mj50數(shù)控車床x軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計畢業(yè)設(shè)計

1、<p>　　本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）</p><p>　　題 目：MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p>　　專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要</p><p>　摘要：本課題對MJ50型數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收

2、數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機(jī)床，執(zhí)行預(yù)期的運動。它的靈敏度和傳動精度高，響應(yīng)速度快且工作穩(wěn)定，構(gòu)件剛度高及使用壽命長，故進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)有較高的研究意義。MJ50是一種經(jīng)濟(jì)性數(shù)控車床，其X軸的主要結(jié)構(gòu)零件包括伺服電機(jī)、滾珠絲杠、同步帶、滾珠絲杠支承軸承、滾動導(dǎo)軌和限位擋塊。采用交流伺服電機(jī)，能在整個速度區(qū)內(nèi)可實現(xiàn)平滑控制，幾乎無振蕩；采用低摩擦傳動副，如滾動導(dǎo)軌和滾珠絲杠副，傳動效率高，定位精度和重復(fù)定位精度高且傳動有可逆性

3、；采用同步帶聯(lián)接絲杠和電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高。關(guān)鍵詞：進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 導(dǎo)軌 </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）英文摘要</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　前 言1</b></p>

4、<p>　　第一章 緒 論2</p><p><b>　　1.1 引言2</b></p><p>　　1.2 選題背景與意義3</p><p>　　1.3 研究現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.1國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀3</p><p>　　1.3.2國外的數(shù)控車床發(fā)展

5、4</p><p>　　第二章 總體方案設(shè)計… ………………………………………………………………… 5</p><p>　　2.1 傳動類型的選擇……………………………………………………………………5</p><p>　　2.2 伺服電機(jī)的選擇……………………………………………………………………6</p><p>　　2.3 電動機(jī)與絲杠

6、連接方式的選擇……………………………………………………6</p><p>　　2.4 同步帶的選擇………………………………………………………………………7</p><p>　　2.5 支撐方式及支撐軸承的選擇………………………………………………………7</p><p>　　2.5.1 絲杠有以下四種支撐方式……………………………………………………7</p>

7、;<p>　　2.5.2 支承軸承的選擇………………………………………………………………8</p><p>　　第三章 X 向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計……………………………………………………………9</p><p>　　3.1 已知技術(shù)參數(shù)………………………………………………………………………9</p><p>　　3.2 滾珠絲杠的設(shè)計計算及其選型…………

8、…………………………………………9</p><p>　　3.2.1 主切削力的確定………………………………………………………………9</p><p>　　3.2.2 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定………………………………………………………10</p><p>　　3.2.2.1 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速………………………………………………10</p><p&g

9、t;　　3.2.2.2 估算工作臺質(zhì)量以及工作臺的承重………………………………10</p><p>　　3.2.2.3 確定絲杠的等效負(fù)載………………………………………………10</p><p>　　3.2.2.4 確定最大動載荷……………………………………………………11</p><p>　　3.2.2.5 絲杠軸向壓力選取絲杠底徑………………………………

10、………12</p><p>　　3.2.2.6 最大轉(zhuǎn)速限制………………………………………………………12</p><p>　　3.2.2.7 選擇絲杠直徑………………………………………………………12</p><p>　　3.2.2.8 選擇滾珠絲杠型號…………………………………………………12</p><p>　　3.3 伺服電機(jī)

11、的計算…………………………………………………………………13</p><p>　　3.3.1 電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定…………………………………………………………13</p><p>　　3.3.2 理論動態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩…………………………………………………………13</p><p>　　3.3.3 最大動態(tài)摩擦力矩…………………………………………………………13<

12、/p><p>　　3.3.4 驅(qū)動最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩……………………………………………………13</p><p>　　3.3.5 支承軸承所需啟動扭矩……………………………………………………13</p><p>　　3.3.6 驅(qū)動滾珠絲杠副所需扭矩…………………………………………………13</p><p>　　3.3.7 電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩…

13、…………………………………………………………14</p><p>　　3.4 同步帶的設(shè)計與計算……………………………………………………………14</p><p>　　3.4.1 確定計算功率………………………………………………………………14</p><p>　　3.4.2 確定帶型，節(jié)距……………………………………………………………14</p>

14、<p>　　3.4.3 小帶輪齒數(shù)…………………………………………………………………15</p><p>　　3.4.4 帶輪直徑d1，d2的確定………………………………………………………15</p><p>　　3.4.5 驗算帶速v …………………………………………………………………15</p><p>　　3.4.6 確定中心距a及帶長L

15、p……………………………………………………15</p><p>　　3.4.7 計算小帶輪的嚙合齒數(shù)Zm ………………………………………………16</p><p>　　3.4.8計算基本額定功率P0…………………………………………………………16</p><p>　　3.4.9 確定帶寬……………………………………………………………………17</p>

16、<p>　　3.4.10 計算作用在軸上的載荷……………………………………………………17</p><p>　　3.4.11 帶的工作驗算………………………………………………………………17</p><p>　　3.5. 軸承及軸承座選型………………………………………………………………17</p><p>　　3.6. 校核……………………………………

17、…………………………………………18</p><p>　　3.6.1 臨界壓縮負(fù)荷………………………………………………………………19</p><p>　　3.6.2 臨界轉(zhuǎn)速……………………………………………………………………19</p><p>　　3.6.3 絲杠拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率……………………………………20</p><

