數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)【全套cad圖紙+畢業(yè)答辯論文】

1、<p>　　數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì) </p><p><b>　　摘 要</b></p><p>　　數(shù)控車床的機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)組成包括：主軸傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)、刀架、床身、輔助裝置等部分。</p><p>　　數(shù)控車床的設(shè)計(jì)可用于對(duì)普通車床的改造,以適應(yīng)當(dāng)前我

2、國(guó)機(jī)床業(yè)發(fā)展的現(xiàn)狀,具有一定的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。本設(shè)計(jì)主要是對(duì)數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成,它的作用是接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的信號(hào)來(lái)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　本設(shè)計(jì)主要包括根據(jù)一些原始數(shù)據(jù)結(jié)合實(shí)際條件和情況對(duì)車床一些參數(shù)進(jìn)行擬定,再根據(jù)擬定的參數(shù)進(jìn)行傳動(dòng)方案的擬定,確定傳動(dòng)方案。然后計(jì)算各傳動(dòng)副的傳動(dòng)比及齒輪齒數(shù),再估算齒輪模數(shù),并對(duì)齒輪的強(qiáng)

3、度和剛度進(jìn)行校核。除此之外,還要對(duì)箱體內(nèi)的主要結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),一些零件的選型等,從而完成對(duì)整個(gè)主傳動(dòng)系統(tǒng)和進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。最后還要通過(guò)運(yùn)用Auto CAD和Pro/E等軟件對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行二維圖設(shè)計(jì)和三維建模，并進(jìn)行組裝</p><p>　　關(guān)鍵詞 數(shù)控車床；進(jìn)給系統(tǒng)；二維設(shè)計(jì)；三維建模</p><p>　　The Structural Design of CNC Feed System&l

4、t;/p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　CNC lathe in accordance with its systems, the scope of processing and the capacity of processing have a certain difference. Numerical control system

5、according to points, can be divided into economic and full-function CNC lathe . CNC lathe system includes: spindle drive system , agencies feed drive system, tool, bed , and some other assistive devices.</p><p

6、>　　The design of CNC lathe can be used for the transformation of ordinary lathe in order to adapt to the current development of China's machine tool industry, with a certain degree of economic and social benefits.

7、The design is mainly spindle CNC feed system design. Feed system driven by the servo circuit, servo drives, mechanical drive components,its role is to receive signals from numerical control system to drive implementation

8、 of parts of the movement.</p><p>　　The design includes a number of raw data in light of the actual conditions and the situation on the lathe to develop a number of parameters, and then in accordance with th

9、e parameters programming to determine the transmission program. Then calculated the transmission Deputy gear transmission ratio and the gear teeth, gear in estimating the modulus of the journal and the axis of the gear.

10、In addition to the main structure of box design, some selection and other parts. In order to complete the ent</p><p>　　Key words CNC lathe；feed system；tow dimension design；3D modeling</p><p>　　

11、不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1.1

12、課題背景1</p><p>　　1.2 課題研究的目的和意義1</p><p>　　1.3 數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀2</p><p>　　1.4 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)3</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1 數(shù)控車床設(shè)計(jì)的基本要求4</p><p>　　2.1

13、.1 工藝范圍4</p><p>　　2.1.2 加工精度4</p><p>　　2.1.3 開(kāi)放性4</p><p>　　2.1.4 柔性5</p><p>　　2.1.5 生產(chǎn)率和自動(dòng)化5</p><p>　　2.1.6 可靠性5</p><p>　　2.1.7 車床宜人性5&

14、lt;/p><p>　　2.2 數(shù)控車床設(shè)計(jì)方法和理論5</p><p>　　2.2.1 車床設(shè)計(jì)方法5</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床設(shè)計(jì)的步驟6</p><p>　　2.3 車床設(shè)計(jì)的基本理論6</p><p>　　2.4 數(shù)控車床總體方案設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4.

15、1 幾何運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)6</p><p>　　2.4.2 車床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)7</p><p>　　第3章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)8</p><p>　　3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方式的確定8</p><p>　　3.1.1 傳動(dòng)方式和調(diào)速方式的確定8</p><p>　　3.1.2 主軸電機(jī)的選用9</p>

16、<p>　　3.1.3 傳動(dòng)帶型的確定10</p><p>　　3.2 同步帶和帶輪的選擇和設(shè)計(jì)11</p><p>　　3.2.1 同步帶的設(shè)計(jì)和計(jì)算11</p><p>　　3.2.2 同步帶帶輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算11</p><p>　　第4章 縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算14</p><p>　　4.1

17、 切削力的計(jì)算14</p><p>　　4.2 絲杠螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算14</p><p>　　4.2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算14</p><p>　　4.2.2 效率計(jì)算15</p><p>　　4.2.3 剛度驗(yàn)算15</p><p>　　4.2.4 穩(wěn)定性驗(yàn)算16</p><p>　　4.

18、3 電機(jī)的選擇17</p><p>　　4.3.1 計(jì)算傳動(dòng)比17</p><p>　　4.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算18</p><p>　　4.3.3 所需傳動(dòng)力矩計(jì)算18</p><p>　　4.3.4 電機(jī)的選擇19</p><p>　　4.4 軸承的選用與校核20</p><p>

19、;　　4.4.1 角接觸球軸承的選擇20</p><p>　　4.4.2 深溝球軸承的選擇21</p><p>　　第5章 橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算22</p><p>　　5.1 切削力的計(jì)算22</p><p>　　5.2 絲杠螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算22</p><p>　　5.2.1 強(qiáng)度驗(yàn)算22</p&

20、gt;<p>　　5.2.2 效率計(jì)算23</p><p>　　5.2.3 剛度驗(yàn)算23</p><p>　　5.2.4 穩(wěn)定性驗(yàn)算24</p><p>　　5.3 電機(jī)的選擇26</p><p>　　5.3.1 計(jì)算傳動(dòng)比26</p><p>　　5.3.2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算26</p&g

21、t;<p>　　5.3.3 所需傳動(dòng)力矩計(jì)算27</p><p>　　5.3.4 電機(jī)的選擇28</p><p>　　5.4 軸承的選用與校核28</p><p>　　5.4.1 角接觸球軸承的選擇28</p><p>　　5.4.2 深溝球軸承的選擇29</p><p>　　第6章 三維建模

22、30</p><p>　　6.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的實(shí)體建模30</p><p>　　6.2 進(jìn)給系統(tǒng)的實(shí)體建模32</p><p>　　6.3 裝配建模34</p><p><b>　　結(jié)論38</b></p><p><b>　　致謝39</b></p>

23、<p><b>　　參考文獻(xiàn)40</b></p><p>　　附錄 外文翻譯41</p><p>　　千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行</p><p><b>　　緒論</b></p&g

