VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】
VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【12張CAD圖紙】【畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯】,12張CAD圖紙,畢業(yè)論文+開(kāi)題報(bào)告+外文翻譯,VH50,數(shù)控,進(jìn)給,系統(tǒng),結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),12,CAD,圖紙,畢業(yè)論文,開(kāi)題,報(bào)告,外文,翻譯
工 業(yè) 中 心
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
題目： VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師：
20年 3月 10日
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告
學(xué)生姓名
學(xué) 號(hào)
專(zhuān) 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造
及其自動(dòng)化
指導(dǎo)教師姓名
職 稱(chēng)
教授級(jí)高工
所在院系
工業(yè)中心
課題來(lái)源
D.自擬課題
課題性質(zhì)
A.工程設(shè)計(jì)
課題名稱(chēng)
VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義
采用比較法，綜合分析法，進(jìn)行VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，使其能夠?qū)M(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度和對(duì)刀具相對(duì)于工件的位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，并且保證機(jī)床的加工精度。
畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容：
1、調(diào)研并熟悉課題及有關(guān)資料，完成外文翻譯，寫(xiě)出開(kāi)題報(bào)告；
2、計(jì)算機(jī)繪制裝配圖、零件CAD圖（總工作量2.5張以上0號(hào)圖）；
3、完成課題的設(shè)計(jì)計(jì)算；
4、課題技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析；
5、完成畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)15000字以上。
本課題研究的意義：
本課題對(duì)VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其意義如下：
1、對(duì)數(shù)控車(chē)床的當(dāng)前水平，發(fā)展趨勢(shì)，以及國(guó)內(nèi)外數(shù)控車(chē)床的發(fā)展有了詳細(xì)的了解。
2、對(duì)數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給系統(tǒng)有了深刻的了解，知道了進(jìn)給系統(tǒng)中減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導(dǎo)軌副、傳動(dòng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的蝸桿渦輪等機(jī)械環(huán)節(jié)的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等對(duì)執(zhí)行件能否實(shí)現(xiàn)每一脈沖的微量移動(dòng)有重要影響。
3、提高了自己的學(xué)習(xí)能力，查找能力，歸納能力和總結(jié)能力。
4、通過(guò)本次對(duì)數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，讓我對(duì)大學(xué)四年所學(xué)的工程制圖、工程力學(xué)、金屬材料、機(jī)械原理、機(jī)械設(shè)計(jì)、數(shù)控機(jī)床等專(zhuān)業(yè)課程有了一個(gè)系統(tǒng)的復(fù)習(xí)和總結(jié)。
英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號(hào)：起止頁(yè)碼
文獻(xiàn)綜述
從20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來(lái)，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展以及裝備制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求， 數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍在不斷擴(kuò)大并不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。[1]
數(shù)控機(jī)床是一種綜合應(yīng)用了計(jì)算機(jī)控制、精密測(cè)量、精密機(jī)械、氣動(dòng)、液壓、潤(rùn)滑等技術(shù)的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品，是現(xiàn)代制造技術(shù)的基礎(chǔ)。當(dāng)前，數(shù)控機(jī)床已稱(chēng)為企業(yè)的主要加工設(shè)備，在機(jī)械加工各領(lǐng)域得到了極為廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床的變化日新月異，各種結(jié)構(gòu)新穎、性能先進(jìn)的車(chē)削中心、加工中心，以及五軸加工、多主軸加工、復(fù)合加工等高速、高精度機(jī)床不斷出現(xiàn)，它們正在逐步替代傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的數(shù)控機(jī)床，而成為主要產(chǎn)品。[2]
我國(guó)在數(shù)控機(jī)床應(yīng)用方面，越來(lái)越多地為航天、航空、汽車(chē)和能源等國(guó)家重點(diǎn)行業(yè)提供數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品，并且開(kāi)始出口；在數(shù)控系統(tǒng)方面，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)已普及應(yīng)用，還開(kāi)發(fā)出了五軸聯(lián)動(dòng)以及多通道多軸聯(lián)動(dòng)的高檔控制系統(tǒng)，應(yīng)用于國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床，打破了國(guó)外的技術(shù)封鎖和限制，并制約了國(guó)外產(chǎn)品的價(jià)格。在數(shù)控機(jī)床品種構(gòu)成方面，不僅在車(chē)、銑、鏜、磨等通用型機(jī)床方面已實(shí)現(xiàn)數(shù)控化，數(shù)控技術(shù)還在加工中心、超精密機(jī)床、混聯(lián)機(jī)床、復(fù)合機(jī)床、特種加工機(jī)床和一些專(zhuān)用機(jī)床產(chǎn)品上得到成功應(yīng)用。[3]
國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)數(shù)控車(chē)床的研究時(shí)間較長(zhǎng)，而且經(jīng)驗(yàn)豐富，技術(shù)水平較高，其特點(diǎn)如下：（1）高速高精與多軸加工成為數(shù)控車(chē)床的主流， 納米控制已經(jīng)成為高速高效加工的潮流。（2）多任務(wù)、多軸加工數(shù)控車(chē)床越來(lái)越多地應(yīng)用到航空航天、能源、汽車(chē)及船舶等行業(yè)。（3）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。（4）機(jī)床誤差檢測(cè)與補(bǔ)償功能越來(lái)越強(qiáng)大， 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。（5）最新的CAD/CAM 技術(shù)為多軸、多任務(wù)數(shù)控車(chē)床提供了強(qiáng)有力的支持，可以大幅度提高加工效率。 [4]
數(shù)控機(jī)床的發(fā)展日新月異, 高速化、高精度化、復(fù)合化、智能化、開(kāi)放化、并聯(lián)驅(qū)動(dòng)化、網(wǎng)絡(luò)化、極端化、綠色化已成為現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展的趨勢(shì)和方向。[5]
本次我的設(shè)計(jì)課題是VH50數(shù)控立車(chē)的進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。立式數(shù)控車(chē)床簡(jiǎn)稱(chēng)為數(shù)控立車(chē), 車(chē)床的主軸垂直于水平面, 有一個(gè)直徑很大的裝夾工作元件的圓形工作臺(tái)。由于本身主要用于加工徑向尺寸大、軸向尺寸相對(duì)較小的大型復(fù)雜零件, 所以體積一般較大, 屬大型機(jī)床類(lèi)。與其它機(jī)床相比, 立式數(shù)控車(chē)床的結(jié)構(gòu)有以下特點(diǎn):1) 體積較大, 適用于加工大型工件。2 ) 由于刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng), 所以它的傳動(dòng)鏈短, 不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件。3 ) 為了拖動(dòng)輕便, 數(shù)控車(chē)床的潤(rùn)滑都比較充分, 同時(shí)由于本身造價(jià)較高, 為延長(zhǎng)使用時(shí)間,
文獻(xiàn)綜述
間, 滑動(dòng)導(dǎo)軌也要求耐磨性好。4) 具有加工冷卻充分、防護(hù)較嚴(yán)密等特點(diǎn), 自動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。5 ) 一般配有排肩裝置。[6]