18、p>　　3.6.4 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度………………………………………………………………21</p><p>　　3.6.5 傳動精度計算………………………………………………………………21</p><p>　　第四章 床身及導(dǎo)軌…………………………………………………………………………23</p><p>　　4.1 床身的選擇……………………………………………

19、……………………………23</p><p>　　4.2 導(dǎo)軌的選擇…………………………………………………………………………23</p><p>　　4.2.1 導(dǎo)軌的分類……………………………………………………………………23</p><p>　　4.2.2 導(dǎo)軌的選擇……………………………………………………………………24</p><p>

20、　　4.2.3 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)…………………………………………………………26</p><p>　　4.2.4 導(dǎo)軌的潤滑……………………………………………………………………27</p><p>　　4.2.5 導(dǎo)軌的防護(hù)……………………………………………………………………27</p><p>　　第五章 結(jié) 論29</p><p>

21、;<b>　　致 謝31</b></p><p>　　參 考 文 獻(xiàn)…………………………………………………………………………………33</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　計算機(jī)已經(jīng)普遍成為現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)中最基本的通訊工具，因為計算機(jī)具有很強(qiáng)高精密性，操作起來靈活簡便，所以在最近這段時間

22、已經(jīng)越來越贏得廣大用戶的歡迎[1]，數(shù)字控制機(jī)床簡稱CNC，每臺數(shù)控機(jī)床上都會裝有程序監(jiān)控裝置。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的其中一種，亦稱為CNC車床，是我國覆蓋面最廣，且使用量最大的一種數(shù)控機(jī)床，每年產(chǎn)量大約占機(jī)床生產(chǎn)總數(shù)的25%。它是集電氣功能、機(jī)械部件、氣動裝置、液壓設(shè)備、信息管理和微電子技術(shù)等多項技術(shù)裝置為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這種數(shù)控機(jī)床加工零件毛坯時具有很高的效率、非常高精度、特殊的柔性化和自動化高的優(yōu)點。隨著文明不斷的發(fā)展，人們對

23、這種新型數(shù)控車床的效率、精度、柔性化、可靠性等方面的要求不斷提高，而正是這種不斷進(jìn)步的要求導(dǎo)致現(xiàn)代數(shù)控車床技術(shù)成為當(dāng)今世界的主流技術(shù)[2]。</p><p>　　自20世紀(jì)中期以后，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域的已經(jīng)占據(jù)了許多制造業(yè)（汽車制造、醫(yī)療設(shè)備、輕工業(yè)）主流市場。總而言之，現(xiàn)在數(shù)控車床的發(fā)展趨勢主要表現(xiàn)在一下幾個方面：第一個具有加工高速和精密化特性高的特點，其次要有一定等級的可靠穩(wěn)定性，最后需要數(shù)控車

24、床滿足CAD設(shè)計的簡單化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計。目前我國的研發(fā)制造能力不斷的進(jìn)步，我國已經(jīng)從進(jìn)口數(shù)控車床一直發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)控車床制造大國，這短短數(shù)十年的發(fā)展體現(xiàn)了我國的數(shù)控行業(yè)的已經(jīng)有能力和國外數(shù)控行業(yè)進(jìn)行競爭，并會遲早超越他們。</p><p>　　數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)，是一個自動控制系統(tǒng)，將運動部件的位置和速度作為控制量，是一個機(jī)電一體化系統(tǒng)。主要由驅(qū)動元件(電機(jī))、位置控制單元、檢測與反饋單元、速度控制單元和機(jī)械

25、執(zhí)行部件這幾個部分構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床的數(shù)字控制直接控制系統(tǒng)的進(jìn)給運動，機(jī)床傳動結(jié)構(gòu)的傳動精度、幾何精度、穩(wěn)定性和靈敏度決定了被加工工件的最終坐標(biāo)的輪廓以及位置精度。</p><p><b>　　第一章 緒 論</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　數(shù)控技術(shù)就是采用用文字語言、字母數(shù)字和符號等

26、組成的一系列數(shù)字指令來控制機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的要求運作的一種技術(shù)。沒有特殊要求，我們一般采用計算機(jī)技術(shù)對數(shù)字程序進(jìn)行控制，所以這種數(shù)控技術(shù)我們也常常稱之為計算機(jī)數(shù)控，簡稱CNC。它可以控制跟角度、位置、速度相關(guān)的機(jī)械量或者可以控制跟機(jī)械能量有關(guān)的量。</p><p>　　數(shù)控車床是一種精度高且效率高的自動化機(jī)床，加工藝性能廣泛，可加工直（斜）線圓柱，圓弧和各類螺紋，它還具有目前數(shù)控機(jī)床上特有的直線插補功能以及精度補

27、償功能可以成批量的加工出各類復(fù)雜零件，為不少企業(yè)都帶來了不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控車床在數(shù)控機(jī)床中占據(jù)很重要的地位，通過幾十年不斷的發(fā)展，已經(jīng)受到世界各國的高度重視并對其進(jìn)行高速發(fā)展。</p><p>　　數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括伺服電動機(jī)，電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)直接控制并工作，且經(jīng)過實際使用和檢驗，最終效果很符合企業(yè)的效益，它能夠滿足國家在精度等級方面的標(biāo)準(zhǔn)。能夠方便輕巧地控制進(jìn)給，控制刀具按照要求加工出零件的形狀。再通過