24、t;<p><b>　　課題背景</b></p><p>　　數(shù)控車床作為數(shù)控機(jī)床中最常見(jiàn)也是最典型的數(shù)控設(shè)備，被廣泛的應(yīng)用到各行各業(yè)的加工和生產(chǎn)當(dāng)中，是數(shù)控技術(shù)應(yīng)用到實(shí)踐當(dāng)中最典型的實(shí)例。因此，本次設(shè)計(jì)選擇數(shù)控車床作為設(shè)計(jì)對(duì)象，本設(shè)計(jì)將對(duì)數(shù)控車床的主要機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)和計(jì)算,輔助外設(shè)部件進(jìn)行選擇和校核,使其加工能力能夠達(dá)到國(guó)際上較為先進(jìn)的水平。 </p><

25、;p>　　近幾年國(guó)內(nèi)的制造行業(yè)發(fā)展迅速，國(guó)內(nèi)一些中小型的加工類企業(yè)如雨后春筍般的發(fā)展起來(lái)，與其對(duì)先進(jìn)數(shù)控設(shè)備的需求隨之而來(lái)的是我國(guó)數(shù)控業(yè)市場(chǎng)的火暴。但是在其火暴的背后，卻是大量國(guó)外進(jìn)口數(shù)控機(jī)床充實(shí)這國(guó)內(nèi)的市場(chǎng)，而我國(guó)國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床不能滿足這些中小型企業(yè)的需求，造成國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的流失。本次設(shè)計(jì)針對(duì)此現(xiàn)象，設(shè)計(jì)定位為高速高精度的較為先進(jìn)的小型數(shù)控車床。因?yàn)閾?jù)市場(chǎng)分析調(diào)查：這些新興的中小型企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品多為形狀復(fù)雜、精密、多變零件；小尺

26、寸、多品種、小批量、產(chǎn)品更新?lián)Q代周期快。本次設(shè)計(jì)根據(jù)針對(duì)以上產(chǎn)品的加工需求，并參照國(guó)際上主流的小型數(shù)控車床進(jìn)行全新設(shè)計(jì)。</p><p>　　課題研究的目的和意義</p><p>　　數(shù)控車床又稱為CNC(Computer Numerical Control)車床，即用計(jì)算機(jī)數(shù)字控制的車床。普通臥式車床是靠手工操作機(jī)床來(lái)完成各種切削加工，而數(shù)控車床是將編制好的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)中，由數(shù)

27、控系統(tǒng)通過(guò)車床X、Z坐標(biāo)軸的伺服電動(dòng)機(jī)去控制車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)部件的動(dòng)作順序、移動(dòng)量和進(jìn)給速度，再配以主軸轉(zhuǎn)速的轉(zhuǎn)向和自動(dòng)換刀系統(tǒng)，使能加工出各種形狀不同的軸類或盤類回轉(zhuǎn)體零件。因此，數(shù)控車床是目前使用較為廣泛的機(jī)床。</p><p>　　制造業(yè)的發(fā)達(dá)程度是看一個(gè)國(guó)家的工業(yè)發(fā)達(dá)程度。有人將制造業(yè)稱之為工業(yè)經(jīng)濟(jì)時(shí)代一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的“發(fā)動(dòng)機(jī)”。機(jī)床作為制造業(yè)中應(yīng)用最多也是最常見(jiàn)的制造工具，也能反映出其制造業(yè)的水平。而其中

28、的數(shù)控機(jī)床更是融合了當(dāng)今各種高科技數(shù)字電子技術(shù)于一身，更能代表機(jī)床中的最高水平和制造業(yè)中的尖端技術(shù)。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代制造業(yè)的關(guān)鍵設(shè)備，一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量和技術(shù)水平在某種程度上就代表這個(gè)國(guó)家的制造業(yè)水平和競(jìng)爭(zhēng)力。所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床，具有調(diào)速范圍寬，傳動(dòng)平穩(wěn)的特點(diǎn)，適于閉環(huán)控制系統(tǒng)，有一定的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。</p><p><b>　　數(shù)控機(jī)床的現(xiàn)狀</b></p><p>

29、;　　我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于1958年，近50年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從1958—1979年，即封閉式發(fā)展階段。在此階段，由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)基礎(chǔ)條件的限制，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期問(wèn)以及“八五”的前期，即引進(jìn)技術(shù)，消化吸收，初步建立起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段，由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視，以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善，我國(guó)數(shù)控技術(shù)在研究、開(kāi)發(fā)和產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第

30、三階段是在國(guó)家“八五”的后期和“九五”期間，即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究，進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段。在此階段，我國(guó)國(guó)產(chǎn)數(shù)控裝備的產(chǎn)業(yè)化取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步。在“九五”末期，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)占有率達(dá)50％，配國(guó)產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)(普及型)也達(dá)到了10％。目前我國(guó)一部分普及型數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)已經(jīng)形成一定規(guī)模，產(chǎn)品技術(shù)性能指標(biāo)較為成熟，價(jià)格合理，在國(guó)際市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)所掌握的五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控技術(shù)較成熟，并已有成熟產(chǎn)品走向市場(chǎng)。同時(shí)，我國(guó)也已進(jìn)人世界

31、高速數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)和高精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國(guó)的行列。我國(guó)現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)廠家100多家，生產(chǎn)數(shù)控產(chǎn)品幾千種以上。產(chǎn)品主要分為經(jīng)</p><p>　?、傩畔⒒夹g(shù)基礎(chǔ)薄弱，對(duì)國(guó)外技術(shù)依存度高。我國(guó)數(shù)控機(jī)床行業(yè)總體的技術(shù)開(kāi)發(fā)能力和技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，信息化技術(shù)應(yīng)用程度不高。行業(yè)現(xiàn)有的信息化技術(shù)來(lái)源主要依靠引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，對(duì)國(guó)外技術(shù)的依存度較高，對(duì)引進(jìn)技術(shù)的消化仍停留在掌握已有技術(shù)和提高國(guó)產(chǎn)化率上，沒(méi)有上升到形成產(chǎn)品自主開(kāi)發(fā)能

32、力和技術(shù)創(chuàng)新能力的高度。具有高精、高速、高效、復(fù)合功能、多軸聯(lián)動(dòng)等特點(diǎn)的數(shù)控機(jī)床基本上還依賴進(jìn)口。</p><p>　　②產(chǎn)品成熟度較低，可靠性不高。國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)平均無(wú)故障時(shí)問(wèn)在10000h以上，國(guó)內(nèi)自主開(kāi)發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)僅3000～5000h；整機(jī)平均無(wú)故障工作時(shí)間國(guó)外達(dá)800h以上，國(guó)內(nèi)最好只有300h。</p><p>　　③創(chuàng)新能力低，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。我國(guó)生產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的企業(yè)雖達(dá)百余家，

33、但大多數(shù)未能形成規(guī)模生產(chǎn)，信息化技術(shù)利用不足，創(chuàng)新能力低，制造成本高，產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力不強(qiáng)。</p><p><b>　　數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)</b></p><p>　　（1）數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)類型</p><p>　　從1952年美國(guó)麻省理工學(xué)院研制出第一臺(tái)試驗(yàn)性數(shù)控系統(tǒng)，到現(xiàn)在已走過(guò)了五十多年的歷程。近10年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，各種不同

