x62w數(shù)控銑床的數(shù)控化改造設(shè)計說明書[帶圖紙]

1、<p><b>　　鄭州科技學院</b></p><p><b>　　本科畢業(yè)設(shè)計</b></p><p><b>　　（論文）</b></p><p>　　題 目 普通X62W銑床的數(shù)控化改造設(shè)計 </p><p>　　學生姓名 李博

2、 </p><p>　　專 業(yè) 機械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　班 級 08級本科（6）班 </p><p>　　學 號 200833164 </p><p>　　院 （系） 機械工程學院

3、 </p><p>　　指導(dǎo)教師（職稱） 朱永剛 暢靜文（講師）</p><p>　　完成時間 2012年 5 月 16 日 </p><p>　　普通X62W銑床的數(shù)控化改造設(shè)計</p><p><b>　　摘  要</b></p><p>　　我所設(shè)計

4、的畢業(yè)課題為“普通銑床數(shù)控化改造設(shè)計”。對于機床的設(shè)計來說 ，我首先對所要設(shè)計的機床進行技術(shù)調(diào)查，查閱了國內(nèi)外有關(guān)文獻資料，在此基礎(chǔ)上，對其用途范圍、性能指標、方案對比等進行論證分析。對于通用機床我更是查閱了大量的國內(nèi)外有關(guān)銑床的資料后，擬定了此機床的總體方案為立式銑床。</p><p>　　本文在X62W數(shù)控銑床改造設(shè)計時主要從經(jīng)濟性、方便性、實用性、可靠性四方面因素出發(fā)，對X62W型銑床進行了數(shù)控銑床機械系統(tǒng)

5、設(shè)計，硬件及電路設(shè)計。使改造后的機床的機械傳動部分具有高靜態(tài)、動態(tài)剛度;運動副之間的摩擦因數(shù)小，傳動無間隙;功率大;便于操作和維修。</p><p>　　X62W數(shù)控銑床機械系統(tǒng)設(shè)計包括伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算，滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算。進給傳動系統(tǒng)設(shè)計中，拆除縱向、橫向、垂向進給箱齒輪，在該處將手輪軸通過一對減速齒輪和縱向、橫向及垂向步進電機相連。 數(shù)控系統(tǒng)是一個基于8031單片機的數(shù)字型控制系統(tǒng)。采用

6、較小體積的單片機來實現(xiàn)一般的邏輯功能，對進給系統(tǒng)的兩個軸進行控制。</p><p>　　關(guān)鍵詞：數(shù)控化改造；定位精度；步進電機；滾珠絲杠；伺服傳動系統(tǒng)</p><p>　　ORDINARY X62W MILLING MACHINE </p><p>　　OF THE RETROFIT DESIGN OF THE NUMERICA

7、L CONTROL</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　I design of graduation project for" ordinary milling machine numerical control transformation design". For the machine tool desi

8、gn, I first want to design of machine tool technology research, consulting literature at home and abroad, on the basis of this, the application scope, performance index, scheme comparison and analysis. For universal mach

9、ine I was referring to a large number of domestic and international relevant milling machine information, formulate the overall plan for the vertical mi</p><p>　　Based on the X60W numerical control milling m

10、achine transformation design mainly from the economy, convenience, practicality, reliability based on four factors, X60W type milling machine for numerical control milling machine mechanical system design, hardware and c

11、ircuit design. After the improvement of the mechanical transmission part of machine tool with high static, dynamic stiffness; kinematic pair between the small friction coefficient, no transmission gap; the power is large

12、; easy to opera</p><p>　　X60W CNC milling machine mechanical system design of servo drive system design and calculation, the design and calculation of ball screw pair. Feed transmission system design, longit

13、udinal, transverse, demolition of vertical feeding gear box, where the hand wheel shaft through a pair of gear and the longitudinal, transverse and vertical step motor. NC system is based on 8031 single-chip digital cont

14、rol system. Using a smaller volume of single chip to achieve the general logic function, on the fe</p><p>　　KEY WORDS Numerical control transformation; position precision; stepping motor; ball screws; servo

15、 drive system</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘    要II</b></p><p>　　ABSTRACTIII</p><p>　　1 機床數(shù)控化改造論證分析1</p><p>

16、　　1.1 機床數(shù)控化改造的必要性1</p><p>　　1.2 我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p>　　2 普通X62W銑床數(shù)控化改造分析4</p><p>　　2.1 主傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計4</p><p>　　2.1.1主軸部件選擇5</p><p>　　2.1.2主軸組件的動態(tài)特性8&

17、lt;/p><p>　　2.2 進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計8</p><p>　　2.2.1對進給伺服系統(tǒng)的基本要求8</p><p>　　2.2.2 進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求9</p><p>　　2.2.3進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性及伺服性能分析10</p><p>　　2.3 X62W數(shù)控銑床改造設(shè)計方案及步

18、驟11</p><p>　　3 普通X62W銑床數(shù)控化改造設(shè)計計算11</p><p>　　3.1主軸系統(tǒng)計算13</p><p>　　3.1.1 V帶傳動的設(shè)計計算13</p><p>　　3.1.2 Z軸滾珠絲杠副15</p><p>　　3.2橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算18</p><

19、p>　　3.2.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算18</p><p>　　3.2.2伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算23</p><p>　　3.3縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算24</p><p>　　3.3.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算24</p><p>　　3.3.2傳動效率計算28</p><p>　　3.3.3伺服驅(qū)

20、動系統(tǒng)的設(shè)計計算29</p><p>　　3.4垂直進給系統(tǒng)的設(shè)計計算30</p><p>　　4 普通X62W銑床數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計33</p><p>　　4.1微機數(shù)控系統(tǒng)組成及特點33</p><p>　　4.2 微機數(shù)控系統(tǒng)設(shè)備介紹34</p><p>　　4.2.1 I/O口電路的擴展38</p

21、><p>　　4.2.2 步進電機驅(qū)動電路41</p><p>　　4.2.3 其它輔助電路設(shè)計42</p><p><b>　　結(jié) 論43</b></p><p><b>　　參考文獻44</b></p><p><b>　　致 謝45</b>