28、一些特殊的數(shù)控技術(shù)可以有效地消除干擾，來獲得穩(wěn)定靈敏的進(jìn)給系統(tǒng)[3]。</p><p>　　伺服電機(jī)工作時非?？煽坎⑶沂褂闷饋砗唵畏奖?，我們數(shù)控車床中在進(jìn)給系統(tǒng)中常常使用伺服電機(jī)，可以準(zhǔn)確簡便的對橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給進(jìn)行雙方向的進(jìn)給控制。這樣比傳統(tǒng)的普通機(jī)床更加自動化，減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高其加工的精度和生產(chǎn)效率都有著十分重要的意義[4]。20世紀(jì)60年代以前，主要是通過步進(jìn)電動機(jī)驅(qū)動的液壓伺服馬達(dá)或用功率步進(jìn)電

29、機(jī)直接驅(qū)動；20世紀(jì)60一70年代是直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的誕生和全盛發(fā)展的時代，但由于直流伺服電機(jī)引入了換向裝置，成本高，故障多并且維護(hù)困難，對其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，系統(tǒng)的動態(tài)性能受影響。20世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，伺服電動機(jī)結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)及永磁材料有了突破性的進(jìn)展，開始出現(xiàn)了交流伺服電動機(jī)(正弦波驅(qū)動)，無刷直流伺服電動機(jī)(方波驅(qū)動)等新型的電動機(jī)，它們可同時實現(xiàn)弱磁升速控制，這對系統(tǒng)的調(diào)速范圍有了很大的提高，也同樣擁有伺服驅(qū)動的符合數(shù)控

30、機(jī)床的高性能要求[5]。</p><p>　　交流伺服電動機(jī)由于沒有換向器和電刷，所以在工作時可以做到穩(wěn)定可靠，所在在保養(yǎng)和維護(hù)這一方面并沒有多大的要求。這種電機(jī)在工作時不會產(chǎn)生很大的噪聲，定子繞組具有很快的散熱能力，與機(jī)械部件之間的慣量也小，因此系統(tǒng)反應(yīng)具有很快快速性。同功率下有較小的體積和重量，適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。</p><p>　　1.2 選題背景與意義</p>

31、<p>　　1、數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動機(jī)床，執(zhí)行預(yù)期的運動。它的靈敏度和傳動精度高，響應(yīng)速度快且工作穩(wěn)定，構(gòu)件剛度高及使用壽命長，摩擦及運動慣量小，并能清除傳動間隙。</p><p>　　2、進(jìn)給系統(tǒng)中采用的是滾珠絲杠傳動，可將滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，而且滿足進(jìn)給系統(tǒng)需要減少摩擦的基本要求。該傳動副的摩擦力小，傳動效率高，并可消除間隙，它的傳動效率可高達(dá)85

32、%~98%且無反向空行程。</p><p>　　3、本課題采用同步帶聯(lián)接絲杠和電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)簡單、傳動平穩(wěn)，綜合了帶傳動、鏈傳動和齒輪傳動各自的優(yōu)點，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動效率高，一般可達(dá)98%，且其造價低廉，不需潤滑，維護(hù)容易。</p><p>　　4、伺服電動機(jī)的調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速隨控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實現(xiàn)迅速啟

33、動、停轉(zhuǎn)。控制功率大，過載能力強(qiáng)。本課題使用的交流型伺服電動機(jī)運行可靠穩(wěn)定、具有很強(qiáng)的控制性能、極快響應(yīng)快速、電機(jī)靈敏度高，具有非常拘謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械特性和非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)。</p><p><b>　　1.3 研究現(xiàn)狀</b></p><p>　　一個國家在生產(chǎn)數(shù)控化車床的效率與及對數(shù)控化率車床的消費集中的體現(xiàn)了一國的機(jī)器制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，也是綜合國力的

34、代表。如今，很多國外發(fā)達(dá)國家數(shù)控車床技術(shù)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，而我國則表現(xiàn)的相當(dāng)不足，差距任然很大。</p><p>　　1.3.1國內(nèi)數(shù)控技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀 </p><p>　　我國數(shù)控車床的發(fā)展開始于20世紀(jì)70年代，30多年來形成了經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床、普及型數(shù)控車床以及中高檔次數(shù)控車床這三種形式。經(jīng)濟(jì)型車床因物美價廉，在很多企業(yè)初期被廣泛的需要，尤其是民營企業(yè)，也是我國目前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品。

35、中檔次車床，國產(chǎn)的基本上可以滿足國內(nèi)企業(yè)的需求，但大部分高檔次的是進(jìn)口的或者合資生產(chǎn)的。這就透露出我國數(shù)控車床的薄弱之處。雖然在近些年開發(fā)了一些中高檔車床，如擁有Y軸的車削中心、倒置順置的主軸立式車削中心等數(shù)控車床，但這種高檔次的數(shù)控車床需要的不僅是技術(shù)的創(chuàng)新，更需要進(jìn)一步的開發(fā)市場，獲得國內(nèi)外用戶廣泛的認(rèn)同。雖然國產(chǎn)數(shù)控車床獲得不菲的成績，但同國外的相比還是有著巨大的鴻溝，這主要體現(xiàn)在低檔次產(chǎn)品生產(chǎn)過剩，高檔產(chǎn)品的卻不足；創(chuàng)新的能力不

