鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　XXXXXX</b></p><p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書</b></p><p>　　題 目：鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，機(jī)械制造業(yè)面臨著高速度

2、、高精度的新的挑戰(zhàn)，高速進(jìn)給系統(tǒng)成為高速高精度工具磨床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于進(jìn)給系統(tǒng)剛度低、慣量大，難以獲得高進(jìn)給速度和高加速度，為了提高高速高精度工具磨床的定位精度和傳動(dòng)精度，除了正確設(shè)計(jì)、選擇進(jìn)給系統(tǒng)部件，精確計(jì)算其強(qiáng)度、穩(wěn)定性、和驅(qū)動(dòng)力矩外，還要對進(jìn)給系統(tǒng)的剛度進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，減少因剛度引起的失動(dòng)量，以確保加工定位精度。由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、相關(guān)圖紙CAD/PROE、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此

3、文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的叩扣:2215891151</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是工具磨床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī)（早期產(chǎn)品還包含液壓）等各個(gè)部件，并涉及到強(qiáng)點(diǎn)與弱點(diǎn)的控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。鋸片刀具工具磨床的性能很大程度上取決于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的，因此研究和開發(fā)高性能的伺服進(jìn)給系統(tǒng)，是鋸片刀具工具磨床的設(shè)

4、計(jì)成敗的關(guān)鍵之一。本文對鋸片刀具工具磨床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)分析和計(jì)算設(shè)計(jì)，對其伺服電機(jī)也進(jìn)行了選擇和計(jì)算，對進(jìn)給系統(tǒng)的精度和剛度進(jìn)行了驗(yàn)算，保證了可靠性。</p><p>　　關(guān)鍵詞：鋸片刀具工具磨床 進(jìn)給系統(tǒng) 數(shù)控</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　With the development of mo

5、dern technology, machinofacture industry new challenge of high speed and high-precision, high speed becomes one of the key links in tool grinder of high-precision. Due to the feeding system with low steel grade, high ine

6、rtia, it’s difficult to get high-feeding and accelerated speed. in order to enhance positioning and spreading precision of high speed and precision tool grinder, except the exact designing, selecting components of feedin

7、g system, calculating its strength</p><p>　　Feeding system is the connection between the components of numerical control device and tool mechanical device, also the important parts of tool grinder. It’s a co

8、mplex control system, which contains the component parts of machinery, electron, dynamo (the previous one contains hydraumatic), referring to the control of strengthens and weakness. The property of tool grinder’s saw bi

9、t highly depends on feeding servo system, so researching and developing high property feeding servo system, is the ke</p><p>　　Key words: tool grinders saw bit feeding system numerical control</p&g

10、t;<p><b>　　概 述</b></p><p>　　1.1 鋸片刀具工具磨床的簡介</p><p>　　現(xiàn)在市場上國產(chǎn)鋸片磨齒機(jī)占了很大份額，改變了前些年進(jìn)口機(jī)（主要是臺(tái)灣機(jī)）的一統(tǒng)天下格局。國內(nèi)鋸片刀具工具磨床又被稱為鋸片磨齒機(jī)，一般采用固定電機(jī)與砂輪組合體對鋸片進(jìn)行磨削，這種結(jié)構(gòu)的磨齒機(jī)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械磨鋸片的高效運(yùn)行，包括一導(dǎo)軌座、一砂輪工作

11、裝置、一齒輪工作裝置以及一撥齒裝置，砂輪工作裝置包括一傳動(dòng)電機(jī)和一砂輪，傳動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)砂輪轉(zhuǎn)動(dòng)，導(dǎo)軌座與撥齒裝置均安裝在工作臺(tái)上，其特征在于：在所述的砂輪工作裝置與導(dǎo)軌座之間設(shè)置一用于在縱向上調(diào)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī)縱向角度的調(diào)節(jié)座，在所述的調(diào)節(jié)座上設(shè)置一可調(diào)節(jié)其水平位置角度的角度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，可以對砂輪進(jìn)行各個(gè)方向的角度調(diào)整。</p><p>　　1.2 鋸片刀具工具磨床的工作原理與種類</p><p>

12、　　連續(xù)磨齒：連續(xù)磨削的磨齒機(jī)，砂輪為蝸桿形，稱為蝸桿砂輪磨齒機(jī)，砂輪相當(dāng)于滾刀，相對工件作展成運(yùn)動(dòng)，磨出漸開線。工件作軸向直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，以磨削直齒圓柱齒輪的輪齒，如果作傾斜運(yùn)動(dòng)，就可磨削斜齒圓柱齒輪。砂輪的轉(zhuǎn)速很高，展成鏈不能用機(jī)械方法聯(lián)系砂輪和工件。目前常用的方法有兩種：</p><p>　?。?）用兩個(gè)同步電動(dòng)機(jī)分別拖動(dòng)砂輪主軸和工件主軸，用掛輪換置；一種用數(shù)控的方法，即在砂輪主軸上裝脈沖發(fā)生器，發(fā)出與主軸

13、旋轉(zhuǎn)成正比的的脈沖，脈沖經(jīng)數(shù)控系統(tǒng)調(diào)制后經(jīng)伺服系統(tǒng)和伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)工件主軸，在工件主軸上裝反饋信號發(fā)生器。</p><p>　　（2）分度磨齒：這類磨齒機(jī)根據(jù)砂輪形狀又可分為蝶形砂輪型、大平面砂輪型和錐形砂輪型三種。它們都是利用齒條和齒輪的嚙合原理，用砂輪代替齒條來磨削齒輪。齒條的齒廓是直線，形狀簡單，易于保證砂輪的修整精度。加工時(shí)被切齒輪在想象中的齒條上滾動(dòng)。每往復(fù)滾動(dòng)一次，完成一個(gè)或兩個(gè)齒面的磨削。因此需多次

14、分度才能磨完全部齒面。</p><p>　　1.3 鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)的深入研究</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控磨床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī)(早期產(chǎn)品還包含液壓)等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對于數(shù)控磨床具有重大意義，研究與開發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)

15、床的關(guān)鍵技術(shù)之一</p><p>　　進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)承擔(dān)了數(shù)控磨床砂輪進(jìn)給的定位，以及進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性，它直接影響被加工件的最后輪廓精度和加工精度。進(jìn)給單元包括伺服驅(qū)動(dòng)部件、滾動(dòng)單元、位置監(jiān)測單元等。要求進(jìn)給單元運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，分辨率高，定位精度高，沒有爬行，既要適合加工鋸片時(shí)的快速進(jìn)給，又要有較大的加速度，又要有足夠大的推力 ，剛性高，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，定位精度好。數(shù)控機(jī)床普遍采用旋轉(zhuǎn)電機(jī)(交直流伺服電機(jī)