數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是由數(shù)控裝置經(jīng)伺服系統(tǒng)控制的，進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控車(chē)床的一個(gè)重要組成部分，其性能的優(yōu)劣，直接影響零件的加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。它由伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)裝置、位置檢測(cè)元件及位置調(diào)節(jié)器等組成。[7]
數(shù)控車(chē)床的進(jìn)給傳動(dòng)方式和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與普通車(chē)床、自動(dòng)和半自動(dòng)車(chē)床截然不同。它只用于伺服電動(dòng)機(jī)（直流或交流）驅(qū)動(dòng)，通過(guò)滾珠絲杠帶動(dòng)刀架完成縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。由于數(shù)控車(chē)床采用了脈寬調(diào)整伺服電動(dòng)機(jī)及伺服系統(tǒng)，因此進(jìn)給和車(chē)螺紋范圍很大。快速移動(dòng)和進(jìn)給傳動(dòng)均經(jīng)同一傳動(dòng)路線。一般數(shù)控車(chē)床的快速移動(dòng)速度可達(dá)（10~15）m/min。數(shù)控車(chē)床所用的伺服電動(dòng)機(jī)除有較寬的調(diào)速范圍并能無(wú)級(jí)調(diào)速外，還能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位。在走刀和快速移動(dòng)下停止，刀架的定位精度和重復(fù)定位精度誤差不超過(guò)0.01mm。[8]
數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的要求主要考慮如下幾點(diǎn)： (1) 盡量減少運(yùn)動(dòng)件之間的摩擦阻力 (2) 提高進(jìn)給系統(tǒng)中傳動(dòng)件的精度和剛度 (3) 減少每個(gè)元件的運(yùn)動(dòng)慣量 (4) 各傳動(dòng)部件的穩(wěn)定性要好、壽命長(zhǎng) (5) 使用維護(hù)要方便快捷 。機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是進(jìn)給伺服系統(tǒng)的重要組成部分，它包括減速齒輪、聯(lián)軸節(jié)、滾珠絲杠螺母副、絲杠支承、導(dǎo)軌副、傳動(dòng)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的蝸桿渦輪等機(jī)械環(huán)節(jié)。它們的剛性、制造精度、摩擦阻尼特性等對(duì)執(zhí)行件能否實(shí)現(xiàn)每一脈沖的微量移動(dòng)有重要影響。為保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，以達(dá)到較高的定位精度指標(biāo)，特別要求機(jī)械機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)間隙小，摩擦阻尼小。另外，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)力矩很大，負(fù)載變化頻繁，故對(duì)剛度也有特殊要求。[9]
數(shù)控車(chē)床一般采用半閉環(huán)控制伺服進(jìn)給系統(tǒng)控制，在正常加工過(guò)程，絲杠由伺服電機(jī)控制進(jìn)行反方向運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)空隙的空運(yùn)轉(zhuǎn)現(xiàn)象，造成反向間隙誤差。同時(shí)數(shù)控車(chē)床的傳動(dòng)和運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在外力作用下會(huì)產(chǎn)生彈性變形，并且加工部位與車(chē)床其他部位受力不同，造成彈性間隙發(fā)生也影響加工精度。此部分誤差為反向間隙誤差和正向傳動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)誤差的疊加。[10]
數(shù)控車(chē)床絲杠進(jìn)給系統(tǒng)剛度對(duì)系統(tǒng)的失動(dòng)量和定位精度影響較大。基于進(jìn)給系統(tǒng)質(zhì)量和彈簧力學(xué)模型, 給出了進(jìn)給系統(tǒng)軸向剛度和扭轉(zhuǎn)剛度對(duì)失動(dòng)量的影響與定位誤差的解析表達(dá)式, 為進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、降低系統(tǒng)的失動(dòng)量和提高系統(tǒng)的定位精度提供了理論依據(jù);結(jié)合實(shí)例進(jìn)行了應(yīng)用分析計(jì)算, 取得了明顯效果。數(shù)控機(jī)床的高速高精度化, 要求機(jī)床在載荷作用下具有較小的失動(dòng)量和較高的定位精度, 而它們都與進(jìn)給系統(tǒng)的剛度有很大的關(guān)系。 [11]
對(duì)于現(xiàn)代數(shù)控車(chē)床而言，一般情況下，對(duì)于工件位置的控制，主要是通過(guò)伺服電機(jī)對(duì)滾珠絲杠的驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，如果滾珠絲杠出現(xiàn)傳動(dòng)誤差，就可能影響車(chē)床的加
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文獻(xiàn)綜述
工精度，這也是造成數(shù)控車(chē)床定位精度誤差的重要因素之一。[12]
在數(shù)控車(chē)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中，減速機(jī)構(gòu)有齒輪傳動(dòng)裝置和同步齒形皮帶傳動(dòng)裝置。齒輪傳動(dòng)裝置的主要目的：一是降速，將伺服電機(jī)的高速低轉(zhuǎn)矩;輸出變?yōu)樨?fù)載所要求的低速大轉(zhuǎn)矩： 二是使?jié)L珠絲杠和工作臺(tái)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量在系統(tǒng)中占較小的比例，以保證精度。[13]同步齒形帶傳動(dòng)是一種新型的帶傳動(dòng)。它利用齒形帶的齒形與帶輪的輪齒依次嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，因而兼有帶傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)及鏈傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn);無(wú)相對(duì)滑動(dòng)，平均傳動(dòng)比較準(zhǔn)確，傳動(dòng)精度高，而且齒形帶的強(qiáng)度高、厚度小、重量輕，故可用于高速傳動(dòng);齒形帶無(wú)需特別張緊，故作用在軸和軸承上的載荷小，傳動(dòng)效率也高，現(xiàn)已在數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用。[14]對(duì)傳動(dòng)裝置的總體要求是傳動(dòng)精度高，穩(wěn)定性好，靈敏度高，響應(yīng)速度快。
本次我的設(shè)計(jì)課題是數(shù)控立車(chē)的X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我應(yīng)該考慮所有進(jìn)給系統(tǒng)影響機(jī)床性能的因素，并在設(shè)計(jì)過(guò)程中采取合理的措施消除這些影響。
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研究?jī)?nèi)容
本次設(shè)計(jì)是數(shù)控車(chē)床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，主要有繪制運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，完成X軸向慣量匹配、轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算、完成X向進(jìn)給力X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算，考慮絲杠的剛度和熱膨脹等因素選擇合適的X軸滾珠絲杠、滾珠絲杠軸承、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器和導(dǎo)軌，完成裝配圖設(shè)計(jì)，繪制進(jìn)給系統(tǒng)的裝配圖以及其他各個(gè)部件的零件圖。
研究計(jì)劃
第1周 (2.22-2.26) 收集資料，學(xué)習(xí)有關(guān)書(shū)籍文獻(xiàn)，參觀工廠，搜集設(shè)
第2周 (2.29-3.04) 計(jì)過(guò)程中所要遵照的有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí)提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題所采用的技術(shù)路線、方案，要設(shè)計(jì)和完成的任務(wù)
第3周 (3.07-3.11） 完成開(kāi)題報(bào)告及外文材料翻譯
第4周 (3.14-3.18) 完成裝配圖草圖設(shè)計(jì)，繪制進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖
第5周 (3.21-3.25) 完成X軸向慣量、轉(zhuǎn)矩、匹配的計(jì)算、完成X向
第6周 (3.28-4.01) 進(jìn)給力X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算，完成裝配圖設(shè)計(jì)
第7周 (4.04-4.08） 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查
第8周 (4.11-4.15） 進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖
第9周 (4.18-4.22) 進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖
第10周 (4.25-4.29） 進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖
完成各零件及課題成本分析 ， 完成各零件成本及課題成本計(jì)算
第11周 (5.02-5.06) 遞交論文初稿
第12周 (5.09-5.13) 修改論文并定稿
第13周 (5.16-5.20) 論文評(píng)審及答辯資格確定
第14周 (5.23-5.27) 制作答辯PPT、打印圖紙，準(zhǔn)備答辯