36、夠，科技的基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性等都不強(qiáng)，其功能部件滯后。</p><p>　　1.3.2國外的數(shù)控車床發(fā)展 </p><p>　　發(fā)達(dá)國家對數(shù)控車床研究時間較長，因此積累了豐富的經(jīng)驗，所以技術(shù)水平較中國都相對較高。具體表現(xiàn)在以下四個方面：（a）多軸加工和高速度、高精度已然成為了數(shù)控車床的必備技能，納米控制更是加工的潮流趨勢；（b）車床的多軸加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、能源方面、

37、船舶制造及汽車維修等行業(yè)；（c）由于不斷完善的智能化的加工和監(jiān)測的功能，即使在車間也能獲得機(jī)床的狀態(tài)信息。通過分析出的數(shù)據(jù)，可以預(yù)測機(jī)床本身的狀態(tài)，從而進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)。這不僅可以避免事故的發(fā)生，還大大的降低了機(jī)床出現(xiàn)故障的可能性，提高了利用率；（d）機(jī)床的補償功能與誤差檢測功能變得更加的強(qiáng)大，使得我們能夠在合理的時間內(nèi)做完車床補償測量。許多國外大型企業(yè)都是這樣來生產(chǎn)高檔次的機(jī)床的，如日本山崎馬扎克、英國普瑞泰克公司、美國哈挺公司和德國德

38、瑪吉公司等。 </p><p>　　我國數(shù)控機(jī)床的還存在著些許不足之處，雖然經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床廉價，但是隨著我國的發(fā)展，我國更多的是需要高檔次的數(shù)控車床技術(shù)。所以我們需要加強(qiáng)對數(shù)控車床的創(chuàng)新力度，并不斷地去改進(jìn)與完善現(xiàn)有的技術(shù)，最終能夠解決主機(jī)雖大但不強(qiáng)、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展落后、經(jīng)濟(jì)效益比較差等一些的問題，以此來培育整個的核心競爭力，以期占領(lǐng)更多世界市場[6]。</p><p>　　

39、第二章 總體方案設(shè)計</p><p>　　進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對象，包括機(jī)械傳動部件和產(chǎn)生主動力矩以及控制其運動的各種驅(qū)動裝置[7]。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給包括直線運動部件的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)運動部件的進(jìn)給，不論是直線進(jìn)給系統(tǒng)還是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)，目前仍以“伺服電動機(jī)+機(jī)械傳動鏈”為主導(dǎo)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求除了要有較高的定位精度外,還要具有良好的動態(tài)響應(yīng)

40、。在設(shè)計機(jī)械機(jī)構(gòu)時,通常還應(yīng)提出無間隙、高剛度、低摩擦以及適宜的阻尼比要求等以確保數(shù)控機(jī)床的傳動精度和工作平穩(wěn)性。為了達(dá)到這些要求,在設(shè)計時主要采取以下措施:</p><p>　　盡量消除傳動間隙,減少反向誤差行程。</p><p><b>　　選用最佳的降速比。</b></p><p>　　盡量縮短傳動鏈，并通過預(yù)緊的方法來提高整個傳動系統(tǒng)的

41、剛度。</p><p>　　盡量采用摩擦低的傳動副。</p><p>　　因此，初步設(shè)定該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動, 經(jīng)同步齒形帶傳動,驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)數(shù)控車床的橫向進(jìn)給傳動。</p><p>　　2.1傳動類型的選擇</p><p>　　數(shù)控機(jī)床有靜壓絲杠螺母副傳動方式以及滾珠絲杠螺母副這兩種常用傳動方式。</p&g

42、t;<p>　　靜壓絲杠螺母副的優(yōu)點是產(chǎn)生的產(chǎn)生的摩擦系數(shù)小，僅為0.0005，具有很高的傳動平穩(wěn)性，在運動中基本不會產(chǎn)生反向間隙。但是，靜壓絲杠螺母副必須配有一套供油系統(tǒng)，要求油液能夠時時刻刻保持清潔，并且要求油液在供給過程中不允許中斷，倘若在引出線故障而導(dǎo)致突然供油中斷，這將會對機(jī)床造成很大的影響。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副是將機(jī)械的回轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本€運動的傳動裝置，它的傳動效率較高，一

43、般為0.92~0.98，比普通絲杠螺母副高3~4倍，發(fā)熱小，傳動靈敏，還可實現(xiàn)高速運動[8]，摩擦力小且有可逆性，不易產(chǎn)生爬行且使用壽命長。在軸向運動中精度比較高，我們可以通過調(diào)節(jié)預(yù)緊力來消除軸向間隙。反向工作時不會產(chǎn)生反向空回形成，是目前中低檔數(shù)控機(jī)床的常見的傳動方式。</p><p>　　通過以上比較，在本次設(shè)計中采用滾珠絲杠螺母副的傳動方式。</p><p>　　2.2伺服電機(jī)的選擇

44、</p><p>　　伺服電機(jī)指在伺服系統(tǒng)中可以控制機(jī)械元件按一定規(guī)則運動的執(zhí)行裝置，它具有補助馬達(dá)間接變速功能。對速度的控制和對位置精度的控制非常精確，可以將電信號通過特定的規(guī)則轉(zhuǎn)化為電機(jī)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速來驅(qū)動操控被控制元件。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一旦接收到控制信號后，能快速反應(yīng)，在自動化的系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，時間常數(shù)小、具有很高的線性度。但是會產(chǎn)生電磁干擾，因此對環(huán)境有要求。</p><p>　　伺服電