16、)與滾動(dòng)絲杠組合的軸向進(jìn)給方案。</p><p>　　1.3.1 傳動(dòng)系統(tǒng)的選擇</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床主體的重要部分，在設(shè)計(jì)中，在伺服方式上選擇最廣泛應(yīng)用的半閉環(huán)方式。采用螺旋傳動(dòng)，計(jì)算滾珠絲杠副尺寸規(guī)格，接著進(jìn)行絲杠的校核并進(jìn)行精度等驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算的扭矩選擇伺服電機(jī).</p><p>　　機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)采用直線電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)與

17、原旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)方式的最大區(qū)別是取消了從電動(dòng)機(jī)到工作臺(tái)（拖板）之間的一切機(jī)械中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)。即把機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的長度縮短為零。故這種傳動(dòng)方式即稱“直接驅(qū)動(dòng)”。帶來了原旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)方式無法達(dá)到的性能指標(biāo)和一定優(yōu)點(diǎn)。但也帶來了新的矛盾和問題。</p><p>　　它有響應(yīng)速度快、精度高、傳動(dòng)剛度高、推力平穩(wěn)、速度快、加減速過程短等優(yōu)點(diǎn)。</p><p>　　但也存在著滑臺(tái)要保持高剛度的同時(shí)還要

18、輕、環(huán)境要求、冷卻問題、隔磁及防護(hù)問題等。</p><p>　　所以要綜合考慮價(jià)格方面直線電機(jī)的價(jià)格要高出很多，這也是限制直線電機(jī)被更廣泛應(yīng)用的原因。</p><p>　　并且直線電機(jī)在提供同樣轉(zhuǎn)矩時(shí)的能耗是“旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”一倍以上，旋轉(zhuǎn)伺服電機(jī)+滾珠絲杠”屬于節(jié)能、增力型傳動(dòng)部件，直線電機(jī)可靠性受控制系統(tǒng)穩(wěn)定性影響，對周邊的影響很大必須采取有效隔磁與防護(hù)措施，隔斷強(qiáng)磁場對滾動(dòng)導(dǎo)

19、軌的影響和對鐵屑磁塵的吸附。 </p><p>　　從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。電機(jī)應(yīng)具有大的較長時(shí)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(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4-6倍而不損壞。</p><p>　　為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)

20、電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。</p><p>　　隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字PID，使用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)

21、采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。 </p><p>　　所以根據(jù)對比直線電機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)和滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，并依據(jù)于要加工的元件和要求和設(shè)計(jì)要求，我們最終選擇伺服電機(jī)+滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)（如圖1.1）。</p><p>　　圖1.1 傳動(dòng)系統(tǒng)簡圖</p><p>　　運(yùn)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)主要構(gòu)成：大規(guī)格預(yù)負(fù)載直線滾柱導(dǎo)軌支撐運(yùn)動(dòng)部件、大扭

22、矩伺服電機(jī)直連大直徑預(yù)負(fù)荷滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件、高精度直線光柵尺實(shí)現(xiàn)全閉環(huán)位置控制。</p><p><b>　　傳動(dòng)方式的選擇：</b></p><p>　　滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系。以傳動(dòng)形式分為兩種：     </p><p>　?。?）將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成

23、直線運(yùn)動(dòng)</p><p>　?。?）將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 </p><p>　　傳動(dòng)效率高：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）。 </p><p>　　運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無顫動(dòng)、低速時(shí)無

24、爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給。 </p><p>　　高精度：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。 </p><p>　　高耐用性：鋼球滾動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動(dòng)，相對對磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性。 </p>&l

25、t;p>　　同步性好：由于運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無阻滯、無滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果。 </p><p>　　高可靠性：與其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡單，只需進(jìn)行一般的潤滑和防塵。在特殊場合可在無潤滑狀態(tài)下工作。 </p><p>　　無背隙與高剛性：滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)采用歌德式溝槽形狀

26、，使鋼珠與溝槽達(dá)到最佳接觸以便輕易運(yùn)轉(zhuǎn)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度。</p><p>　　交流伺服電機(jī)：交流伺服電機(jī)通常都是單相異步電動(dòng)機(jī)，有鼠籠形轉(zhuǎn)子和杯形轉(zhuǎn)子兩種結(jié)構(gòu)形式。與普通電機(jī)一樣，交流伺服電機(jī)也由定子和轉(zhuǎn)子構(gòu)成。定子上有兩個(gè)繞組，即勵(lì)磁繞組和控制繞組，兩個(gè)繞組在空間相差90°電角度。固定和保護(hù)定子的機(jī)座一般用硬鋁或

27、不銹鋼制成?；\型轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子和普通三相籠式電機(jī)相同。杯形轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖3-12由外定子4，杯形轉(zhuǎn)子3和內(nèi)定子5三部分組成。它的外定子和籠型轉(zhuǎn)子交流伺服電機(jī)相同，轉(zhuǎn)子則由非磁性導(dǎo)電材料（如銅或鋁）制成空心杯形狀，杯子底部固定在轉(zhuǎn)軸7上?？招谋谋诤鼙。ㄐ∮?.5mm），因此轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小。內(nèi)定子由硅鋼片疊壓而成，固定在一個(gè)端蓋1、8上，內(nèi)定子上沒有繞組，僅作磁路用。電機(jī)工作時(shí)，內(nèi)﹑外定子都不動(dòng)，只有杯形轉(zhuǎn)子在內(nèi)、外定子

28、之間的氣隙中轉(zhuǎn)動(dòng)。對于輸出功率較小的交流伺服電機(jī)，常將勵(lì)磁繞組和控制繞組分別安放在內(nèi)、外定子鐵心的槽內(nèi)。 </p><p>　　交流伺服電機(jī)的工作原理和單相感應(yīng)電動(dòng)機(jī)無本質(zhì)上的差異。但是，交流伺服電機(jī)必須具備一個(gè)性能，就是能克服交流伺服電機(jī)的所謂“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象，即無控制信號時(shí)，它不應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)，特別是當(dāng)它已在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，如果控制信號消失，它應(yīng)能立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)。而普通的感應(yīng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來以后，如控制信號消失，往往仍在繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。&