第15周（5.30-6.03） 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯
第16周（6.06-6.10） 整理資料存檔
特色與創(chuàng)新
本論文特色與創(chuàng)新如下：
(1)通過(guò)對(duì)其剛度影響因素的分析，保證了進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。
(2)通過(guò)考慮材料的熱膨脹，保證了機(jī)床的加工精度。
(3)通過(guò)對(duì)X軸慣量匹配和轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算，選擇了適合的伺服電機(jī)。
（4）通過(guò)對(duì)X向進(jìn)給力和X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算，選擇了合適的滾珠絲杠和滾珠絲杠軸承。
指導(dǎo)教師
意 見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名：
2016年 月 日
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中心意見(jiàn)
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年 月 日
教學(xué)主任簽名：
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工 業(yè) 中 心
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）
題 目： VH50型數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
專(zhuān) 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)： 學(xué) 號(hào)：
學(xué)生姓名：
指導(dǎo)教師： （教授級(jí)高工）
起迄日期：
設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 工程中心5號(hào)樓
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（論文）中文摘要
摘要：
文章主要進(jìn)行了VH50數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。VH50數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度和對(duì)刀具相對(duì)于工件的位置的自動(dòng)控制。課題采用了類(lèi)比的方法對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)。通過(guò)一級(jí)皮帶聯(lián)接電機(jī)和絲杠，將電機(jī)的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。它選用交流伺服電機(jī)，能夠保證對(duì)整個(gè)速度區(qū)內(nèi)的平滑控制，基本上沒(méi)有振動(dòng)，有很高的可靠性；選用滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，能夠提高傳動(dòng)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(jiǎn)單、傳動(dòng)平穩(wěn)，能緩沖吸振，傳動(dòng)效率高。因此這種設(shè)計(jì)方式具有極高的使用價(jià)值。
關(guān)鍵詞：數(shù)控車(chē)床 進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 導(dǎo)軌
畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（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(jì)說(shuō)明書(shū)（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(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀 4
1.3.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r 4
1.4. 發(fā)展趨勢(shì) 5
第二章：總體方案設(shè)計(jì) 7
2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 7
2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)類(lèi)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(dòng)類(lèi)型的選擇 8
2.3 伺服電機(jī)類(lèi)型的選擇 8
2.4 電動(dòng)機(jī)與絲杠傳動(dòng)方式的選擇 8
第三章：X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 10
3.1 電機(jī)型號(hào)的確定 10
3.2 絲杠的選用 10
3.2.1 絲杠型號(hào)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(lèi) 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(jì)算 17
4.1 X軸向慣量匹配分析計(jì)算 17
4.2 X軸向轉(zhuǎn)矩匹配分析計(jì)算 18
4.3 X軸向進(jìn)給力計(jì)算 18
4.4 X向滾珠絲杠與拉伸量的分析計(jì)算 19
第五章：潤(rùn)滑與防護(hù) 20
5.1. 滾珠絲杠的潤(rùn)滑與防護(hù) 20
5.2. 軸承的潤(rùn)滑 20
5.3. 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù) 21
5.3.1. 導(dǎo)軌的潤(rùn)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(jì)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(gòu)費(fèi)用 25
第七章 結(jié) 論 27
參 考 文 獻(xiàn) 28
致 謝 29
II
前言
計(jì)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(jì)算機(jī)擁有極高的精確性，使用十分簡(jiǎn)單方便，因此有很多用戶(hù)都喜歡使用這種方式[1]。數(shù)字控制機(jī)床可以稱(chēng)為CNC，每一臺(tái)數(shù)控機(jī)床上都安裝了程序監(jiān)控裝置。數(shù)控車(chē)床也是數(shù)控機(jī)床里面的一種，也被叫做CNC車(chē)床，是我國(guó)們國(guó)家使用的最多的機(jī)床，同時(shí)該類(lèi)數(shù)控機(jī)床的銷(xiāo)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(dòng)機(jī)械，液壓裝備，信息管理和微電子技術(shù)和其他許多個(gè)技術(shù)機(jī)器,該數(shù)控機(jī)床在對(duì)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(dòng)化程度高的特性。由于現(xiàn)在技術(shù)水平一直提高，大家對(duì)這樣類(lèi)型的數(shù)控車(chē)床的加工速度，柔性化，可靠性的一些要求一直增加，不過(guò)正由于這種情況數(shù)控水平才會(huì)不斷發(fā)展[2]。
從數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)開(kāi)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(chē)制造，醫(yī)療器械，輕工業(yè)）整體市場(chǎng)?？偫ǘ裕瑪?shù)控車(chē)床的發(fā)展方向主要在以下幾個(gè)方面看出來(lái)：具有高速和高精度的優(yōu)點(diǎn)，加工又穩(wěn)定，水平可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)控車(chē)床CAD簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)和模塊化設(shè)計(jì)?，F(xiàn)在,我國(guó)的研發(fā)和制造能力繼續(xù)進(jìn)步,我國(guó)目前從進(jìn)口數(shù)控車(chē)床進(jìn)入到數(shù)控車(chē)床制造的國(guó)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(guó)數(shù)控行業(yè)競(jìng)爭(zhēng),而且遲早會(huì)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(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)。其控制系統(tǒng)的數(shù)值對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)進(jìn)行控制，機(jī)床傳動(dòng)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(yǔ)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(méi)有別的需求，我們通常通過(guò)計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字程序來(lái)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(dòng)控制機(jī)床按照編好的程序來(lái)進(jìn)行加工。