45、機(jī)可分為直流和交流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩速度特性硬,速度控制精確,原理簡單且使用方便,價格便宜。但是電機(jī)裝有換向裝置，因此速度受限制，且有附加阻力，散熱性也差。</p><p>　　交流伺服電機(jī)非?？煽康乃俣瓤刂菩阅埽軌蛘_平滑的控制各個速度區(qū)域，不會產(chǎn)生振蕩。能夠控制高速，工作效率高，一般不低于百分之九十，散熱性能好，能夠準(zhǔn)確可靠的對位置進(jìn)行控制，在額定范圍內(nèi)可以保持不變的恒力矩，工作時噪音低。因為系統(tǒng)

46、中沒有電刷，不用另外的進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)然也不會產(chǎn)生磨損導(dǎo)致的顆粒，也不可能產(chǎn)生火花。因此在本次設(shè)計中采用交流伺服電機(jī)。</p><p>　　2.3電動機(jī)與絲杠連接方式的選擇</p><p>　　電動機(jī)與絲杠的連接形式主要有三種：</p><p><b>　　1、聯(lián)軸器直連接</b></p><p>　　聯(lián)軸器直連優(yōu)點是：具有

47、很大的扭轉(zhuǎn)剛度，傳動時精度高，本身不會產(chǎn)生間隙，組成結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝調(diào)整，經(jīng)常用在中小型的數(shù)控車床。一般聯(lián)軸器采用彈性柱銷聯(lián)軸器，因為它能減少同軸度和垂直度引起誤差而產(chǎn)生的干涉現(xiàn)象。</p><p>　　2、通過齒輪連接 </p><p>　　這種連接方法的特點是如果齒輪的齒厚和周節(jié)發(fā)生改變，但是齒輪依然能夠進(jìn)行無間隙嚙合，但是它的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,沒有足夠的傳動剛度，它的軸向體積占

48、用空間大，而且傳動時平穩(wěn)性差。</p><p>　　3、通過同步齒形帶連接 </p><p>　　同步齒輪帶傳動兼不僅具有鏈傳動的有點也有帶傳動的優(yōu)點,相比于齒輪傳動，它有更加簡單的結(jié)構(gòu)，方便安裝便于調(diào)整，不會產(chǎn)生很大的造價，對張緊力的需求更小。在傳動過程中，帶體與帶輪之間基本不會產(chǎn)生相對滑移，因此無論運動的什么地點都能實現(xiàn)同步傳動[9]。</p><p>　　在滿

49、足機(jī)床要求的前提下，通過對比本課題采用同步齒形帶聯(lián)接電機(jī)與絲杠。同步齒形帶聯(lián)接方式能夠隔離電動機(jī)的震動和熱量傳遞，使電動機(jī)安裝位置更加機(jī)動。</p><p><b>　　2.4同步帶的選擇</b></p><p>　　同步齒形帶因其帶與帶輪之間的運轉(zhuǎn)能夠保持一樣高度的傳動而得名，簡稱同步帶。它綜合了不同傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)點，傳動效率高，運動平穩(wěn)，基本不會產(chǎn)生噪聲并且不用特意

50、的潤滑。</p><p>　　同步帶齒有梯形齒和弧齒兩類，梯形齒同步帶分單面有齒和雙面有齒兩種，具有良好的綜合性能?；↓X同步帶的結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶的機(jī)構(gòu)基本相同，但是更加強(qiáng)大，除了節(jié)距，弧齒的齒根厚度、齒高和齒根圓的半徑等都比梯形齒的大。</p><p>　　在本設(shè)計中采用圓弧齒同步帶，當(dāng)帶齒在受載后，它的應(yīng)力分布狀態(tài)較好，這不但平緩了齒根的應(yīng)力集中，還提高了齒的承載能力，因此弧齒同步帶與

51、梯形齒同步帶相比下來，弧齒傳遞的功率更大，還能夠避免嚙合過程中的輪齒干涉。除了傳動同步，傳動效率高，它的初始張力也小，噪聲小，速度高。無須潤滑，張緊裝置也可簡化或省略，目前該帶型已在食品、制藥、汽車、印刷、紡織、造紙等行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　2.5支撐方式及支撐軸承的選擇</p><p>　　2.5.1絲杠有以下四種支撐方式：（如下圖）</p><p

52、>　　A.‘雙推-自由’式 這種方式適用于短絲杠。</p><p>　　B.‘雙推-單推’或‘單推-單推’式 它可對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，預(yù)拉伸可以使：</p><p>　?、俳z杠因自重引起的彎曲減少。</p><p>　?、谟捎跍厣粫诡A(yù)拉伸應(yīng)力減小，因此絲杠不會因溫升而伸長，使絲杠精度得以保持。</p><p>　　③絲杠拉壓剛度在

53、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可提高4倍。由于這種支承方式使絲杠不用承受壓力，因此壓桿的穩(wěn)定性沒有問題。</p><p>　　C.‘雙推-支承’式 這種方式可避免絲杠因自重引起彎曲，以及高速回轉(zhuǎn)時自由端的晃動。</p><p>　　D.‘雙推-雙推’式 這種支承方式適用于定位要求很高的場合，可以進(jìn)行預(yù)拉伸和克服熱膨脹，傳動剛度是最高的，只要軸承無軸向間隙，絲杠的拉壓