22、</p><p>　　1 機床數(shù)控化改造論證分析</p><p>　　數(shù)控機床具有高精度、高效、高速、高可靠性等優(yōu)點，并且機床結(jié)構(gòu)趨于模塊化、數(shù)控功能專門化。數(shù)控機床是集計算機技術(shù)、電子技術(shù)、自動控制、傳感測量、機械制造、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)于一體的典型的機電一體化產(chǎn)品。它的發(fā)展和運用，開創(chuàng)了制造業(yè)的新時代，改變了制造業(yè)的生產(chǎn)方式、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、管理方式、使世界制造業(yè)的格局發(fā)生了巨大的變化。數(shù)控技術(shù)水

23、平的高低已經(jīng)成為衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機床及生產(chǎn)過程數(shù)控化，己成為當今制造業(yè)的發(fā)展方向。我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但在數(shù)控機床的產(chǎn)品競爭力仍然處于較低的水平。因為開發(fā)一臺新的數(shù)控機床的周期比較長，不能及時針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。為此我們應(yīng)該在普通機床上考慮，不能一味的大量添置全新的數(shù)控機床，這樣會造成資金投資量大，成本高，而且又會造成原有設(shè)備閑置浪費。把普通機床改造為數(shù)控機床不失為一條提高數(shù)控化率的

24、有效途徑。普通機床數(shù)控化改造，顧名思義就是在機床上增加微機控制裝置，使其具有一定的自動化能力，以實現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標。這種機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高，尤其適合中國機床擁</p><p>　　1.1機床數(shù)控化改造的必要性</p><p>　　我國現(xiàn)有機床320多萬臺，這些機床技術(shù)狀況老化嚴重，據(jù)統(tǒng)計，全國30%左右設(shè)備在1

25、6年以上，其中近30%的役齡超過了26年，這些都說明目前我國還沒有走上主要依靠科技進步對機床進行改造的軌道。另外，隨著科技的進步，生產(chǎn)依賴于設(shè)備的程度日益增大，企業(yè)的產(chǎn)量、質(zhì)量、效率、成本、安全及環(huán)境保護和勞動情緒都受設(shè)備的制約，實現(xiàn)企業(yè)的現(xiàn)代化己勢在必行。但據(jù)資料介紹，我國的金屬切削機床年產(chǎn)量僅占同類設(shè)備擁有量的1/28，如將每年生產(chǎn)的全部機床用來更換舊機床需要28年所以，我國目前解決設(shè)備技術(shù)進步的主要途徑是機床改造。</p&g

26、t;<p>　　微觀上看，數(shù)控機床比傳統(tǒng)機床有突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計算機的威力。數(shù)控機床可以加工出傳統(tǒng)機床加工不出來的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計算機有高超的運算能力，可以瞬時準確地計算出每個坐標軸瞬時應(yīng)該運動的運動量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。可以實現(xiàn)加工的自動化，而且是柔性自動化，從而效率可比傳統(tǒng)機床提高3~7倍。由于計算機有記憶和存儲能力，可以將輸入的程序記住和存儲下來，然后按程

27、序規(guī)定的順序自動去執(zhí)行，從而實現(xiàn)自動化。</p><p>　　宏觀上看，工業(yè)發(fā)達國家的軍、民機械工業(yè)，在70年代末、80年初已開始大規(guī)模應(yīng)用數(shù)控機床。其本質(zhì)是采用信息技術(shù)對傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)(包括軍、民機械工業(yè))進行技術(shù)改造。除在制造過程中采用數(shù)控機床、FMC、FMS外，還包括在產(chǎn)品開發(fā)中推行CAD、CAE、CAM、虛擬制造以及在生產(chǎn)管理中推行MIS(管理信息系統(tǒng))、CIMS等等。以及在其生產(chǎn)的產(chǎn)品中增加信息技術(shù)，包括人工

28、智能等的含量。由于采用信息技術(shù)對國外軍、民機械工業(yè)進行深入改造(稱之為信息化)，最終使得他們的產(chǎn)品在國際軍品和民品的市場上競爭力大為增強。而我們在信息技術(shù)改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)方面比發(fā)達國家約落后20年，如我國機床擁有量中，數(shù)控機床的比重(數(shù)控化率)到 1995年只有 1.9%，而日本在 1994年己達20.8%，因此每年都有大量機電產(chǎn)品進口。這也就從宏觀上說明了機床數(shù)控化改造的必要性。</p><p>　　1.2

29、0;我國數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　現(xiàn)在趕上了計算機體系結(jié)構(gòu)前進的步伐、加快數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)速度，已成為數(shù)控發(fā)展的最主要趨勢。以第四代計算機的工程結(jié)構(gòu)和微電子工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，充分利用現(xiàn)有微機的硬件、軟件資源，發(fā)展總線式、模塊式、開放型、嵌入式的柔性數(shù)控系統(tǒng)，使之即適合加工復(fù)雜零件、分立式機床用的數(shù)控系統(tǒng)的組成，又適合未來自動化升級時功能可擴展的要求。</p><p>　　我國數(shù)控系

30、統(tǒng)發(fā)展具有以下3個特征：</p><p>　　(l)高檔數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)突破。如華中I型等數(shù)控系統(tǒng)，都具有多軸聯(lián)動功能，快速進給速度在1.67m/s以上，具有較強的通信、管理功能。</p><p>　　(2)普及型數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)成熟。如北京機床研究所的BS9l系統(tǒng)，這些系統(tǒng)一般配有CRT顯示器，可配置直流和交流司服驅(qū)動，2-4軸聯(lián)動。</p><p>　　(3)經(jīng)

31、濟型數(shù)控系統(tǒng)仍有廣闊的市場前景。由于這類系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，價格便宜，非常適合中小型企業(yè)，目前仍是我國應(yīng)用面最廣的數(shù)控系統(tǒng)。比較典型的有南京大方的JWK系列。</p><p>　　我國是機床生產(chǎn)大國，又是使用大國。數(shù)控機床是機械工業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)品，我國的數(shù)控機床在機床產(chǎn)品中的比例總體水平低。但是我國是發(fā)展中國家，許多企業(yè)財力薄弱，不可能花費大量的資金添置許多全新的數(shù)控機床，同時大量的通用機床不可能全部淘汰。</p

