數(shù)控鏟磨床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計【含CAD圖紙優(yōu)秀畢業(yè)課程設(shè)計論文】

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購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 摘 要 :本設(shè)計是數(shù)控鏟磨床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計。鏟磨床是滾刀、成型銑刀等復(fù)雜刀具的精加工機床， 縱向 進(jìn)給系統(tǒng)是實現(xiàn)螺旋運動的重要部分，也是保證產(chǎn)品達(dá)到高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量的關(guān)鍵部件 , 以伺服電機、減速裝置、滾珠絲杠副、滑動導(dǎo)軌等組成的半閉環(huán)傳動系統(tǒng)能保證系統(tǒng)獲得較高的精度、剛度和穩(wěn)定性 , 使之滿足數(shù)控系統(tǒng)的要求。 關(guān)鍵詞 : 數(shù)控鏟磨床 ;縱向進(jìn)給系統(tǒng) ;精加工 ; is of NC so is an of of of to of to so as to of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 目錄 摘要 .................................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 緒論 .................................................................................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 第一章、設(shè)計方案的選定 .................................................. 5 1 系統(tǒng)運動方式的確定 .................................................... 5 2 伺服系統(tǒng)的選擇 ........................................................ 5 3 執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定 ................................................ 5 4 計算機的選擇 .......................................................... 5 第二章、進(jìn)給 系統(tǒng)機械部分計算與校核 ...................................... 6 1 切削力的計算 .......................................................... 6 2 滾珠絲桿螺母副的計算和選型 ............................................ 6 3 齒輪傳動比的計算 ...................................... 錯誤 !未定義書簽。 4 伺服電機的計算和選型 .................................. 錯誤 !未定義書簽。 第三章、進(jìn)給系統(tǒng)機械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計 ........................ 錯誤 !未定義書簽。 第四章、總結(jié) ........................................................... 20 參考文獻(xiàn) ................................................................. 22 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 緒論 相對于傳統(tǒng)機床，數(shù)控機床有以下明顯的優(yōu)越性： （ 1） 提高生產(chǎn)率。數(shù)控機床能縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備時間，增加切削加工時間的比率。采用最佳參數(shù)和最佳走刀路線，縮短加工時間，從而提高生產(chǎn)率。 （ 2） 數(shù)控機床可以提高零件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量。由于 它是按照程序自動加工不需要人工干預(yù)，其加工精度還可以利用軟件進(jìn)行校正及補償，故可以獲得比機床本身精度還要高的精度和重復(fù)精度。 （ 3） 有廣泛的適應(yīng)性和較大的靈活性。通過改變程序，就可以加工新產(chǎn)品的零件，能夠完成很多普通機床難以完成或者根本不能加工的復(fù)雜型面零件的加工。 （ 4） 可以實現(xiàn)一機多用。一些數(shù)控機床，可以自動換刀，一次裝卡后，幾乎能完成零件的全部加工部位的加工，節(jié)省了設(shè)備和廠房面積。 （ 5） 可以進(jìn)行精確的成本計算和生產(chǎn)進(jìn)度安排，減少在制品，加速資金周轉(zhuǎn)，提高經(jīng)濟效益。 （ 6） 不需要專用夾具。采用普通的通用夾具就能滿足數(shù)控加工的 要求。