VH50型數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯】

VH50型數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯】,12張CAD圖紙,畢業(yè)論文+開題報告+外文翻譯,VH50,數(shù)控,進(jìn)給,系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計,12,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,開題,報告,外文,翻譯 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 題 目： VH50型數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： （教授級高工） 起迄日期： 設(shè)計地點： 工程中心5號樓 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要 摘要： 文章主要進(jìn)行了VH50數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計。VH50數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)主要用于實現(xiàn)對進(jìn)給運動速度和對刀具相對于工件的位置的自動控制。課題采用了類比的方法對進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計。通過一級皮帶聯(lián)接電機(jī)和絲杠，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為工作臺的直線運動。它選用交流伺服電機(jī)，能夠保證對整個速度區(qū)內(nèi)的平滑控制，基本上沒有振動，有很高的可靠性；選用滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，能夠提高傳動效率，也可以提高定位精度和重復(fù)定位精度；選用同步齒形帶聯(lián)接，結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，傳動效率高。因此這種設(shè)計方式具有極高的使用價值。 關(guān)鍵詞：數(shù)控車床 進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 導(dǎo)軌 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）英文摘要 Title The Design of VH 50 CNC vertical lathe X axis feed system architecture Abstract This paper has been designed VH50 CNC vertical lathe X-axis feed system. VH50 CNC vertical lathe X axis feed system is mainly used to achieve the velocity and position of the tool relative to the workpiece feeding automatically. Subjects using the method of analogy feed system was designed. By a belt coupling the motor and the screw, the rotary motion of the motor into linear motion table. It is the choice of AC servo motor, to ensure smooth control of the speed of the entire region, virtually no vibration, high reliability; the choice of rolling guide and ball screw can improve transmission efficiency can also be improved positioning accuracy and repeatability positioning accuracy; selected timing belt coupling, simple structure, smooth transmission, can buffer the shock-absorbing, high transmission efficiency. Therefore, this design has a very high value. Keywords CNC lathes ; Feed System ; ball screw; the guide way. II 南京工程學(xué)院工業(yè)中心畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 目錄 前言 1 第一章：緒論 2 1.1 引言 2 1.2 選題的背景和意義 3 1.3 研究現(xiàn)狀 3 1.3.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀 4 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 4 1.4. 發(fā)展趨勢 5 第二章：總體方案設(shè)計 7 2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計要求 7 2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和傳動類型 7 2.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 7 2.2.2 進(jìn)給系統(tǒng)傳動類型的選擇 8 2.3 伺服電機(jī)類型的選擇 8 2.4 電動機(jī)與絲杠傳動方式的選擇 8 第三章：X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 10 3.1 電機(jī)型號的確定 10 3.2 絲杠的選用 10 3.2.1 絲杠型號的確定 11 3.2.2 滾珠絲杠的調(diào)整 11 3.3 軸承的選擇 13 3.3.1 軸承的選擇 13 3.3.2 軸承支撐方式的選擇 13 3.3.3 軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 14 3.4 導(dǎo)軌的選擇 15 3.4.1 導(dǎo)軌的分類 15 3.4.2 導(dǎo)軌的選擇 16 3.4.3. 導(dǎo)軌的安裝 16 第四章：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算 17 4.1 X軸向慣量匹配分析計算 17 4.2 X軸向轉(zhuǎn)矩匹配分析計算 18 4.3 X軸向進(jìn)給力計算 18 4.4 X向滾珠絲杠與拉伸量的分析計算 19 第五章：潤滑與防護(hù) 20 5.1. 滾珠絲杠的潤滑與防護(hù) 20 5.2. 軸承的潤滑 20 5.3. 導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 21 5.3.1. 導(dǎo)軌的潤滑 21 5.3.2. 導(dǎo)軌的防護(hù) 21 第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 23 6.1 技術(shù)成本分析的目的與意義 23 6.2 成本計算依據(jù) 23 6.3 成本材料構(gòu)成 24 6.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件 24 6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)件外購費用 25 第七章 結(jié) 論 27 參 考 文 獻(xiàn) 28 致 謝 29 II 前言 計算機(jī)交流現(xiàn)在變成了數(shù)控技術(shù)中最普遍的通訊方式，由于計算機(jī)擁有極高的精確性，使用十分簡單方便，因此有很多用戶都喜歡使用這種方式[1]。