32、><p>　　因此，把普通機床改造為數(shù)控機床則不失為是一條提高數(shù)控化率的有效途徑，機床改造花費少，改造針對性強，時間短，改造后的機床大多能克服原機床的缺點和存在的問題，生產(chǎn)效率高。</p><p>　　2.普通X62W銑床數(shù)控化改造分析</p><p>　　2.1 主傳動系統(tǒng)的改造設(shè)計</p><p>　　主傳動系統(tǒng)一般由動力源（如電動機）、變速

33、裝置及執(zhí)行元件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機構(gòu)等部分組成。動力源為執(zhí)行元件提供動力，并使其得到一定的運動速度和方向,變速裝置傳遞動力以及變換運動速度，執(zhí)行元件執(zhí)行機床所需的運動，完成旋轉(zhuǎn)或直線運動。</p><p>　　現(xiàn)代切削加工正向著高速、高效和高精度方向發(fā)展，對機床的性能提出越來越高的要求，如轉(zhuǎn)速高，調(diào)速范圍大，恒扭矩調(diào)速范圍達1：100～1：1000，恒功率調(diào)速范圍達1：10以上；更大的

34、功率范圍達2.2～250kW，能在切削加工中自動變換速度；機床結(jié)構(gòu)簡單，噪聲小，動態(tài)性能好，可靠性高等。數(shù)控機床主傳動設(shè)計應(yīng)滿足的特點：主傳動采用直流或交流電動機無級調(diào)速；數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設(shè)計；數(shù)控機床高速主傳動設(shè)計；數(shù)控機床采用部件標準、模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計；數(shù)控機床的柔性化、復(fù)合化；虛擬軸機床設(shè)計。</p><p>　　為了適應(yīng)數(shù)控機床加工范圍廣、工藝適應(yīng)性強、加工精度高和自動化程度高等特點，

35、要求主傳動裝置應(yīng)具有以下特點：</p><p>　?。?） 具有較大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn)無級調(diào)速。無級變速傳動在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速度；能在運轉(zhuǎn)中變速，便于實現(xiàn)變速自動化；能在負載下變速，便于車削大端面時保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。</p><p>　?。?） 具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。數(shù)控機床加工精度的提高，與主傳動系統(tǒng)的剛度

36、密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動件的精度與剛度，采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。</p><p>　?。?） 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。數(shù)控機床一般既要進行粗加工，又要精加工；加工時可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻 運動部件不平穩(wěn)以及切削過程中的自激振動等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時甚至破壞刀具或零件，使加工無法進行。因此主傳動系統(tǒng)中的各主要零部

37、件不但要具有一定的剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動的能力—抗振性?？拐裥?用動剛度或動柔度來衡量。例如主軸組件的動剛度取決于主軸的當量靜剛度 阻尼比及固有頻率等參數(shù)。</p><p>　　機床在切削加工中主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生變形，破壞了零部件之間的相對位置精度和運動精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提高，降低傳動效率，影響到生產(chǎn)率。為此，要求主軸部件有較高的熱穩(wěn)定性，通過保

38、持合適的配合精度，并進行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實現(xiàn)。</p><p><b>　　主傳動變速系統(tǒng)</b></p><p>　　普通機床一般采用機械有級變速調(diào)速傳動，而數(shù)控機床需要自動變速；且在切削階梯軸的不同直徑，切削曲線旋轉(zhuǎn)面和斷面時，需要隨切削的直徑的變化而自動變速，以保持切削速度基本恒定。這些自動變速又是無級變速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選用到理想的切削速度

39、，這樣既有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。</p><p>　　機床主傳動中常采用的無級變速裝置有三大類：變速電動機、機械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。</p><p>　　無級變速主傳動系統(tǒng)設(shè)計原則：</p><p>　　一為盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動系統(tǒng)要求的無級變速裝置。如銑床主傳動系統(tǒng)要求恒功率傳動，就應(yīng)該選擇恒功率無級變速裝置。</p&

40、gt;<p>　　二為無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調(diào)速范圍較小，尤其是恒功率調(diào)速范圍往往小于機床實際需要的恒功率變速范圍。為此，常把無級變速裝置與機械分級變速箱串聯(lián)在一起使用，以擴大恒功率變速范圍和整個變速范圍。</p><p>　　2.1.1主軸部件選擇</p><p>　　主軸部件的性能要求：主軸部件是機床主要部件之一，它是機床的執(zhí)行元件。它的功用是支承并帶動工件或刀具

41、旋轉(zhuǎn)進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成型運動。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。</p><p>　　主軸部件的工作性能對整機性能和加工質(zhì)量以及機床生產(chǎn)效率有著直接影響，是決定機床性能和技術(shù)經(jīng)濟指標的重要因素。因此，對主軸部件有如下要求：</p><p>　?、?軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（如車

42、床軸端的定心短錐、錐孔，銑床軸端的7：24錐孔）的徑向和軸向跳動。旋轉(zhuǎn)精度取決于的主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。工件轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能，潤滑劑和主軸組件的平衡。</p><p>　?、?剛度： 主軸部件的剛度是指其在外載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時，在位移方向上所施加的作用力來定義的。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度

43、的綜合反映。因此，主軸的尺寸和形狀、滾動軸承的類型和數(shù)量、預(yù)緊和配置形式、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等都影響主軸部件的剛度。</p><p>　　③ 溫升： 因為相對運動處的摩擦生熱，切削取得切削熱等使主軸溫度升高將引起熱變形使主軸伸長，軸承間隙的變化，降低了加工的精度；溫升也會降低潤滑劑的粘度，惡化潤滑條件。因此，各類機床對溫升都有一定的限制。</p><p>　?、?可

44、靠性： 數(shù)控機床是高度自動化的機床，所以必須保證工作可靠性，可喜的是這方面的研究正在發(fā)展。</p><p>　?、?精度保持性: 它指長期保持其原始制造精度的能力。對數(shù)控機床的主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。</p><p>　　主軸部件的組成和軸承選型</p><p>　?、?主軸部件:它由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。</