節(jié)省了專用夾具設(shè)計制造和存放的費用。 （ 7） 大大減輕了工人的勞動強度 [2]。 因此，采用數(shù)控機床，可以降低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力（一個人可以看管多臺機床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)。 此外，機床數(shù)控化還是推行 性制造單元）、 性制造系統(tǒng)）以及 算機集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。 由于各種數(shù)控機床所完成的加工任務(wù)不同，它們對進(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?逆運行；速度范圍寬；具有足夠的傳動剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 車床的進(jìn)給傳動系統(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特殊部分。 車床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動控制單元、驅(qū)動元件、機械傳動部件、執(zhí)行件和檢測反饋環(huán)節(jié)等組成。驅(qū)動控制單元和驅(qū)動元件組成步進(jìn)驅(qū)動系統(tǒng)。機械傳動部件和執(zhí)行元件組成機械傳動系統(tǒng)。檢測元件與反饋電路組成檢測系統(tǒng)。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 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)控制方式通常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測 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)具有將位置檢測裝置裝在絲杠端頭和裝在電機軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機械傳動部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測裝置安裝在工作臺上，機械傳動部件整個被包括在位置環(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)簡單、工作可靠、造價低廉。由于影響定位精度的機械傳動裝置的磨損、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，但由于機械傳動部件在控制環(huán)內(nèi)，所以 系統(tǒng)的動態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機械傳動部件的剛度、阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對機電部件的結(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)對機床的要求比較高，且造價也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測裝置有：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。 車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動裝置是伺服電機。伺服電機有直流伺服電機和交流伺服電機之分。交流伺服電機由于具有可靠性高、基本上不需要維護和造價低等特點而被廣泛采用。 直流步進(jìn)電 動機引入了機械換向裝置。其成本高，故障多，維護困難，經(jīng)常因碳刷產(chǎn)生的火花而影響生產(chǎn)，并對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾。同時機械換向器的換向能力，限制了電動機的容量和速度。電動機的電樞在轉(zhuǎn)子上，使得電動機效率低，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)的動態(tài)性能。 伺服系統(tǒng)對伺服電機的要求： （ 1）從最低速到最高速電機都能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動要小，尤其在低速如 有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。 （ 2）電機應(yīng)具有大的較長時間的過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服 電機要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 4而不損壞。 （ 3）為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。電機應(yīng)具有耐受 4000上的角加速度的能力，才能保證電機可在 內(nèi)從靜止啟動到額定轉(zhuǎn)速。 （ 4）電機應(yīng)能隨頻繁啟動、制動和反轉(zhuǎn)。 