數(shù)字控制機(jī)床可以稱為CNC，每一臺數(shù)控機(jī)床上都安裝了程序監(jiān)控裝置。數(shù)控車床也是數(shù)控機(jī)床里面的一種，也被叫做CNC車床，是我國們國家使用的最多的機(jī)床，同時該類數(shù)控機(jī)床的銷售量是最高的，每年它的產(chǎn)量是機(jī)床生產(chǎn)總數(shù)的四分之一。它是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品，它里面包含了電氣功效，機(jī)械結(jié)構(gòu)，氣動機(jī)械，液壓裝備，信息管理和微電子技術(shù)和其他許多個技術(shù)機(jī)器,該數(shù)控機(jī)床在對工件進(jìn)行粗加工的效率非常高，相當(dāng)高的精度，靈活性和自動化程度高的特性。由于現(xiàn)在技術(shù)水平一直提高，大家對這樣類型的數(shù)控車床的加工速度，柔性化，可靠性的一些要求一直增加，不過正由于這種情況數(shù)控水平才會不斷發(fā)展[2]。 從數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)開始，它的水平一直在發(fā)展，它的使用范圍已經(jīng)占據(jù)了大部分的制造（汽車制造，醫(yī)療器械，輕工業(yè)）整體市場?？偫ǘ?，數(shù)控車床的發(fā)展方向主要在以下幾個方面看出來：具有高速和高精度的優(yōu)點，加工又穩(wěn)定，水平可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控車床CAD簡化設(shè)計和模塊化設(shè)計。現(xiàn)在,我國的研發(fā)和制造能力繼續(xù)進(jìn)步,我國目前從進(jìn)口數(shù)控車床進(jìn)入到數(shù)控車床制造的國家,這幾十年里的進(jìn)步反映了我們數(shù)控行業(yè)已經(jīng)能夠與外國數(shù)控行業(yè)競爭,而且遲早會超越他們。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，是能夠自己操縱刀架的坐標(biāo)和進(jìn)給速度的運動機(jī)構(gòu)。其控制系統(tǒng)的數(shù)值對進(jìn)給運動進(jìn)行控制，機(jī)床傳動結(jié)構(gòu)，數(shù)控機(jī)床坐標(biāo)和工件外形的位置精度取決于幾何準(zhǔn)確度，精密度，穩(wěn)定性和敏感性。 第一章：緒論 1.1 引言 數(shù)控技術(shù)指根據(jù)文字語言，外文加上一些數(shù)字還有圖形等合成的一些數(shù)字指令控制機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的要求工作的一種技術(shù)。沒有別的需求，我們通常通過計算機(jī)技術(shù)對數(shù)字程序來操控，因此此等方式也往往叫做電腦數(shù)字控制。它能夠自動控制機(jī)床按照編好的程序來進(jìn)行加工。 數(shù)控車床是眾多自動化機(jī)床的其中之一,它的精度很高，生產(chǎn)效能高，再加上普遍的工藝性能，能夠切削直（斜）線氣瓶，圓弧和各類螺紋，它目前的數(shù)控機(jī)床也有專用功能和精密線性插值補(bǔ)償可以對所有類型的復(fù)雜零件進(jìn)行批量處理，為許多公司都帶來了無法估量的經(jīng)濟(jì)價值增長。現(xiàn)在數(shù)控車床已經(jīng)變得越來越重要了，經(jīng)過這些年來一直的進(jìn)步，許多國家已經(jīng)開始重視它了，而且?guī)椭涌爝M(jìn)步的進(jìn)程。 進(jìn)給系統(tǒng)包含了伺服電機(jī)，電機(jī)是數(shù)控系統(tǒng)直接操縱和運作的，并且通過實際應(yīng)用和檢測，最后的結(jié)果對公司的利益增長很有幫助，它可以符合國家在精度等級方面的要求?？梢院线m輕松地操縱進(jìn)給運動，操控加工工具根據(jù)要求加工出工件的外形,然后使用其他特別的數(shù)控技術(shù)能夠有效地清除干擾，以此取得穩(wěn)定靈敏的進(jìn)給系統(tǒng)[3]。 伺服電機(jī)運動時特別穩(wěn)定而且操作起來方便易懂，數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)里大部分都是安裝的伺服電機(jī)，能夠簡單并且精確的對X軸和Y軸這兩個軸同時進(jìn)給和操縱，,如此跟一般的普通機(jī)床相比更方便，操作員的工作強(qiáng)度降低了，這種方式的出現(xiàn)意味著數(shù)控技術(shù)又進(jìn)步了一大步[4]。在1960年之前，大部分都是使用步進(jìn)電動機(jī)來提供動力的；直流伺服電機(jī)在20世紀(jì)60到70年代里發(fā)展的很快，是開始良好起步和全面進(jìn)步的階段，可是因為直流伺服電機(jī)加裝了換向裝置，價錢變多了，會出現(xiàn)很多故障，而且保養(yǎng)的時候比較麻煩，會對別的機(jī)器造成電磁干擾，機(jī)床的動態(tài)性能會有改變,伺服電動機(jī)組成和操控水平和永磁材料在20世紀(jì)80年代開始，有人發(fā)明了新的電動機(jī)，這些電動機(jī)跟老的電動機(jī)相比有很多優(yōu)點，它們能夠一起完成弱磁升速控制，這會增加多的機(jī)器調(diào)速周期，而且這些電動機(jī)同樣能夠滿足數(shù)控機(jī)床的各種需求[5]。 交流伺服電動機(jī)因為不具備某些額外的裝置，因此當(dāng)加工時能夠達(dá)到正常的水平，而且關(guān)于保護(hù)以及維護(hù)相關(guān)的方面不需要有很高的要求。這樣的電動機(jī)在運作的時候沒有很大的震動以及雜音，定子繞組的散熱功能很強(qiáng)，能夠快速降溫，和機(jī)械部件相關(guān)的慣量會比較低，所以系統(tǒng)反應(yīng)擁有相當(dāng)高的快速性。相等功率的條件下它的體積和重量會比較小，所以能夠在高速重載的情況下加工零件。 1.2 選題的背景和意義 1、進(jìn)給系統(tǒng)是用來收取系統(tǒng)傳遞的信號的，在受到放大與轉(zhuǎn)換結(jié)束，再給機(jī)床提供動力，行駛設(shè)定好的動作。它有很高的靈敏性，而且它的傳動精度也相當(dāng)高，反應(yīng)時間短，并且加工的時候很穩(wěn)定，系統(tǒng)的組件有很高的剛度，而且各組件的使用時間也很長，而且可以解決運動時的間隔。 2、進(jìn)給系統(tǒng)選取的一個滾珠絲杠傳遞動力，能夠把滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦，并能夠符合降低摩擦的必要條件。這種絲杠是滾動摩擦，所以摩擦較小，損耗小，傳動的時候沒有間隔。 3、選取皮帶輪聯(lián)接絲杠與電機(jī)，部件分布簡潔，傳動平穩(wěn)問題，皮帶驅(qū)動的組合了鏈傳動和齒輪帶動自己的優(yōu)勢，能夠緩解震動，能夠在大俯仰軸和多軸之間傳遞動力，結(jié)構(gòu)緊湊，損耗很低，通常只有百分之二，而且其成本很低，無需潤滑，保養(yǎng)方便。 4、用電壓變化調(diào)速范圍寬伺服電機(jī)的速度控制，可以在很寬的范圍內(nèi)不斷改變。轉(zhuǎn)子慣量低，就是可以執(zhí)行快速開始和停止。比如說交流伺服電動機(jī)工作可靠不變、擁有極高的操控性能、反應(yīng)時間很短、電機(jī)敏銳度高，擁有特別嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械特質(zhì)和特別嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼{(diào)整特質(zhì)的非線性度特性。 1.3 研究現(xiàn)狀 數(shù)控機(jī)床是電腦控制，精密測量，精密機(jī)械，氣動，液壓，潤滑技術(shù)典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品的全面應(yīng)用，成為了制造產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵?，F(xiàn)在，數(shù)控機(jī)床企業(yè)都呼吁主要加工設(shè)備，加工各個領(lǐng)域里得到了非常廣泛的應(yīng)用。這幾年，數(shù)控機(jī)床快速變化，有很多新的布局和新的功能的機(jī)床被生產(chǎn)出來，各種性能不同，功能不同還有價格不同的新型機(jī)床陸續(xù)涌現(xiàn)，普通的機(jī)床正常退出市場，這些新型的機(jī)床已經(jīng)成了市場的主流。 任何國家在制造數(shù)控化機(jī)床的效率和對數(shù)控化車床的消化具體的展現(xiàn)了每個國家的機(jī)器生產(chǎn)業(yè)的技術(shù)進(jìn)步能力，而且能夠體現(xiàn)出一個國家的綜合國力。現(xiàn)在，大部分海外技術(shù)水平已經(jīng)一馬當(dāng)先了，但是我國卻展現(xiàn)的十分不好，相差的還是非常大。 1.3.1 國外的發(fā)展現(xiàn)狀 數(shù)控車床發(fā)達(dá)國家研究了很長一段時間，它已經(jīng)擁有了很多經(jīng)驗，因此與中國相比技術(shù)水平也比較高。詳細(xì)的體現(xiàn)可以在四個地方看出：（一）多軸加工和高速，高精度數(shù)控車床已成為一項基本技能，同時納米控制處理也是的發(fā)展趨勢; （二）機(jī)床的多軸加工的方法被普遍的用在了航空航天制造，能源，造船，汽車維修行業(yè); （三）由于不斷改善的處理和智能監(jiān)控技術(shù)，甚至在廠房都可以拿到機(jī)器狀況資料。經(jīng)過剖判資料，我們可以推斷機(jī)器自身的情況，再對它做一些對應(yīng)的保養(yǎng)。此方法不知可以防止了損失的出現(xiàn)，同時也極好的保證看機(jī)器正常工作的穩(wěn)定性，增加了使用次數(shù); （四）機(jī)器的誤差發(fā)現(xiàn)和補(bǔ)償技術(shù)會更加靈敏，讓我們可以在一個適當(dāng)?shù)臅r候結(jié)束機(jī)器補(bǔ)償?shù)目睖y。很多外國有名的公司都是通過如此的方法來制造精度極高的機(jī)床的。 我們國家生產(chǎn)的數(shù)控車床依然有著一些不好的地方，盡管經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床便宜，不過因為我們國家要進(jìn)步，所以我們的國家是需要更高端技術(shù)的數(shù)控車床。因此，我們應(yīng)該提高數(shù)控車床創(chuàng)新強(qiáng)度，一直革新和完備已經(jīng)擁有的功能，最后能夠處理主機(jī)雖大，但不強(qiáng)，數(shù)控系統(tǒng)和技術(shù)結(jié)構(gòu)的發(fā)展水平地下，糟糕的經(jīng)濟(jì)利益，以促進(jìn)一些問題整個核心的競爭力，以期占領(lǐng)更多世界市場[6]。 1.3.2 國內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 中國的數(shù)控車床的成長起步于上世紀(jì)70年代，30年的發(fā)展出現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)水平的數(shù)控車床，數(shù)控萬能車床，高檔數(shù)控車床三種形式的車床。便宜的車床，因為價格便宜，在很多企業(yè)起步的時候得到了普遍的使用，特別一些私營的公司，而且我們國家現(xiàn)用的大部分都是這種機(jī)床。稍微高檔一些的級別，差不多能應(yīng)付國內(nèi)工廠的需求，不過很多的高端的車床的都是進(jìn)口的和合資制造的。這揭示了中國的數(shù)控車床弱點。雖然近幾年發(fā)展起來了一些高檔車床，比如具有Y軸車削中心，不過這么高級別的床子單單靠手段革新是沒有用的，更加要占領(lǐng)跟多的機(jī)床市場，然后要讓大家都稱贊這種機(jī)床?，F(xiàn)在我們國家的數(shù)控技術(shù)發(fā)展的還是很快的，不過相比與海外依然有非常大的差距，這主要體現(xiàn)在水平低的生產(chǎn)盈余但是高端機(jī)床沒有多少；我們國家現(xiàn)在還是沒有花大力氣在產(chǎn)品的研發(fā)里面，所以現(xiàn)在我們高端機(jī)床的基礎(chǔ)還是不行，生產(chǎn)的機(jī)床質(zhì)量也不好。 1. 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 發(fā)展趨勢 隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和信息技術(shù)的一直進(jìn)步和數(shù)控的集成系統(tǒng)一直調(diào)整，讓數(shù)控車床和生產(chǎn)系統(tǒng)有了下面的發(fā)展方向。 （1）高速化及高精度化 生產(chǎn)速度，產(chǎn)品品質(zhì)是我們現(xiàn)在發(fā)展技術(shù)的關(guān)鍵。高效還有精度級別好高的技術(shù)能夠快速提高工作速度，增加生產(chǎn)品質(zhì)和等級，減小制造時間和增加銷售競爭力。高速，高精度，大部分能在主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度，運算時間相關(guān)方面看出來，選取網(wǎng)格解碼器檢測和增加機(jī)床工作路徑精密和其他相關(guān)部分。現(xiàn)在，主軸轉(zhuǎn)速20000?40000r/ min的數(shù)控機(jī)床正變得越來越受歡迎，許多歐美的高速數(shù)控機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速可以轉(zhuǎn)到六萬轉(zhuǎn)每分鐘，而且那些轉(zhuǎn)速更高的超高速機(jī)床已經(jīng)在研究和制造了。 （2）多軸聯(lián)動加工與復(fù)合加工 現(xiàn)在由于要達(dá)到高速，高精度，輔助功能結(jié)構(gòu)的目的，那些主軸，直線電機(jī)已經(jīng)有飛速的進(jìn)步了，有了更大的使用范圍。 通過5軸來加工零件的三維表面，可用于切削幾何參數(shù)的最佳工具，它的表面糙度低，同時加工速度都有了相當(dāng)大的增加了。現(xiàn)在因為電主軸已經(jīng)制造出來了，從而讓5軸聯(lián)動機(jī)床來加工工件變得十分的簡單，大大減少了它的生產(chǎn)難度和價格，現(xiàn)在系統(tǒng)的成本已經(jīng)變得相當(dāng)靠近了。所以那種精度高而且能夠多軸同時加工的機(jī)床得到了很好的環(huán)境來發(fā)展。 （3）智能化、開放式、網(wǎng)絡(luò)化 通過現(xiàn)在的遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，機(jī)器生產(chǎn)商能夠通過遠(yuǎn)程機(jī)器建立技術(shù)支援系統(tǒng)，實現(xiàn)資料傳遞，保存，查找與觀看，從而能夠幫助使用者查找問題。正是因為現(xiàn)在的遠(yuǎn)程通訊，使用者能夠立刻得到機(jī)床生產(chǎn)公司的技術(shù)支援，生產(chǎn)公司能夠精確無誤，確切地獲取客戶使用機(jī)器的狀態(tài)信息，然后開始在線甄別機(jī)器狀況，達(dá)到機(jī)床加工和修復(fù)的遠(yuǎn)程化，能夠增加服務(wù)效率，而且能夠幫助增加成品的品質(zhì)。 （4）高柔性化 柔性講的是數(shù)控機(jī)床中能夠符合加工材料改變的特性。數(shù)控機(jī)床從開始到現(xiàn)在，根據(jù)加工材料的不同，會做出不同的改變，而且在增加機(jī)床柔性的時候， 向著每個結(jié)構(gòu)柔性化與系統(tǒng)柔性性化這個趨勢進(jìn)行改變。數(shù)控車床，添補(bǔ)不一樣空間的刀具庫與自動換刀的機(jī)械臂，添加第二主軸與托盤部件，也可以能夠加上配套的機(jī)器人和搬運車，從而形成另一個加工中心。 （5）綠色化 現(xiàn)在數(shù)控車床一定要重視環(huán)境的保護(hù)與能源的節(jié)約，就是要體現(xiàn)出數(shù)控加工技術(shù)的綠色化。由于現(xiàn)在環(huán)境污染越來越嚴(yán)重以及資源不夠的條件下，數(shù)控加工的綠色化已經(jīng)變得十分重要，我們國家的資源和環(huán)境方面的問題特別的嚴(yán)重。