45、p><p>　?、?主軸的傳動件:可以位于前后支承之間，也可位于后支承之后的主軸后懸伸端。目前傳動件位于后懸伸端的越來越多。這樣做，可以實現(xiàn)分離傳動和模塊化設(shè)計：主軸組件（稱為主軸單元）和變速箱可以做成獨立的功能部件，又專門的工廠集中生產(chǎn)，作為商品出售。變速箱和主軸間可用齒輪副或帶傳動聯(lián)接。本三坐標曲面數(shù)控銑床采用帶傳動聯(lián)接。主軸支承分徑向和推力（軸向）。角接觸球軸承兼起徑向和推力支承的作用。推力支承應(yīng)位于前支承內(nèi)，

46、原因是數(shù)控機床的坐標原點，常設(shè)定在主軸前端。為了減少熱膨脹造成的坐標原點的位移，應(yīng)盡量縮短坐標原點支推力支承之間的距離。</p><p>　?、?主軸軸承:選用角接觸球軸承。這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。這種球軸承為點接觸，剛度較低。為了提高剛度和承載能力，常采用多聯(lián)組配的辦法。有三種基本組配方式，分別為背對背，面對面和同向組配，背靠背和面對面組配都能受雙向軸向載荷；同向組配只能承受單向軸向載荷。背

47、對背比面對面安裝的軸承具有較高的抗顛覆力矩的能力。運轉(zhuǎn)時，軸承的外圈的散熱條件比內(nèi)圈好，因此，內(nèi)圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹的結(jié)果將使軸承的過盈加大。軸向膨脹對與背靠背組配將使過盈減少，于是，可以補償一部分徑向膨脹；而對于面對面組配，將使過盈進一步加大?；谏鲜龇治?，主軸受到彎距，又屬高速運轉(zhuǎn)，因此主軸軸承必須采用背靠背組配。</p><p>　?、?角接觸角軸承的間隙調(diào)整和預(yù)緊</p><p

48、>　　主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整，多數(shù)軸承，還應(yīng)在過盈狀態(tài)下工作，使?jié)L動體和導(dǎo)軌之間有一定的預(yù)變形，這就是軸承的預(yù)緊。</p><p>　　軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運動精度。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而在預(yù)緊前只有部分滾導(dǎo)體與滾道接觸。預(yù)緊后，滾導(dǎo)體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將增多，各滾動體的受力將更加均勻。這些都有利提高軸承

49、的精度、剛度和壽命。如主軸產(chǎn)生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。但是，預(yù)緊后發(fā)熱較多，溫升較高；而且較大的預(yù)緊力將使壽命下降，故預(yù)緊要適量。</p><p>　　角接觸角軸承在軸向力的作用下，使內(nèi)外圈產(chǎn)生軸向錯位實現(xiàn)預(yù)緊，衡量預(yù)緊力大小的是軸向預(yù)緊力，簡稱預(yù)緊力Fa0，單位為N。多聯(lián)角接角球軸承是根據(jù)預(yù)緊力組配的。軸承廠規(guī)定了輕預(yù)緊、中預(yù)緊和重預(yù)緊三級預(yù)緊。訂貨時可指定預(yù)緊級別。軸承廠在內(nèi)圈（背

50、靠背組配）或外圈（面對面組配）的端面根據(jù)預(yù)緊力磨去δ。裝配時擠緊，便可得到預(yù)定的預(yù)緊力。如果兩個軸承間需要隔開一定的距離，可在兩軸承之間加入厚度相同的內(nèi)外隔套。在軸向載荷的作用下，不受力側(cè)軸承的滾動體與滾道不能脫離接觸。而滿足這個條件的最小預(yù)緊力，雙聯(lián)組配為最大軸向載荷的35%。</p><p><b>　　⑤ 承載能力和壽命</b></p><p>　　主軸軸承通常

51、載荷相對較輕。一些特殊重載主軸外軸承的承載能力是沒有問題的。主軸軸承的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是由于磨損而降低精度。通常，如軸承精度為P4級，經(jīng)使用磨損后跳動精度降為P5級,這個軸承就認為應(yīng)該更換了。雖然還未達到其疲勞壽命，但這種“精度壽命”目前還難以估計。</p><p>　　2.1.2主軸組件的動態(tài)特性</p><p>　　通常，主軸組件的固有頻率很高，但是，高速主軸，特別是帶

52、內(nèi)裝式電動機高速主軸，電動機轉(zhuǎn)子是一個集中質(zhì)量，將使固有頻率下降，有可能發(fā)生共振。改善動態(tài)特性，可采取下列措施：</p><p>　?、?是主軸組件的固有頻率避開激振力頻率。通常使固有頻率高于激振頻率的30%以上。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎(chǔ)上（軸承）的剛體振動的第一階（平移）和第二階（搖擺）模態(tài)，則應(yīng)提高軸承的剛度。如果屬于主軸的彎曲振動，則應(yīng)提高主軸的剛度，如加粗直徑。</p>&l

53、t;p>　　激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以 π/30。也可能來自斷續(xù)切削，這時激振頻率還應(yīng)乘以刀齒數(shù)Z。</p><p>　?、?增大阻尼。如前所述，降低模態(tài)，常是主軸的剛度振動。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對主軸組件的抗振性影響很大。如果要求得到很光的加工表面，滾動軸承適當預(yù)緊可以增大阻尼，但過大的預(yù)緊反而使阻尼減少，故選擇預(yù)緊時還因考慮阻尼因素。</p>

54、;<p><b>　　③ 采用消振裝置。</b></p><p>　　2.2 進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計</p><p>　　2.2.1對進給伺服系統(tǒng)的基本要求</p><p>　　進給伺服系統(tǒng)不但是數(shù)控機床的一個重要組成部分，也是數(shù)控機床區(qū)別于一般機床的一個特殊部分。數(shù)控機床對進給伺服系統(tǒng)的性能指標可歸納為：定位精度高；跟蹤指令信號的響