隨著微電子技術(shù)、計算機技術(shù)和步進(jìn)控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機床的伺服系統(tǒng)已開始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使步進(jìn)控制技術(shù)從模擬方式、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 用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)步進(jìn)性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 交流步進(jìn)已占據(jù)了機床進(jìn)給步進(jìn)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)在三個方面。一是系統(tǒng)功率驅(qū)動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)場總線技術(shù)的成熟，將使基于網(wǎng)絡(luò)的步進(jìn)控制成為可能 。 鏟磨床是滾刀、成型銑刀等復(fù)雜刀具的精加工機床， 縱向 進(jìn)給系統(tǒng)是實現(xiàn)螺旋運動的重要 部分，也是保證產(chǎn)品達(dá)到高的加工精度和穩(wěn)定的加工質(zhì)量的關(guān)鍵部件 , 以伺服電機、減速裝置、滾珠絲杠副、滑動導(dǎo)軌等組成的半閉環(huán)傳動系統(tǒng)能保證系統(tǒng)獲得較高的精度、剛度和穩(wěn)定性 , 使之滿足數(shù)控系統(tǒng)的要求。數(shù)控機床與普通機床相比 ,增加了功能 ,提高了性能 ,簡化了結(jié)構(gòu) 密、小批量及形狀多變零件的加工問題。能獲得穩(wěn)定的加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，其應(yīng)用越來越廣泛，但是數(shù)控的應(yīng)用也受到其他條件限制：（ 1）數(shù)控機床價格昂貴，一次性投資巨大，中小企業(yè)常是心有力而力不足；（ 2）目前，各企業(yè)都有大量的普通機床，完全用數(shù) 控機床替換根本不可能，而且替代下的機床閑置起來又會造成浪費；（ 3）在國內(nèi)，訂購新數(shù)控機床的交貨周期一般較長，往往不能滿足生產(chǎn)急需；（ 4）通用數(shù)控機床對某一類具體生產(chǎn)項目有多余功能。 使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)額定的加工工藝目標(biāo)。這一工作早在 20世紀(jì)60年代已經(jīng)在開始迅速發(fā)展，并有專門企業(yè)經(jīng)營這門業(yè)務(wù)。目前，國外已發(fā)展成為一個新興產(chǎn)業(yè)部門，從美國、日本等工業(yè)化國家的經(jīng)驗看，機床的數(shù)控化改造也必不可少，如日本的大企業(yè)中有 26%的機床經(jīng)過數(shù)控化改造，中小企業(yè)則達(dá) 74%。在美國有許多數(shù)控專業(yè)化公司為世界各地提 供數(shù)控化改造業(yè)務(wù)。中國是擁有 300多萬臺機床的國家，其中大部分是多年積累生產(chǎn)的普通機床，自動化程度低。要想在近幾年用自動和精密設(shè)備更新現(xiàn)有機床，不論是資金還是中國機床制造廠的能力都是辦不到的，因此，普通機床的數(shù)控化改造大有可為，它適合中國的經(jīng)濟水平、生產(chǎn)水平和教育水平，已成為中國設(shè)備技術(shù)改造的主要方向之一。 機床數(shù)控化的優(yōu)點：（ 1）改造閑置設(shè)備，能發(fā)揮機床原有的功能和改造后的新增功能，提高了機床的使用價值，可以提高固定資產(chǎn)的使用效率；（ 2）適應(yīng)多品種、小批量零件生產(chǎn)；（ 3）自動化程度提高、專業(yè)性強、 加工精度高、生產(chǎn)效率高；（ 4）降低對工人的操作水平的要求；（ 5）數(shù)控改造費用低、經(jīng)濟性好；（ 6）數(shù)控改造的周期短，可滿足生產(chǎn)急需。因此，我們必須走數(shù)控改造之路。 普通車床（如 是金屬切削加工最常用的一類機床。普通機 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 床刀架的縱向和橫向進(jìn)給運動是由主軸回轉(zhuǎn)運動經(jīng)掛輪傳遞而來，通過進(jìn)給箱變速后，由光杠或絲杠帶動溜板箱、縱溜箱、橫溜板移動。進(jìn)給參數(shù)要靠手工預(yù)先調(diào)整好，改變參數(shù)時要停車進(jìn)行操作。刀架的縱向進(jìn)給運動和橫向進(jìn)給運動不能聯(lián)動，切削次序也由人工控制。 對普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造 ，主要是將縱向和橫向進(jìn)給系統(tǒng)改為用微機控制的、能獨立運動的進(jìn)給伺服系統(tǒng)；刀架改造成為能自動換刀的回轉(zhuǎn)刀架。這樣，利用數(shù)控裝置，車床就可以按預(yù)先輸入的加工指令進(jìn)行切削加工。由于加工過程中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會按程序自動調(diào)節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實現(xiàn)多工序自動車削，從而提高了生產(chǎn)效率和加工精度，也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工。 十幾年來，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機床也在不斷進(jìn)步，數(shù)控系統(tǒng)產(chǎn)品不斷改進(jìn)完善，并且有了階段性的突破，使新 的經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)功能更強，可靠性更穩(wěn)定，功率增大，結(jié)構(gòu)簡單，維修方便。