54、剛度可提升四倍。一般用于高精度，高轉(zhuǎn)速的場合。但是它的最大的缺點是：實現(xiàn)預(yù)拉伸及其調(diào)整方法較第二種支承方式復(fù)雜。</p><p>　　通過以上不同的方式，可以明顯看出每種不同的支承方式都有它獨到的特點，并且都會對絲杠的剛度產(chǎn)生一定的影響。采用‘雙推-雙推’的支撐方式，絲杠的軸向剛度為一端固定的四倍，壓桿的臨界轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性也會很高。在預(yù)拉伸之后，可以減少因為自重引起的彎曲，也可以減少因為高速回轉(zhuǎn)，引起的自由端的晃動

55、，還能對熱膨脹進(jìn)行修正。我采用‘雙推-雙推’的支撐方式，因為他的更加符合我所設(shè)計的條件。</p><p>　　2.5.2支承軸承的選擇</p><p>　　軸承負(fù)責(zé)元件的支承或?qū)?，確定旋轉(zhuǎn)軸與其他零部件相對運動位置。它的主要功能還是起支撐作用，通過支承機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，減小元件在傳動過程中的摩擦系數(shù)，按元件摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動軸承和滾動軸承。</p><p>　　滑

56、動軸承是在滑動摩擦下工作的軸承，工作時不會產(chǎn)生噪聲，運行平穩(wěn)可靠，在進(jìn)行油液潤滑之后，滑動表面被潤滑油產(chǎn)生的油膜而不發(fā)生直接接觸，因此大大減小了表面磨損程度和造成較小的摩擦損失，此外形成的油膜還可以吸振。</p><p>　　滾動軸承的作用是將運轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失。一般由內(nèi)圈、外圈、保持架和滾動體這四部分組成。它的摩擦阻力小和功耗小，效率高，易起動。按其滾動體的種類可分為球軸

57、承和滾子軸承。</p><p>　　本課題中采用角接觸球軸承作支承，不僅可以承受軸向載荷，還可以承受徑向載荷和，能在高速下平穩(wěn)的工作。軸承的接觸角越大，軸向承載能力也就越高。用于高精度和高速場合時接觸角通常取15 度。</p><p>　　X向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p><b>　　1.已知技術(shù)參數(shù)</b></p><

58、p>　　允許最大工件回轉(zhuǎn)直徑： 500mm</p><p>　　最大車削直徑： 310mm</p><p>　　極限車削直徑（調(diào)整刀具）： 350mm </p><p>　　最大加工長度： 650mm </p><p>　　主軸驅(qū)動電動機(jī)： AC(11／15)KW（連續(xù)/30min）</p><p>　　床鞍有效

59、行程：X方向： 182mm</p><p>　　Z方向： 675mm </p><p>　　床鞍快速移動速度：X方向： 10m／min </p><p>　　Z方向： 15 m／min </p><p>　　床鞍定位精度：X方向： (0.015／100)㎜ </p><p>　　Z方向： (0.025／300

60、)㎜</p><p>　　床鞍重復(fù)定位精度：X方向： ±0.003mm </p><p>　　Z方向： ±0.005mm </p><p>　　滾珠絲杠的設(shè)計計算及其選型</p><p>　　2.1主切削力的確定</p><p><b>　　根據(jù)資料可查得：</b></p

61、><p>　　3～5% （2-1） </p><p>　　式中: —進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率，Pa—主傳動電機(jī)功率</p><p>　　已知Pa為15Kw，取比例系數(shù)為5%，則由公式1—1可得：</p><p>　　= Pa×5%=15&#

62、215;5%=0.75Kw </p><p><b>　　根據(jù)文獻(xiàn)查得： </b></p><p>　?。?-2） 　 </p><p>　　式中: —進(jìn)給系統(tǒng)效率，其范圍為0.15～0.20，取=0.20;</p><p>　　—進(jìn)給速度，m/m

63、in，查出：</p><p>　　=(1/2～1/3) （2-3） </p><p><b>　　取=1/3 </b></p><p>　　由公式3—2： =61200×0.20×0.75/(10·1/3)=2754N &l

64、t;/p><p>　　為了安全起見,取安全系數(shù)為1.85，則：=2754×1.85≈5095N</p><p>　　2.2滾珠絲杠導(dǎo)程的確定</p><p>　　在本設(shè)計中，我使用同步帶將電機(jī)和滾珠絲杠相連，傳動比為1：1.2，假設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為nmax=2000r/min，則絲杠導(dǎo)程為：</p><p><b>　?。?/p>

65、2-4）</b></p><p>　　（103×10）/2000=5，取</p><p>　　2.2.1確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　（2-5）</b></p><p>　　通過公式(2-5)求得</p><p>　　最大進(jìn)給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速：</p&

66、gt;<p>　　最小進(jìn)給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速：</p><p>　　絲杠的等效轉(zhuǎn)速：（?。?lt;/p><p><b>　　（2-6）</b></p><p>　　，——轉(zhuǎn)速，下的時間(s)</p><p>　　2.2.2估算工作臺質(zhì)量以及工作臺的承重</p><p><b>　

67、?。?</b></p><p>　　2.2.3確定絲杠的等效負(fù)載</p><p>　　工作負(fù)載是指在正常工作時機(jī)床在工作作用力下加載在滾珠絲杠上的軸向壓力，可以通過計算公式來算出，我先假設(shè)我用的是滑動導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，取為1.1，我們可以算出絲杠所受的力為（如右圖所示）：</p><p>　　（2-7）