29、lt;/p><p>　　當(dāng)電機(jī)原來處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，如控制繞組不加控制電壓，此時(shí)只有勵(lì)磁繞組通電產(chǎn)生脈動(dòng)磁場?？梢园衙}動(dòng)磁場看成兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場以同樣的大小和轉(zhuǎn)速，向相反方向旋轉(zhuǎn)，所建立的正、反轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)磁場分別切割籠型繞組（或杯形壁）并感應(yīng)出大小相同，相位相反的電動(dòng)勢和電流（或渦流），這些電流分別與各自的磁場作用產(chǎn)生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩為零，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)不起來。一旦控制系統(tǒng)有偏差信號

30、，控制繞組就要接受與之相對應(yīng)的控制電壓。在一般情況下，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的磁場是橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場。一個(gè)橢圓形旋轉(zhuǎn)磁場可以看成是由兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場合成起來的。這兩個(gè)圓形旋轉(zhuǎn)磁場幅值不等（與原橢圓旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)向相同的正轉(zhuǎn)磁場大，與原轉(zhuǎn)向相反的反轉(zhuǎn)磁場小），但以相同的速度，向相反的方向旋轉(zhuǎn)。它們切割轉(zhuǎn)子繞組感應(yīng)的電勢和電流以及產(chǎn)生的電磁力矩也方向相反、大小不等（正轉(zhuǎn)者大，反轉(zhuǎn)者?。┖铣闪夭粸榱?，所以伺服電機(jī)就朝著正轉(zhuǎn)磁場的方向轉(zhuǎn)動(dòng)起來，隨著信號的增強(qiáng)

31、，磁場接近圓形，此時(shí)正轉(zhuǎn)磁場及其力矩增大，反轉(zhuǎn)磁場及其力矩減小，合成力矩變大，如負(fù)載力矩不變，轉(zhuǎn)子的速度就增加。如果改變控制電壓的相位，即移相180o，旋轉(zhuǎn)磁場的轉(zhuǎn)</p><p>　　為使交流伺服電機(jī)具有控制信號消失，立即停止轉(zhuǎn)動(dòng)的功能，把它的轉(zhuǎn)子電阻做得特別大，使它的臨界轉(zhuǎn)差率Sk大于1。在電機(jī)運(yùn)行過程中，如果控制信號降為“零”，勵(lì)磁電流仍然存在，氣隙中產(chǎn)生一個(gè)脈動(dòng)磁場，此脈動(dòng)磁場可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)

32、磁場的合成。假設(shè)電動(dòng)機(jī)原來在單一正向旋轉(zhuǎn)磁場的帶動(dòng)下運(yùn)行于A點(diǎn)，此時(shí)負(fù)載力矩是。一旦控制信號消失，氣隙磁場轉(zhuǎn)化為脈動(dòng)磁場，它可視為正向旋轉(zhuǎn)磁場和反向旋轉(zhuǎn)磁場的合成，電機(jī)即按合成特性曲線3運(yùn)行。由于轉(zhuǎn)子的慣性，運(yùn)行點(diǎn)由A點(diǎn)移到B點(diǎn)，此時(shí)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生了一個(gè)與轉(zhuǎn)子原來轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的制動(dòng)力矩。在負(fù)載力矩和制動(dòng)力矩的作用下使轉(zhuǎn)子迅速停止。</p><p>　　必須指出，普通的兩相和三相異步電動(dòng)機(jī)正常情況下都是在對稱狀態(tài)下工作

33、，不對稱運(yùn)行屬于故障狀態(tài)。而交流伺服電機(jī)則可以靠不同程度的不對稱運(yùn)行來達(dá)到控制目的。這是交流伺服電機(jī)在運(yùn)行上與普通異步電動(dòng)機(jī)的根本區(qū)別。</p><p>　　可見，為了適應(yīng)高密度、高速度的磨床發(fā)展，在以下幾個(gè)方面應(yīng)重點(diǎn)研究：</p><p>　?。?）減少運(yùn)動(dòng)部件的摩擦阻力小； </p><p>　　（2）提高傳動(dòng)精度和剛度； </p>&l

34、t;p>　?。?）運(yùn)動(dòng)部件慣量?。?</p><p>　　a.根據(jù)所給參數(shù)，和一些相關(guān)資料，對鋸片刀具工具磨床進(jìn)行整體設(shè)計(jì)，在經(jīng)過運(yùn)動(dòng)分析、受力分析、和強(qiáng)度校核的前提下，設(shè)計(jì)出鋸片刀具工具磨床的主要結(jié)構(gòu)和布局特點(diǎn)。</p><p>　　b.用cad設(shè)計(jì)出進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，作出二維圖。根據(jù)零件圖和產(chǎn)品裝配圖，對零件進(jìn)行分析。</p><p>　　c.掌握進(jìn)給系

35、統(tǒng)的傳動(dòng)情況，了解該系統(tǒng)的主要機(jī)電部件，并設(shè)計(jì)出各部件之間聯(lián)系的總體構(gòu)想。</p><p>　　d.分析選用零件的特點(diǎn)，以各部件的尺寸精度、形狀精度、位置精度、等方面的技術(shù)要求；對全部技術(shù)要求應(yīng)進(jìn)行歸納整理。</p><p>　　e.確定零件的選用和配合方法。</p><p>　　f.如何保證滾珠絲杠螺母副的防護(hù)與潤滑。</p><p>　　

36、g.分析伺服電機(jī)+滾珠絲杠與直線電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)，并選取最優(yōu)化的設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.3.2 研究方向和內(nèi)容</p><p>　　對鋸片刀具工具磨床的進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了解研究和設(shè)計(jì)。</p><p>　　伺服電機(jī)+滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的主要機(jī)電部件有：</p><p>　　(1)運(yùn)動(dòng)部件；(如工作臺(tái)、導(dǎo)軌、橫梁、立柱等)</

37、p><p>　　(2)伺服電動(dòng)機(jī)；</p><p><b>　　(3)檢測元件；</b></p><p><b>　　(4)聯(lián)軸節(jié)；</b></p><p><b>　　（5)絲杠軸承；</b></p><p>　　(6)滾珠絲杠螺母副(或齒輪齒條副)；