55、應(yīng)快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性好。</p><p><b>　　(1) 穩(wěn)定性</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是指當作用在系統(tǒng)上的擾動信號消失后，系統(tǒng)能夠恢復(fù)到原來的穩(wěn)定狀態(tài)下運行,或者在輸入的指令信號作用下，系統(tǒng)能夠達到新的穩(wěn)定運行狀態(tài)的能力。伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性是系統(tǒng)本身的一種特性，取決于系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及組成元件的參數(shù)（如慣性、剛度、阻尼、增益等），，與外界的作用信號（

56、包括指令信號或擾動信號）的性質(zhì)或形式無關(guān)。</p><p><b>　　(2) 精度</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量的精確程度。伺服系統(tǒng)工作過程中通常存在三種誤差：動態(tài)誤差、穩(wěn)定性誤差和靜態(tài)誤差。實際中只要保證系統(tǒng)的誤差滿足精度指標就行。</p><p><b>　　(3) 快速響應(yīng)性</b

57、></p><p>　　快速響應(yīng)特性是指系統(tǒng)對指令輸入信號的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應(yīng)時間，傳動裝置的加速能力。它直接影響機床的加工精度和生產(chǎn)率。</p><p>　　2.2.2 進給伺服系統(tǒng)的設(shè)計要求</p><p>　　1.在靜態(tài)設(shè)計方面有：</p><p>　　（1） 能夠克服摩擦力和負載；</p&g

58、t;<p>　?。?） 很小的進給位移量；</p><p>　?。?） 高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度；</p><p>　?。?） 足夠的調(diào)速范圍；</p><p>　?。?） 進給速度均勻，在速度很低時無爬行現(xiàn)象；</p><p>　　2.在動態(tài)設(shè)計方面的要求有：</p><p>　　(1) 具有足夠的加速和制動轉(zhuǎn)

59、矩；</p><p>　　(2) 具有良好的動態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意的表面質(zhì)量；</p><p>　　(3) 負載引起的軌跡誤差盡可能??；</p><p>　　3.對于數(shù)控機床機械傳動部件則有以下要求</p><p>　　(1) 被加速的運動部件具有較小的慣量；</p><p>　　(2) 具

60、有較高的剛度；</p><p>　　(3) 良好的阻尼；</p><p>　　(4) 傳動部件在拉壓剛度、 扭轉(zhuǎn)剛度、 摩擦阻尼特性和間隙等方面盡可能</p><p><b>　　小的非線性。</b></p><p>　　2.2.3進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)響應(yīng)特性及伺服性能分析</p><p><

61、b>　　1.時間響應(yīng)特性</b></p><p>　　進給伺服系統(tǒng)的動態(tài)特性，按其描述方法的不同，分為時間響應(yīng)特性和頻率響應(yīng)特性。</p><p>　　時間響應(yīng)特性是用來描述系統(tǒng)對迅速變化的指令能否迅速跟蹤的特性，它由瞬態(tài)響應(yīng)和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)兩部分組成。由于系統(tǒng)包含一些儲能元件，所以當輸入量作用于系統(tǒng)時，系統(tǒng)輸出不能立刻跟隨輸入量變化，而是在系統(tǒng)達到穩(wěn)定之前表現(xiàn)為瞬態(tài)響應(yīng)過程（

62、或叫過渡過程）。穩(wěn)定響應(yīng)是指當時間t趨向無窮大時系統(tǒng)的輸出狀態(tài)。若在穩(wěn)定時，輸出和輸入不能完全吻合，就認為系統(tǒng)有穩(wěn)態(tài)誤差。</p><p><b>　　2. 頻率響應(yīng)特性</b></p><p>　　時間響應(yīng)特性是從微分方程出發(fā)，研究系統(tǒng)響應(yīng)隨時間的變化的規(guī)律，即在已知傳遞函數(shù)的前況下，從系統(tǒng)在階越輸入及斜坡輸入時間應(yīng)速度及振蕩過程的狀態(tài)中來獲得動態(tài)特性參數(shù)。然而在很

63、多情況下，傳遞函數(shù)不清楚，所以只能由試驗的方法來求取動態(tài)特性。因此出現(xiàn)頻率響應(yīng)特性法。所謂頻率響應(yīng)特性,就是系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應(yīng)，即它通過研究系統(tǒng)對正弦輸入信號的響應(yīng)規(guī)律來獲得啟動態(tài)特性。</p><p><b>　　3. 快速性分析</b></p><p>　　所謂快速性分析是指分析系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，快速性反映了系統(tǒng)的瞬態(tài)質(zhì)量。</p><

64、p>　　對于線性進給伺服系統(tǒng)，由于它包含各種電路、機電轉(zhuǎn)換裝置和機械傳動機構(gòu)，系統(tǒng)各環(huán)節(jié)都有時間常數(shù)，對高頻信號來不及反應(yīng)，只是一個地通漏波器。這種系統(tǒng)的通頻寬帶，對高頻信號響應(yīng)速度快，所以從開環(huán)頻率特性圖看，提高系統(tǒng)的截止頻率，則可以提高閉環(huán)回路的響應(yīng)速度。</p><p>　　2.3 X62W數(shù)控銑床改造設(shè)計方案及步驟</p><p>　　對X62W立式銑床進行機械部分

65、改造，數(shù)控機床的剛度系數(shù)應(yīng)該比同類普通機床高50%；應(yīng)盡量提高機床的抗振性，通常機床的振動包括強迫振動和受迫振動。要提高機床在低速進給時的平穩(wěn)性和運動精度。為實現(xiàn)復(fù)雜零件的自動銑削加工，</p><p>　　2.3.1改造方案的確定</p><p>　　改造的可行性分析通過以后，就可以針對工藝和機床現(xiàn)況確定改造方案，一般包括一下幾部分：</p><p>　　機械修理

66、與電氣改造相結(jié)合，一般來說，需進行電氣改造的機床，都需進行機械修理。機械性能的完好是電氣改造成功的基礎(chǔ)。</p><p>　　先局部后整體，確定改造步驟時，應(yīng)把整個電氣部分改造先分成若干個子系統(tǒng)進行，如數(shù)控系統(tǒng)、測量系統(tǒng)、主軸、進給系統(tǒng)、面板控制與強電部分等，待各系統(tǒng)基本成型后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。</p><p>　　根據(jù)使用條件選擇系統(tǒng)，針對使用環(huán)境、溫度、濕度、灰塵、電源、光線，甚至