數(shù)控車(chē)床是眾多自動(dòng)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(lèi)螺紋，它目前的數(shù)控機(jī)床也有專(zhuān)用功能和精密線性插值補(bǔ)償可以對(duì)所有類(lèi)型的復(fù)雜零件進(jìn)行批量處理，為許多公司都帶來(lái)了無(wú)法估量的經(jīng)濟(jì)價(jià)值增長(zhǎng)。現(xiàn)在數(shù)控車(chē)床已經(jīng)變得越來(lái)越重要了，經(jīng)過(guò)這些年來(lái)一直的進(jìn)步，許多國(guó)家已經(jīng)開(kāi)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(yùn)作的，并且通過(guò)實(shí)際應(yīng)用和檢測(cè)，最后的結(jié)果對(duì)公司的利益增長(zhǎng)很有幫助，它可以符合國(guó)家在精度等級(jí)方面的要求?？梢院线m輕松地操縱進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，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(yùn)動(dòng)時(shí)特別穩(wěn)定而且操作起來(lái)方便易懂，數(shù)控車(chē)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(jiǎn)單并且精確的對(duì)X軸和Y軸這兩個(gè)軸同時(shí)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(dòng)機(jī)來(lái)提供動(dòng)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(kāi)始良好起步和全面進(jìn)步的階段，可是因?yàn)橹绷魉欧姍C(jī)加裝了換向裝置，價(jià)錢(qián)變多了，會(huì)出現(xiàn)很多故障，而且保養(yǎng)的時(shí)候比較麻煩，會(huì)對(duì)別的機(jī)器造成電磁干擾，機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能會(huì)有改變,伺服電動(dòng)機(jī)組成和操控水平和永磁材料在20世紀(jì)80年代開(kāi)始，有人發(fā)明了新的電動(dòng)機(jī)，這些電動(dòng)機(jī)跟老的電動(dòng)機(jī)相比有很多優(yōu)點(diǎn)，它們能夠一起完成弱磁升速控制，這會(huì)增加多的機(jī)器調(diào)速周期，而且這些電動(dòng)機(jī)同樣能夠滿(mǎn)足數(shù)控機(jī)床的各種需求[5]。
交流伺服電動(dòng)機(jī)因?yàn)椴痪邆淠承╊~外的裝置，因此當(dāng)加工時(shí)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(dòng)機(jī)在運(yùn)作的時(shí)候沒(méi)有很大的震動(dòng)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(huì)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(huì)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(lái)收取系統(tǒng)傳遞的信號(hào)的，在受到放大與轉(zhuǎn)換結(jié)束，再給機(jī)床提供動(dòng)力，行駛設(shè)定好的動(dòng)作。它有很高的靈敏性，而且它的傳動(dòng)精度也相當(dāng)高，反應(yīng)時(shí)間短，并且加工的時(shí)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(shí)間也很長(zhǎng)，而且可以解決運(yùn)動(dòng)時(shí)的間隔。
2、進(jìn)給系統(tǒng)選取的一個(gè)滾珠絲杠傳遞動(dòng)力，能夠把滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)化為滾動(dòng)摩擦，并能夠符合降低摩擦的必要條件。這種絲杠是滾動(dòng)摩擦，所以摩擦較小，損耗小，傳動(dòng)的時(shí)候沒(méi)有間隔。
3、選取皮帶輪聯(lián)接絲杠與電機(jī)，部件分布簡(jiǎn)潔，傳動(dòng)平穩(wěn)問(wèn)題，皮帶驅(qū)動(dòng)的組合了鏈傳動(dòng)和齒輪帶動(dòng)自己的優(yōu)勢(shì)，能夠緩解震動(dòng)，能夠在大俯仰軸和多軸之間傳遞動(dòng)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(wú)需潤(rùn)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(kāi)始和停止。比如說(shuō)交流伺服電動(dòng)機(jī)工作可靠不變、擁有極高的操控性能、反應(yīng)時(shí)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(cè)量，精密機(jī)械，氣動(dòng)，液壓，潤(rùn)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(gè)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(lái)，各種性能不同，功能不同還有價(jià)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(chǎng)，這些新型的機(jī)床已經(jīng)成了市場(chǎng)的主流。
任何國(guó)家在制造數(shù)控化機(jī)床的效率和對(duì)數(shù)控化車(chē)床的消化具體的展現(xiàn)了每個(gè)國(guó)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(gè)國(guó)家的綜合國(guó)力?，F(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(guó)卻展現(xiàn)的十分不好，相差的還是非常大。
1.3.1 國(guó)外的發(fā)展現(xiàn)狀
數(shù)控車(chē)床發(fā)達(dá)國(guó)家研究了很長(zhǎng)一段時(shí)間，它已經(jīng)擁有了很多經(jīng)驗(yàn)，因此與中國(guó)相比技術(shù)水平也比較高。詳細(xì)的體現(xiàn)可以在四個(gè)地方看出：（一）多軸加工和高速，高精度數(shù)控車(chē)床已成為一項(xiàng)基本技能，同時(shí)納米控制處理也是的發(fā)展趨勢(shì); （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(chē)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(guò)剖判資料，我們可以推斷機(jī)器自身的情況，再對(duì)它做一些對(duì)應(yīng)的保養(yǎng)。此方法不知可以防止了損失的出現(xiàn)，同時(shí)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(huì)更加靈敏，讓我們可以在一個(gè)適當(dāng)?shù)臅r(shí)候結(jié)束機(jī)器補(bǔ)償?shù)目睖y(cè)。很多外國(guó)有名的公司都是通過(guò)如此的方法來(lái)制造精度極高的機(jī)床的。
我們國(guó)家生產(chǎn)的數(shù)控車(chē)床依然有著一些不好的地方，盡管經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床便宜，不過(guò)因?yàn)槲覀儑?guó)家要進(jìn)步，所以我們的國(guó)家是需要更高端技術(shù)的數(shù)控車(chē)床。因此，我們應(yīng)該提高數(shù)控車(chē)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(wèn)題整個(gè)核心的競(jìng)爭(zhēng)力，以期占領(lǐng)更多世界市場(chǎng)[6]。
1.3.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展?fàn)顩r
中國(guó)的數(shù)控車(chē)床的成長(zhǎng)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(chē)床，數(shù)控萬(wàn)能車(chē)床，高檔數(shù)控車(chē)床三種形式的車(chē)床。便宜的車(chē)床，因?yàn)閮r(jià)格便宜，在很多企業(yè)起步的時(shí)候得到了普遍的使用，特別一些私營(yíng)的公司，而且我們國(guó)家現(xiàn)用的大部分都是這種機(jī)床。稍微高檔一些的級(jí)別，差不多能應(yīng)付國(guó)內(nèi)工廠的需求，不過(guò)很多的高端的車(chē)床的都是進(jìn)口的和合資制造的。這揭示了中國(guó)的數(shù)控車(chē)床弱點(diǎn)。雖然近幾年發(fā)展起來(lái)了一些高檔車(chē)床，比如具有Y軸車(chē)削中心，不過(guò)這么高級(jí)別的床子單單靠手段革新是沒(méi)有用的，更加要占領(lǐng)跟多的機(jī)床市場(chǎng)，然后要讓大家都稱(chēng)贊這種機(jī)床?，F(xiàn)在我們國(guó)家的數(shù)控技術(shù)發(fā)展的還是很快的，不過(guò)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(méi)有多少；我們國(guó)家現(xiàn)在還是沒(méi)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(shì)
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(chē)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(jí)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(jí)，減小制造時(shí)間和增加銷(xiāo)售競(jìng)爭(zhēng)力。高速，高精度，大部分能在主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度，運(yùn)算時(shí)間相關(guān)方面看出來(lái)，選取網(wǎng)格解碼器檢測(cè)和增加機(jī)床工作路徑精密和其他相關(guān)部分?，F(xiàn)在，主軸轉(zhuǎn)速20000?40000r/ min的數(shù)控機(jī)床正變得越來(lái)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(wàn)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(dòng)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(guò)5軸來(lái)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(shí)加工速度都有了相當(dāng)大的增加了?，F(xiàn)在因?yàn)殡娭鬏S已經(jīng)制造出來(lái)了，從而讓5軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床來(lái)加工工件變得十分的簡(jiǎn)單，大大減少了它的生產(chǎn)難度和價(jià)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(shí)加工的機(jī)床得到了很好的環(huán)境來(lái)發(fā)展。
