì)與校核已全部完成，選用A 型支承面、共18片對(duì)合組合的碟型彈簧。
6進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
6.1滾珠絲桿副設(shè)計(jì)步驟
通常的滾珠絲桿副設(shè)計(jì)步驟為:
A、計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最大動(dòng)載荷;
B、從滾珠絲杠列表指出相應(yīng)最大動(dòng)負(fù)載的近似值,并初選幾個(gè)型號(hào);
C、根據(jù)具體工作要求，對(duì)于結(jié)構(gòu)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(hào)中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定某一型號(hào)。
D、根據(jù)所選的型號(hào),列出或計(jì)算出其主要參數(shù)的數(shù)值,計(jì)算傳動(dòng)效率,并驗(yàn)算剛度及穩(wěn)定系數(shù)是否滿足要求。如不滿足要求,則另選其他型號(hào),再作上述計(jì)算和驗(yàn)算,直至滿足要求為止。
6.2滾珠絲杠的計(jì)算
6.2.1絲杠導(dǎo)程的計(jì)算
根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如果經(jīng)計(jì)算后半閉環(huán)系統(tǒng)不能滿足定位精度要求，改用全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
從產(chǎn)品目錄中查得伺服電動(dòng)的最高轉(zhuǎn)速為伺服電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠直接，即。工作臺(tái)快速進(jìn)給的最高速度要求達(dá)到。取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為。基本絲杠導(dǎo)程公式如下：
根據(jù)精度要求，數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量可定為mm/脈沖。伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)由以下公式可知：
伺服系統(tǒng)中常用的位置反饋器有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。如果采用旋轉(zhuǎn)變壓器方案，因旋轉(zhuǎn)變壓器的分解精度為每轉(zhuǎn)2000個(gè)脈沖，則在伺服電動(dòng)機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器軸之間安裝1：1的升速齒輪。當(dāng)采用脈沖編碼器方案時(shí)，因脈沖編曲碼器有每轉(zhuǎn)2000、2500、5000脈沖等數(shù)種產(chǎn)品，故編碼器后應(yīng)加倍頻器。如選用每轉(zhuǎn)2500脈沖的編碼器，則位頻器的倍數(shù)為0.8。
在速度反饋裝置中，與旋轉(zhuǎn)變壓器配套的，可采用測(cè)速發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)速為1000r/min時(shí)，輸出一定的電壓量（例如，1000r/mm輸出6V）。如采用脈沖編碼器方案，則可在倍頻器后加頻率/電壓轉(zhuǎn)換器（F/V），其轉(zhuǎn)換比例為每輸出電壓為（例如6V）。即相當(dāng)于測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到1000r/min時(shí)，才能輸出6V的電壓，而此時(shí)脈沖編碼應(yīng)實(shí)現(xiàn)。
圖4－1為上述2種方案的傳動(dòng)系統(tǒng)圖。這2種方案目前都有使用，各配不同的數(shù)控系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)采用圖b方案。
圖6－1 伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)系統(tǒng)圖
6.2.2滾珠絲杠精度
由于本系統(tǒng)要求達(dá)到±0.015 mm的定位精度，根據(jù)此要求查閱滾珠絲杠樣本，對(duì)于1級(jí)（P1）精度絲杠，任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允差為0.006mm，2級(jí)（P2）精度絲杠的導(dǎo)程允差為0.008mm。初步設(shè)計(jì)時(shí)先設(shè)計(jì)絲杠的任意300mm行程內(nèi)的行程變動(dòng)量為定位精度的1/3～1/2，即0.005～0.0075，因此，取滾珠絲杠精度為P1級(jí)，即為1級(jí)精度絲杠。
6.2.3滾珠絲杠選擇
滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應(yīng)按當(dāng)量動(dòng)載荷選擇。
絲杠的最大載荷為切削力的最大進(jìn)給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。已知最大進(jìn)給力，工作臺(tái)加工件與夾具的重力為4000N，貼塑導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為0.04，故絲杠的最小載荷（即摩擦力）
絲杠最大載荷
平均載荷
絲杠最高轉(zhuǎn)速3000r/min，工作臺(tái)最小進(jìn)給速度為1mm/min，故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為0.1r/min,可取為0，則平均轉(zhuǎn)速。絲杠使用命取，，，故絲杠工作壽命由公式可知：
式中 —工作壽命，以為一個(gè)單位；
—絲杠轉(zhuǎn)速，；
—絲杠的使用壽命，對(duì)數(shù)控機(jī)床可取，本題選取。
代入公式可得絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷為
式中 —精度響影系數(shù)，對(duì)于1、2、3級(jí)精度的滾珠絲杠取，對(duì)于4、5級(jí)精度滾珠絲杠取，本題?。?