34、層次的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，發(fā)展很快。目前正朝著標(biāo)準(zhǔn)化開(kāi)放體系結(jié)構(gòu)的方向前進(jìn)。就結(jié)構(gòu)形式而言，當(dāng)今世界上的數(shù)控系統(tǒng)大致可分為以下四種類型：</p><p><b>　　① 傳統(tǒng)數(shù)控系統(tǒng)；</b></p><p>　　② “PC嵌入NC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)；</p><p>　　③ “NC嵌入PC”結(jié)構(gòu)的開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)；</p>

35、<p>　?、?s0Fr型開(kāi)放式數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　?。?）目前國(guó)外數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)發(fā)展的總體趨勢(shì)</p><p>　　① 新一代數(shù)控系統(tǒng)向Pc化和開(kāi)放式體系結(jié)構(gòu)方向發(fā)展。</p><p>　　② 驅(qū)動(dòng)裝置向交流、數(shù)字化方向發(fā)展。</p><p>　?、?增強(qiáng)通信功能，向網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展。</p><p>

36、　?、?數(shù)控系統(tǒng)在控制性能上向智能化發(fā)展。進(jìn)入21世紀(jì)，人類社會(huì)將逐步進(jìn)入知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)代，知識(shí)將成為科技和生產(chǎn)發(fā)展的資本與動(dòng)力，而機(jī)床工業(yè)，作為機(jī)器制造業(yè)、工業(yè)以至整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的裝備部門，其戰(zhàn)略地位、受重視程度也將更加鮮明突出。</p><p>　?。?）智能化、開(kāi)放性、網(wǎng)絡(luò)化、信息化將成為未來(lái)數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床發(fā)展的主要趨勢(shì)</p><p>　?、?向高速、高效、高精度、高可靠性方向發(fā)

37、展。</p><p>　　② 向模塊化、智能化、柔性化、網(wǎng)絡(luò)化和集成化方向發(fā)展。</p><p>　?、?向PC—based化和開(kāi)放性方向發(fā)展。</p><p>　?、?出現(xiàn)新一代數(shù)控加工工藝與裝備，機(jī)械加工向虛擬制造方向發(fā)展。</p><p>　　⑤ 信息技術(shù)(IT)與機(jī)床的結(jié)合，機(jī)電一體化先進(jìn)機(jī)床將得到發(fā)展。</p><

38、;p>　　⑥ 納米技術(shù)將形成新發(fā)展潮流，并將有新的突破。</p><p>　?、?節(jié)能環(huán)保機(jī)床將加速發(fā)展，占領(lǐng)廣大市場(chǎng)。</p><p><b>　　總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計(jì)的基本要求</p><p><b>　　工藝范圍</b></p><p

39、>　　數(shù)控車床的工藝范圍是指車床適應(yīng)不同生產(chǎn)要求的能力，大致包含一下內(nèi)容：數(shù)控車床可以完成的工序種類；所加工零件的類型,材料和尺寸范圍；數(shù)控車床的生產(chǎn)率和加工成本；毛胚的種類；實(shí)用的生產(chǎn)規(guī)模，加工精度和表面粗糙度等。</p><p>　　數(shù)控車床的功能根據(jù)被加工的對(duì)象來(lái)選擇。大批量生產(chǎn)的專用車床的功能設(shè)置較少,只要滿足工藝范圍要求,達(dá)到生產(chǎn)效率縮短車床制造周期及降低成本等效果。單件小批量生產(chǎn)用的通用車床則要

40、求在同一機(jī)床上能完成多種多樣的工作,故通用車床的工藝范圍較寬。數(shù)控車床由于數(shù)字控制的優(yōu)越性,常常使用的工藝范圍比普通車床更寬,更適用于機(jī)械制造業(yè)多品種大批量的要求。</p><p><b>　　加工精度</b></p><p>　　保證加工精度就是要保證被加工零件的形狀、尺寸和相互位置等方面的正確性，是數(shù)控車床必須保證的一項(xiàng)性能指標(biāo)。因此，除幾何精度、傳動(dòng)精度及靜動(dòng)態(tài)

41、特性、道具的形狀誤差、夾具定位誤差、車床調(diào)整及刀換刀誤差外，控制系統(tǒng)性能、寄給伺服系統(tǒng)性能、編程誤差等都不同程度地影響車床的加工精度。</p><p>　　為了加工出具有一定精度的工件，在車床布局階段要注意采取措施，盡量提高車床的傳動(dòng)精度和剛度，減少震動(dòng)和熱變形。為了提高數(shù)控車床的傳動(dòng)精度,除了適當(dāng)選擇傳動(dòng)件的制造精度外,盡量縮短傳動(dòng)鏈,實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給鏈的零傳動(dòng)。</p><p><

42、;b>　　開(kāi)放性</b></p><p>　　對(duì)于單機(jī)工作的車床，是由人進(jìn)行物料交接的，要求方便地使用、操作、清理和維護(hù)機(jī)床。</p><p><b>　　柔性</b></p><p>　　數(shù)控車床的柔性是指其適應(yīng)加工對(duì)象變化的能力，包括空間上的柔性和時(shí)間上的柔性?？臻g柔性也就是功能柔性，指的是在同一時(shí)期內(nèi)，機(jī)床能夠 多種小批

43、量的加工。時(shí)間上的柔性也就是結(jié)構(gòu)柔性，指的是在不同時(shí)期，車床各部件經(jīng)過(guò)重新組合，結(jié)構(gòu)新的車床功能。</p><p><b>　　生產(chǎn)率和自動(dòng)化</b></p><p>　　要提高車床的生產(chǎn)率，應(yīng)縮短工作時(shí)間。可采用先進(jìn)刀具、提高切削速度、進(jìn)給速度、加大切削深度等方法。</p><p><b>　　可靠性</b></p

44、><p>　　可靠性是指產(chǎn)品在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時(shí)間沒(méi)完成規(guī)定能力的能力。數(shù)控車床主要由數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)、機(jī)床本體三大部分組成。</p><p><b>　　車床宜人性</b></p><p>　　車床的宜人性是指為操作者提供舒適安全、方便、勝利等勞動(dòng)條件的程度。數(shù)控車床設(shè)計(jì)要求布局合理、操作方便、造型每關(guān)、色彩悅目，符合人機(jī)工程學(xué)原理和工程美

45、學(xué)原理，使操作者有舒適感、輕松感，以便減少疲勞，避免事故，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。</p><p>　　數(shù)控車床各部位相對(duì)應(yīng)位置的安排，應(yīng)考慮到便于操作和觀察加工的情況。安裝工件部位的高度和深度，應(yīng)正好處于操作者手臂平伸的位置。布局應(yīng)充分考慮到操作者，滿足人機(jī)工程學(xué)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。</p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計(jì)方法和理論</p><p><b>　　車床設(shè)計(jì)方法&