38、</p><p>　　減速機(jī)構(gòu)(齒輪副和帶輪)；</p><p>　　圖1.2 進(jìn)給系統(tǒng)示意圖</p><p>　　1.4 設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)及預(yù)期目標(biāo)</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)本次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)，首先要對鋸片刀具工具磨床的進(jìn)給系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行研究，提出問題。其次，提出針對問題的研究方案，并對依據(jù)鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)的工作原理和加工要

39、求進(jìn)行合理分析，細(xì)化設(shè)計(jì)方案。</p><p>　　用CAD軟件繪制出裝配圖，保證設(shè)計(jì)要求：</p><p>　　（1）設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給行程為30mm，進(jìn)給速度為0.1mm/s—20mm/s；</p><p>　?。?）檢測進(jìn)給部分設(shè)計(jì)的合理性，是否能夠滿足高速加工環(huán)境以及進(jìn)給精度。</p><p>　　為了實(shí)現(xiàn)此次課題研究的設(shè)計(jì)要求，在本論文中

40、將對鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)的幾個(gè)部件進(jìn)行研究設(shè)計(jì)。</p><p>　　1.4.1 滾珠絲杠螺母副</p><p>　　是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因

41、而迫使螺母軸向移動(dòng)。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)：</p><p>　?。?）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為0.92-0.96，比普通絲杠高3-4倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的1/4-/3.</p><p>　　（2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度

42、好。</p><p>　?。?）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。</p><p>　?。?）具有可逆性，既可以從螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說，絲杠和螺母可以作為主動(dòng)件。</p><p>　?。?）磨損小，使用壽命長。</p><p>　　（6）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度

43、也要求高，故制造成本高。</p><p>　?。?）不能自鎖。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增加制動(dòng)裝置。</p><p>　　本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為2級，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)的導(dǎo)程突變量

44、，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。</p><p>　　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。因此對絲杠的軸向精度和軸向剛度應(yīng)有較高要求，其兩端支承的配置情況有：一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精

45、度的絲杠，這種配置方式可對絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。因此在此課題中采用兩端固定（F-F）的方式如圖1.3，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對絲杠進(jìn)行拉伸。</p><p>　　圖1.3 滾珠絲杠副定位方式</p><p>　　此種形式的特點(diǎn)和應(yīng)用有以下幾點(diǎn)：</p><p>　　需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難；</p><p>　　只要軸

46、承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的四倍；</p><p>　　絲杠一般不會(huì)受壓，無壓桿穩(wěn)定問題，固有頻率比一端固定要高；</p><p>　　可以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減少絲杠自重的下垂和補(bǔ)償熱膨脹，但需要一套預(yù)拉伸機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)及其工藝都比較復(fù)雜；</p><p>　　需要進(jìn)行預(yù)拉伸的絲杠，起目標(biāo)行程略小于公稱行程，減少量等于拉伸量；</p><p&

47、gt;　　6.適用于對剛度和位移精度要求搞的場合。</p><p>　　1.4.2 絲杠中常用的滾動(dòng)軸承</p><p>　　有以下幾種（表1.1）：</p><p>　　60°角接觸軸承的組合配置形式有面對面的組合、背靠背組合、同向組合、一對同向與左邊一個(gè)面對面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過程中難免有誤差，又由于面對面組合方式，兩接觸線與軸

48、線交點(diǎn)間的距離比背對背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對面組合用得較多。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的選擇：螺母是分為單螺母和雙螺母，一般單螺母的承載負(fù)荷是沒有雙螺母大，使用周期也沒有雙螺母壽命長，在以后的保養(yǎng)和維護(hù)也沒有雙螺母方便。</p><p>　　所以選型要根據(jù)設(shè)備的要求，滿足做設(shè)備的條件，才是最好的，不要盲目追求高精度，高負(fù)荷的絲桿，會(huì)對機(jī)器的成本增加很多，絲桿

49、的一個(gè)級別價(jià)格就會(huì)相差好多。</p><p>　　表1.1 滾珠絲杠常用支承常用軸承特點(diǎn)及應(yīng)用</p><p>　　1.4.3 滾珠絲杠螺母副的支撐形式</p><p>　　雙推——自由式，剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性低。設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉力。適用于較短及垂直安裝的絲杠。（如下圖1.4）</p><p>　　圖1.4 雙推-自由式<

50、;/p><p>　　雙推——簡支式，臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高。絲杠有熱膨脹的余地。適用于較長的、臥式安裝的絲杠。（如下圖1.5）</p><p>　　圖1.5 雙推——簡支式</p><p>　　雙推——雙推式，絲杠的軸向剛度高。絲杠一般不會(huì)受壓，無壓桿穩(wěn)定性問題?？捎妙A(yù)拉伸減小因絲杠自重引起的下垂。適用于對剛度和位移精度要求高的場合。（如圖1.6）</p>

51、<p>　　圖1.6 雙推——雙推式</p><p>　　1.5 交流伺服電機(jī)的選擇</p><p>　　目前,交流伺服系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床,機(jī)器人等領(lǐng)域,在這些要求高精度,高動(dòng)態(tài)性能以及小體積的場合,應(yīng)用交流伺服系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢。 交流伺服電機(jī)具有較高的動(dòng)態(tài)性能、高可靠性及非常低的維護(hù)要求,以其堅(jiān)固耐用、經(jīng)濟(jì)性能好等優(yōu)點(diǎn)越來越廣泛地應(yīng)用于數(shù)控龍門加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)。

52、交流伺服電機(jī)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)分析及選型,與進(jìn)給機(jī)構(gòu)正常、可靠運(yùn)行及制造成本密切相關(guān)。</p><p>　　選擇電機(jī)主要應(yīng)考慮滿足轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的要求，其中負(fù)載慣量的計(jì)算涉及因素比較復(fù)雜。</p><p>　　交流伺服電機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，在這里將步進(jìn)電機(jī)與交流伺服電機(jī)作比較: </p><p>　　控制精度不同，兩相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為3.6°、 1.8&#

53、176;，五相混合式步進(jìn)電機(jī)步距角一般為0.72 °、0.36°。也有一些高性能的步進(jìn)電機(jī)步距角更小。如四通公司生產(chǎn)的一種用于慢走絲機(jī)床的步進(jìn)電機(jī)，其步距角為0.09°；德國百格拉公司生產(chǎn)的三相混合式步進(jìn)電機(jī)其步距角可通過撥碼開關(guān)設(shè)置為1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036&