所以，這些年不加或者很少添加冷卻液，進(jìn)行干加工或者半干加工的節(jié)能環(huán)保型的機(jī)床已經(jīng)生產(chǎn)了很多出來了，而且正在一直研究和進(jìn)步。綠色制造的發(fā)展方向會加快我們國家節(jié)能環(huán)保車床進(jìn)步的進(jìn)程，從而有更加多的市場占有率。 第二章：總體方案設(shè)計 1 2 2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計要求 進(jìn)給系統(tǒng)在數(shù)控車床屬于重要組成部分，它的運動是根據(jù)反饋裝置再由數(shù)字操控，是由機(jī)械傳動組件與形成主要動力然后再加上操縱它們加工的各種動作部件組成的[7]?，F(xiàn)在機(jī)床的進(jìn)給運動還是通過電機(jī)還有絲杠再加上工作臺，最后完成了整個進(jìn)給的。 進(jìn)給系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性直接影響數(shù)控機(jī)床的定位和輪廓加工精度。從系統(tǒng)控制的角度看，決定進(jìn)給系統(tǒng)性能的主要因素有系統(tǒng)的剛度、慣量、精度和動特性等。傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，直接影響到進(jìn)給系統(tǒng)的切削能力和加減速性能；穩(wěn)定性和靈敏度；傳動部件的精度與系統(tǒng)的動態(tài)特性，決定了機(jī)床的輪廓加工和定位精度，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必須要保證很高的定位精度和重復(fù)定位精度，而且還要有不錯的靈敏性。所以我們應(yīng)該設(shè)計出沒有間隙、剛度高、摩擦低和阻尼比符合的機(jī)床從而保證數(shù)控機(jī)床的傳動精度與加工的穩(wěn)定。為了滿足上述的要求,在設(shè)計的時候應(yīng)該選用下面的方法: 1，盡可能的解決掉工作時產(chǎn)生的間隔,降低回程時的誤差。 2，降速比一定要選取非常合適的。 3，現(xiàn)在要盡可能的選取短的傳動帶，然后用預(yù)緊的措施來增加的剛度。 4，最大可能的選取那些摩擦力比較小的機(jī)構(gòu)來傳動。 所以，我們先假設(shè)這個進(jìn)給系統(tǒng)是選取伺服電機(jī)來提供動力，通過一級皮帶降速傳遞給絲杠，最后帶動工作臺做直線移動,完成了數(shù)控車床的X向進(jìn)給運動。 2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和傳動類型 2.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 數(shù)控車床中進(jìn)給傳動結(jié)構(gòu)，一定要讓進(jìn)給運動的坐標(biāo)和速度兩個方面一起達(dá)到自動控制。一個完整的進(jìn)給系統(tǒng)(閉環(huán)控制)，通常由位置比較和放大單元、驅(qū)動單元、機(jī)械傳動裝置及檢測反饋元件等組成。機(jī)械傳動裝置是將驅(qū)動源旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為工作臺直線運動的整個機(jī)械傳動鏈，包括減速裝置和絲桿螺母副等。 2.2.2 進(jìn)給系統(tǒng)傳動類型的選擇 靜壓絲杠螺母副和滾珠絲杠螺母副是進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中經(jīng)常使用的 1 靜壓絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母的摩擦非常低，僅是滾珠絲杠的十分之一，它的靈敏度很高，間隙也很小，運動平穩(wěn)熱變形小，而且可以提高傳動系統(tǒng)的精度。靜壓絲杠螺母副的價錢很高，而且還需要有配套的供油系統(tǒng)，所以多用于高精度的磨削類機(jī)床。 2 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副的傳動功效能夠達(dá)到百分之八十五到百分之九十八，是一般滑動絲杠副的兩到四倍。滾珠絲杠的摩擦角小于1°，所以不能夠自鎖。若是滾珠絲杠副啟動起落活動，那么一定要有制動機(jī)器。滾珠絲杠的靜摩擦和動摩擦指數(shù)基本上不存在區(qū)別。它能夠解決反向間隔然后給與預(yù)緊力，能夠幫助增加定位精度和剛度[8]。 綜上所述，這次課題我選用的是滾珠絲杠。 2.3 伺服電機(jī)類型的選擇 伺服電機(jī)是伺服系統(tǒng)里能夠操控機(jī)械結(jié)構(gòu)按某種軌跡行動的執(zhí)行部件，伺服電機(jī)能夠幫助電機(jī)迂回變速。能夠相當(dāng)無誤的操控速度和坐標(biāo)精度，能夠把電信號通過某種規(guī)則變?yōu)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來使被操縱的部件運動。 伺服電機(jī)里面也有直流和交流之分。直流伺服電機(jī)它能夠嚴(yán)格的保證速度的穩(wěn)定性，而且它的本質(zhì)很容易被人了解，操作起來也很順手，成本也不高，不過它不能夠高速運轉(zhuǎn)，而且它的散熱不行。 交流伺服電機(jī)可以平穩(wěn)的控制每個區(qū)域的速度，不會出現(xiàn)振動。它可以控制很高的轉(zhuǎn)速，工作效率很高，在百分之九十以上，能夠良好的散熱，可以進(jìn)行精確的位置定位，在正常范圍內(nèi)能夠控制恒力矩穩(wěn)定，沒什么噪音。 所以在這次的課題里我們選取的是交流伺服電機(jī)。 2.4 電動機(jī)與絲杠傳動方式的選擇 電動機(jī)和絲杠之間的常用的傳動方式有三種： 1，聯(lián)軸器傳動 聯(lián)軸器是聯(lián)接進(jìn)給部件的兩根軸讓它們同時旋轉(zhuǎn)傳遞動力和運動的一種部件。目前，有許多類型的耦合，液壓，電磁和機(jī)械式聯(lián)軸器。機(jī)械耦合是使用的普遍的。 2，齒輪傳動 齒輪傳動的使用很普遍，不同機(jī)床的傳動裝置里基本上全部有齒輪傳動。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)運用齒輪傳動的作用有：一是讓伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)速較高但轉(zhuǎn)矩很低轉(zhuǎn)變?yōu)閳?zhí)行部件的轉(zhuǎn)速較低不過轉(zhuǎn)矩很大;二是減小滾珠絲杠和移動部件的慣量。也能夠確保開環(huán)系統(tǒng)中規(guī)定的運動精度。 要想盡可能的降低齒側(cè)間隔相對于數(shù)控機(jī)床加工精度的作用，往往在部件配合上想辦法，來降低或解決齒輪副的空程誤差?？梢赃x用雙片齒輪錯齒法，使用偏心套調(diào)整齒輪副中心距也可以運用軸向墊片改變法解決齒輪間隔。 3，同步齒形帶傳動 同步齒形帶是不久之前研發(fā)的。主要通過皮帶的凹槽和帶輪的輪齒相互嚙合，來工作的。這讓它有了其它很多形式的帶傳動的好處；沒有相對的滑動，平均傳動十分穩(wěn)定，傳遞動力十分平穩(wěn)。同時齒形帶的強(qiáng)度高、厚度小、重量輕。所以經(jīng)常被用在高速運動的場所，齒形帶不用張的十分緊，所以施加在軸與軸承上的力很低，傳動時損耗特別低，所以，現(xiàn)在大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床上安裝的都是它[9]。 綜上所述，本次設(shè)計選用的是同步齒形帶傳動 帶輪與電機(jī)軸絲杠軸的連接采用的是脹緊套連接：脹套連接在進(jìn)給傳動的系統(tǒng)中是消除間隙的一種比較比較好的方法，它主要依靠內(nèi)外錐環(huán)的摩擦和摩擦作為動力傳遞。這樣的連接沒有像鍵連接一樣的間隙，這種方式得到了應(yīng)用越來越多。 第三章：X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計原始數(shù)據(jù)： 1 X向快速移動速度： 15m/min 2 X向工進(jìn)速度： 15000mm/min 最小進(jìn)給單位： X：0.005mm 3 X向絲杠型號：R40-10T4-FDI-627- 867-0.012.