（3）智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化
通過(guò)現(xiàn)在的遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，機(jī)器生產(chǎn)商能夠通過(guò)遠(yuǎn)程機(jī)器建立技術(shù)支援系統(tǒng)，實(shí)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(wèn)題。正是因?yàn)楝F(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(wú)誤，確切地獲取客戶(hù)使用機(jī)器的狀態(tài)信息，然后開(kāi)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(kāi)始到現(xiàn)在，根據(jù)加工材料的不同，會(huì)做出不同的改變，而且在增加機(jī)床柔性的時(shí)候， 向著每個(gè)結(jié)構(gòu)柔性化與系統(tǒng)柔性性化這個(gè)趨勢(shì)進(jìn)行改變。數(shù)控車(chē)床，添補(bǔ)不一樣空間的刀具庫(kù)與自動(dòng)換刀的機(jī)械臂，添加第二主軸與托盤(pán)部件，也可以能夠加上配套的機(jī)器人和搬運(yùn)車(chē)，從而形成另一個(gè)加工中心。
（5）綠色化
現(xiàn)在數(shù)控車(chē)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(lái)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(guó)家的資源和環(huán)境方面的問(wèn)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(lái)了，而且正在一直研究和進(jìn)步。綠色制造的發(fā)展方向會(huì)加快我們國(guó)家節(jié)能環(huán)保車(chē)床進(jìn)步的進(jìn)程，從而有更加多的市場(chǎng)占有率。
第二章：總體方案設(shè)計(jì)
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2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求
進(jìn)給系統(tǒng)在數(shù)控車(chē)床屬于重要組成部分，它的運(yùn)動(dòng)是根據(jù)反饋裝置再由數(shù)字操控，是由機(jī)械傳動(dòng)組件與形成主要?jiǎng)恿θ缓笤偌由喜倏v它們加工的各種動(dòng)作部件組成的[7]?，F(xiàn)在機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)還是通過(guò)電機(jī)還有絲杠再加上工作臺(tái)，最后完成了整個(gè)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(dòng)特性等。傳動(dòng)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(dòng)部件的精度與系統(tǒng)的動(dòng)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(cuò)的靈敏性。所以我們應(yīng)該設(shè)計(jì)出沒(méi)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(dòng)精度與加工的穩(wěn)定。為了滿(mǎn)足上述的要求,在設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)該選用下面的方法:
1，盡可能的解決掉工作時(shí)產(chǎn)生的間隔,降低回程時(shí)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(dòng)帶，然后用預(yù)緊的措施來(lái)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(lái)傳動(dòng)。
所以，我們先假設(shè)這個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)是選取伺服電機(jī)來(lái)提供動(dòng)力，通過(guò)一級(jí)皮帶降速傳遞給絲杠，最后帶動(dòng)工作臺(tái)做直線移動(dòng),完成了數(shù)控車(chē)床的X向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。
2.2 進(jìn)給系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)和傳動(dòng)類(lèi)型
2.2.1 進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)
數(shù)控車(chē)床中進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，一定要讓進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的坐標(biāo)和速度兩個(gè)方面一起達(dá)到自動(dòng)控制。一個(gè)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(dòng)單元、機(jī)械傳動(dòng)裝置及檢測(cè)反饋元件等組成。機(jī)械傳動(dòng)裝置是將驅(qū)動(dòng)源旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)直線運(yùn)動(dòng)的整個(gè)機(jī)械傳動(dòng)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(dòng)類(lèi)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(yùn)動(dòng)平穩(wěn)熱變形小，而且可以提高傳動(dòng)系統(tǒng)的精度。靜壓絲杠螺母副的價(jià)錢(qián)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(lèi)機(jī)床。
2 滾珠絲杠螺母副
滾珠絲杠副的傳動(dòng)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(dòng)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(dòng)起落活動(dòng)，那么一定要有制動(dòng)機(jī)器。滾珠絲杠的靜摩擦和動(dòng)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(lèi)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(dòng)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(wú)誤的操控速度和坐標(biāo)精度，能夠把電信號(hào)通過(guò)某種規(guī)則變?yōu)殡姍C(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來(lái)使被操縱的部件運(yùn)動(dòng)。
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(lái)也很順手，成本也不高，不過(guò)它不能夠高速運(yùn)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(gè)區(qū)域的速度，不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)。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(méi)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(dòng)機(jī)與絲杠傳動(dòng)方式的選擇
電動(dòng)機(jī)和絲杠之間的常用的傳動(dòng)方式有三種：
1，聯(lián)軸器傳動(dòng)
聯(lián)軸器是聯(lián)接進(jìn)給部件的兩根軸讓它們同時(shí)旋轉(zhuǎn)傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的一種部件。目前，有許多類(lèi)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(dòng)
齒輪傳動(dòng)的使用很普遍，不同機(jī)床的傳動(dòng)裝置里基本上全部有齒輪傳動(dòng)。數(shù)控機(jī)床的伺服進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)用齒輪傳動(dòng)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(guò)轉(zhuǎn)矩很大;二是減小滾珠絲杠和移動(dòng)部件的慣量。也能夠確保開(kāi)環(huán)系統(tǒng)中規(guī)定的運(yùn)動(dòng)精度。
要想盡可能的降低齒側(cè)間隔相對(duì)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(lái)降低或解決齒輪副的空程誤差。可以選用雙片齒輪錯(cuò)齒法，使用偏心套調(diào)整齒輪副中心距也可以運(yùn)用軸向墊片改變法解決齒輪間隔。
3，同步齒形帶傳動(dòng)
同步齒形帶是不久之前研發(fā)的。主要通過(guò)皮帶的凹槽和帶輪的輪齒相互嚙合，來(lái)工作的。這讓它有了其它很多形式的帶傳動(dòng)的好處；沒(méi)有相對(duì)的滑動(dòng)，平均傳動(dòng)十分穩(wěn)定，傳遞動(dòng)力十分平穩(wěn)。同時(shí)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(yùn)動(dòng)的場(chǎng)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(dòng)時(shí)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(jì)選用的是同步齒形帶傳動(dòng)
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(dòng)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?jī)?nèi)外錐環(huán)的摩擦和摩擦作為動(dòng)力傳遞。這樣的連接沒(méi)有像鍵連接一樣的間隙，這種方式得到了應(yīng)用越來(lái)越多。