54、#176;，兼容了兩相和五相混合式步進(jìn)電機(jī)的步距角。 </p><p>　　交流伺服電機(jī)的控制精度由電機(jī)軸后端的旋轉(zhuǎn)編碼器保證。以松下全數(shù)字式交流伺服電機(jī)為例，對于帶標(biāo)準(zhǔn)2500線編碼器的電機(jī)而言，由于驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部采用了四倍頻技術(shù)，其脈沖當(dāng)量為360°/10000=0.036°。對于帶17位編碼器的電機(jī)而言，驅(qū)動(dòng)器每接收217=131072個(gè)脈沖電機(jī)轉(zhuǎn)一圈，即其脈沖當(dāng)量為360

55、6;/131072=9.89秒。是步距角為1.8°的步進(jìn)電機(jī)的脈沖當(dāng)量的1/655。  </p><p>　　低頻特性不同，步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)易出現(xiàn)低頻振動(dòng)現(xiàn)象。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或

56、驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。交流伺服電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)非常平穩(wěn)，即使在低速時(shí)也不會(huì)出現(xiàn)振動(dòng)現(xiàn)象。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能，可檢測出機(jī)械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。</p><p>　　矩頻特性不同，步進(jìn)電機(jī)的輸出力矩隨轉(zhuǎn)速升高而下降，且在較高轉(zhuǎn)速時(shí)會(huì)急劇下降，所以其最高工作轉(zhuǎn)速一般在300～600RPM。交流伺服電機(jī)為恒力矩輸出，即在其額定轉(zhuǎn)速（一般為2000RPM或3000

57、RPM）以內(nèi)，都能輸出額定轉(zhuǎn)矩，在額定轉(zhuǎn)速以上就是為恒功率輸出。 </p><p>　　過載能力不同，步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過載能力。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過載和轉(zhuǎn)矩過載能力。其最大轉(zhuǎn)矩為額定轉(zhuǎn)矩的三倍，可用于克服慣性負(fù)載在啟動(dòng)瞬間的慣性力矩。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆]有這種過載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不

58、需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。</p><p>　　運(yùn)行性能不同，步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動(dòng)頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。交流伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)為閉環(huán)控制，驅(qū)動(dòng)器可直接對電機(jī)編碼器反饋信號進(jìn)行采樣，內(nèi)部構(gòu)成位置環(huán)和速度環(huán)，一般不會(huì)出現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的丟步或過沖的現(xiàn)象，控制性能更為可靠。六、速度響應(yīng)性能不同，步進(jìn)電機(jī)從靜止加

59、速到工作轉(zhuǎn)速需要200～400毫秒。交流伺服系統(tǒng)的加速性能較好，以松下MSMA 400W交流伺服電機(jī)為例，從靜止加速到其額定轉(zhuǎn)速3000RPM僅需幾毫秒，可用于要求快速啟停的控制場合。</p><p>　　綜上所述，交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。</p><p>　　1.6 進(jìn)給精度的保證</p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展, 機(jī)械制造業(yè)

60、面臨著高速度、高精度等新的挑戰(zhàn), 高速進(jìn)給系統(tǒng)成為高速高精度數(shù)控車床的關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一。由于進(jìn)給系統(tǒng)剛度低、慣量大, 難以獲得高進(jìn)給速度和高加速度, 同時(shí)還產(chǎn)生較大的失動(dòng)量, 使傳動(dòng)誤差增大, 影響機(jī)床加工精度; 由于各傳動(dòng)部件之間存在間隙、摩擦、彈性變形, 以及電動(dòng)機(jī)運(yùn)行誤差等因素引起的失動(dòng)量, 導(dǎo)致執(zhí)行部件滯后或引發(fā)振蕩。為了提高高速高精度數(shù)控車床的定位精度和傳動(dòng)精度, 除了正確設(shè)計(jì)、選擇進(jìn)給系統(tǒng)部件, 精確計(jì)算其強(qiáng)度、穩(wěn)定性和驅(qū)動(dòng)力矩

61、外, 還要對進(jìn)給系統(tǒng)的剛度進(jìn)行合理設(shè)計(jì), 減少因剛度引起的失動(dòng)量, 以確保加工定位精度。 </p><p>　　1.7 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選擇</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副具有摩擦因數(shù)小、不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測量儀器等。其缺點(diǎn)是抗震性較差、成本較高。 </p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊

62、兩部分組成，一般滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會(huì)經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回軌道返回。在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。</p><p>　　裝配時(shí)經(jīng)常將兩根導(dǎo)軌固定在支撐件上，每根導(dǎo)軌上一般有兩個(gè)滑塊，滑塊固定在移動(dòng)件上。若移動(dòng)件較長，可在一根導(dǎo)軌上安裝兩個(gè)以上的滑塊；若移動(dòng)件較寬，可選可選用兩根以上的導(dǎo)軌。兩根導(dǎo)軌中，一根為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，另一根為從動(dòng)導(dǎo)軌，基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面A其上滑塊有基準(zhǔn)面B。

63、安裝時(shí)先固定基準(zhǔn)導(dǎo)軌，之后以基準(zhǔn)導(dǎo)軌校正從動(dòng)導(dǎo)軌，達(dá)到裝配要求時(shí)再緊固從動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　產(chǎn)品選型，從產(chǎn)品樣本中選定導(dǎo)軌型號后，可根據(jù)給定的額定動(dòng)載荷計(jì)算出導(dǎo)軌副的距離額定壽命和小時(shí)額定壽命。常見的球?qū)к壍木嚯x期望壽命為50km，滾子導(dǎo)軌為100km。若所得結(jié)果大于導(dǎo)軌的預(yù)期壽命，則初選的型號滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，也可先給出導(dǎo)軌副的期望壽命，再反推出額定動(dòng)載荷，據(jù)此選擇合適的型號。</p>

64、<p>　　當(dāng)滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作速度較低、靜載荷較大時(shí)，選型時(shí)還應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷不小于工作靜載荷的兩倍。</p><p>　　鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)</p><p>　　設(shè)計(jì)機(jī)床的第一步，是確定總體方案?？傮w方案是機(jī)床部件和零件的設(shè)計(jì)依據(jù)，對整個(gè)設(shè)計(jì)的影響較大。因此，在擬定總體方案的過程中，必須全面地、周密地考慮，使所定方案技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理。</p>