46、lt;/b></p><p>　　車床設(shè)計(jì)經(jīng)歷了有靜態(tài)分析向動(dòng)態(tài)分心，由定性分析向定量分析，由線性分析向非線性分析，有安全設(shè)計(jì)向優(yōu)化分析，有手工計(jì)算向自動(dòng)化計(jì)算的發(fā)展過(guò)程。數(shù)控技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用,使得機(jī)床的傳動(dòng)與結(jié)構(gòu)發(fā)生了重大的變化。伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以方便的實(shí)現(xiàn)機(jī)床的單軸運(yùn)動(dòng)及多軸聯(lián)動(dòng),從而可以省去復(fù)雜的機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì),使其結(jié)構(gòu)和布局也有很大變化。</p><p><b>　

47、　數(shù)控車床設(shè)計(jì)的步驟</b></p><p>　　數(shù)控車床設(shè)計(jì)的步驟大體是通過(guò)調(diào)查研究，技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證，方案設(shè)計(jì)，技術(shù)設(shè)計(jì)，工作突設(shè)計(jì)，樣機(jī)實(shí)驗(yàn)，最后投入正式生產(chǎn)。</p><p><b>　　車床設(shè)計(jì)的基本理論</b></p><p>　　車床是用來(lái)生產(chǎn)其他機(jī)械的工作母機(jī)，因此在剛度、精度及運(yùn)動(dòng)特性方面有其特殊要求。</p&g

48、t;<p>　　剛度指車床系統(tǒng)抵抗變形的能力。作用在車床上的載荷有重力、夾緊力、切削力、傳動(dòng)力、摩擦力、沖擊力和震動(dòng)干擾力等。按性質(zhì)不同載荷分為靜載荷和動(dòng)載荷。靜剛度對(duì)車床抗振性、生產(chǎn)率等均有影響，因此在設(shè)計(jì)中提高剛度是十分重要的。各部件和結(jié)合部對(duì)車床整機(jī)剛度的貢獻(xiàn)大小是不同的，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)進(jìn)行剛度的合理分配或優(yōu)化。</p><p>　　精度是指車床主要部件的形狀、相互位置及其運(yùn)動(dòng)的精確程度，其中包括幾

49、何精度、傳動(dòng)精度、定位精度及精度保持性等幾個(gè)方面。在設(shè)計(jì)階段主要從車床的精度分配、元件及材料選擇等方面來(lái)提高車床精度。</p><p>　　抗震性指車床在交變載荷作用下抵抗變形的能力。包括抵抗受迫振動(dòng)的能力和抵抗自激振動(dòng)的能力兩方面。機(jī)床振動(dòng)會(huì)降低加工精度工件表面質(zhì)量和刀具耐用度,影響生產(chǎn)率并加速車床的破損,而且會(huì)產(chǎn)生噪音。故提高車床抗振性是車床設(shè)計(jì)中一個(gè)重要環(huán)節(jié)。</p><p>　　數(shù)

50、控車床總體方案設(shè)計(jì)</p><p><b>　　幾何運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　車床是依靠刀具與工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出一定幾何形狀和尺寸精度的工件表面。車床為獲得援助面，應(yīng)有主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和刀架溜板的縱向移動(dòng)，車端面時(shí)則刀架作橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　為了完成工件表面的加工，車床上需要設(shè)置各種運(yùn)動(dòng)，各個(gè)運(yùn)動(dòng)的功能是不同的。

51、可分為成形運(yùn)動(dòng)和非成形運(yùn)動(dòng)。完成一個(gè)表面的加工所必須的最基本的運(yùn)動(dòng)，成為表面成形運(yùn)動(dòng)。</p><p>　　在進(jìn)行運(yùn)動(dòng)功能方案設(shè)計(jì)的時(shí)候要進(jìn)行五步設(shè)計(jì),即工藝分析、選取坐標(biāo)系、寫(xiě)出車床幾何運(yùn)動(dòng)功能關(guān)系式、繪制車床運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖和繪制車床傳動(dòng)原理圖。幾何功能關(guān)系式是根據(jù)工藝要求確定的,描述了刀具與工件間的相對(duì)運(yùn)動(dòng),設(shè)計(jì)時(shí)要詳細(xì)。</p><p>　　車床總體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)</p>

52、<p>　　在進(jìn)行了幾何運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)之后,還要對(duì)幾何運(yùn)動(dòng)功能的分配設(shè)計(jì),分配設(shè)計(jì)確定了基礎(chǔ)支撐件的位置。由眾多的運(yùn)動(dòng)功能關(guān)系式經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)篩選后,保留下的方案即可進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分配設(shè)計(jì),再對(duì)一些運(yùn)動(dòng)分配式進(jìn)行評(píng)價(jià),刪除不合理方案,最終確定最合理方案。</p><p>　　機(jī)床的結(jié)構(gòu)布局形式有立式、臥式及斜置式等,其中支撐件的形式又有底座式、立柱式、龍門式。本設(shè)計(jì)主要是臥式車床的設(shè)計(jì),包括主軸及進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。&l

53、t;/p><p><b>　　主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p>　　已知參數(shù)：床身最大回轉(zhuǎn)直徑Ф320mm，拖板最大回轉(zhuǎn)直徑Ф180mm，最大行程 500 mm，快速移動(dòng)速度5m/min ，最大行程 240mm，快速移動(dòng)速度3m/min ，主軸電機(jī)功率5.5kw 。</p><p>　　主傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)方式的確定</p><

54、p>　　主傳動(dòng)系統(tǒng)最基本原則是以最經(jīng)濟(jì)合理的方式滿足既定的要求。主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足的基本要求有：</p><p>　　滿足機(jī)床實(shí)用性能要求；首先應(yīng)滿足車床的運(yùn)動(dòng)特性，如主軸有足夠的轉(zhuǎn)速范圍和轉(zhuǎn)速級(jí)數(shù)，直線運(yùn)動(dòng)有足夠的變速級(jí)數(shù)，傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)合理，操作方便靈活、迅速、安全可靠。</p><p>　　滿足機(jī)床傳遞動(dòng)力要求；主電動(dòng)機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)能提供和傳遞足夠的功率和轉(zhuǎn)矩，具有較高傳動(dòng)效率。

55、</p><p>　　滿足機(jī)床工作性能要求；主傳動(dòng)中所有零件要有足夠的剛度、精度和抗振性，熱穩(wěn)定性。</p><p>　　滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)性的要求；傳動(dòng)鏈盡可能簡(jiǎn)短，零件數(shù)目要少</p><p>　　調(diào)整維修方便，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、合理。</p><p>　　按變速連續(xù)性分類，主傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)方式可分為分級(jí)變速傳動(dòng)和無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)兩種。分級(jí)變速傳動(dòng)變速

56、級(jí)數(shù)一般不超過(guò)20～30級(jí)。有速度損失，不能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速。無(wú)級(jí)變速可以在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有力的切削速度；能在運(yùn)轉(zhuǎn)中變速；能在負(fù)載下變速；以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。現(xiàn)代切削加工正朝著高速、高效和高精度的方向發(fā)展，要求機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的無(wú)級(jí)調(diào)速范圍，所以本設(shè)計(jì)采用主軸電機(jī)無(wú)級(jí)調(diào)速，并由計(jì)算機(jī)調(diào)速系統(tǒng)精確控制。</p><p>　　傳動(dòng)方式和調(diào)速方式的確定</p>