67、有否鼠害等外界使用條件，這對選擇電氣系統(tǒng)的防護性能、抗干擾性能、自冷卻性能、空氣過濾性能等可提供正確的依據(jù)，使改造后的電氣系統(tǒng)有了可靠的使用保證。</p><p>　　改造范圍確定，有時數(shù)控機床電氣系統(tǒng)改造，并不一定包含該機床全部電氣系統(tǒng)，應(yīng)根據(jù)科學的測定和分析決定其改造范圍。 </p><p>　　2.3.2改造的技術(shù)準備</p><p>　　改造前的技

68、術(shù)準備充分與否，很大程度上決定著改造能否取得成功。技術(shù)準備包括：</p><p>　　機械部分準備，為配合電氣改造而需進行的機械大修改造的測量、計算、設(shè)計、繪圖、零件制作等應(yīng)先期完成。</p><p>　　舊系統(tǒng)電氣資料消化，只有對舊系統(tǒng)電氣資料進行充分的消化，才能了解以前的設(shè)計思想，才能更好完成新舊系統(tǒng)的銜接與轉(zhuǎn)換。</p><p>　　新系統(tǒng)電氣資料消化，新系統(tǒng)

69、有許多新功能、新技術(shù)，因此改造前應(yīng)熟悉技術(shù)資料，包括系統(tǒng)原理說明、線路圖、plc梯形圖及文本、安裝調(diào)試說明、使用手冊、編程手冊等。。</p><p>　　2.3.3 改造的實施 </p><p>　　準備工作就緒后，即可進入改造的實施階段。實施階段內(nèi)容按時間順序分為： </p><p><b>　　原機床的全面保養(yǎng)</b>&

70、lt;/p><p>　　機床經(jīng)長期使用后，會不同程度地在機械、液壓、潤滑、清潔等方面存在問題，所以首先要進行全面保養(yǎng)。其次，應(yīng)對機床作一次改前的幾何精度、尺寸精度測量，記錄在案。這樣既可對改造工作起指導(dǎo)參考作用，又可在改造結(jié)束時作對比分析用。 </p><p>　　保留的電氣部分最佳化調(diào)整 </p><p>　　對電氣系統(tǒng)作局部改造，則應(yīng)對保留電氣部

71、分進行保養(yǎng)和最佳化調(diào)整。如強電部分的零件更換，電機的保養(yǎng)，變壓器的烘干絕緣，污染的清潔，通風冷卻裝置的清洗，伺服驅(qū)動裝置的最佳化調(diào)整，老化電線電纜的更新，連接件的緊固等等。 </p><p><b>　　原系統(tǒng)拆除 </b></p><p>　　原系統(tǒng)的拆除必須對照原圖紙，仔細進行，及時在圖紙上作出標記，防止遺漏或過拆(局部改造情況下)。在拆的過程

72、中也會發(fā)現(xiàn)一些新系統(tǒng)設(shè)計中的欠缺之處，應(yīng)及時補充與修正。</p><p>　　合理安排新系統(tǒng)位置及布線</p><p>　　根據(jù)新系統(tǒng)設(shè)計圖紙，合理進行新系統(tǒng)配置，包括箱體固定、面板安放、線路走向和固定、調(diào)整元器件位置、密封及必要裝飾等。應(yīng)確保連線工藝規(guī)范、線徑合適、正確無誤、可靠美觀。</p><p><b>　　調(diào)試</b></p&g

73、t;<p>　　調(diào)試必須按事先確定的步驟和要求進行。調(diào)試人員隨時記錄，以便發(fā)現(xiàn)和解決問題。調(diào)試中首先試安全保護系統(tǒng)靈敏度，防止人身、設(shè)備事故發(fā)生；各運動坐標拖板處于全行程中心位置；能空載試驗的，先空載后加載；能模擬試驗的，先模擬后實動；能手動的，先手動后自動。 </p><p>　　3.普通X62W銑床數(shù)控化改造設(shè)計計算</p><p><b>　　3.1

74、主軸系統(tǒng)計算</b></p><p>　　3.1.1 V帶傳動的設(shè)計計算</p><p>　　三角帶的選用應(yīng)保證有效地傳遞最大功率（不打滑）并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強度）。帶傳動設(shè)計計算的主要內(nèi)容包括確定帶的型號、基準長度和根數(shù)；確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)尺寸；確定傳動中心距及作用在軸上的力等。</p><p>　　(1) 確定計算功率 </p

75、><p>　　式中：—工況系數(shù)(工作情況系數(shù))；P—電機額定功率 Kw</p><p>　　(2) 選擇三角帶型號</p><p>　　根據(jù)、由圖選SPA型窄V帶</p><p>　　(3) 確定帶輪直徑、</p><p>　　小帶輪直徑應(yīng)滿足：，以免帶的彎曲應(yīng)力過大而導(dǎo)致其壽命降低。 查表取,故選擇</p>

76、<p>　　(4) 計算膠帶速度</p><p>　　故選擇合格 </p><p>　　(5) 確定中心距a和帶長</p><p>　　得 </p><p><b>　　初選 </b></p><p><b>　　帶長 <

77、/b></p><p><b>　　查表，取</b></p><p>　　中心距 </p><p>　　a的調(diào)整范圍： </p><p>　　(6) 驗算小帶輪包角</p><p>　　小帶輪包角可按公式求得：</p><p&g

78、t;　　得 ， 即滿足條件。</p><p>　　(7) 確定V帶根數(shù)z</p><p>　　V帶根數(shù)Z可按下式計算：</p><p>　　由表，查得 </p><p><b>　　由表，查得 </b></p><p><b>　　由表，查得 </b><

79、;/p><p><b>　　由表，查得 </b></p><p><b>　　由表，查得 </b></p><p><b>　　代入求根公式，得</b></p><p>　　取z=6,符合表7-4推薦的輪槽數(shù)</p><p><b>　　(