65、<p>　　首先對鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行全方面的了解，并深入了解其橫向進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和原理，在圖書館、網(wǎng)上、期刊各種渠道獲取相關(guān)知識(shí)，并實(shí)地參觀機(jī)床總體布局，歸納總結(jié)出最優(yōu)的方案，設(shè)計(jì)出鋸片刀具工具磨床橫向進(jìn)給的相關(guān)數(shù)據(jù)和圖形。</p><p>　　2.1 工作負(fù)載的分析</p><p>　　鋸片刀具工具磨床的特征是主運(yùn)動(dòng)為砂輪繞自身軸線的高速回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，砂輪在垂直于砂

66、輪軸線方向作往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　2.2 進(jìn)給系統(tǒng)主要技術(shù)參數(shù)</p><p>　　進(jìn)給運(yùn)動(dòng)行程：30mm（最大刃磨行程為20mm）</p><p>　　進(jìn)給速度范圍：0.1mm/s—20mm/s</p><p>　　最大進(jìn)給力：2000N</p><p>　　定位精度：0.004mm/300mm<

67、;/p><p>　　重復(fù)定位精度：0.002mm/300mm</p><p>　　滑板、砂輪架、電機(jī)等重量：假設(shè)砂輪架重量為20kg，溜板為20kg，電機(jī)重量為85kg.</p><p>　　2.3 伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p>　　2.3.1 確定滾珠絲桿導(dǎo)程</p><p>　　根據(jù)工作臺(tái)最高移動(dòng)速度=20mm

68、/s，電機(jī)最高轉(zhuǎn)速=1000r/min，傳動(dòng)比等確定，按下式計(jì)算，取較大圓整值。</p><p>　　式中i為傳動(dòng)比。電機(jī)與滾動(dòng)絲桿副直聯(lián)時(shí)，i=1，則：</p><p>　　2.3.2 滾珠絲桿副載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算</p><p>　　這里的載荷及轉(zhuǎn)速是指，滾珠絲桿的當(dāng)量載荷與當(dāng)量轉(zhuǎn)速。當(dāng)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化時(shí)，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)均等，可按下列公式計(jì)算：</p

69、><p>　　假設(shè)砂輪架重量為20kg，溜板為20kg，電機(jī)重量為85kg</p><p>　　式中為滾動(dòng)摩擦系數(shù)，取，則</p><p><b>　　則。故</b></p><p><b>　　則</b></p><p>　　2.3.3 確定預(yù)期額定動(dòng)載荷</p>

70、<p>　?。?）按滾珠絲桿副預(yù)期工作時(shí)間計(jì)算：</p><p>　　其中：為精度系數(shù)，1、2、3級取1.0；為負(fù)荷系數(shù)，無沖擊取1.2；為可靠性系數(shù)，90%可靠性取1.0.則</p><p>　　（2）擬采用預(yù)加負(fù)荷的滾珠絲桿副，按最大軸向負(fù)荷計(jì)算</p><p>　　查得輕預(yù)載預(yù)加負(fù)荷系數(shù)取6.7，則。經(jīng)比較，取以上兩種結(jié)果的最大值：。</p

71、><p>　　2.3.4 按精度要求確定允許的滾珠絲桿最小螺紋底徑</p><p>　　2.3.4.1估算絲桿允許的最大軸向變形量</p><p><b>　　重復(fù)定位精度,取。</b></p><p><b>　　定位精度,取。</b></p><p>　　比較以上結(jié)果，取最

72、小值：。</p><p>　　2.3.4.2估算最小螺紋底徑</p><p>　　擬定滾珠絲桿副安裝為兩端固定形式，</p><p>　　式中L為兩個(gè)固定支承之間的距離（mm）。</p><p><b>　　行程</b></p><p><b>　　則</b></p&g

73、t;<p><b>　　靜摩擦力</b></p><p><b>　　式中，，即，故</b></p><p>　　2.3.5 確定滾珠絲杠副規(guī)格代號</p><p>　　按照計(jì)算出的，，在南京工藝裝備制造有限公司-FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副樣本中選取FF2D2505-3,其參數(shù)為：，，。<

74、;/p><p>　　2.3.6 確定預(yù)緊滾珠絲杠副預(yù)緊力</p><p>　　當(dāng)選擇預(yù)緊螺母型式的滾珠絲杠副時(shí)，需確定預(yù)緊力。當(dāng)最大軸向工作載荷能確定時(shí)</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　2.3.7 計(jì)算行程補(bǔ)償值C和預(yù)拉伸力F。</p><p>　　考慮到絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)過程

75、中溫升對絲杠副導(dǎo)程精度的影響，在精度要求較高的場合，應(yīng)對滾珠絲杠副適當(dāng)?shù)念A(yù)拉伸，對預(yù)拉伸的滾珠絲杠副規(guī)定目標(biāo)行程值C，并計(jì)算預(yù)拉伸力。</p><p>　　式中，為溫度變化值；為滾珠絲杠副的有效行程（mm），，即,則</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　2.3.8 確定滾珠絲杠副支承用軸承規(guī)格型號</p>

76、<p>　?。?）計(jì)算軸承所受的最大軸向載荷</p><p><b>　　故</b></p><p>　　按滾珠絲杠副支承的要求選擇軸承的型號</p><p>　　兩端固定的支撐方式，選60°角接觸球軸承。</p><p>　　確定軸承內(nèi)徑及預(yù)緊力</p><p>　　為便

77、于絲杠加工，軸承內(nèi)徑最好不大于滾珠絲杠的大徑。在選用內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副時(shí)，必須有一端軸承內(nèi)徑略小于絲杠底徑。其次，軸承樣本上規(guī)定的預(yù)緊力應(yīng)大于軸承所承受最大載荷的，故取，≥。</p><p>　　按樣本選擇軸承規(guī)格型號</p><p>　　當(dāng)時(shí)，預(yù)緊力大于1683.96N時(shí)，可以選擇日本NSK公司17TAC47軸承，采用二列組合，則預(yù)加負(fù)荷為2200N，基本額定動(dòng)載荷。</p>

78、<p>　　2.3.9 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)</p><p>　　滾珠絲杠副的螺紋長度，其中，，為余程，則。按樣本查出螺母安裝連接尺寸，由工作圖得：絲杠全長，兩固定支承距離，行程起點(diǎn)距離固定支承距離。</p><p>　　2.3.10 電機(jī)的選擇</p><p><b>　?。?）慣量計(jì)算</b></p><p

79、>　　工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p><b>　　由其得</b></p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</b></p><p><b>　　則。</b></p><p>　　絲杠折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　因絲