（臺灣上銀） 4 X向行程：350mm. 5 X向伺服電機(jī)型號：施耐德 BCH1304N11C，X向進(jìn)給系統(tǒng)采用齒形皮帶1:1.3降速傳動 6 軸承型號: 30X52X15 (2組每組3件)/ 30TAC62BDTC10PN7A（NSK） 7 X向傳動滾動導(dǎo)軌為：BM45-C2-1055.5-29-29-G2-V3/施耐博格。 1 2 3 3.1 電機(jī)型號的確定 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計原始數(shù)據(jù)確定X向伺服電機(jī)型號為施耐德BCH1304N11C。 查詢施耐德伺服電機(jī)手冊如表3.1，確定伺服電機(jī)的參數(shù) 表3.1伺服電機(jī)參數(shù) 3.2 絲杠的選用 3.2.1 絲杠型號的確定 根據(jù)畢業(yè)設(shè)計原始數(shù)據(jù)確定滾珠絲杠型號為R40-10T4-FDI-627- 867-0.012.（臺灣上銀）。 查詢資料，確定絲杠的各項參數(shù)： 公稱直徑為40mm，導(dǎo)程為10mm， 絲杠螺紋部分長度為627mm， 絲杠總長為867mm， 任意300mm內(nèi)導(dǎo)程誤差不超過0.012mm。 1 2 3 3.1 3.2 3.2.1 3.2.2 滾珠絲杠的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。想要確保滾珠絲杠副的反向傳動精度與軸向剛度，一定要解決軸向間隔。往往選取雙螺母給與預(yù)緊力的方式解決軸向間隔，不過一定要防止預(yù)緊力過大，預(yù)緊力過大能夠引起傳動損耗增加、摩擦力提高、損耗增加、減少了使用的期限 [10]。 滾珠絲杠螺母上的回珠滾道形式被叫做滾珠絲杠的循環(huán)，它的方式有內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)，它有圖3.1所示的內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)如圖3.1a所示，其回珠滾道布置在螺母內(nèi)部，滾珠在返回過程中與絲杠接觸，回珠滾道通常為腰型槽嵌塊，一般每圈滾道都構(gòu)成獨立封閉循環(huán)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)緊湊、定位可靠、運動平穩(wěn)，而且不易發(fā)生滾珠磨損和卡塞現(xiàn)象，但其制造較復(fù)雜，此外，也不可用于多頭螺紋絲杠傳動。 外循環(huán)滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)如圖3.1b所示，其回珠滾道一般布置在螺母外部，滾珠在返回過程中與絲杠無接觸。外循環(huán)只要有一個統(tǒng)一的回珠滾道，因此，結(jié)構(gòu)簡單，制造容易；但它對回珠滾道的結(jié)合面要求較高，滾道連接不良，不僅影響滾珠平穩(wěn)運動，嚴(yán)重時甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，此外，外循環(huán)絲杠運行時的噪聲也大。 a)內(nèi)循環(huán) b）外循環(huán) 圖3.1滾珠絲杠的循環(huán)方式 綜上所述，本次設(shè)計選用的是雙螺母式內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。 常用的雙螺母消除軸向間隙的結(jié)構(gòu)形式有三種： 圖3.2墊片調(diào)隙式 (1) 墊片調(diào)隙式　如圖3.2，預(yù)緊的時候只需要變換墊片的厚度，就能夠改變左右螺母的軸向位移的距離，改變預(yù)緊力。墊片預(yù)緊的結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高、剛性好，但預(yù)緊的控制比較困難，而且預(yù)緊一般只能在絲杠生產(chǎn)的廠家進(jìn)行。 圖3.3螺紋調(diào)隙式 (2) 螺紋調(diào)隙式　如圖3.3，通過改變預(yù)緊螺母的位置就可以改變預(yù)緊力，而且還能固定絲杠螺母。螺母預(yù)緊的方法結(jié)構(gòu)比較簡單，調(diào)整方便，它可以在機(jī)床裝配、維修時現(xiàn)場調(diào)整，但預(yù)緊力的控制同樣比較困難。 (3) 齒差調(diào)隙式　齒差預(yù)緊調(diào)整時，需要把外齒輪拿下來，再將兩個螺母同向旋轉(zhuǎn)，讓兩個螺母產(chǎn)生相對的軸向位移后，再把外齒輪裝上去。齒差預(yù)緊的好處是能夠準(zhǔn)確的調(diào)整預(yù)緊力，但是它的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工制造和安裝調(diào)整的步驟比較多，所以實際應(yīng)用的比較少。 本次設(shè)計我們選用的是墊片調(diào)隙式。 3.3 軸承的選擇 3.3.1 軸承的選擇 因為滾珠絲杠是一根轉(zhuǎn)軸，既要承受軸向力，又要承受徑向力，而且因為是機(jī)床絲杠，要保證加工時的穩(wěn)定性，所以選擇角接觸球軸承。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計原始參數(shù)得到軸承型號: 30X52X15 / 30TAC62BDTC10PN7A（NSK）。 3.3.2 軸承支撐方式的選擇 如圖3.4支承方式 A.‘雙推-自由’式 這樣的支承能夠用在短的絲杠上。 B.‘雙推-單推’或‘單推-單推’式 它的好處是能夠?qū)z杠進(jìn)行預(yù)拉伸安裝，預(yù)拉伸能夠讓： ①降低絲杠由于自重產(chǎn)生的彎曲。 ②絲杠的拉壓剛度能夠在推力軸承預(yù)緊力大于絲杠最大軸向載荷三分之一的情況下，增加到4倍。 ③溫升影響不了絲杠的長度，所以能夠保持絲杠的精度 C.‘雙推-支承’式 這樣的方式不會產(chǎn)生由于絲杠自重而引起的彎曲和高速轉(zhuǎn)動的時候自由端的搖晃。 D.‘雙推-雙推’式 這種支承方式是四種里面剛度最高的。如果軸承沒有軸向間隙，則可提高絲杠的拉力和壓縮剛度四倍。能夠啟動安裝前的張力，解決熱膨脹。不過這種支承方式有個最嚴(yán)重的缺點：實現(xiàn)預(yù)拉伸和調(diào)整的時候比第二種繁瑣。 圖3.4支承方式 本次課題我選擇的是第四種支承方式。 3.3.3 軸承間隙的調(diào)整和預(yù)緊 軸承間隙的調(diào)整： 角接觸球軸承回轉(zhuǎn)精度高、轉(zhuǎn)速高，應(yīng)用較廣泛，但調(diào)整間隙時需將軸承及調(diào)整零件全部拆卸。其原因是其結(jié)構(gòu)特點決定了工作狀態(tài)中，承受徑向載荷時引起附加軸向力，使軸承的內(nèi)外環(huán)產(chǎn)生分離趨勢，故都成對使用，經(jīng)調(diào)整相互壓緊達(dá)到消除軸向間隙而預(yù)緊，對于角接觸軸承的間隙以0.004mm(間隙)至-0.016mm(過盈)為宜，零間隙的壽命系數(shù)可達(dá)100%。在高速輕載機(jī)構(gòu)中軸頸與內(nèi)環(huán)間隙為0～0.004mm、外環(huán)與軸承座間隙以0.004～0.008mm為宜，一般安裝時用手輕推到安裝位置即可達(dá)到要求。 滾動軸承預(yù)緊的目的和使用，主要表現(xiàn)在以下五個方面： (1)使旋轉(zhuǎn)軸在軸向和徑向能獲得正確的定位。在一定的載荷范圍內(nèi)，加預(yù)緊軸承的彈性變形量比不加預(yù)緊軸承的變形量要小，因此，可以提高軸的旋轉(zhuǎn)精度和軸的剛性，如機(jī)床主軸的支承軸承。 (2)用預(yù)緊軸承支撐的軸具有較高的引導(dǎo)精度，因為負(fù)荷作用下軸的撓曲能力受到了預(yù)緊的限制。減少軸向和徑向的竄動量，使無載荷區(qū)滾動體能得到較好的引導(dǎo)，有利于減少軸承部位的振動和噪聲，如電動機(jī)軸承。 (3) 預(yù)載量能夠優(yōu)化軸承載荷的分布，增加軸承的承載面積，增加軸承承載力分布的合理性和操作的可靠性，以此增加軸承的使用期限。 (4) 滾動體的自旋與公轉(zhuǎn)時的打滑現(xiàn)象會在高速輕載運行的情況下出現(xiàn)，水平軸安裝推力軸承，預(yù)緊力能夠讓滾動機(jī)呆在正確的地方。 (5)運轉(zhuǎn)過程中，軸承的磨損與壓沉使間隙增大，但可以通過預(yù)緊加以補(bǔ)償適當(dāng)?shù)念A(yù)緊能夠消除震動對軸承的損壞和磨損，一般而言，滾動軸承具有一定的內(nèi)部間隙，不過在不同的場合，軸承無論是單次安裝或是組合在一起，用戶往往會對軸承的壓力預(yù)載，從而讓滾動體與內(nèi)外套圈間引起輕微的預(yù)變形，來確定軸承內(nèi)外套圈都保持在壓緊形態(tài)，如果兩個角接觸軸承作背靠背組合的情況，它的壓力中心的距離L會比軸承中心距l(xiāng)大,在面對面組合中L小于l，就是背靠背組合時，就算軸承中心距很短，也能夠承載比較高的傾覆力矩，因為力矩負(fù)荷引起的徑向力和軸承磨損都要比面對面組合時要小，若運轉(zhuǎn)時，軸的溫升比軸承箱高，則根據(jù)安裝時的環(huán)境溫度而確定的預(yù)緊將會增加，面對面組合軸承內(nèi)預(yù)壓增加量比背靠背組合軸承大[11]。 無論是面對面或是背靠背，徑向熱膨脹都使間隙減少或使預(yù)緊增加。且在面對面組合軸承中，軸向熱膨脹更加劇這一趨勢，但背靠背組合中，卻削弱這一趨勢，如果兩軸承間隔不變，軸承及附件的熱膨脹系數(shù)相同，那么徑向和軸向的熱膨脹就會互相抵消，所以，預(yù)緊不會改變，不過這種特性只在背靠背組合中合適。 因此本次設(shè)計中我們選用串聯(lián)加背靠背的組合方式來安裝軸承。 3.4 導(dǎo)軌的選擇 3.4.1 導(dǎo)軌的分類 通過導(dǎo)軌之間不同的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌可以分為滑動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌三種。 (1) 滑動導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌是通過滑動摩擦來進(jìn)行工作的。一般這種導(dǎo)軌也可以被叫做滑動摩擦導(dǎo)軌，因為它的支承導(dǎo)軌和滑塊之間主要是產(chǎn)生的滑動摩擦。這種導(dǎo)軌生產(chǎn)簡便，能夠承受很大的重力，有很高的抵抗震動的能力，而且它可以包容一定的外形差別，等等好處。它的不好的地方是是因為是滑動摩擦，所以它產(chǎn)生的阻力很大，損耗高。不過因為滑動導(dǎo)軌在機(jī)械產(chǎn)物中運用的很普遍，為了降低損耗，增加坐標(biāo)位置的準(zhǔn)確性，一般是選取用恰當(dāng)?shù)膶?dǎo)軌材料，選用合適的熱處理與加工方式，可以選用好的鑄鐵，合金耐磨鑄鐵或鑄鋼導(dǎo)軌，導(dǎo)軌表面以滾動硬化，表面硬化，涂層鉻，鉬等方式，以增加導(dǎo)軌的耐磨性。還有，選用剛剛研發(fā)的工程塑料能夠符合導(dǎo)軌的低摩擦、耐磨、無匍匐的特性。 (2) 靜壓導(dǎo)軌。在兩個相對運動的導(dǎo)軌面之間，通入具有一定壓力的液壓油或氣體，并且在工作過程中，使其油腔或氣腔的壓力隨外載荷的變化而改變，就可以實現(xiàn)導(dǎo)軌面之間始終處于液體或氣體的摩擦狀態(tài)下運行。 靜壓導(dǎo)軌按運動介質(zhì)分為液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌。前者多用于中、大型機(jī)床和儀器，如磨床、鏜床、三坐標(biāo)測量儀等;后者多用于精密、輕載、高速的精密機(jī)械和儀器上，如圖形發(fā)生器、自動繪圖機(jī)、三坐標(biāo)測量機(jī)等。 (3)　滾動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌之間的摩擦是滾動摩擦，導(dǎo)軌中間是放置在球、輥或針輥和滾動體，實現(xiàn)導(dǎo)軌沒有滑動的相對運動。這樣的導(dǎo)軌損耗低，使用壽命長，定位精度高，靈敏度高，運動穩(wěn)定，輕便靈活，低速無爬行，不過因為導(dǎo)軌面與滾動體之間是點或者面的形式接觸，因此抗振性能不行，接觸時產(chǎn)生的力大，對滾動體的尺寸和外形精度、導(dǎo)軌面的直線度等規(guī)則較高，部件之間繁雜，生產(chǎn)難度大，價格昂貴。它能夠在加工機(jī)構(gòu)行動統(tǒng)一，行動敏銳和定位精度高的場所里使用，所以在高精密的機(jī)電一體化產(chǎn)物里使用很普遍。 3.4.2 導(dǎo)軌的選擇 綜上所述，本次設(shè)計我們選用滾動導(dǎo)軌。 根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計的原始數(shù)據(jù)，我們得到了滾動導(dǎo)軌的型號： BM45-C2-1055.5-29-29-G2-V3/施耐博格 1. 2. 3. 3.1. 3.2. 3.3. 3.4. 3.4.1. 3.4.2. 3.4.3. 導(dǎo)軌的安裝 數(shù)控機(jī)床的滾動導(dǎo)軌往往是一對一起用的，里面有一根是基準(zhǔn)導(dǎo)軌，是給運動部件提供方向的；另一根為從動導(dǎo)軌，主要用于支承。 由于滾動導(dǎo)軌的平均誤差和實際誤差的移動部分通常只安裝了約三分之一的表面誤差。因此，它對安裝表面精度和表面粗糙度要求不高，因此，它對安裝基面的精度和表面粗糙度要求并不高，一般只需進(jìn)行精銑或精刨加工，便可滿足要求[12]。 滾動導(dǎo)軌的導(dǎo)軌安裝一般可按照如下步驟進(jìn)行。 （1）將滾動導(dǎo)軌貼緊安裝的側(cè)基準(zhǔn)面，然后，輕微固定導(dǎo)軌的頂面螺栓，使得導(dǎo)軌的底面和支承面貼緊。 （2）側(cè)節(jié)調(diào)向定位螺釘、斜楔塊、壓板或定位銷，進(jìn)行導(dǎo)軌的側(cè)向定位，使導(dǎo)軌的導(dǎo)向面貼緊側(cè)向基準(zhǔn)面。 （3）從導(dǎo)軌的中心位置起手，根據(jù)穿插的次序向兩通過力矩扳手旋緊導(dǎo)軌頂面的安裝螺釘。 滾動導(dǎo)軌的滑塊安裝步驟通常如下： （1）在滑動座座的平面上設(shè)置工作平臺，并將固定螺絲孔固定在安裝螺釘上。 （2）進(jìn)行滑塊的側(cè)面定位，使滑塊的定位面貼緊安裝基準(zhǔn)面。 （3）根據(jù)對角線的次序?qū)⒒瑝K上的安裝螺釘旋緊。 安裝完畢后，檢查導(dǎo)軌應(yīng)在全行程內(nèi)運行輕便、靈活，并檢查工作臺的直線度，平行度，使之符合要求。 第四章：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計算 1 2 3 4 4.1 X軸向慣量匹配分析計算 由于需要讓進(jìn)給系統(tǒng)的運動機(jī)構(gòu)能夠很快的反應(yīng)，一定要采用具有很高的加速能力的電動機(jī)。不過我們不能盲目要求大慣性，不然，它很好的把自己的優(yōu)勢給表現(xiàn)出來，會引起很大的損失。所以電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量要和折算到電機(jī)軸上的慣量相符合。 根據(jù)文獻(xiàn)查的公式： 移動部件的慣量： （4-1） 轉(zhuǎn)動部件的慣量： (4-2) 有降速比時，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量： (4-3) 工作臺及螺母質(zhì)量: 通過公式（4-1）得： 移動部件的慣量： 通過公式（4-2）得： 同步帶帶輪1轉(zhuǎn)動慣量： 同步帶帶輪2轉(zhuǎn)動慣量： 滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量： 通過公式（4-3）得： 滿足 的條件 所以該電動機(jī)慣量與負(fù)載慣量匹配。 4.2 X軸向轉(zhuǎn)矩匹配分析計算 電動機(jī)轉(zhuǎn)矩—轉(zhuǎn)速特性要和負(fù)載的機(jī)械特性相符合，來保證驅(qū)動系統(tǒng)能夠正常運行還能增加系統(tǒng)電能使用率。 由于數(shù)控機(jī)床對動態(tài)響應(yīng)特性要求較高，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩主要用來產(chǎn)生加速度。 （4-4） Mamax——空載啟動時折算到電機(jī)軸上的加速度力矩 Mf——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩 Mo——由絲桿預(yù)緊時折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩 （4-5） T——系統(tǒng)響應(yīng)時間常數(shù) nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min） （4-6） T為 ，KS為系統(tǒng)開環(huán)增益，KS值越大機(jī)床靈敏度越高，但KS值大到一定程度時，由于系統(tǒng)的靈敏度過高而使系統(tǒng)的運動部件慣量過大，從而影響定位精度。對一般數(shù)控機(jī)床取KS=8~25。本機(jī)床取KS=10。 根據(jù)以上公式計算X、Z向的加速力矩，忽略Mo、Mf的影響， 則： < 通過以上計算，本機(jī)床電機(jī)匹配合適。 4.3 X軸向進(jìn)給力計算 我們可以通過對進(jìn)給力的計算，來得出機(jī)床的最大切削力。 (4-7） X向電機(jī)能夠提供的最大靜扭矩為9.55N×m，經(jīng)1:1.3降速，機(jī)械效率0.9， 則 4.4 X向滾珠絲杠與拉伸量的分析計算 為了減小機(jī)床在工作的時候絲杠因為熱變形對加工精度的影響，所以我們要對機(jī)床的絲杠采取預(yù)拉伸，而且這樣能夠增加剛度。 （4-8） 通過從前的事例，再想起絲杠也會由于別的因素從而產(chǎn)生影響，根據(jù)計算確定預(yù)拉伸量是0.0279mm。由于螺紋部分占總長的72.3%，所以確定絲桿的方向目標(biāo)值為-0.0202mm。 公式（4-1）到（4-8）都是通過查找《機(jī)床設(shè)計手冊》第三冊1986年版[13]。 第五章：潤滑與防護(hù) 1. 2. 3. 4. 5. 5.1. 滾珠絲杠的潤滑與防護(hù) 對機(jī)床的滾珠絲杠必須有足夠的保護(hù)機(jī)構(gòu)，因為某些細(xì)小的顆粒都會影響到絲杠工作的穩(wěn)定性，而且某些液體可能會妨礙絲杠的正常工作。對絲杠的防護(hù)機(jī)構(gòu)有好幾種，如圖5.1。 圖5.1絲杠防護(hù)機(jī)構(gòu) 要是要把裝絲杠的地方放在那些很多雜質(zhì)不能進(jìn)入的地方，那么就可以選取圖5-1（b）的方法來保護(hù)絲杠。密封分為接觸式和非接觸式。接觸式能夠讓那些材質(zhì)較軟的密封圈，制造出能夠和放入滾道的外形，接觸式保護(hù)性能高，不過能提高絲桿的阻力。非接觸式普遍選用材料比較硬的，把它們做出和滾道完全不同的樣子。 我們可以用油或者脂潤滑對它來進(jìn)行保養(yǎng)。油潤滑它的潤滑滾珠絲杠的潤滑方式有油潤滑和脂潤滑兩種。油潤滑可以很快的幫助絲杠，對它進(jìn)行保養(yǎng)，不過這種方法，對油的規(guī)定很高，必須非常干凈。脂潤滑這種方法使用非常簡便，而且保養(yǎng)了一次之后能夠有效很長時間。 1. 2. 3. 4. 5. 5.1. 5.2. 軸承的潤滑 軸承的潤滑。能夠降低摩擦，減少磨損，防止銹蝕。潤滑方式有脂潤滑和油潤滑，也有使用固體潤滑的。一般潤滑脂有鈣基潤滑脂與鈉基潤滑脂，且油脂充填量不應(yīng)超過軸承空間的1/3～1/2。在高速、高溫下工作的軸承，宜采用油潤滑; 油粘度小，內(nèi)摩擦阻力小，有冷卻作用，在整臺機(jī)器有集中供油裝置較為方便，否則油潤滑需要復(fù)雜的供油設(shè)備。 5.3. 導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 5.3.1. 導(dǎo)軌的潤滑 1）導(dǎo)軌潤滑劑的作用 （1）導(dǎo)軌可以在液體摩擦的情況下移動，可減少摩擦阻力，降低驅(qū)動力，提高效率。 （2）降低導(dǎo)軌的損耗，消除導(dǎo)軌腐蝕。潤滑油也可以有清洗的功效。 （3）防止了低速重載的情況下出現(xiàn)爬行的情況，而且可以降低振動。 （4）減少高速運轉(zhuǎn)的時候產(chǎn)生的摩擦熱，降低熱變形。 2）機(jī)床導(dǎo)軌潤滑油的選擇 （1）如果又要潤滑油又要當(dāng)作液壓油，又要當(dāng)作導(dǎo)軌油，那么它就一定要同時滿足兩種油的要求。 （2）根據(jù)滑動的速度和平均壓力確定潤滑油的黏度。 （3）根據(jù)實際的使用來選擇潤滑油，可以參考國內(nèi)外的例子。 1. 2. 3. 4. 5. 5.1. 5.2. 5.3. 5.3.1. 5.3.2. 導(dǎo)軌的防護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)可以不讓鐵屑進(jìn)入導(dǎo)軌等其他零部件，從而降低導(dǎo)軌副的損耗，使得導(dǎo)軌壽命得到延長。一般有以下幾種形式：如圖5.2 圖5.2 導(dǎo)軌常用防護(hù)罩 鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩，能夠防止冷卻液、鐵屑和別的尖銳物品的進(jìn)入導(dǎo)軌，降低了導(dǎo)軌損耗。而且這種防護(hù)罩能夠耐冷熱、耐磨損、不易腐蝕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒有噪音，所以應(yīng)用廣泛。所以本次設(shè)計中選用鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩。 1 2 3 4 5 5.1 5.2 第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析 1 2 3 4 5 6 6.1 技術(shù)成本分析的目的與意義 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是一門以提高經(jīng)濟(jì)效益、推動技術(shù)進(jìn)步為目的的學(xué)科，雖跨越了技術(shù)科學(xué)與經(jīng)濟(jì)科學(xué)兩個不同的領(lǐng)域，但卻有著很密切的關(guān)系，如果說技術(shù)的進(jìn)步是一個國家經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要條件和手段，那么經(jīng)濟(jì)的發(fā)展則會成為技術(shù)進(jìn)步的物質(zhì)基礎(chǔ)。 技術(shù)經(jīng)濟(jì)是利用成本核算以及其他相關(guān)資料，分析成本（人力、物力、財力）的水平與構(gòu)成的變化情況，用長遠(yuǎn)的眼光去研究成本升降的各種因素及其變動原因，如在本次液壓送料支架設(shè)計過程中，通過對零件的材料、熱處理、加工工藝等的選擇去尋找提高經(jīng)濟(jì)效益的方法。成本分析是成本管理的重要組成部分，其作用是正確評價企業(yè)成本計劃的執(zhí)行結(jié)構(gòu)，企業(yè)利用合理經(jīng)濟(jì)分析到了解產(chǎn)品的前期投入，洞察產(chǎn)品能否為公司帶來盈利，因此合理的成本分析是一家企業(yè)正確評價成本計劃的執(zhí)行結(jié)果，也是揭示成本升降變動的原因之一，為企業(yè)制定經(jīng)營決策時提供了很重要的依據(jù)。 成為一名合格的設(shè)計人員，在設(shè)計出相關(guān)的零件的同時，也能考慮到成本的因素，成本分析關(guān)乎到能否給企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益。 1 2 3 4 5 6 6.1 6.2 成本計算依據(jù) 按照零件的總量，求出所需的加工費用，就可以求得本課題設(shè)計的總成本。依據(jù)計算公式： 重量 工時費：主要件（主軸、法蘭盤、電機(jī)安裝板等）=材料費×8；一般件=材料費×（4~5） （1）材料費的計算 由計算公式可得：45鋼毛坯重量=85.252Kg （2）工時費的計算 主要的零件：主要的工時費用=289.52×8=2316.16元 一般的零件：一般的工時費用=4.79×4.5=21.56元 （3） 表 6.1 熱處理零件統(tǒng)計 序號 名稱 材料 熱處理要求 凈重（Kg） 1 墊圈 45 表面鍍鋅 0.93 2 墊塊 45 發(fā)藍(lán) 3.72 3 隔套 45 表面鍍鋅 3.3 4 套 45 發(fā)藍(lán) 0.03 表 6.2 目前熱處理的價格 序號 名稱 單價（元/Kg） 1 鍍鋅 1.1 2 發(fā)藍(lán) 1 3 淬火 1.5 因此熱處理加工費用為12.23元。 6.3 成本材料構(gòu)成 6.