80、8) 確定初拉力</b></p><p>　　單根V帶合適的初拉力可按下式計算：</p><p><b>　　由表得 </b></p><p>　　(9) 計算作用在軸上的壓力</p><p>　　3.1.2 Z軸滾珠絲杠副</p><p>　　精度要求：進給精度；快速進給精度&l

81、t;/p><p>　　疲勞強度：絲杠的最大載荷為主軸重量加摩擦力，最小載荷為主軸重量減最大進給力的垂直分力。主軸重量為300kg,則：</p><p><b>　　1.摩擦力 </b></p><p>　　根據(jù)《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》</p><p><b>　　計算載荷 </b></p>

82、;<p>　　查表取 查表取</p><p>　　查表取 查表取D級精度</p><p>　　則： </p><p><b>　　2.計算額定動載荷</b></p><p>　　取絲杠的工作壽命為,</p><p>　　3.選用 FC1-40

83、20-2.5型絲杠，由表2-9得絲杠副數(shù)據(jù)：公稱直徑導(dǎo)程；滾珠直徑；</p><p>　　按表種尺寸公式計算：</p><p><b>　　滾道半徑 </b></p><p><b>　　偏心距</b></p><p><b>　　絲杠內(nèi)徑</b></p>&l

84、t;p><b>　　4. 穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如下圖。</p><p>　　a 由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù)S,其值應(yīng)大于絲杠

85、副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)[S]</p><p>　　絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷</p><p>　　式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼E=206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數(shù)，取。</p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表，[S]=2.5～3

86、.3 ,S>[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　b高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速——臨界轉(zhuǎn)速。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速。</p><p>　　臨界轉(zhuǎn)速按下式計算：</p><p>　　式中：為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表2-10，本題取，</p><p>　　即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。</

87、p><p>　　c 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求</p><p><b>　　5.剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T()共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量(m)為：</p><p>　　式中:A絲杠截面積, ；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉(zhuǎn)矩。</p>

88、<p>　　式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷</p><p>　　按最不利的情況?。ㄆ渲校?lt;/p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為：</p><p>　　通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動精度的1/2，即</p><p>　　該絲杠的滿足上市，所以其剛度可以滿足要求。</p&

89、gt;<p><b>　　6.效率驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠副的傳動效率為</p><p>　　要求在90%～95%之間，所以該絲杠副合格。</p><p>　　經(jīng)上述計算驗算，F(xiàn)C1-4010-2.5各項性能均符合題目要求，所以合格。</p><p>　　3.2橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算<

90、;/p><p>　　3.2.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算</p><p><b>　　1.銑削力的計算</b></p><p>　　橫向絲杠螺母副銑削力與縱向的結(jié)果一致Fx=4173N</p><p>　　工作臺橫向進給方向載荷：Fc=0.375Fx=1617N</p><p><b>　　周

91、向銑削力</b></p><p><b>　　強度校核計算：</b></p><p>　　式中： K=1.4 f=0.2</p><p>　　FX、Fy、FC-----分別為沿銑刀軸向的軸向銑削力，沿銑刀徑向的徑向銑削力，沿銑刀切向的切向銑削力，其中FX也是沿銑刀主運動方向的分力，它消耗銑床主電機功率最多。</p>

92、<p>　　代入計算：FX =2/3F=2×4865/3=3243N</p><p><b>　　Fy = 0N</b></p><p>　　FC = 1617N</p><p>　　G----工作臺重量（橫向）+夾具和工件的重量</p><p>　　G=（100+200）×9.8=2940

93、N</p><p>　　由此得：F=1.4×3243+0.2(2×1617+2940)=4540+1234=5774N</p><p><b>　　壽命值為：</b></p><p>　　式中：L—工作壽命以106r為1個單位</p><p>　　n----滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速n=10r/min</p

94、><p>　　t----使用壽命時間，一般取t=15000h</p><p>　　則有：L=60×10×15000/106=9(106r)</p><p>　　滾珠絲杠最大動載荷C: </p><p>　　式中：Kp為載荷系數(shù)，一般取1.2~1.5，本例取Kp=1.2</p><p>　　Ka為精度系數(shù)

95、，對于本絲杠取Ka=1</p><p>　　根據(jù)最大動載荷C的值，初選滾珠絲杠螺母副代號為：</p><p>　　WCh2506—3.5×1，表示外循環(huán)方式，公稱直徑為25mm，基本導(dǎo)程為6mm，螺紋旋向為右旋，負荷鋼球圈數(shù)為3.5，精度等級為3的傳動滾珠絲杠副。</p><p><b>　　查表為基本參數(shù)：</b></p>

96、;<p>　　滾珠絲杠的額定動載荷CD=16500N﹥14400N;</p><p>　　滾珠絲杠的額定靜載荷CDEL=49700N;</p><p><b>　　預(yù)緊力</b></p><p>　　FM=6134遠遠小于3F，故可不加預(yù)緊力</p><p>　　選用 FC1-4020-2.5型絲杠，由表2

97、-9得絲杠副數(shù)據(jù)：</p><p><b>　　公稱直徑 </b></p><p><b>　　導(dǎo)程 </b></p><p><b>　　滾珠直徑 </b></p><p>　　按表種尺寸公式計算：</p><p><b>　　滾道半徑 &

98、lt;/b></p><p><b>　　偏心距 </b></p><p><b>　　絲杠內(nèi)徑 </b></p><p><b>　　2.穩(wěn)定性驗算</b></p><p>　　絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要

99、徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如下圖。</p><p>　　a由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù)S,其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù)[S]</p><p>　　絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷，并按下式計算</p><p>　　式中，E為絲杠材料的彈性模量，對于鋼,E=

100、206Gpa；l為絲杠工作長度（m）；為絲杠危險截面的軸慣性矩（）；為長度系數(shù)，取。</p><p><b>　　安全系數(shù)</b></p><p>　　查表，[S]=2.5～3.3 ,S>[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。</p><p>　　b 高速長絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速——臨界轉(zhuǎn)速。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)

101、速。</p><p>　　臨界轉(zhuǎn)速按下式計算：</p><p>　　式中：為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表2-10，本題取，</p><p>　　即：，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。</p><p>　　c 此外滾珠絲杠副還受值的限制，通常要求</p><p>　　所以該絲杠副工作穩(wěn)定</p><p><