80、杠和電機(jī)直連，故。則。</p><p><b>　?。?）力矩計(jì)算</b></p><p>　　空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩：</p><p><b>　　則</b></p><p>　　因此，選用三洋P60B13100HXS,技術(shù)指標(biāo)為：電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，瞬間最大轉(zhuǎn)矩，額定轉(zhuǎn)矩。電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足：。因，故慣

81、量匹配。</p><p><b>　　總慣量J </b></p><p><b>　　故。</b></p><p><b>　　加速度性能驗(yàn)算</b></p><p>　　工作臺(tái)能達(dá)到的最大加速度：</p><p>　　則。經(jīng)過檢驗(yàn)，滿足加速性能要求。&

82、lt;/p><p>　　2.3.11 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度計(jì)算</p><p>　　2.3.11.1滾珠絲杠副抗壓剛度</p><p>　　（1）滾珠絲杠副的最小抗壓剛度</p><p><b>　　則。</b></p><p>　　（2）滾珠絲杠副的最小抗壓剛度</p><p>&l

83、t;b>　　則。</b></p><p>　　2.3.11.2支承軸承組合剛度</p><p>　　一對預(yù)緊軸承的組合剛度可由樣本查出。17TAC47A軸承采用二列組合（DF）是，軸向剛度，因采用兩端固定支承，故支承軸承組合剛度。</p><p>　　滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度，由樣本查出。</p><p>　　2.3.

84、12 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度驗(yàn)算及滾珠絲杠副的精度選擇</p><p>　　（1）轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)的剛度K。</p><p><b>　　則。</b></p><p><b>　　則。</b></p><p>　　（2）驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度。</p><p><b>　　則。</b

85、></p><p>　?。?）傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的誤差。</p><p><b>　　則。</b></p><p><b>　　確定精度。</b></p><p>　　任意內(nèi)的行程變動(dòng)量對半閉環(huán)系統(tǒng)而言，</p><p><b>　　≤</b>&

86、lt;/p><p>　　即≤，故絲杠精度取1級。</p><p>　?。?）確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號。</p><p>　　已確定的型號：FFZD；公稱直徑：25mm；導(dǎo)程：5mm，螺紋長度：156mm；絲杠全長：377mm；P類1級精度，F(xiàn)FZD2505-4-。</p><p>　　2.3.13 聯(lián)軸器的選擇</p><p&

87、gt;　　根據(jù)傳動(dòng)裝置的工作條件擬選用HL型彈性柱銷聯(lián)軸器（GB/T 5014-2003）。計(jì)算轉(zhuǎn)矩</p><p>　　因?yàn)樗欧姍C(jī)的額定功率為1KW，額定轉(zhuǎn)速為2000r/min。查表的工作情況系數(shù)K=1.5。則。</p><p>　　伺服電機(jī)軸直徑為22mm，滾珠絲杠端直徑為14mm，根據(jù)以上條件，選取LH1型聯(lián)軸器（，），其軸孔徑，可滿足要求。</p><p&g

88、t;　　2.3.14 滾動(dòng)導(dǎo)軌的選擇</p><p>　　導(dǎo)軌是兩個(gè)相對運(yùn)動(dòng)部件接合面組成的滑動(dòng)副，一般由機(jī)床的支承部件（床身、立柱、橫梁）和執(zhí)行部件（主軸箱、溜板箱、刀架）匹配而成。在支承部件上的導(dǎo)軌稱稱支承導(dǎo)軌或固定導(dǎo)軌，簡稱下導(dǎo)軌；在執(zhí)行部件上的導(dǎo)軌稱運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌或懂導(dǎo)軌，簡稱上導(dǎo)軌。</p><p>　　導(dǎo)軌是機(jī)床的重要部件之一，它在很大程度上決定機(jī)床的剛度、精度與精度的保持性。綜合此

89、次鋸片刀具工具磨床的設(shè)計(jì)，采用滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　圖2.1 導(dǎo)軌安裝及其受力簡圖</p><p>　　圖中：d，500mm；l，100mm；裝置重量，125KN，加工作用力，2KN；系統(tǒng)溫度，常溫；負(fù)荷狀態(tài)，重載荷；導(dǎo)軌形式，選用南京工藝裝備制造有限公司GZB AA/AAL滾柱重載直線導(dǎo)軌副,型號為GZB65AA，其中額定動(dòng)載荷取192KN，額定靜載荷取451KN。</

90、p><p><b>　　滑塊承受負(fù)荷計(jì)算：</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　最大工作負(fù)荷</b></p><p><b>　　則</b></p><p><b>　　壽命L的計(jì)算&l

91、t;/b></p><p><b>　　則，符合設(shè)計(jì)要求。</b></p><p>　　鋸片刀具工具磨床的支承大件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　支承大件通常指床身、立柱、工作臺(tái)、橫梁、箱體、底座等部件，他們是其他零件、部件賴以連接、固定和運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。機(jī)床的整體功能，在很大程度上取決于其支承大件的結(jié)構(gòu)功能。一般機(jī)床支承大件的功能要求，見表3

92、.1。</p><p>　　表3.1 機(jī)床床身等大件的功能要求</p><p>　　3.1 鋸片刀具工具磨床結(jié)構(gòu)材料</p><p>　　因?yàn)殇徠毒吖ぞ吣ゴ搀w積比較龐大，工作時(shí)的大部分力都作用在床身上，因此床身的材料選擇非常重要，選擇合理，不但能滿足設(shè)計(jì)要求，而且能節(jié)約材料，降低成本，減輕自身重量。作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的

93、各項(xiàng)性能指標(biāo)。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著機(jī)床的制造成本；影響著各部件之間的相對位置精度和車床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。</p><p>　　如表3.2顯示出機(jī)床常用的幾種箱體材料的結(jié)構(gòu)性能特點(diǎn)。</p><p>　　表3.2 常用鑄造金屬材料的鑄造性和結(jié)構(gòu)性特點(diǎn)</

94、p><p>　　灰鑄鐵材料易于鑄造，且切削加工性好，制造成本低，并具有較好的耐磨性和減振性，是傳統(tǒng)的機(jī)床大件結(jié)構(gòu)材料。此次選擇HT200做床身和工作臺(tái)。其預(yù)計(jì)力學(xué)性能如下表3.3所示</p><p>　　表3.3 HT200預(yù)計(jì)力學(xué)性能</p><p>　　3.2 鋸片刀具工具磨床機(jī)床整體布局的設(shè)計(jì)</p><p>　　目前，機(jī)床整體布局的設(shè)