—載荷性質(zhì)系數(shù)，無(wú)沖擊取1~1.2一般情況取1.2~1.5，有較大沖振動(dòng)時(shí)取1.5~2.5，本題取。
查滾珠絲杠樣本中與相近的額定動(dòng)載荷，使得選擇＜，然后由此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品中樣本，選擇FFZ4010型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)返回器雙螺母對(duì)旋預(yù)緊滾珠絲杠副。其名義直徑為40mm，導(dǎo)程為10mm，每個(gè)螺母滾珠有5列。額定動(dòng)載荷，＜，符合設(shè)計(jì)要求。軸向剛度。預(yù)緊力。只要軸向載荷值不達(dá)到或超過(guò)預(yù)緊力的3倍，就不必對(duì)預(yù)緊力提出額外的要求。本題中絲杠最大載荷為5.16kN，遠(yuǎn)小于。
6.3滾珠絲杠支承選擇
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如圖6－2所示的軸向固定方式。其中圖a）為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短杠和垂直進(jìn)給絲杠杠；圖b)為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；圖c)為兩端固定方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。
圖6－2 滾珠絲杠的支承配置
滾珠絲杠中經(jīng)常使用的滾動(dòng)軸承有以下2類(lèi)。
1） 接觸角為的角接觸球軸承
這是目前國(guó)內(nèi)外廣泛采用的滾珠絲杠軸承，這種軸承可組配置。圖書(shū)6－3b）為1對(duì)背靠背組合方式，圖6-3c)為一對(duì)面對(duì)面方式。這兩種方式可承受雙向軸向推力。圖6－3d)為一同向組合方式，其承受能力較高，但只承受1個(gè)方向的軸向力，同向組合時(shí)的額定動(dòng)載荷等于單個(gè)軸承的乘下列數(shù)：2個(gè)為1.63；3 個(gè)為2.16；4個(gè)為2.64.圖6－3e)為1對(duì)同向與左邊1個(gè)面對(duì)面組合方式。用上述方法還能派生出三聯(lián)、四聯(lián)等多種組合方式。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，而且采用面對(duì)面組合方式時(shí)兩接觸與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背的小，故容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。
2） 滾珠—推力圓柱滾子組合軸承
外圈3與箱體固定不轉(zhuǎn)，只圈1、5和隔套內(nèi)圈6隨軸轉(zhuǎn)動(dòng)，滾針7承受徑向載荷，圓柱滾子（或球）2和4分別承受兩個(gè)方向的軸向載荷，修磨隔套內(nèi)圈6的寬度可調(diào)整軸承的軸向預(yù)緊量。
滾珠絲杠用軸承
上述2類(lèi)軸承中，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—圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。經(jīng)過(guò)分析在此設(shè)計(jì)中本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用一端軸向固定，一端浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式如圖6－3所示。固定端采用1對(duì)接觸球軸承面對(duì)面組配，以容易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整。簡(jiǎn)支端支承采用深溝球軸承，只承受絲杠的重力。同時(shí)滾珠絲杠工作時(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。
6.4滾珠絲杠螺母副間隙消除和預(yù)緊
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(méi)有間隙，提高滾珠絲杠螺母副的接觸剛度。
滾珠絲杠螺母副通常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，如圖3－4所示
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6－4 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、剛度高、可靠性好。
7伺服電機(jī)的選擇
伺服電機(jī)的選擇用，應(yīng)考慮三個(gè)要求：最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不得超過(guò)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配（匹配條件可根據(jù)伺服電機(jī)樣本提供的匹配條件，也可以按照一般的匹配規(guī)律）；快速移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。
7.1最大的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算
所選伺服電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載矩可根據(jù)公式計(jì)算可得，即
其中，從前面的計(jì)算已知，最大進(jìn)給力，絲杠導(dǎo)程，預(yù)緊力，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機(jī)械效率。因滾珠絲杠預(yù)加載荷引起的附加摩擦力矩
查哈爾濱軸承總廠《角接觸推力球軸承組配技術(shù)條件》，得7602030TVP單個(gè)軸承的摩擦力矩為0.32,故一對(duì)軸承的摩擦力矩。簡(jiǎn)支端軸承不預(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計(jì)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠直連，其傳動(dòng)比，則最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩
故所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于此值。
7.2負(fù)載慣量計(jì)算
伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。負(fù)載慣量可按以下次序計(jì)算。工件夾具與工作臺(tái)的最大質(zhì)量為408.2kg，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的慣量可按公式計(jì)算得：
式中 —工作臺(tái)移動(dòng)速度，；
—伺服電機(jī)的角速度，；
—直線移動(dòng)工件夾具和工作臺(tái)的``` 質(zhì)量，kg。
絲杠名義直徑，長(zhǎng)度，絲杠材料（鋼）的密度。則絲杠加在電動(dòng)機(jī)軸上的慣量，根據(jù)公式可知：
聯(lián)軸器節(jié)加上鎖緊螺母等的慣量可直接查手冊(cè)得到，即
故負(fù)載總慣量
按式3.4－4中小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件， ，所選伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)在0.0044～0.0176范圍之內(nèi)。
根據(jù)上述計(jì)算可初步選定伺服電動(dòng)機(jī)，如果選用直流伺服電動(dòng)機(jī)，可選北京數(shù)控設(shè)備廠的FB－15型直流伺服電動(dòng)機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為，大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子慣量，滿足匹配要求。如選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可選用交流伺服電動(dòng)機(jī)，可選BESK－20型。其額定轉(zhuǎn)矩為，轉(zhuǎn)子慣量，最大輸出轉(zhuǎn)矩，機(jī)械時(shí)間常數(shù)，滿足要求。
7.3空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算
當(dāng)執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動(dòng)（快移）速度時(shí)，所需的空載加速轉(zhuǎn)矩按公式求得，即
空載加速時(shí)，主要克服的是慣性。如選用FB—15直流伺服電機(jī)，總慣量：
加速時(shí)間通常取的3～4倍，故
（3~4）＝(3~4)×15.2=45.6~60.8ms=0.0456~0.0608s
則
49.32～65.76
BESK—20型交流伺服電動(dòng)機(jī)的＝6ms,故
18 ms~24 ms＝0.018s~0.024ms
則
120~160
空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。由此可見(jiàn)，F(xiàn)B—15型直流伺服電動(dòng)機(jī)的>49.32～65.76,滿足設(shè)計(jì)要求；BESK—20型交流伺服電動(dòng)機(jī)的略小于，也可使用，但加速時(shí)間較長(zhǎng)。
經(jīng)過(guò)比較從成本與造價(jià)方面考慮本題采用BESK—20型交流伺服電動(dòng)機(jī)。
8氣體缸的選擇
氣缸其實(shí)就是一種增壓缸，將壓縮空氣的壓力能轉(zhuǎn)化高的推力輸出。氣缸的系列很多，我選用的是上海健椿機(jī)械有限公司”生產(chǎn)的KTL系列氣缸，也稱(chēng)KTL系列增壓缸。
KTL系列增壓缸為一中氣液轉(zhuǎn)換增壓缸。具有增壓比大，動(dòng)作時(shí)間短，動(dòng)力來(lái)源取得方便，無(wú)油壓系統(tǒng)溫升困擾等優(yōu)點(diǎn)，主要用于數(shù)控銑床、加工中心機(jī)床的松刀系統(tǒng)。
對(duì)于BT50主軸，通常選用KTL450A/KTL600型增壓缸，對(duì)于BT50拉抓需要3.5t的力就可以拉緊，因此選擇KTL450A型增壓缸即可，可以將5公斤的力轉(zhuǎn)換成3815N的力。
對(duì)與一般的銑床選擇BT50刀柄拉抓和適合于BT50的KTL450A型的氣缸，這樣不僅滿足了要求，同時(shí)在維護(hù)、購(gòu)買(mǎi)、操作上都非常的方便
設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，要在對(duì)液壓系統(tǒng)工作情況分析的基礎(chǔ)上，根據(jù)液壓缸在機(jī)構(gòu)中所要完成的任務(wù)來(lái)選擇液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，然后按負(fù)載、運(yùn)動(dòng)要求、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程等確定主要尺寸，進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算，最后進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
此次設(shè)計(jì)選用的是雙桿活塞式液壓缸，這種液壓缸是缸筒固定的雙桿活塞缸，活塞的兩側(cè)的活塞桿直徑相等，它的進(jìn)油口和出油口位于缸筒的兩端，當(dāng)工作壓力和輸入流量向同時(shí)，兩個(gè)方向上的推力和速度是相等的。
圖8-1液壓缸
（1）液壓缸的基座必須有足夠的剛度，如果按裝基座不夠堅(jiān)固，加壓時(shí)，缸筒將會(huì)呈弓形和向上翹起，致使活塞桿彎曲或折損，還有得就是盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下能夠承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下活塞桿具有良好的縱向穩(wěn)定性。
（2）液壓缸軸向兩端不要固定死， 因?yàn)橐簤焊谉崤蛎浀纫蛩兀瑫?huì)在軸向伸縮，假若兩端固定死，將會(huì)使液壓缸的整體向上彎曲，而導(dǎo)致個(gè)部分變形，當(dāng)活塞移動(dòng)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生阻滯現(xiàn)象，活塞和活塞桿的導(dǎo)向套等表面產(chǎn)生不均勻的磨損等不良現(xiàn)象，所以必須避免這種安裝方法。
結(jié)束語(yǔ)
感謝我的導(dǎo)師尚偉燕老師，她嚴(yán)謹(jǐn)細(xì)致、一絲不茍的作風(fēng)一直是我工作、學(xué)習(xí)中的榜樣；他們循循善誘的教導(dǎo)和不拘一格的思路給予我無(wú)盡的啟迪。
感謝我的陳老師，這片論文的每個(gè)實(shí)驗(yàn)細(xì)節(jié)和每個(gè)數(shù)據(jù)，都離不開(kāi)你的細(xì)心指導(dǎo)。而你開(kāi)開(kāi)朗的個(gè)性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很快的融入我們這個(gè)新的實(shí)驗(yàn)室.