由于這項技術(shù)的發(fā)展增強了經(jīng)濟型數(shù)控的活力，根據(jù)我國國情，該技術(shù)在今后一段時間內(nèi)還將是我國機械行業(yè)老設(shè)備改造的很好途徑。對于原有老的經(jīng)濟型數(shù)控車床，特別是 80年代末期改造的設(shè)備，由于種種原因閑置的很多，浪費很大；在用的設(shè)備使用至今也十幾年了，同樣面臨進(jìn)一步改造的問題通過改造可以提高原有裝備的技術(shù)水平，大大提高生產(chǎn)效率，創(chuàng)造更大的經(jīng)濟效益。 畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生在校學(xué)習(xí)階段的最后一個教學(xué)環(huán)節(jié)，也是學(xué)生完成工程師基本訓(xùn)練的重要環(huán)節(jié)。其目的培養(yǎng)學(xué)生綜合 運用所學(xué)專業(yè)和基礎(chǔ)理論知識，獨立解決本專業(yè)一般工程技術(shù)問題能力，樹立正確的設(shè)計思想和工作作風(fēng)。畢業(yè)設(shè)計說明書不只反映了設(shè)計的思想內(nèi)容，方法和步驟，而且還反映了學(xué)生的文理修養(yǎng)和作風(fēng) 本設(shè)計在編寫過程中，由于本人水平有限，說明書中有一些錯誤和欠妥之處 , 歡迎各位老師及同學(xué)提出意見和建議。 第一章 、設(shè)計方案的選定 1．系統(tǒng)運動方式的確定 數(shù)按系統(tǒng)運動方式可分為點位控制系統(tǒng)、點位 /直線系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。 2．伺服系統(tǒng)的選擇 伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 開環(huán)控制系統(tǒng)中，沒有反饋電路，不帶 檢測裝置，指令信號是單方向送的。指令發(fā)出后，不再反饋回來，故稱開環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)主要由伺服電機驅(qū)動。 閉環(huán)控制系統(tǒng)具有裝在機床移動部件上的檢測反饋元件，用來檢測實際位移量，能補償系統(tǒng)的誤差，因而步進(jìn)控制精度高。閉環(huán)系統(tǒng)多采用直流伺服電機或位流伺服電機驅(qū)動。 半閉環(huán)控制系統(tǒng)與閉環(huán)系統(tǒng)不同，不直接檢測工作臺的位移量，而是用檢測元件出驅(qū)動軸的轉(zhuǎn)角，再間接推算出工作臺實際的位移量，也有反饋回路，其性能介于開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)之間。 3．執(zhí)行機構(gòu)傳動方式的確定 為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機械傳動裝置時 ，通常提出低摩、低慣量、高剛度、無間隙、高諧振以及有適宜尼比的要求。在設(shè)計中應(yīng)考慮以下幾點： （ 1）盡量采用低磨擦的傳動和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母傳動副、滾動導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等。 （ 2）盡量消除傳動間隙。例如采用隙齒輪等。 （ 3）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動鏈可以提高系統(tǒng)的傳動剛度，減小傳動鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預(yù)加負(fù)載導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等。 4．計算機的選擇 微機數(shù)控系統(tǒng)由 儲器擴展電路、 I/O 接口電路、伺服電機驅(qū)動電路、檢測電路等幾部分組成。 第二章 、進(jìn)給系統(tǒng)機械部分計算與校核 1． 計算切削力 （ 1）縱車外圓 主切削力 F（ N）按經(jīng)驗公式估算： F Z ? 走刀方向的切削分力（ N） 車床身上加工最大直徑（ mm）60 m a x 3 6 ?? = 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 ： 1： F — 走刀方向的切削力 垂直走刀方向的切削力 ) ) 2． 滾珠絲桿螺母副的計算和選型 3． （ 1）．縱向進(jìn)給絲桿 ① 計算進(jìn)給牽引力N） 縱向進(jìn)給選為綜合導(dǎo)軌。參考表 2， 3兩表〈〈機床設(shè)計手冊 查書《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》 (' ?? 在正常情況下： k — 考慮顛復(fù)力矩影響的實驗系數(shù)，綜合導(dǎo)軌取 K=f — 滑動導(dǎo)軌磨擦系數(shù) — 溜板及刀架重力查《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 1— 1，取 G =800N )(' ?? =(500)=) ② 計算最大動負(fù)載 C C=310660nT?n 01000L 床設(shè)計手冊 用滾珠絲桿導(dǎo)軌 式中： 0L— 滾珠絲桿導(dǎo)程。 初選0 ?