102、;b>　?。?）剛度驗算</b></p><p>　　滾珠絲杠在工作負載F(N)和轉(zhuǎn)矩T()共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量(m)為：</p><p>　　式中:A絲杠截面積,；為絲杠的極慣性矩，；G為絲杠切變模量，對鋼；T為轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　式中：為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)；為平均工作載荷</p><p>　

103、　按最不利的情況?。ㄆ渲校?lt;/p><p>　　則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為：</p><p>　　通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動精度的1/2，即</p><p>　　該絲杠的滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。</p><p><b>　　4.傳動效率計算</b></p><p&g

104、t;　　滾珠絲杠螺母副的傳動效率為</p><p>　　絲杠的螺旋升角，滾珠絲杠螺母副的混動摩擦系數(shù)f=0.003~0.004。</p><p><b>　　，則</b></p><p>　　3.2.2伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算</p><p>　　伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計包括步進電機選型，減速齒輪副的設(shè)計。</p>

105、<p>　　1.脈沖當量的選擇及減速齒輪副的設(shè)計</p><p>　　脈沖當量：根據(jù)機械的加工精度，并參照同類數(shù)控銑床的精度參數(shù)，則可選擇脈沖當量：；初步選擇步進電機的步距角為，那么每個脈沖絲杠螺母移動的距離為；要實現(xiàn)，就必須在步進電機和滾珠絲杠之間加上那個一對降速輪，此對減速齒輪的減速比為：</p><p>　　2.減速齒輪副的選擇</p><p>　

106、　減速比計算出來后，采用以及齒輪減速，減速齒輪的模數(shù)一般取m=1.75;壓力角a=20°；初選齒輪齒數(shù)Z1=20；故大齒輪為Z2=25；故初選減速齒輪副的參數(shù)如下：Z1=20； Z2=25；m=1.75；a=20°</p><p><b>　　3.步進電機的選型</b></p><p>　　步進電機的啟動力矩：</p><p

107、>　　式中：為脈沖當量，取</p><p>　　F1為移動部件上的負載：</p><p>　　FE為作用在移動部件上的負載：</p><p>　　f為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取f=0.2</p><p><b>　　為步進電機步距角</b></p><p>　　為機械的傳動效率，一般取</p&g

108、t;<p>　　G為縱向移動部件的重量：</p><p><b>　　代入公式得：</b></p><p>　　確定步進電機最高工作頻率：</p><p>　　式中---運動部件快進速度</p><p>　　查X62W說明書，縱向工作臺最大進給速度為</p><p><b>

109、;　　代入公式得</b></p><p>　　綜合考慮并參考《金屬切削機床設(shè)計簡明手冊》，選擇110BF003步進電機</p><p>　　3.3縱向進給系統(tǒng)的設(shè)計計算</p><p>　　3.3.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計計算</p><p><b>　　1.銑削力的計算</b></p><

110、p>　　根據(jù)在《切削用量簡明手冊》表3.28，對高速鋼圓柱銑刀，切削力的計算公式：</p><p>　　式中：CF—系數(shù)，其值取決于切削條件和工作材料，當工件為碳鋼時，查《切削用量簡明手冊》表3.28，取CF=65，aF—銑削寬度，ae---被吃刀量，Z—銑刀齒數(shù)；do---銑刀直徑；xf yf uf和wf---公式中各個系數(shù)的指數(shù)。Kfc----切削條件改變時，切削力的修正指數(shù)，其中參數(shù)按實際加工

111、過程中的平均銑削條件為標準來選擇，查《切削用量簡明手冊》表1.28取do=27mm,ae=4mm,z=4,aF=30mm；fF=0.1; n取r/min；其中xf=1.0；yf=0.72；uf=0.86； wf=0；qf=0.73；KFC=1</p><p>　　利用圓柱銑刀進行逆銑時，工作臺的工作載荷：</p><p>　　工作臺縱向進給方向載荷：F1=(1~1.2)FX</p

112、><p>　　工作臺橫向進給方向載荷：FC=(0.3~0.4) FX</p><p>　　工作臺垂向進給方向載荷：FV=(0.2~0.3) FX</p><p>　　各系數(shù)分別取中間值，則：F1=1.1 FX =1.1×4313=4744N</p><p>　　FC =0.375 FX =0.375*4313=1617N</p&g

113、t;<p>　　FV =0.25 FX =0.25*4313=1078N</p><p>　　由此可以算出周向銑削力 </p><p><b>　　2.強度校核計算：</b></p><p>　　根據(jù)《機床設(shè)計手冊》，燕尾槽導(dǎo)軌工作時軸向力：</p><p>　　式中：k---考慮力矩影響的系數(shù)<

114、/p><p>　　f---導(dǎo)軌上的摩察系數(shù)</p><p>　　因為導(dǎo)軌為燕尾槽導(dǎo)軌，所以可取：K=1.4 f=0.2</p><p>　　FX、Fy、FC-----分別為沿銑刀軸向的軸向銑削力，沿銑刀徑向的徑向銑削力，沿銑刀切向的切向銑削力，其中FX也是沿銑刀主運動方向的分力，它消耗銑床主電機功率最多。</p><p>　　代入計算：FX =

115、2/3F=2×4865/3=3243N</p><p><b>　　Fy = 0N</b></p><p>　　FC = 1617N</p><p>　　G----工作臺重量（縱向）+夾具和工件的重量</p><p>　　G=（100+200）×9.8=2940N</p><p&g

116、t;　　由此得：F=1.4×3243+0.2(2×1617+2940)=4540+1234=5774N</p><p><b>　　壽命值為：</b></p><p>　　式中：L—工作壽命以106r為1個單位</p><p>　　n----滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速n=10r/min</p><p>　　t--

117、--使用壽命時間，一般取t=15000h</p><p>　　則有：L=60×10×15000/106=9(106r)</p><p>　　滾珠絲杠最大動載荷C: </p><p>　　式中：Kp為載荷系數(shù)，一般取1.2~1.5，本例取Kp=1.2</p><p>　　Ka為精度系數(shù)，對于本絲杠取Ka=1</p>