95、計(jì)還沒有一套規(guī)范的構(gòu)建方法。一般以同類型的機(jī)床的相應(yīng)零部件作為參考，然后在對主要問題進(jìn)行一些力學(xué)的定性分析與比較，也就是采用類比設(shè)計(jì)的方法。在布局設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾個(gè)方面。</p><p>　　（1）應(yīng)盡量減少固定結(jié)合面</p><p>　?。?）改善大件的支撐條件</p><p>　?。?）設(shè)置抵消和補(bǔ)償部件 </p><p>　　機(jī)床支撐

96、大件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)剛度和固有頻率要高，阻尼特性要好。</p><p>　?。?）要減少熱變形對加工精度的影響。</p><p>　　（3）大件結(jié)構(gòu)形式與布局設(shè)計(jì)應(yīng)有較大的靈活性。</p><p>　　由于知道了各部件的尺寸，根據(jù)調(diào)研和查找資料，歸納總結(jié)，所以我們可以初步設(shè)定出機(jī)床的結(jié)構(gòu)，因此鋸片刀具工具磨床采用的是

97、工作臺(tái)帶動(dòng)砂輪機(jī)快速往復(fù)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，工作臺(tái)的進(jìn)給行程為30mm，砂輪機(jī)固定在工作臺(tái)上實(shí)現(xiàn)快速往復(fù)進(jìn)給，綜合絲杠的長度，安裝尺寸，以及其他部件的安裝尺寸，考慮到一些加工范圍問題，由此設(shè)計(jì)了此鋸片刀具工具磨床床身總高為250mm，總長為906mm，總寬為310mm。工作臺(tái)的尺寸為長：500mm，寬：400mm，厚度：24mm。床身的長度為3500mm，工作臺(tái)的的高度為1050mm，寬度為2250mm。</p><p>

98、<b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的是鋸片刀具工具磨床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對其進(jìn)行一系列的校核，包括選擇滾珠絲杠副、伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾動(dòng)導(dǎo)軌等。由于專業(yè)知識(shí)的限制，無法對復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是，通過選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，對數(shù)控原理有了一定的了解，并掌握了數(shù)控進(jìn)給系統(tǒng)的一些知識(shí)。</p><p>　　經(jīng)過3個(gè)月的

99、忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，眨眼間，四年的大學(xué)生活就在本設(shè)計(jì)論文的完成之際即將宣告結(jié)束。作為一個(gè)本科生的畢業(yè)設(shè)計(jì)，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，在此更要感謝我的指導(dǎo)老師和專業(yè)老師，是你們的細(xì)心指導(dǎo)和關(guān)懷，使我能夠順利的完成畢業(yè)論文。在我的學(xué)業(yè)和論文的研究工作中無不傾注著老師們辛勤的汗水和心血。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識(shí)、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受啟迪。從尊敬的導(dǎo)師身上，我不僅學(xué)到了扎實(shí)、寬廣的專業(yè)知識(shí)，也學(xué)到了做

100、人的道理。在此我要向我的導(dǎo)師致以最衷心的感謝和深深的敬意。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使我們的同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法對我們更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助我的同學(xué)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1]吳奧嵩．?dāng)?shù)控車床伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]．遼寧：遼寧師專學(xué)報(bào)，2011，（3）．

101、 </p><p>　　[2]現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊編委會(huì)．現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊．上冊[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006.6． [3]胡秋．?dāng)?shù)控機(jī)床私服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J]．機(jī)床與液壓，2004，（6）． </p><p>　　[4]謝紅．高健.加工中心的工作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J]．現(xiàn)代機(jī)械，2002，（4）．</p><p>　　[4]李洪

102、．實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊[M]．沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，1999． </p><p>　　[5]宋寶玉．機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書[M]．北京：高等教育出版社，2006.8． </p><p>　　[6]孫桓．陳作模，葛文杰.機(jī)械原理[M]．7版．北京：高等教育出版社，2006.5．</p><p>　　[7]濮良貴．紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M]．8版．北

103、京：高等教育出版社，2006.5． </p><p>　　[8]李斌．李曦.數(shù)控技術(shù)[M]．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2010.4．</p><p>　　[9]關(guān)慧貞．馮辛安.機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)[M]．3版．北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2009.11．</p><p>　　[10]周增文．機(jī)械加工工藝基礎(chǔ)[M]．長沙：中南大學(xué)出版社，2003.7．</p&g

104、t;<p>　　[11]陸劍中．孫家寧.金屬切削原理與刀具[M]．北京：機(jī)械工業(yè)出版社2005.1.</p><p>　　[12]羅迎社．材料力學(xué)[M]．武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2007.7．</p><p>　　Microsystem Technologies 10 (2004) 531–535 _ Springer-Verlag 2004</p><

105、p>　　DOI 10.1007/s00542-004-0387-2</p><p>　　Replication of microlens arrays by injection molding</p><p>　　B.-K. Lee, D. S. Kim, T. H. Kwon</p><p>　　B.-K. Lee, D. S. Kim, T. H. Kwo

106、n (&)</p><p>　　Department of Mechanical Engineering,</p><p>　　Pohang University of Science and Technology (POSTECH),</p><p>　　San 31, Hyoja-Dong, Nam-Gu, Pohang, 790-784, Korea&

107、lt;/p><p>　　e-mail: thkwon@postech.ac.kr</p><p>　　Abstract Injection molding could be used as a mass production technology for microlens arrays. It is of importance, and thus of our concern in the

108、 present study, to understand the injection molding processing condition effects on the replicability of microlens array profile. Extensive experiments were performed by varyingprocessing conditions such as flow rate, pa

109、cking pressure and packing time for three different polymeric materials (PS, PMMA and PC). The nickel mold insert of microlens arrays</p><p><b>　　1 </b></p><p>　　Introduction </p&

110、gt;<p>　　Microoptical products such as microlenses or microlens arrays have been used widely in various fields of microoptics, optical data storages, bio-medical applications, display devices and so on. Microlense

111、s and microlens arrays are essential elements not only for the practical applications but also for the fundamental studies in the microoptics. There have been several fabrication methods for microlenses or microlens arry

112、as such as a modified LIGA process [1], photoresist reflow process [2], UV l</p><p>　　In this regard, it is of utmost importance to check the injection moldability and to determine the molding processing con

113、dition window for proper injection molding of microstructures. In this study, we investigated the effects of processing conditions on the replication of microlens arrays by the injection molding. The microlens arrays wer