為最大切削力條件下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的 1/2～ 1/3 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 取T— 使用壽命（ h），對于數(shù)控機車取 =15000h 運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn)取 表 3— 14《綜合作業(yè)指導(dǎo)》 — 壽命以 610 轉(zhuǎn)為 1單位 n — 絲桿轉(zhuǎn)速 r/?01000s ??6 ? 1060 6?? 610 1 5 0 360 120 C= 滾珠絲桿螺母副的選型 查閱附錄 A 表 A— 2，可采用 循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母珠絲桿副 ， 1 額定功動負(fù)載為 18200（ N），精度等級按表《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3 ④ 傳功效率計算： ? = )?式中： r— 螺旋升角， r= '0112 ? — 磨擦角取 10’ 滾動磨擦系數(shù) 0112t a n ( )112t a n ()t a n (t a n ''0 '0 ????? ?? r r ⑤ 剛度驗算 先畫出此縱向進(jìn)給滾珠絲杠支承方式草圖如 A 圖所示，最大牽引力 承間距 L=1500桿螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)荷 1/3。 ? 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 查《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》圖 3據(jù) 00 ?查出 ?? 0 可算出 1? = =(101500)0 于兩端均采用向心推力球軸承，且絲桿進(jìn)行了預(yù)拉伸，故其拉壓剛度可以提高 4倍。其實際變形量 '1? ( '1? =1/4 1? =0=0 接觸變形 2? 查《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》圖 3W 系列 1 列 滾珠和螺紋滾道接觸變形量Q?Q?=m 因進(jìn)行預(yù)緊 2? =1/2Q?=1/2× m 用 8107型推力球軸承， 1d =35動體直徑動體數(shù)量 Z=18, Q 3 2222 ?????注意此公式中單位應(yīng)為 N 因施加預(yù)緊力，故 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 3?=1/2×c?=1/2× 據(jù)以上計算 ? =3?＋ 2? ＋ 1? =2N 可以滿足要求，，但從表中看出 130服電機最高空載起動頻率為 3000能滿足333項指標(biāo)可暫不考慮，可以采用軟件開降速程序來解決。 (2)核伺服電機轉(zhuǎn)矩 前面所 初步電機的轉(zhuǎn)矩計算，均為估算，初迭之后，應(yīng)該進(jìn)行校核計算。 ① 效轉(zhuǎn)動慣量計算 計算簡圖如前（ a）所示，根據(jù)《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3動系統(tǒng)計算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 ? ?J=1J ＋ 2)(21 2J ＋2)2( 0?L)] 伺服電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量（ 1J . 2J — 矢輪 滾珠絲桿轉(zhuǎn)動慣車（ 參考同類型機床，初步反應(yīng)式伺服電機 130 其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動量 對于鋼材： J =D 310??L =83 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 M — 圓柱體質(zhì)量 D — 圓柱體直徑。 L — 圓柱體長度或厚度。 L 鋼材的密度為 310? （ 1J =D 310??L = ?? 310?? （ = 2J =D 310??L =84?? 310?? （ = D 310??L L =150050 D =453 ????? ? G — 溜板及刀架重力取 1500N。 代入公式可得： ?J=1J ＋ 2)(21 2J ＋2)2( 0?L)] =2)4032([( )2)2 ??= 考慮伺服電機與傳動系統(tǒng)慣車匹配問題： ?J=足慣量匹配的要求。 ② 電機轉(zhuǎn)矩的計算 機床在不同的公況下，其所需轉(zhuǎn)矩是不同的，下面分別按個階 段計算： a. M =M 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 M — 快速空載起動轉(zhuǎn)矩 空載起動時計算到電機軸上的加速轉(zhuǎn)矩（ 計算到電機軸上的磨擦轉(zhuǎn) 矩。 0M— 由于絲桿預(yù)緊里計算到電機軸上的附加轉(zhuǎn)矩（ 采用絲杠螺母副傳動時，上述各種轉(zhuǎn)矩（ 用下式計算 J ?=?J 20602 ?? 將前面數(shù)據(jù)代入式中個符號意義同前 a x ????? r/動加速時間 5J— 傳動系統(tǒng)計算到電機軸上的總等數(shù)轉(zhuǎn)動慣量 ? — 電機最大角加速度 電機最大轉(zhuǎn)速 運動部件最大快進(jìn)速度 (mm/b?— 伺服電機的步距角 運動部件從停止起加速到最大快進(jìn)速度所需時間（ S） b?— 脈沖當(dāng)量（ mm/ ?J= 00 r/J ?=?J 20602 ??