第三章：X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)：
1 X向快速移動(dòng)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(hào)：R40-10T4-FDI-627- 867-0.012.（臺(tái)灣上銀）
4 X向行程：350mm.
5 X向伺服電機(jī)型號(hào)：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(dòng)
6 軸承型號(hào): 30X52X15 (2組每組3件)/ 30TAC62BDTC10PN7A（NSK）
7 X向傳動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌為：BM45-C2-1055.5-29-29-G2-V3/施耐博格。
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3.1 電機(jī)型號(hào)的確定
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)確定X向伺服電機(jī)型號(hào)為施耐德BCH1304N11C。
查詢(xún)施耐德伺服電機(jī)手冊(cè)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(hào)的確定
根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始數(shù)據(jù)確定滾珠絲杠型號(hào)為R40-10T4-FDI-627- 867-0.012.（臺(tái)灣上銀）。
查詢(xún)資料，確定絲杠的各項(xiàng)參數(shù)：
公稱(chēng)直徑為40mm，導(dǎo)程為10mm，
絲杠螺紋部分長(zhǎng)度為627mm，
絲杠總長(zhǎng)為867mm，
任意300mm內(nèi)導(dǎo)程誤差不超過(guò)0.012mm。
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3.2.2 滾珠絲杠的調(diào)整
滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。想要確保滾珠絲杠副的反向傳動(dòng)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(guò)一定要防止預(yù)緊力過(guò)大，預(yù)緊力過(guò)大能夠引起傳動(dòng)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(guò)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(dú)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(yùn)動(dòng)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(dòng)。
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(guò)程中與絲杠無(wú)接觸。外循環(huán)只要有一個(gè)統(tǒng)一的回珠滾道，因此，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易；但它對(duì)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(yùn)動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生卡珠現(xiàn)象，此外，外循環(huán)絲杠運(yùn)行時(shí)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(jì)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(shí)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(jiǎn)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(guò)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(jiǎn)單，調(diào)整方便，它可以在機(jī)床裝配、維修時(shí)現(xiàn)場(chǎng)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(shí)，需要把外齒輪拿下來(lái)，再將兩個(gè)螺母同向旋轉(zhuǎn)，讓兩個(gè)螺母產(chǎn)生相對(duì)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(shí)際應(yīng)用的比較少。
本次設(shè)計(jì)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?yàn)闈L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?yàn)槭菣C(jī)床絲杠，要保證加工時(shí)的穩(wěn)定性，所以選擇角接觸球軸承。根據(jù)畢業(yè)設(shè)計(jì)原始參數(shù)得到軸承型號(hào): 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?zhuān)?
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(zhǎng)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(huì)產(chǎn)生由于絲杠自重而引起的彎曲和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)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(méi)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(dòng)安裝前的張力，解決熱膨脹。不過(guò)這種支承方式有個(gè)最嚴(yán)重的缺點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)預(yù)拉伸和調(diào)整的時(shí)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(shí)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(diǎn)決定了工作狀態(tài)中，承受徑向載荷時(shí)引起附加軸向力，使軸承的內(nèi)外環(huán)產(chǎn)生分離趨勢(shì)，故都成對(duì)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(duì)于角接觸軸承的間隙以0.004mm(間隙)至-0.016mm(過(guò)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(shí)用手輕推到安裝位置即可達(dá)到要求。
滾動(dòng)軸承預(yù)緊的目的和使用，主要表現(xiàn)在以下五個(gè)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?yàn)樨?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(dòng)量，使無(wú)載荷區(qū)滾動(dòng)體能得到較好的引導(dǎo)，有利于減少軸承部位的振動(dòng)和噪聲，如電動(dòng)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(dòng)體的自旋與公轉(zhuǎn)時(shí)的打滑現(xiàn)象會(huì)在高速輕載運(yùn)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(dòng)機(jī)呆在正確的地方。
(5)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，軸承的磨損與壓沉使間隙增大，但可以通過(guò)預(yù)緊加以補(bǔ)償適當(dāng)?shù)念A(yù)緊能夠消除震動(dòng)對(duì)軸承的損壞和磨損，一般而言，滾動(dòng)軸承具有一定的內(nèi)部間隙，不過(guò)在不同的場(chǎng)合，軸承無(wú)論是單次安裝或是組合在一起，用戶(hù)往往會(huì)對(duì)軸承的壓力預(yù)載，從而讓滾動(dòng)體與內(nèi)外套圈間引起輕微的預(yù)變形，來(lái)確定軸承內(nèi)外套圈都保持在壓緊形態(tài)，如果兩個(gè)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(huì)比軸承中心距l(xiāng)大,在面對(duì)面組合中L小于l，就是背靠背組合時(shí)，就算軸承中心距很短，也能夠承載比較高的傾覆力矩，因?yàn)榱刎?fù)荷引起的徑向力和軸承磨損都要比面對(duì)面組合時(shí)要小，若運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸的溫升比軸承箱高，則根據(jù)安裝時(shí)的環(huán)境溫度而確定的預(yù)緊將會(huì)增加，面對(duì)面組合軸承內(nèi)預(yù)壓增加量比背靠背組合軸承大[11]。
無(wú)論是面對(duì)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(duì)面組合軸承中，軸向熱膨脹更加劇這一趨勢(shì)，但背靠背組合中，卻削弱這一趨勢(shì)，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(huì)互相抵消，所以，預(yù)緊不會(huì)改變，不過(guò)這種特性只在背靠背組合中合適。
因此本次設(shè)計(jì)中我們選用串聯(lián)加背靠背的組合方式來(lái)安裝軸承。
3.4 導(dǎo)軌的選擇
3.4.1 導(dǎo)軌的分類(lèi)
通過(guò)導(dǎo)軌之間不同的摩擦性質(zhì)，導(dǎo)軌可以分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌三種。