68、 </p><p>　　其等效負(fù)載可按下式估算（取 ， ）：</p><p>　　2.2.4確定最大動載荷</p><p><b>　?。?-8）</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　；</b&

69、gt;</p><p>　　由公式（2-8）得：</p><p>　　=60×15000×1111.23=1000×106</p><p>　　2.2.5絲杠軸向壓力選取絲杠底徑</p><p><b>　?。?-9）</b></p><p>　　表2-1 系數(shù)m和f

70、</p><p>　　將各個數(shù)值帶入式（2-9），得出</p><p><b>　　≥7.3mm</b></p><p>　　2.2.6最大轉(zhuǎn)速限制</p><p>　　滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足：</p><p><b>　?。?-10）</b></p><

71、;p><b>　　式中，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p>　　2.2.7選擇絲杠直徑</p><p>　?。?</p><p>　　2.2.8選擇滾珠絲杠型號</p><p>　　查表可選

72、定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號為 CMFZD2506-5。，，，，，，，，。</p><p><b>　　3.伺服電機(jī)的計算</b></p><p>　　3.1電動機(jī)轉(zhuǎn)速的確定</p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　≥（10×103）/（6&#

73、215;1.2）＝1667r/min</p><p>　　因此，可選擇最高轉(zhuǎn)速為2000（r/min）的伺服電機(jī)。</p><p>　　3.2理論動態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　，</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　3.3最

74、大動態(tài)摩擦力矩</p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　3.4驅(qū)動最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　（3-4）</b></p><p>　　3.5支承軸承所需啟動扭矩<

75、;/p><p><b>　　查軸承表：，，</b></p><p><b>　　，，</b></p><p><b>　　（3-5）</b></p><p>　　3.6驅(qū)動滾珠絲杠副所需扭矩</p><p><b>　?。?-6）</b>

76、;</p><p>　　3.7電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩</p><p>　　通過以上計算，選擇的電機(jī)應(yīng)滿足兩方面要求：，轉(zhuǎn)速。</p><p>　　通過查閱手冊，選用型號為SIEMENS的交流伺服電機(jī)，電機(jī)的具體參數(shù)為：</p><p><b>　　同步帶的設(shè)計與計算</b></p><p><b&g

77、t;　　4.1確定計算功率</b></p><p><b>　?。?-1）</b></p><p>　　式中：P---傳遞的功率，kW</p><p>　　---工況系數(shù)，查表取=1.7</p><p>　　代入公式（4-1）得： </p><p>　　4.2確定帶型，節(jié)距&l

78、t;/p><p>　　根據(jù)設(shè)計功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由同步帶選型圖中確定所需采用帶的型號和節(jié)距分別為5M型，節(jié)距=5.00mm。</p><p><b>　　4.3小帶輪齒數(shù)</b></p><p>　　通過查表4-1知道小帶輪最小齒數(shù)為24，現(xiàn)在選取小帶輪齒數(shù)為32。</p><p>　　表4-1 小帶輪最小齒數(shù)表<

79、/p><p>　　4.4帶輪直徑d1，d2的確定</p><p><b>　?。?-2）</b></p><p>　　由于系統(tǒng)傳動比為1:1.2，所以大帶輪的齒數(shù)為39。因此，</p><p>　　小帶輪節(jié)圓直徑： d1=32×5÷3.14=51mm</p><p>　　

80、大帶輪節(jié)圓直徑： d2=39×5÷3.14=62mm</p><p><b>　　4.5驗算帶速v</b></p><p><b>　?。?-3）</b></p><p>　　4.6確定中心距a及帶長</p><p>　　初定中心距a0： </p&

81、gt;<p><b>　?。?-4）</b></p><p>　　根據(jù)公式4-3可得79.1mm≤a0≤226mm，取a0=200mm。</p><p>　?。?-5） </p><p>　　帶長L0為： L0=2×200＋1.57×

82、;（51＋62）＋（62－51）2/800</p><p><b>　　=577.56mm</b></p><p>　　由表4-2選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長=600mm，齒數(shù)z= 120</p><p>　　則實際中心距為a=a0＋（－）/2=211.22mm</p><p><b>　　表4-2選型表</b>

83、</p><p>　　4.7計算小帶輪的嚙合齒數(shù) </p><p>　　（4-6） </p><p>　　4.8計算基本額定功率P0</p><p>　　基本額定功率是各帶型基準(zhǔn)寬度的額定功率，查表知</p><p><b>　?。?-7）</b></p>

84、<p>　　式中：一寬度為的帶的許用工作拉力</p><p>　　m一寬度為的帶單位長度的質(zhì)量</p><p><b>　　在這可直接查表得</b></p><p><b>　　4.9確定帶寬</b></p><p><b>　　（4-8）</b></p>

85、;<p>　　式中：為嚙合齒數(shù)系數(shù)</p><p>　　按表選取標(biāo)準(zhǔn)值，一般應(yīng)小于d1</p><p><b>　　mm</b></p><p><b>　　由表查得標(biāo)準(zhǔn)的。</b></p><p>　　4.10計算作用在軸上的載荷</p><p>　?。?-9

86、） </p><p>　　4.11帶的工作驗算</p><p><b>　?。?-10）</b></p><p>　　=（286.5－5.342×m×20/9）×5.34×10-3</p><p><b>　　=335W</b></