= 0 2 05 0 ? ???? ?=算到電機軸上的磨擦轉(zhuǎn)矩 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 20'00 /2 )(2 ???? ?? 0L— 絲桿導(dǎo)程0L=6F— 導(dǎo)軌的磨擦力（ N） 垂直方向的切削力 (N) G — 運動部件的總當(dāng)量 'f — 導(dǎo)軌摩擦系數(shù) i — 齒輪降速比 ? — 傳動連總效率，一般可取 ： 20'00 /2 )(2 ???? ?? = 5 0(?? ??? 加摩擦轉(zhuǎn)矩： 0M= )1(22000 ??? ? 0滾珠絲桿預(yù)加負(fù)荷，一般取 1/3mF，— 滾珠絲桿導(dǎo)程（ 0L=0?— 滾珠絲桿未預(yù)緊時的傳動效率一般取 >因此取 M= )1(22000 ??? ? = )1(/23/1 2012 0 ??? ?m = )098 2???? ?= 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 上述三項 合計： M = 0M + b. 快速移動時所需轉(zhuǎn)矩 'M ： 'M =M= 最大的切削負(fù)載時所需轉(zhuǎn)矩 "M ： "M =M+折算到電機軸上的切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩 0 72 0 ??????x??上面計算可知， M 、 'M 和 "M 三種工況下，以快進(jìn)空載起動所需轉(zhuǎn)矩最大，即可以 從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3— 22查出，當(dāng)伺服電機為五相十拍時， 則最大轉(zhuǎn)矩為： a x ??? ?MM j 表 3— 23中 130于所需最大轉(zhuǎn)靜轉(zhuǎn)矩，可以滿 足要求。 已計算出機床最大快移時需伺服電機的最高起動頻率333削進(jìn)入時所需伺服電機運行頻率 從《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》表 3— 23 中查出 130伺服電機允許的最高空載起動頻率為 3000行頻率為 16000從〈〈綜合作業(yè)指導(dǎo)書〉〉圖 3— 15， 3— 16 查出 130服電機起動矩頻特性和運行矩頻特性曲線如（ C）圖所示，當(dāng)伺服電機 起動時， f =2500， M =能滿足此機床所 接使用 則會施行失步現(xiàn)象，所以必須采取開降進(jìn)控制〈用軟件實現(xiàn)〉， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 將起動頻率到 1000動轉(zhuǎn)矩可增高到 后電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，可將電機輸出轉(zhuǎn)矩擴大 一 倍左右。 當(dāng)快速運動和切削進(jìn)給時 ， 130伺服電機運行矩頻特性（ D）圖完全可以滿足要求： 第三章 、進(jìn)給系統(tǒng)機械部分結(jié)構(gòu) 設(shè)計 機械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計的任務(wù)是畫出進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機械裝配圖，用以表達(dá)，設(shè)計者構(gòu)思，設(shè)計特點及計算結(jié)果一。進(jìn)給伺服系統(tǒng)總圖設(shè)計： 1．縱向進(jìn)給伺服系統(tǒng)總圖設(shè)計： 在進(jìn)行縱向進(jìn)給飼服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，必須對整個機床的布局有所了解在附圖中給出了經(jīng)濟型數(shù)控車床的總圖，圖中細(xì)實線所畫為原機床未改造的部分，粗實線為改造設(shè)計部分。從圖中可以看出來，縱向進(jìn)給機構(gòu)，在原機床裝進(jìn)給箱的位置，將進(jìn)給箱拆除，裝伺服系統(tǒng)齒輪箱，在箱體的左面裝伺服電機，滾珠絲桿右端軸承座仍裝在原機床滑動絲桿后軸承座處。滾珠絲桿裝有擋板，以防止切屑掉下 損壞滾珠絲杠。將 滾珠螺母座前面有控制板，裝有急停，電源開關(guān)等幾個按鈕，便于工人操作。 總圖上還必須畫出此車床上加工螺紋的部件光電編碼器在經(jīng)濟型數(shù)按車床上，利用光電編碼器裝在主軸或在主軸箱與主軸保持一定傳動比的伸出軸上，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)一圈時，光電編碼器就發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，輸入計算中，經(jīng)過計算的運算，控制伺服電機，帶功滾珠絲杠，使刀架進(jìn)給一定的螺距。 而光電編碼器用彎板裝在主軸箱左端面，通過彈性聯(lián)軸器與主軸箱中一伸出軸相連，因伸出軸不可能與彈性聯(lián)軸器的尺寸完全一致，故中間還要設(shè)計一個中 間過渡套。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 2．進(jìn)給伺服系統(tǒng)的裝配圖 經(jīng)過計算，已知此縱向進(jìn)給系統(tǒng)采用 130伺服電機，經(jīng)過一對齒輪減速，齒輪系數(shù) 1Z =32。 2Z =40。模數(shù) m=2滾珠絲桿公稱直徑為0d=50珠絲杠螺母副先用的是外循環(huán)溝槽式墊片凋隙 進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)，注意考慮以下問題： （ 1）進(jìn)行改造設(shè)計時，將原 床進(jìn)給箱擠掉，利用原來的安裝基面安裝齒輪箱體 45 。