57、<p>　　與普通車床相比，數(shù)控車床的主傳動(dòng)采用交、直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)調(diào)速范圍大，并可無(wú)級(jí)調(diào)速，使主軸箱結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。為了適應(yīng)不同的加工需要，數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)有以下三種傳動(dòng)方式：1.由電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)2.定比傳動(dòng)3.分檔變速傳動(dòng)。根據(jù)加工需要和加工產(chǎn)品特點(diǎn)，采用定比傳動(dòng)。主軸電機(jī)經(jīng)定比傳動(dòng)傳遞給主軸。定比傳動(dòng)采用帶傳動(dòng)或齒輪傳動(dòng)。齒輪能傳遞較大的轉(zhuǎn)矩，是一般機(jī)床常用的傳動(dòng)副。缺點(diǎn)是線速度不能太高，傳動(dòng)也不夠平穩(wěn)。為使主

58、軸運(yùn)行平穩(wěn)，可采用斜齒輪,但螺旋傾角一般不宜超過(guò)15°～20°，以免引起有太大的軸向分力。主軸上盡量不要有滑移齒輪或其它活裝零件（如離合器），以免因軸頸與活裝零件孔間有間隙而引起振動(dòng)。帶傳動(dòng)具有傳動(dòng)噪音小、震動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，一般應(yīng)用在中小型數(shù)控車床上。所以本設(shè)計(jì)選擇帶傳動(dòng)作為動(dòng)力的傳動(dòng)方式，如圖3.1所示。</p><p>　　圖3-1 主傳動(dòng)方式 （定比傳動(dòng)）</p><p&

59、gt;　　采用定比傳動(dòng)擴(kuò)大了直接驅(qū)動(dòng)的應(yīng)用范圍，即在一定程度上能滿足主軸功率與轉(zhuǎn)矩的要求，但其變速范圍仍與電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍相同,圖3-2為定比傳動(dòng)時(shí)的主軸輸出特性。圖中，為輸出轉(zhuǎn)矩曲線，它在小于計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)為一水平線，為橫轉(zhuǎn)矩輸出；為功率輸出曲線，它在大于計(jì)算轉(zhuǎn)速時(shí)，為一水平線，為恒功率輸出。恒轉(zhuǎn)矩輸出與恒功率輸出的變量點(diǎn)的轉(zhuǎn)速稱為基本轉(zhuǎn)速。這種特性一般能夠滿足低速加工所需較大恒轉(zhuǎn)矩的要求，而高轉(zhuǎn)速時(shí)多為精加工，需要較小的轉(zhuǎn)矩和恒功率輸出

60、。所以這種調(diào)速范圍多用于小型或高速的數(shù)控機(jī)床。</p><p><b>　　主軸電機(jī)的選用</b></p><p>　　主軸電機(jī)是整個(gè)數(shù)控車床的動(dòng)力核心，和一般的變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)不同，它不僅要提供功率、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩的輸出還要有很高的調(diào)速特性。特別是需要電機(jī)在恒功率下的調(diào)速范圍要寬，因?yàn)橄駭?shù)控機(jī)床這樣的高速高精加工設(shè)備，在加工時(shí)為保證加工精度,需要?jiǎng)恿ζ椒€(wěn)恒定的輸出，所以大

61、多數(shù)時(shí)間里需要電機(jī)在恒功率下輸出動(dòng)力。主軸電機(jī)是為數(shù)控機(jī)床專門設(shè)計(jì)的具有回轉(zhuǎn)精度高、調(diào)速范圍寬、轉(zhuǎn)動(dòng)速度高等特點(diǎn)，并配合計(jì)算機(jī)變頻調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)主軸調(diào)速系統(tǒng)的無(wú)級(jí)調(diào)速。</p><p>　　本設(shè)計(jì)所要加工零件的加工速度范圍為1250r/min～5000r/min和加零件所需的功率3.5～5.5KW。選用AC-6型5.5KW主軸電機(jī),其主軸電機(jī)參數(shù)如表3-1。</p><p>　　表3－1 主

62、軸電機(jī)參數(shù)表</p><p>　　AC-6主軸電機(jī)的特性曲線如圖3-3所示，主軸電機(jī)在基本轉(zhuǎn)速1500r/min以下時(shí)主軸電機(jī)為恒扭矩輸出，其轉(zhuǎn)速較慢扭矩較大適合大切削量、大進(jìn)給量的粗切削加工。主軸電機(jī)在基本轉(zhuǎn)速以上1500-4500r/min為恒功率輸出，其轉(zhuǎn)速較高功率恒定轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)適合高精度的切削和高速切削，在這一調(diào)速范圍內(nèi)是機(jī)床主要工作的轉(zhuǎn)速范圍。</p><p>　　圖3-3 定比傳

63、動(dòng)的主軸輸出特性</p><p><b>　　傳動(dòng)帶型的確定</b></p><p>　　在帶傳動(dòng)中，常用的有平帶傳動(dòng)、V帶傳動(dòng)、多楔帶傳動(dòng)和同步帶傳動(dòng)等。平帶傳動(dòng)結(jié)構(gòu)最簡(jiǎn)單，帶輪也容易制造，在傳動(dòng)中心距較大的情況下應(yīng)用較多。在一般機(jī)械傳動(dòng)中，應(yīng)用較廣泛的是V帶傳動(dòng)。V帶傳動(dòng)較平帶傳動(dòng)能產(chǎn)生更大的摩擦力，這是V帶傳動(dòng)性能上的最主要優(yōu)點(diǎn)。且V帶傳動(dòng)允許的傳動(dòng)比較大，結(jié)構(gòu)

64、較緊湊，以及V帶多已標(biāo)準(zhǔn)化，因而V帶傳動(dòng)的應(yīng)用較廣泛。多楔帶兼有平帶和V帶的優(yōu)點(diǎn)。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相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)或動(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)，平穩(wěn),傳動(dòng)比準(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、軸承等上的載荷小，傳動(dòng)效率高。因此，齒形帶傳動(dòng)在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用。本設(shè)計(jì)選用同步帶傳動(dòng)。&l

65、t;/p><p>　　同步帶和帶輪的選擇和設(shè)計(jì)</p><p><b>　　同步帶的設(shè)計(jì)和計(jì)算</b></p><p>　　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相嚙合傳遞運(yùn)動(dòng)或動(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

66、形帶無(wú)需特別張緊，故作用在軸、軸承等上的載荷小，傳動(dòng)效率高。因此，齒形帶傳動(dòng)在數(shù)控機(jī)床上得到廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　齒形帶根據(jù)齒形的不同可分為梯形齒同步帶和圓弧齒同步帶。梯形齒同步帶在傳遞功率時(shí)由于應(yīng)力集中在齒根部位，使功率傳遞能力下降，且與齒輪嚙合時(shí)，由于受力狀況不好，會(huì)產(chǎn)生噪音和震動(dòng)。而圓弧齒同步帶均化了應(yīng)力，改善了嚙合條件。所以，帶傳動(dòng)總是優(yōu)先選用圓弧齒同步帶。</p><p&