感謝我的室友們，從遙遠(yuǎn)的家來(lái)到這個(gè)陌生的城市里，是你們和我共同維系著彼此之間兄弟般的感情，維系著寢室那份家的融洽。四年了，仿佛就在昨天。四年里，我們沒(méi)有紅過(guò)臉，沒(méi)有吵過(guò)嘴，沒(méi)有發(fā)生上大學(xué)前所擔(dān)心的任何不開(kāi)心的事情。只是今后大家就難得再聚在一起吃每年元旦那頓飯了吧，沒(méi)關(guān)系，各奔前程，大家珍重。但愿遠(yuǎn)赴M國(guó)的C平平安安，留守復(fù)旦的快快樂(lè)樂(lè)，揮師北上的G順順利利，也愿離開(kāi)我們寢室的開(kāi)開(kāi)心心。我們?cè)谝黄鸬娜兆?，我?huì)記一輩子的。
感謝我的爸爸媽媽?zhuān)傻弥X草，言樹(shù)之背，養(yǎng)育之恩，無(wú)以回報(bào)，你們永遠(yuǎn)健康快樂(lè)是我最大的心愿。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的謝意！
致謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)很快已經(jīng)結(jié)束了，在這段時(shí)間里，不僅僅感覺(jué)到的是忙碌，還有忙碌后作完一件令自己心動(dòng)的東西時(shí)的那種無(wú)聲的喜悅。
在寫(xiě)致謝信的這個(gè)時(shí)候心里想有一些說(shuō)出的東西，想想自己在做畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)的種種困難，在楊老師的用心幫助下也一一解決了，說(shuō)句實(shí)話，憑自己的能力要作完畢業(yè)設(shè)計(jì)是有些太困難了，但是在你的身邊總有一些人會(huì)給你帶來(lái)驚喜，自己的能力畢竟有限，在面對(duì)別人無(wú)私幫助的時(shí)候我的內(nèi)心十分感激，帶自己畢業(yè)設(shè)計(jì)的楊老師會(huì)有問(wèn)必答，有難必解，雖然接觸不是很多，但有些東西是用心感覺(jué)的，楊老師讓我學(xué)到了很多，他這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給于我很大的幫助，我非常的感激。當(dāng)然還有我身邊的那些同學(xué)，在我有疑惑的時(shí)候總是不厭其煩的給我解釋清楚。在我設(shè)計(jì)的時(shí)候，因?yàn)槲乙郧皬臎](méi)接觸過(guò)的東西，一開(kāi)始很是迷茫，我的好幾位同學(xué)都在這時(shí)候一邊忙自己的事，一邊還要在我有疑惑的時(shí)候?yàn)槲規(guī)兔Ψ治?，共同解決。最終自己終于完成了主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)這一部分的畢設(shè)要求?，F(xiàn)在想起來(lái)，有時(shí)候最能讓自己感動(dòng)的事就發(fā)生在自己的身邊。
這次畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅給我?guī)?lái)了知識(shí)上的收獲，在做人方面也教會(huì)了我許多許多，在對(duì)待事情方面，尤其是有選擇的時(shí)候自己該放棄什么，該抓住什么。什么是該自己作的，什么時(shí)候做，我明白了好多。
在此，我對(duì)給我?guī)椭睦蠋煟瑢W(xué)至以誠(chéng)摯的謝意和由衷的感激。感謝您們對(duì)我的幫助，和教會(huì)我那些人生的道理。
在論文即將完成之際，我的心情無(wú)法平靜，從開(kāi)始進(jìn)入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長(zhǎng)、同學(xué)、朋友給了我無(wú)言的幫助，在這里請(qǐng)接受我誠(chéng)摯的感謝！
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