因而必須 注意齒輪箱體螺釘中心距的尺寸，應(yīng)保證箱的安裝螺釘和銷釘均在原來的安裝基礎(chǔ)面上，床尾的軸承座仍要裝在原 （ 2）為保證滾珠絲杠與導(dǎo)軌平行設(shè)計時，應(yīng)注意使齒輪箱體的絲杠中心，與床尾軸承座中心線距安裝基面尺寸一致以保證水平面的絲杠與導(dǎo)軌平行。齒輪箱體在床身上的安裝螺釘?shù)奈恢门c車尾軸承座螺釘在床身上的安裝位置必須根據(jù)床身具體情況確定，以保證在垂直面內(nèi)絲桿與導(dǎo)軌平行。水平面內(nèi)的平行度達(dá)不到要求可刮研齒輪箱體或床尾軸承座的安裝基面，如垂直面內(nèi)平行度達(dá)不到要求，可安裝螺釘?shù)倪^孔進(jìn)行調(diào)整，調(diào)好 后，插入定位銷。 （ 3）保證滾珠絲杠轉(zhuǎn)動平穩(wěn)，輕快，必須使?jié)L珠絲桿螺母座板定 19與絲杠兩端支承同軸，設(shè)計時，在螺母座與彎板之間設(shè)計墊片 58，裝調(diào)時可以修磨墊片來保證螺母座在平面內(nèi)與兩面端支承同軸，垂而直面內(nèi)的同軸，靠螺釘?shù)剡^孔來的調(diào)整，調(diào)好后，打入銷釘。 （ 4）在水平面內(nèi)應(yīng)使絲杠中心線距軌的距離盡量小，否則將層產(chǎn)生顛復(fù)力矩，增大磨擦力，使運動不平穩(wěn)，利用床身的凹面，使齒輪箱體背面比安裝基面突出 33 就使絲杠中心距安裝基面尺寸為 42用此床身的凹入面，因為 130伺服電機外圓直徑為φ 130，就會使絲桿中心距安裝基面尺寸至少為 645樣設(shè)計是不合理。但是在的設(shè)計箱體外形時，必須根據(jù)床身的具體形狀不可使箱身與床凹入之毛面干涉。 （ 5）伺服電機裝在箱體左側(cè)，利用短圓柱面中，在箱體上定位，由于是定位面，一定要在圖上標(biāo)注出孔的尺寸及配合。 （ 6）設(shè)計中滾珠螺母副采用了墊片調(diào)整方式預(yù)緊，即用修磨墊片使?jié)L珠絲杠滾珠與兩個滾珠螺母擠緊，避免在反向失步： a) 消隙齒輪，是采用兩個薄片齒輪，中間開有三個月芽形的槽放入壓簧，并用三個內(nèi)六角螺釘固定，這種消隙齒輪的裝配順序是：首先將雙片只輪相對轉(zhuǎn)過一個齒輪， 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 使雙片尖輪的齒輪的矢對齊，彈簧 38受壓，上緊螺釘 30裝入箱體后，將螺釘 30松開，彈簧 38將雙片齒輪沿用向錯開，消除與齒輪的側(cè)隙，此時財將螺釘 30 上緊，在設(shè)計時，箱壁上要留有可進(jìn)伸入六角搬手孔，彈簧兩端用削扁的銷子 39壓住。 （ 7）當(dāng)車床床鞍移動時，滾珠絲杠要受到軸向力，此軸向力由床身前端的兩個止推軸承承受，向左的軸向力通過擋圈 21。止推軸承 22，擋塊 23，傳到齒輪箱體上，向右的軸向力則通螺母 37，齒輪 31，徑向軸承 28，軸套 27，擋圈 26。到左邊的止推軸承 22，經(jīng)擋塊 23 傳到端蓋 24 上，此端蓋與齒輪箱體用 螺釘固連，繪圖注意止推軸承 22 的動圈和不動圈的畫法，與擋塊 23接觸的一邊是不動圈，其內(nèi)孔和軸頸之間要畫出間隙。 床尾部分的圓螺母 2是用來對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，以增加絲杠的剛度，外側(cè)的圓螺母是鎖緊用的，由于旋轉(zhuǎn)螺母 2進(jìn)行預(yù)拉伸時，端面磨擦力大，故要止推軸承 5以上減小端面磨擦力。 在完成滾珠絲杠螺母副和伺服電機的計算選型，完成齒輪傳動比計算后 可以著手繪制進(jìn)給伺服系統(tǒng)的機械裝配圖。 在繪制機械裝配圖時，除了從總體上考慮機床布局情況以及步進(jìn)進(jìn)給機構(gòu) 與原機床的聯(lián)系外，還應(yīng)認(rèn)真的考慮與具體結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)的一些問題。 1） 了解原機床的詳細(xì)結(jié)構(gòu)，從有關(guān)資料中查閱床身、縱溜板、橫溜板、刀架等的結(jié)構(gòu)尺寸。 2）根據(jù)載荷特點和支承形式確定絲杠兩端支承軸承的型號，軸承座的結(jié)構(gòu)以及軸承預(yù)緊和調(diào)節(jié)方式，確定齒輪軸支承軸承的型號。 3）減速齒輪的參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸計算，確定齒輪側(cè)隙的調(diào)整方法，在滿足裝配工藝的前提下，合理設(shè)計齒輪箱結(jié)構(gòu)。 4） 考慮各部位間的定位、聯(lián)接和調(diào)整方法。例如，應(yīng)保證絲杠兩端支承與滾珠絲杠螺母同軸，保證絲杠與機床導(dǎo)軌平行，考慮螺母座。軸承座在安裝面上的聯(lián)接與定位、齒輪箱在安裝面上的定位、伺服電機在齒輪箱上的聯(lián)接與定位等。 5）考慮密封、防護、潤滑以及安全機構(gòu)等問題。例如，絲杠螺母的潤滑、防塵、防鐵屑保護、軸承的潤滑及密封、齒輪的潤滑及密封、行程限位保護裝置等。 6）在進(jìn)行各零部件結(jié)構(gòu)設(shè)計時，應(yīng)注意裝配的工藝性，考慮正確的裝配順序，保證安裝、調(diào)試和拆卸的方便。 此外，注意繪制裝配圖時的一些基本要求。例如，制圖標(biāo)準(zhǔn)、視圖布 置及圖形畫法要求、重要的中心距、中心高、聯(lián)系尺寸和輪廓尺寸的標(biāo)準(zhǔn)、重要配合的標(biāo)注、裝配技術(shù)要求、標(biāo)題欄要求等。 