67、gt;　　設(shè)計(jì)功率 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-26查得,則： </p><p><b>　　選定帶型和節(jié)距：</b></p><p>　　根據(jù)=11kW和=5000，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》圖14-9確定為HX型，節(jié)距=22.225mm。</p><p><b>　　帶速v的計(jì)算：</b></p><

68、p>　　由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-24查的應(yīng)選用圓弧齒形同步帶14M，其節(jié)線長(zhǎng)2156mm。</p><p>　　傳動(dòng)選用圓弧齒形同步帶14M；中心距：。</p><p>　　同步帶帶輪的設(shè)計(jì)和計(jì)算</p><p>　　同步齒形帶帶輪除了輪邊緣表面需要制出齒輪之外，其它結(jié)構(gòu)與一般帶輪相似。為防止工作時(shí)齒形帶脫落，一般在小帶輪兩邊裝有擋邊,如圖 3-10(

69、a)所示；或在大、小輪的不同側(cè)邊上裝有擋邊,如圖3-10 (b)所示，當(dāng)帶輪軸垂直安裝時(shí)或帶輪旋轉(zhuǎn)速度非常大時(shí),需要兩邊都安裝擋邊見(jiàn)圖3-10 (c)所示 。</p><p>　　圖3-10 帶輪擋邊的安裝形式</p><p>　　設(shè)計(jì)功率 由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》表14-26查得 </p><p><b>　?。?-3）</b></p&g

70、t;<p>　　由公式（3—3）得： </p><p>　　選定帶型和節(jié)距 根據(jù)=11kW和=5000，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)圖》14-9確定為HX型，節(jié)距=22.225mm</p><p>　　小帶輪齒數(shù)根據(jù)帶型和小帶輪轉(zhuǎn)速，由《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》14-27查得小帶輪的最小齒數(shù)，此處取。</p><p><b>　　小帶輪直徑：</b&

71、gt;</p><p><b>　?。?-4） </b></p><p>　　由公式（3—4）得：，取 </p><p><b>　　大帶輪齒數(shù)：</b></p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　由公式（3—5）得：， 取&

72、lt;/p><p><b>　　大帶輪節(jié)圓直徑：</b></p><p><b>　?。?-6）</b></p><p>　　由公式（3—6）得：， 取</p><p><b>　　帶速：</b></p><p>　　由前面選用圓弧齒形同步帶14M，其節(jié)線長(zhǎng)

73、2156mm。</p><p>　　帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸：傳動(dòng)選用圓弧齒形同步帶14M；</p><p><b>　　小帶輪：，，</b></p><p><b>　　大帶輪：，，</b></p><p><b>　　中心距：</b></p><p>　　帶

74、輪的內(nèi)孔直徑由主軸的軸徑來(lái)確定，前面已經(jīng)算出了帶輪安裝位置的主軸軸徑。所以帶輪的內(nèi)孔直徑取值如下：</p><p><b>　　小帶輪內(nèi)孔直徑：</b></p><p><b>　　大帶輪內(nèi)孔直徑：</b></p><p>　　同步帶帶輪的材料的選用：</p><p>　　帶輪的材料一般采用鑄鐵；在

75、轉(zhuǎn)速較高或要求力學(xué)性能較高的場(chǎng)合下也可以用鋼；在高速、小功率場(chǎng)合下，還可以采用輕合金、塑料等。由于本設(shè)計(jì)為高速數(shù)控車床的主軸傳動(dòng)，鑄鐵難以滿足其對(duì)轉(zhuǎn)速的要求；而輕合金和塑料也不能滿足其對(duì)傳動(dòng)功率的要求；所以本設(shè)計(jì)帶輪的材料選用45鋼。經(jīng)校核,帶輪滿足要求。</p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　切削力的計(jì)算</b></p>

76、<p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，切削力</p><p>　　式中 ——工件最大回轉(zhuǎn)直徑，=320mm，從《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中可得知，在一般車削外圓時(shí)，</p><p><b>　　徑向載荷： </b></p><p><b>　　軸向載荷： </b></p><p><b>　　取

77、： ,</b></p><p>　　絲杠螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　綜合車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計(jì)算：</p><p><b>　?。?-1） </b></p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》知

78、：</p><p>　　——顛覆力矩影響系數(shù)，采用雙三角形導(dǎo)軌時(shí)，取=1.2；</p><p>　　——當(dāng)量摩擦因數(shù)，三角形導(dǎo)軌時(shí)，取=0.1；</p><p>　　——導(dǎo)軌承受的重力，估計(jì)重為80kg，故</p><p>　　由公式（4—1）得：</p><p>　　計(jì)算最大動(dòng)載荷Ca：</p><

79、;p><b>　　（4-2） </b></p><p>　　其中，為壽命值，為當(dāng)量轉(zhuǎn)速，可由下列公式計(jì)算：</p><p><b>　　（4-3） </b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 ——數(shù)控機(jī)床絲杠推薦壽命，h；查《實(shí)用

80、機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-55得，數(shù)控車床壽命；</p><p>　　——滾珠絲杠導(dǎo)程，mm；初選=10mm；</p><p>　　——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3，此處取1/2，=7.6；</p><p>　　——負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-53得按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.2~1.5，取=1.2；</p><p

81、>　　——絲杠壽命，以106轉(zhuǎn)為單位。</p><p>　　由公式（4—2），（4—3），（4—4）可得：</p><p><b>　　=23.2KN</b></p><p>　　根據(jù)額定最大動(dòng)載荷，選擇滾珠絲杠型號(hào)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-61，選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其型號(hào)為FD4010-4-P

82、2，公稱直徑，絲杠導(dǎo)程為10mm，額定動(dòng)載荷為40KN，大于23.2KN。滿足強(qiáng)度要求。</p><p><b>　　效率計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械原理公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：</p><p><b>　?。?-5）</b></p><p>　　式中 ——摩擦角， ；<

83、/p><p>　　——螺旋升角，可由下列公式計(jì)算：</p><p>　　其中，=32mm為絲杠公稱直徑，=10mm為絲杠導(dǎo)程。</p><p>　　由公式（4—5）得：。</p><p><b>　　剛度驗(yàn)算</b></p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下產(chǎn)生拉伸或壓縮，在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這

84、將引起絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響其傳動(dòng)精度及定位精度，因此滾珠絲杠應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的變形量。</p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下的變形量為：</p><p><b>　　（4-6）</b></p><p>　　式中 ——工作負(fù)載,N；；</p><p>　　——滾珠絲杠的導(dǎo)程,mm；=10mm；</p>

85、<p>　　——絲杠材料的彈性模量,N/mm2；；</p><p>　　——滾珠絲杠內(nèi)徑截面積,mm2。</p><p><b>　　絲杠滾珠直徑：</b></p><p><b>　　滾道半徑：</b></p><p><b>　　偏心距：</b></p&g