(1) 滑動(dòng)導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌是通過(guò)滑動(dòng)摩擦來(lái)進(jìn)行工作的。一般這種導(dǎo)軌也可以被叫做滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，因?yàn)樗闹С袑?dǎo)軌和滑塊之間主要是產(chǎn)生的滑動(dòng)摩擦。這種導(dǎo)軌生產(chǎn)簡(jiǎn)便，能夠承受很大的重力，有很高的抵抗震動(dòng)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?yàn)槭腔瑒?dòng)摩擦，所以它產(chǎn)生的阻力很大，損耗高。不過(guò)因?yàn)榛瑒?dòng)導(dǎo)軌在機(jī)械產(chǎn)物中運(yùn)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(dòng)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(wú)匍匐的特性。
(2) 靜壓導(dǎo)軌。在兩個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)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(guò)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(shí)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(yùn)行。
靜壓導(dǎo)軌按運(yùn)動(dòng)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(cè)量?jī)x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(dòng)繪圖機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等。
(3) 滾動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌之間的摩擦是滾動(dòng)摩擦，導(dǎo)軌中間是放置在球、輥或針輥和滾動(dòng)體，實(shí)現(xiàn)導(dǎo)軌沒(méi)有滑動(dòng)的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。這樣的導(dǎo)軌損耗低，使用壽命長(zhǎng)，定位精度高，靈敏度高，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，輕便靈活，低速無(wú)爬行，不過(guò)因?yàn)閷?dǎo)軌面與滾動(dòng)體之間是點(diǎn)或者面的形式接觸，因此抗振性能不行，接觸時(shí)產(chǎn)生的力大，對(duì)滾動(dòng)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(jià)格昂貴。它能夠在加工機(jī)構(gòu)行動(dòng)統(tǒng)一，行動(dòng)敏銳和定位精度高的場(chǎng)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(jì)我們選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。
根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的原始數(shù)據(jù)，我們得到了滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào)：
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(dòng)導(dǎo)軌往往是一對(duì)一起用的，里面有一根是基準(zhǔn)導(dǎo)軌，是給運(yùn)動(dòng)部件提供方向的；另一根為從動(dòng)導(dǎo)軌，主要用于支承。
由于滾動(dòng)導(dǎo)軌的平均誤差和實(shí)際誤差的移動(dòng)部分通常只安裝了約三分之一的表面誤差。因此，它對(duì)安裝表面精度和表面粗糙度要求不高，因此，它對(duì)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(mǎn)足要求[12]。
滾動(dòng)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(dòng)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(xiāo)，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(guò)力矩扳手旋緊導(dǎo)軌頂面的安裝螺釘。
滾動(dòng)導(dǎo)軌的滑塊安裝步驟通常如下：
（1）在滑動(dòng)座座的平面上設(shè)置工作平臺(tái)，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(duì)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(yùn)行輕便、靈活，并檢查工作臺(tái)的直線度，平行度，使之符合要求。
第四章：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)計(jì)算
1
2
3
4
4.1 X軸向慣量匹配分析計(jì)算
由于需要讓進(jìn)給系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)機(jī)。不過(guò)我們不能盲目要求大慣性，不然，它很好的把自己的優(yōu)勢(shì)給表現(xiàn)出來(lái)，會(huì)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(dòng)部件的慣量： （4-1）
轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣量： (4-2)
有降速比時(shí)，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量：
(4-3)
工作臺(tái)及螺母質(zhì)量:
通過(guò)公式（4-1）得：
移動(dòng)部件的慣量：
通過(guò)公式（4-2）得：
同步帶帶輪1轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：
同步帶帶輪2轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：
滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：
通過(guò)公式（4-3）得：
滿(mǎn)足 的條件
所以該電動(dòng)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(jì)算
電動(dòng)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(lái)保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行還能增加系統(tǒng)電能使用率。
由于數(shù)控機(jī)床對(duì)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性要求較高，所以電機(jī)的轉(zhuǎn)矩主要用來(lái)產(chǎn)生加速度。
（4-4）
Mamax——空載啟動(dòng)時(shí)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(shí)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(shí)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(kāi)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(shí)，由于系統(tǒng)的靈敏度過(guò)高而使系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)部件慣量過(guò)大，從而影響定位精度。對(duì)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(jì)算X、Z向的加速力矩，忽略Mo、Mf的影響，
則： <
通過(guò)以上計(jì)算，本機(jī)床電機(jī)匹配合適。
4.3 X軸向進(jìn)給力計(jì)算
我們可以通過(guò)對(duì)進(jìn)給力的計(jì)算，來(lái)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(jì)算
為了減小機(jī)床在工作的時(shí)候絲杠因?yàn)闊嶙冃螌?duì)加工精度的影響，所以我們要對(duì)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(guò)從前的事例，再想起絲杠也會(huì)由于別的因素從而產(chǎn)生影響，根據(jù)計(jì)算確定預(yù)拉伸量是0.0279mm。由于螺紋部分占總長(zhǎng)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(guò)查找《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》第三冊(cè)1986年版[13]。
第五章：潤(rùn)滑與防護(hù)
1.
2.
3.
4.
5.
5.1. 滾珠絲杠的潤(rùn)滑與防護(hù)
對(duì)機(jī)床的滾珠絲杠必須有足夠的保護(hù)機(jī)構(gòu)，因?yàn)槟承┘?xì)小的顆粒都會(huì)影響到絲杠工作的穩(wěn)定性，而且某些液體可能會(huì)妨礙絲杠的正常工作。對(duì)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(lái)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(guò)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(rùn)滑對(duì)它來(lái)進(jìn)行保養(yǎng)。油潤(rùn)滑它的潤(rùn)滑滾珠絲杠的潤(rùn)滑方式有油潤(rùn)滑和脂潤(rùn)滑兩種。油潤(rùn)滑可以很快的幫助絲杠，對(duì)它進(jìn)行保養(yǎng)，不過(guò)這種方法，對(duì)油的規(guī)定很高，必須非常干凈。脂潤(rùn)滑這種方法使用非常簡(jiǎn)便，而且保養(yǎng)了一次之后能夠有效很長(zhǎng)時(shí)間。
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2.
3.
4.
5.
5.1.