3、安裝調(diào)整中應(yīng)注意的問題 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 滾珠絲杠螺母副的制造精度要求高，加工 工藝比較復(fù)雜。都是由專業(yè)工廠按系列化進(jìn)行生產(chǎn)。因此在進(jìn)行設(shè)備改造時，要按廠家生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行選擇。選擇合適以后再決定被改造設(shè)備的 其他相關(guān)部分的結(jié)構(gòu)和尺寸。 利用螺母的 間隙調(diào)整裝置調(diào)整絲杠副間隙時，應(yīng)使調(diào)整后產(chǎn)生的 預(yù)緊力為絲杠副最大負(fù)載的 1 / 3 為宜。在 實際調(diào)整中，可以把車床處于最大工作負(fù)載，使絲杠內(nèi)部仍不產(chǎn)生間隙或者間隙量小于 且運轉(zhuǎn)靈活，并以此作為螺母間隙調(diào)整裝置預(yù)緊的判斷標(biāo)準(zhǔn)。 傳動絲杠軸線上各聯(lián)軸套上的錐銷孔座按十字分布方式進(jìn)行配 做。這是因為同一聯(lián)軸套上分布的錐孔都由同一方向加工時，往往會引起軸線的直線度誤差增大，從而使安裝在絲杠上各零件間的同軸度誤差增大，產(chǎn)生傳動附加載荷，影響絲杠副的傳動性能。 主軸脈沖發(fā)生器的的引出軸按比例 1： 1 無間隙柔性連接傳動，連接后應(yīng)保證兩者都有很好的同步性，安裝中要注意主軸脈沖發(fā)生器是玻璃件，不能隨意敲打碰撞，使用中車床主軸轉(zhuǎn)速不能超過脈沖發(fā)生器的最高許用轉(zhuǎn)速。 第五章、總結(jié) 在我做畢業(yè)設(shè)計的過程中，一個最大的體會就是理論上很簡單的東西，當(dāng)你要試圖去實現(xiàn)的時候，你會發(fā)現(xiàn)它是 那么的難，追其根本原因在于，以前動手太少了 在大學(xué)中缺少了實踐這個環(huán)節(jié)，一方面學(xué)的被動，一方面又沒有充分利用大學(xué)給予的條件，因為面對老師，我總是找不出問題，面對圖書館的圖書，不知道看哪本才好。 三 年的 大學(xué) 生活讓我受益菲淺，最重要的是培養(yǎng)了我吃苦耐勞的精神，腳踏實地的作風(fēng)，較強的社會工作能力。為了使自己能夠全方位的發(fā)展，更好的適應(yīng)這個日新月異的社會 ， 在這幾學(xué)年中，我兢兢業(yè)業(yè)，努力學(xué)習(xí)，嚴(yán)格要求自己，不斷的提高自己各方面的素質(zhì)，爭取在人生的道路上更好的實現(xiàn)社會價值、人生價值和自我價值！ 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 本次畢業(yè)設(shè)計是對我們每個 學(xué)生在校三年來所學(xué)知識與生產(chǎn)實踐技術(shù)所進(jìn)行的一次綜合性的全面考察；培養(yǎng)了我們運用所學(xué)專業(yè)知識解決實際問題的能力；它還為我們了解一般機械工程設(shè)計的基本思想打下良好的基礎(chǔ)；在設(shè)計方案的擬定 ,設(shè)計資料的收集 ,手冊，國標(biāo)選用，設(shè)計方法的運用 ,零部件及總體裝配圖的繪制等方面，有一次較全面的鍛煉。對我們進(jìn)入社會具備一定獨立工作能力起了良好的作用 ,能較好的適應(yīng)工作。 經(jīng)過兩個月的時間，我對機械制造及自動化有了更深刻的了解，不僅回顧了以前所學(xué)的知識，還學(xué)到了許多以前沒有接觸過的新知識，對 應(yīng)用水平有了進(jìn)一步 提高，也清楚了各種標(biāo)準(zhǔn)件的畫法，對數(shù)控技術(shù)，單片機， 認(rèn)識有了進(jìn)一步的深化。 在此一并感謝指導(dǎo)老師劉吉兆教授和同學(xué)在這次設(shè)計中對我的熱心指導(dǎo)和幫助，通過本次設(shè)計使自己有一個綜合性的提高 ,達(dá)到了本次的設(shè)。 參考文獻(xiàn) [1] 周鵬翔、劉振魁主編 .，《工程制圖》第二版 高等教育出版社 ， 2000年 5月 [2] 唐增寶、劉元俊主編 .，《機械設(shè)計課程設(shè)計》（修訂版），華中理工大學(xué)出版社 1995年 1月 [3] 《機械設(shè)計手冊》編寫組編 .，《機床設(shè)計手冊 2》 ，機械工業(yè)出版社 1980年 [4] 《機械設(shè)計手冊》編寫組編 .，《機床設(shè)計手冊 3》，機械工業(yè)出版社 1986年 12月 [5] 東北大學(xué)《機械零件設(shè)計手冊》編寫組編 .，《機床零件設(shè)計手冊》第三版 ，金工業(yè)出版社 ， 1994 年 5月 [6] 華東紡織工學(xué)院、哈爾濱工業(yè)大學(xué)、天津大學(xué)主編《機床設(shè)計圖冊》， 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 ， 1979年 6月 [7] 雷曉玲主編《綜合作業(yè)指導(dǎo)書》 ，機械工業(yè)出版社 ， 2000年 11月 [8] 石光源、周積義、彭福蔭主編《機械制 圖》第三版 ，高等教育出版社 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖 紙 [9] 吳振彪主編 中國人民大學(xué)社 [10] 余英良主編 機械工業(yè)出版社 11] 《機床設(shè)計手冊》編寫組編 . 機床設(shè)計手冊第一，三，四冊 . 械工業(yè)出版社 [12] 明興祖主編 化學(xué)工業(yè)出版社 [13] 胡占齊，楊莉主編 機械工業(yè)出版社 [14] 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