86、t;<p><b>　　滾珠絲杠內(nèi)徑：</b></p><p><b>　　滾珠絲杠截面積：</b></p><p>　　由公式（4—6）得：mm</p><p>　　因扭矩M引起的導(dǎo)程變形量很小，可忽略，即，</p><p>　　所以絲杠長(zhǎng)度為1000mm時(shí)，導(dǎo)程變形總誤差為:<

87、;/p><p><b>　　μm/m</b></p><p>　　對(duì)絲杠精度等級(jí)為：1、2、3、4、5級(jí)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-22，絲杠每1m長(zhǎng)度上允許的變形量不大于5、10、15、30、60μm/m，對(duì)不滿足剛度要求時(shí)，可采取預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，加大絲杠直徑等措施。本設(shè)計(jì)采用4級(jí)精度，，故剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定

88、性驗(yàn)算</b></p><p>　　縱向進(jìn)給行程較長(zhǎng)受力較大，為提高剛度減小機(jī)床自身的誤差，采用兩端軸向固定的支撐方式，如圖4-1所示：絲杠螺紋部分長(zhǎng)度，等于工作臺(tái)最大行程加螺母長(zhǎng)度加兩端余程。工作臺(tái)行程為=650mm，螺母長(zhǎng)度為150mm，查表3.7-25，導(dǎo)程為10mm時(shí)，余程為40mm，因此絲杠螺紋部分長(zhǎng)度mm。</p><p>　　絲杠支撐跨距，應(yīng)略大于，取為=1100

89、mm</p><p>　　其中 ——核算壓桿穩(wěn)定性的支承距離,mm；</p><p>　　——核算臨界轉(zhuǎn)速的支承距離,mm。</p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-45及表3.7-61得:</p><p>　　圖4-1 絲杠兩端固定支撐方式</p><p>　　為工作行程加絲杠螺母尺寸的一半再加上固定端

90、支撐距離的一半，</p><p>　　為游動(dòng)端支撐距離的一半加上工作行程加上絲杠螺母的一半，得：,</p><p><b>　　臨界轉(zhuǎn)速校核：</b></p><p>　　高速的長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速：</p><p>　　式中 ——絲杠絲杠支承方式系數(shù)，根據(jù)《實(shí)用機(jī)床

91、設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-37，取3.927；</p><p><b>　　——受壓面直徑，</b></p><p>　　其當(dāng)量轉(zhuǎn)速為，故，值均滿足規(guī)定條件，因而絲杠不會(huì)發(fā)生共振和失穩(wěn)。</p><p><b>　　電機(jī)的選擇</b></p><p><b>　　計(jì)算傳動(dòng)比</b>&

92、lt;/p><p>　　閉環(huán)傳動(dòng)比： （4-7）</p><p>　　式中 ——電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速,r/min；=2000r/min；</p><p>　　——工作臺(tái)最大進(jìn)給速度,mm/min；</p><p>　　=7.6m/min=7600mm/min；</p>&

93、lt;p>　　——絲杠導(dǎo)程,mm；根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選大些,選=10mm。</p><p>　　由公式（4—7）得：</p><p>　　取，根據(jù)傳動(dòng)功率，已知v=7.6m/s。擬訂減速齒輪副的齒數(shù)，，模數(shù)mm。</p><p>　　故可取齒輪為：=20， =50，=20°， ， </p><p><b>　　其分度圓直徑：&

94、lt;/b></p><p>　　中心距：。齒輪經(jīng)校核,滿足要求。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算</b></p><p><b>　　絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　式中 ——絲杠的長(zhǎng)度。</p><p>　　工作臺(tái)，工件等折算到絲杠軸上的

95、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</p><p><b>　　=</b></p><p>　　式中 ——工作臺(tái)重量，取=80kg；</p><p><b>　　齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　絲杠傳動(dòng)時(shí)，一級(jí)齒輪降速時(shí)，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： </p><

96、;p><b>　　所需傳動(dòng)力矩計(jì)算</b></p><p>　　快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩：</p><p>　　式中 ——空載啟動(dòng)時(shí)，折算到電機(jī)軸上的加速力矩；</p><p>　　——折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩，；</p><p>　　——由絲杠預(yù)緊引起的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加摩擦力, ；</p>&

97、lt;p><b>　　采用滾珠絲杠時(shí)：</b></p><p><b>　　最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩：</b></p><p>　　式中 ——折算到電機(jī)軸上的總慣量，kg.m2；</p><p>　　——系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)，=25ms；</p><p>　　——電機(jī)轉(zhuǎn)速，r/min；當(dāng)時(shí)計(jì)算時(shí)計(jì)算；</

98、p><p><b>　　摩擦力矩：</b></p><p>　　式中 ——導(dǎo)軌摩擦力,N；等于橫向進(jìn)給系統(tǒng)重力乘以摩擦系數(shù)；</p><p>　　——絲杠螺距，mm；</p><p><b>　　——降速比；</b></p><p>　　——傳動(dòng)鏈總效率，＝0.75～0.85，

99、取＝0.8。</p><p><b>　　附加摩擦力矩：</b></p><p>　　式中 ——滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率一般，?。?lt;/p><p>　　——最大軸向負(fù)載，N；</p><p><b>　　切削力矩：</b></p><p>　　對(duì)數(shù)控機(jī)床而言，因?yàn)閯?dòng)態(tài)性能要求

100、較高，所以電動(dòng)機(jī)力矩主要是用來(lái)產(chǎn)生加速度的，而負(fù)載力矩占的比重很小，一般都小于電動(dòng)機(jī)力矩的 10％～30％，所以按：</p><p><b>　　計(jì)算。</b></p><p><b>　　電機(jī)的選擇</b></p><p>　　選擇電動(dòng)機(jī)，要使快速空載啟動(dòng)力矩小于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，即，為電動(dòng)機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩的最大值，即峰值轉(zhuǎn)矩

101、，一般，其中為電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)矩，λ為電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的瞬時(shí)過(guò)載系數(shù)(交流伺服電機(jī)λ=1.5~2) 。</p><p>　　故選擇FANUC交流伺服電機(jī)S—1.0其最高轉(zhuǎn)速為2000r/min，最大轉(zhuǎn)矩16 ，額定轉(zhuǎn)矩2.0，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為，重量為4.5kg。交流伺服電機(jī)的電機(jī)慣量與負(fù)載慣量的匹配關(guān)系：</p><p>　　式中 ——負(fù)載慣量折算到電機(jī)軸上的總和，</p><p

102、>　　——電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量，</p><p><b>　　滿足慣量匹配。</b></p><p><b>　　軸承的選用與校核</b></p><p><b>　　角接觸球軸承的選擇</b></p><p>　　縱向進(jìn)給系統(tǒng)承受軸向力和徑向力，并且承受軸向力不大，可選用角接

103、觸球軸承。根據(jù)軸的尺寸，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.8-50，選用7006C GB/T292-94 角接觸球軸承，其基本參數(shù)見(jiàn)表4-1所示。</p><p>　　表4-1 7006C角接觸球軸承的基本參數(shù)</p><p><b>　　軸承壽命校核計(jì)算：</b></p><p>　　根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》，滾動(dòng)軸承壽命的校核條件為：</p>