5.2. 軸承的潤(rùn)滑
軸承的潤(rùn)滑。能夠降低摩擦，減少磨損，防止銹蝕。潤(rùn)滑方式有脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑，也有使用固體潤(rùn)滑的。一般潤(rùn)滑脂有鈣基潤(rùn)滑脂與鈉基潤(rùn)滑脂，且油脂充填量不應(yīng)超過(guò)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(rùn)滑; 油粘度小，內(nèi)摩擦阻力小，有冷卻作用，在整臺(tái)機(jī)器有集中供油裝置較為方便，否則油潤(rùn)滑需要復(fù)雜的供油設(shè)備。
5.3. 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑與防護(hù)
5.3.1. 導(dǎo)軌的潤(rùn)滑
1）導(dǎo)軌潤(rùn)滑劑的作用
（1）導(dǎo)軌可以在液體摩擦的情況下移動(dòng)，可減少摩擦阻力，降低驅(qū)動(dòng)力，提高效率。
（2）降低導(dǎo)軌的損耗，消除導(dǎo)軌腐蝕。潤(rùn)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(dòng)。
（4）減少高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候產(chǎn)生的摩擦熱，降低熱變形。
2）機(jī)床導(dǎo)軌潤(rùn)滑油的選擇
（1）如果又要潤(rùn)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(shí)滿(mǎn)足兩種油的要求。
（2）根據(jù)滑動(dòng)的速度和平均壓力確定潤(rùn)滑油的黏度。
（3）根據(jù)實(shí)際的使用來(lái)選擇潤(rùn)滑油，可以參考國(guó)內(nèi)外的例子。
1.
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3.
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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(zhǎng)。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(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，沒(méi)有噪音，所以應(yīng)用廣泛。所以本次設(shè)計(jì)中選用鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩。
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2
3
4
5
5.1
5.2
第六章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析
1
2
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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(mén)以提高經(jīng)濟(jì)效益、推動(dòng)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(gè)不同的領(lǐng)域，但卻有著很密切的關(guān)系，如果說(shuō)技術(shù)的進(jìn)步是一個(gè)國(guó)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(huì)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(cái)力）的水平與構(gòu)成的變化情況，用長(zhǎng)遠(yuǎn)的眼光去研究成本升降的各種因素及其變動(dòng)原因，如在本次液壓送料支架設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)對(duì)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(píng)價(jià)企業(yè)成本計(jì)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(lái)盈利，因此合理的成本分析是一家企業(yè)正確評(píng)價(jià)成本計(jì)劃的執(zhí)行結(jié)果，也是揭示成本升降變動(dòng)的原因之一，為企業(yè)制定經(jīng)營(yíng)決策時(shí)提供了很重要的依據(jù)。
成為一名合格的設(shè)計(jì)人員，在設(shè)計(jì)出相關(guān)的零件的同時(shí)，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(lái)經(jīng)濟(jì)效益。
1
2
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5
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6.1
6.2 成本計(jì)算依據(jù)
按照零件的總量，求出所需的加工費(fèi)用，就可以求得本課題設(shè)計(jì)的總成本。依據(jù)計(jì)算公式：
重量
工時(shí)費(fèi)：主要件（主軸、法蘭盤(pán)、電機(jī)安裝板等）=材料費(fèi)×8；一般件=材料費(fèi)×（4~5）
（1）材料費(fèi)的計(jì)算
由計(jì)算公式可得：45鋼毛坯重量=85.252Kg
（2）工時(shí)費(fèi)的計(jì)算
主要的零件：主要的工時(shí)費(fèi)用=289.52×8=2316.16元
一般的零件：一般的工時(shí)費(fèi)用=4.79×4.5=21.56元
（3）
表 6.1 熱處理零件統(tǒng)計(jì)
序號(hào)
名稱(chēng)
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(jià)格
序號(hào)
名稱(chēng)
單價(jià)（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(fèi)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(jì)，如表6.3所示；
表 6.3
序號(hào)
名稱(chēng)
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(pán)
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(jià)格為3400元/噸，45鋼總凈重：G=85.252Kg，非標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)費(fèi)：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(gòu)費(fèi)用
裝配圖中標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，如表6.4所示。
表 6.4
序號(hào)
名稱(chēng)
規(guī)格
數(shù)量
單價(jià)（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(xiāo)
M6X16
1
0.5
4
螺母
M3
M10
2
2
1
1
標(biāo)準(zhǔn)件的外購(gòu)件費(fèi)用為4.79元。
最終經(jīng)濟(jì)成本為2644.39元。
設(shè)計(jì)中，考慮到經(jīng)濟(jì)成本分析，再通過(guò)計(jì)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?xún)r(jià)比。這樣可以給企業(yè)的經(jīng)營(yíng)模式產(chǎn)生正確性的引導(dǎo)作用，減少不必要的開(kāi)支，提升整體經(jīng)濟(jì)水平，是至關(guān)重要的一個(gè)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(shí)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(jì)的課題是VH50數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，我事先查詢(xún)了跟課題有關(guān)的資料，然后在老師的指導(dǎo)下，完成了開(kāi)題報(bào)告和外文翻譯。完成之后我對(duì)VH50數(shù)控立車(chē)X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計(jì)，確定了每個(gè)部件的選型，畫(huà)出CAD零件圖，最后完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。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(guò)查閱《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
（3）通過(guò)類(lèi)比的方法，完成了對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)各部件的設(shè)計(jì)，并完成裝配圖的繪制。
（4）通過(guò)對(duì)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(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是由伺服電機(jī)提供動(dòng)力，再由同步齒形帶傳遞給滾珠絲杠，最后帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。
二、存在的問(wèn)題
由于個(gè)人水平有限，無(wú)法對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的伺服電路系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，從而無(wú)法讓整個(gè)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(lái)，也就不知道中間是否還有別的問(wèn)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(lái)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(chǎng)上的機(jī)床交易額已經(jīng)越來(lái)越高了，而且高精度的機(jī)床可以代表一個(gè)國(guó)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(dòng)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)
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致 謝
畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)快要結(jié)束了，在這三個(gè)月里，我從開(kāi)始對(duì)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(shí)候，劉老師總會(huì)細(xì)心的教導(dǎo)，教給我解決問(wèn)題的辦法，授我以漁。
在老師的幫助下，我完成了開(kāi)題報(bào)告和外文翻譯。后來(lái)老師又讓我們查詢(xún)了《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》，這本書(shū)讓我對(duì)整個(gè)課題的了解大大提高了，同時(shí)也完成了課題需要的設(shè)計(jì)計(jì)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(jì)的時(shí)候，我還遇到了很多問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)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(jì)算的時(shí)候，老師提供了許多參考資料，讓我們?nèi)ゲ樵?xún)資料；在進(jìn)行裝配圖設(shè)計(jì)的時(shí)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(jì)
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