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件 裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計，如表6.3所示； 表 6.3 序號 名稱 材料 數(shù)量 凈重（Kg） 1 隔圈 45 1 0.933 2 帶輪 鋁 1 2.181 3 套 45 4 0.181 4 塊 45 1 0.513 5 法蘭盤 45 2 10.53 6 端蓋 45 1 8.152 7 電機(jī)安裝板 45 1 53.81 目前，45鋼的價格為3400元/噸，45鋼總凈重：G=85.252Kg，非標(biāo)準(zhǔn)件購費：289.56元。 1 2 3 4 5 6 6.1 6.2 6.3 6.3.1 6.3.2 標(biāo)準(zhǔn)件外購費用 裝配圖中標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計，如表6.4所示。 表 6.4 序號 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單價（元/件） 1 螺釘 M6X20 M8X20 M10*30 M12X50 9 1 5 4 0.01 0.01 0.01 0.01 2 雙頭螺釘 M12*12 1 0.1 3 圓柱銷 M6X16 1 0.5 4 螺母 M3 M10 2 2 1 1 標(biāo)準(zhǔn)件的外購件費用為4.79元。 最終經(jīng)濟(jì)成本為2644.39元。 設(shè)計中，考慮到經(jīng)濟(jì)成本分析，再通過計算，有很大的好處。可以根據(jù)不同零件材料，它的加工工藝等合理的選型，降低零件的成本，提高性價比。這樣可以給企業(yè)的經(jīng)營模式產(chǎn)生正確性的引導(dǎo)作用，減少不必要的開支，提升整體經(jīng)濟(jì)水平，是至關(guān)重要的一個因素。不僅可以為進(jìn)入企業(yè)之后的工作打下基礎(chǔ)，同時又能為企業(yè)創(chuàng)造更高的經(jīng)濟(jì)效益。 第七章 結(jié) 論 本次設(shè)計的課題是VH50數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計，我事先查詢了跟課題有關(guān)的資料，然后在老師的指導(dǎo)下，完成了開題報告和外文翻譯。完成之后我對VH50數(shù)控立車X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計，確定了每個部件的選型，畫出CAD零件圖，最后完成了畢業(yè)設(shè)計說明書。相關(guān)的工作總結(jié)如下： 一、主要工作和結(jié)論 （1）熟悉了CAD、CAXA這兩種繪圖軟件，能夠熟練使用CAD、CAXA，進(jìn)行零件圖的繪制。 （2）通過查閱《機(jī)床設(shè)計手冊》第三部，了解了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。為課題的完成打下了堅實的基礎(chǔ)。 （3）通過類比的方法，完成了對進(jìn)給系統(tǒng)各部件的設(shè)計，并完成裝配圖的繪制。 （4）通過對課題的完成，了解了進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，和各部件的作用，本次設(shè)計的進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電機(jī)提供動力，再由同步齒形帶傳遞給滾珠絲杠，最后帶動工作臺移動。 二、存在的問題 由于個人水平有限，無法對進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計，從而無法讓整個進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分和電路控制部分完全的配合起來，也就不知道中間是否還有別的問題需要改進(jìn)。 三、發(fā)展展望 現(xiàn)在數(shù)控技術(shù)水平已經(jīng)變得越來越重要了，機(jī)床的發(fā)展都是需要數(shù)控技術(shù)水平的支持，現(xiàn)在市場上的機(jī)床交易額已經(jīng)越來越高了，而且高精度的機(jī)床可以代表一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化的水平。所以數(shù)控機(jī)床有很高的發(fā)展前景，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控加工的自動化和高精度化，是現(xiàn)在數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向。 參 考 文 獻(xiàn) 1.李艷敏.現(xiàn)代機(jī)械加工中數(shù)控技術(shù)的應(yīng).價值工程，2014，21：1-3. 2.吳鳳和,劉成勛．?dāng)?shù)控車床的發(fā)展趨勢，制造技術(shù)與機(jī)床，2012，10：1-2. 3.陶曉杰.車床進(jìn)給系統(tǒng).制造業(yè)自動化.2000,22(9)：2-2. 4.孫宏成， 易廣建， 靜毅昕.用伺服電機(jī)改造車床的進(jìn)給系統(tǒng)，.MACHINERY DESIGN & MANUFACTURE .004, 3：1-1. 5.徐鑫.數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)與驅(qū)動電機(jī)的發(fā)展及趨勢.裝備制造技術(shù).2011,6：1-4. 6.陳罡，彭代波，馬蕾等.數(shù)控車床發(fā)展現(xiàn)狀研究.機(jī)械工程師.2007，1：1-4 7.錢平.伺服系統(tǒng).北京.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.2:201. 8. 經(jīng)濤,王平雙.數(shù)控銑工、加工中心操作技術(shù)要領(lǐng)圖解.濟(jì)南.山東科學(xué)技術(shù)出版社.2010:258-282. 9. 王棟臣,李常峰.數(shù)控銑工(加工中心)操作技能實訓(xùn)圖解.濟(jì)南.山東科學(xué)技術(shù)出版社.2007. 10.劉兆甲,王樹逵,張文明.數(shù)控銑工實際操作手冊.沈陽.遼寧科學(xué)技術(shù)出版社.2007: 53-58. 11.黃福麟,陶冉,海巖等.國內(nèi)外軸承對照手冊.南京.江蘇科學(xué)技術(shù)出版社.2009:629-630. 12.龔仲華.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床設(shè)計典例.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.2014,2:71 13.汪星橋，盛伯浩.機(jī)床設(shè)計手冊.北京.機(jī)械工業(yè)出版社.1986:510-520 14.王愛玲，武文革，辛志杰等.現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床.北京.國防工業(yè)出版社，2011.8:256-279. 致 謝 畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)快要結(jié)束了，在這三個月里，我從開始對課題的懵懵懂懂，到現(xiàn)在的了然于心，這中間的變化都是我的指導(dǎo)老師劉桂芝老師的功勞。每當(dāng)我遇到困難的時候，劉老師總會細(xì)心的教導(dǎo)，教給我解決問題的辦法，授我以漁。 在老師的幫助下，我完成了開題報告和外文翻譯。后來老師又讓我們查詢了《機(jī)床設(shè)計手冊》，這本書讓我對整個課題的了解大大提高了，同時也完成了課題需要的設(shè)計計算。所以這里我要這向劉桂芝老師表示深深的感謝。 在做畢業(yè)設(shè)計的時候，我還遇到了很多問題，在經(jīng)過和同學(xué)的討論，和老師的指導(dǎo)下都解決了困難。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)計算的時候，老師提供了許多參考資料，讓我們?nèi)ゲ樵冑Y料；在進(jìn)行裝配圖設(shè)計的時候，老師為我講解了進(jìn)給系統(tǒng)中各部件的作用，讓我能夠更好的完成裝配圖的設(shè)計