104、;<p>　　（4-8）式中 ——軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷，N；</p><p>　　——軸承所受的載荷，N；</p><p><b>　?。?-9），</b></p><p>　　查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)》表13-5，得：</p><p>　　，其中e為判斷系數(shù)。</p><p>&l

105、t;b>　　故取。</b></p><p>　　由公式（4—9）得：</p><p>　　式中 ——軸承的轉(zhuǎn)速，r/min；等于絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速r/min；</p><p>　　——軸承預(yù)期計(jì)算壽命，h；h；</p><p>　　——壽命指數(shù)，對(duì)于球軸承。</p><p>　　由公式（4—8）得：<

106、;/p><p><b>　　NkN</b></p><p>　　因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)中選用軸承基本額定動(dòng)載荷為16.2kN，所以滿足要求。</p><p><b>　　深溝球軸承的選擇</b></p><p>　　深溝球軸承用在游動(dòng)端，故承的軸向力可以忽略，因此只考慮其徑向力。根據(jù)軸的尺寸，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》

107、表3.8-44，選用6306深溝球軸承，如表4-2所示。 </p><p>　　表4-2 6306深溝球觸球軸承的基本參數(shù)</p><p>　　游動(dòng)端徑向力，根據(jù)公式（4-9）X=1,Y=0, N, ,,同上，故由公式（4-8）得，軸承承受的基本動(dòng)載荷為：</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的軸承基本額定動(dòng)載荷為15.8kN，所以滿足使用要求。</p>

108、<p>　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算</p><p><b>　　切削力的計(jì)算</b></p><p>　　橫切端面時(shí)主切削力可取縱向主切削力的1/2，</p><p>　　按切削力各分力的比例：</p><p>　　徑向載荷： </p><p>　　軸向載荷：

109、 </p><p>　　絲杠螺母的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p><b>　　強(qiáng)度驗(yàn)算</b></p><p>　　綜合車床絲杠的軸向工作負(fù)載采用下面公式計(jì)算：</p><p><b>　　（5-1）</b></p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》知：</p>

110、;<p>　　式中 ——考慮顛覆力矩影響的系數(shù)，=1.4；</p><p>　　——當(dāng)量摩擦因數(shù)，滾動(dòng)導(dǎo)軌取=0.003~0.005，此處取=0.004；</p><p>　　——為工作重力，估計(jì)為600N。</p><p><b>　　由公式得：</b></p><p>　　計(jì)算最大動(dòng)載荷：

111、 （5-2）</p><p>　　其中，為壽命值，以106轉(zhuǎn)為單位,為當(dāng)量轉(zhuǎn)速：</p><p><b>　　（5-3） </b></p><p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　式中 ——滾珠絲杠導(dǎo)程，mm；初選=6mm；</p>

112、<p>　　——最大切削力下的進(jìn)給速度，；可取最高進(jìn)給速度的1/2~1/3，此處取1/3，=3.8</p><p>　　——數(shù)控機(jī)床絲杠推薦壽命，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-55得，數(shù)控車床壽命；</p><p>　　——負(fù)載性質(zhì)系數(shù)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-53，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.2~1.5，取=1.2，</p><p>　　根據(jù)公式（5—

113、2）, （5—3）,（5—4）得：</p><p><b>　　==7.44kN</b></p><p>　　根據(jù)額定最大動(dòng)載荷Ca=7.44kN，選擇滾珠絲杠型號(hào)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-61，選用FFZD型內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，其型號(hào)為FD2005-4-P2，絲杠公稱直徑為20mm，絲杠導(dǎo)程為5mm，額定動(dòng)載荷為10kN，大于7.44k

114、N,強(qiáng)度滿足要求。</p><p><b>　　效率計(jì)算</b></p><p>　　根據(jù)機(jī)械原理公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：</p><p><b>　　（5-5）</b></p><p>　　式中 ——摩擦角，；</p><p><b>　　——螺旋升角，

115、</b></p><p>　　故由公式（5—5）得： </p><p><b>　　剛度驗(yàn)算</b></p><p>　　滾珠絲杠在軸向力作用下產(chǎn)生拉伸或壓縮，在扭矩的作用下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，這將引起絲杠導(dǎo)程的變化，從而影響其傳動(dòng)精度及定位精度，因此滾珠絲杠應(yīng)驗(yàn)算滿載時(shí)的變形量。</p><p>　　滾珠絲杠在軸向力

116、作用下的變形量為：</p><p><b>　　（5-6）</b></p><p>　　式中 ——工作負(fù)載，N；</p><p>　　——滾珠絲杠的導(dǎo)程，mm；</p><p>　　——絲杠材料的彈性模量,；</p><p>　　——滾珠絲杠內(nèi)徑截面積，mm2。</p><p

117、><b>　　絲杠滾珠直徑:，</b></p><p><b>　　滾道半徑:</b></p><p><b>　　偏心距:</b></p><p><b>　　滾珠絲杠內(nèi)徑：</b></p><p>　　滾珠絲杠截面積： </p>

118、<p>　　由公式（5—6）得：mm</p><p>　　因扭矩M引起的導(dǎo)程變形量很小，可忽略，即，</p><p>　　所以絲杠長(zhǎng)度為1000mm時(shí)，導(dǎo)程變形總誤差為：</p><p>　　對(duì)絲杠精度等級(jí)為：1、2、3、4、5級(jí)，查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表3.7-22，絲杠每1m長(zhǎng)度上允許的變形量不大于5、10、15、30、60對(duì)不滿足剛度要求時(shí)，可采取

119、預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，加大絲杠直徑等措施。本設(shè)計(jì)采用2級(jí)精度，8.64<10，故剛度足夠。</p><p><b>　　穩(wěn)定性驗(yàn)算</b></p><p>　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動(dòng)精度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支撐的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)安裝不正確以及支撐剛度不足，還會(huì)使?jié)L珠絲杠的使用壽命大大下降。

120、</p><p>　　橫向進(jìn)給系統(tǒng)采用兩端軸向固定的支撐方式，這種支撐形式的特點(diǎn)是：安裝時(shí)需保持螺母與兩端支撐同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難;絲杠的軸向剛度很高;壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的一端固定，一端自由的高;絲杠受熱變行小、精度高,如圖5-1所示。</p><p>　　絲杠螺紋部分長(zhǎng)度，等于工作臺(tái)最大行程加螺母長(zhǎng)度加兩端余程。絲杠螺母行程為最大回轉(zhuǎn)直徑的一半，絲杠螺母長(zhǎng)度為102m

121、m，導(dǎo)程為6mm時(shí)，兩端余程應(yīng)為24mm。得:mm</p><p>　　支撐跨距，應(yīng)略大于，取為=450mm</p><p>　　圖5-1橫向絲杠兩端固定支撐</p><p>　　注:——核算壓桿穩(wěn)定性的支承距離,mm；</p><p>　　——核算臨界轉(zhuǎn)速的支承距離,mm。</p><p>　　查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》