87、p><p>　　因此同步帶的型號為600-HTD5M，節(jié)線長為600mm，齒數(shù)為120。</p><p>　　軸承及軸承座選型 </p><p>　　表5.1 徑向載荷系數(shù)X和軸向載荷系數(shù)Y</p><p>　?。?（5-1）</p><p><b&g

88、t;　　式中，</b></p><p>　?。?（5-2）</p><p>　　在本設(shè)計中絲杠采用雙推-雙推的支承方式，這種方式剛度高，精度高，可對絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸。選用成對滾珠絲杠專用軸承組合，用雙螺母墊片預(yù)緊。</p><p>　　專用軸承的剛性大，不需要預(yù)調(diào)整且起動力矩小

89、。采用對其采用正面組合形式，可適應(yīng)滾珠螺母與軸承之間的不同軸度。對應(yīng)的軸承座型號為SN205。</p><p><b>　　6.校核 </b></p><p>　　滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度會對扭轉(zhuǎn)固有頻率造成一定的影響。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度由絲杠本身的拉壓剛度，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度，軸承的接觸剛度

90、，螺母座的剛度，按不同支承組合方式的計算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計算。</p><p><b>　　6.1臨界壓縮負(fù)荷</b></p><p>　　臨界壓縮負(fù)荷按下式計算：</p><p><b>　　（6-1）</b></p><p><b>　　式中 </b><

91、/p><p><b>　　，</b></p><p><b>　?。?-2）</b></p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　-</b></p><p>　　I=3.14/64×（25-

92、1.2×3.969）4×10-12=0.82×10-8m4</p><p>　　絲杠螺紋部分長度=180+110+40=330mm，取=350mm</p><p>　　支承跨距 =400mm，絲杠全長L=500mm</p><p>　　通過公式（6-1）求得：</p><p>　　=4×3.142

93、15;2.1×1011×0.82×10-8/（3×4202×10-6）=128331N＞=2012.21</p><p><b>　　，。</b></p><p><b>　　6.2臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　?。?-3）</b><

94、;/p><p>　　式中 : </p><p>　?。?110/2+182+40+（500-300）/2=377mm≈0.4m</p><p><b>　　取</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　　，因此滿足要求

95、。</b></p><p>　　6.3絲杠拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率</p><p><b>　?。?lt;/b></p><p><b>　　（6-4）</b></p><p><b>　　式中 ：；</b></p><p><b>

96、　??；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　??；</b></p><p><b>　??；</b></p><p>　　由于絲杠支承組合方式為‘雙推--雙推’：</p><p><b>　?。?-

97、5）</b></p><p><b>　　式中 ： ，；</b></p><p><b>　　，；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　；</b></p><p><b>

98、;　　，，，。</b></p><p>　　絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動的固有頻率：</p><p><b>　?。?-6）</b></p><p><b>　　式中 ： </b></p><p>　　通過以上計算可知，絲杠扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠(yuǎn)大于，因此滿足要求。</p><

99、;p><b>　　6.4絲杠扭轉(zhuǎn)剛度</b></p><p><b>　?。?-7）</b></p><p><b>　　式中 ： </b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率:</p><p><b>　?。?-8）</b></p>

100、<p><b>　　式中 </b></p><p>　　由上可知，絲杠扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率，合格。</p><p><b>　　6.5傳動精度計算</b></p><p>　　滾珠絲杠的拉壓剛度：</p><p><b>　?。?-9）</b></p&g

101、t;<p>　　可知當(dāng)導(dǎo)軌運行到兩極限位置時，最大和最小拉壓剛度所對應(yīng)的L值分別為100mm和300mm。</p><p>　?。?-10） </p><p>　　3級的滾珠絲杠，它的機(jī)床定位精度為，導(dǎo)程公差為，，滿足以下要求，即由于傳動剛度的變化所產(chǎn)生的定位誤差不能大于的機(jī)床定位精度。</p><p><b>　

102、　床身及導(dǎo)軌</b></p><p><b>　　4.1床身的選擇</b></p><p>　　床身一般安裝導(dǎo)軌和主軸箱等重要部件，能夠承載數(shù)控車床中的主要重力部件。不同的數(shù)控車床，床身的結(jié)構(gòu)形式也有很大的不同（如下圖4-1）。一般中小規(guī)格的數(shù)控車床大多數(shù)都采用斜床身和平床身斜滑板這兩種形式，而大型的數(shù)控車床或小的精密型數(shù)控車床通常采用平床身，因為平床身工

103、藝性好，加工制造方便。但是這樣的話機(jī)床的下部空間比較小，排屑會很困難。而且刀架橫滑板的長度也加大了機(jī)床的寬度，這影響了整體的美觀性。但是平床身斜滑板這種結(jié)構(gòu)就沒有這些缺點，因為它裝有傾斜的導(dǎo)軌防護(hù)罩，不僅工藝性好，而且床身也不會太寬大，現(xiàn)在普遍在數(shù)控車床中應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)，因為它具有以下特點：</p><p>　?。?).機(jī)床占地面積小且外形美觀。 </p><p>　　(2).方便引排排屑和

104、冷卻液。</p><p>　?。?).便于操作，使用舒適。</p><p>　　(4).方便安裝拆卸上下料的機(jī)械手，具有自動化的特點。</p><p>　?。?).可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)提高床身的剛度。</p><p>　?。?).從工件上切下的炙熱的鐵屑不至于堆積在導(dǎo)軌上影響導(dǎo)軌精度。</p><p>　　圖4-1數(shù)

105、控車床的布局形式</p><p><b>　　4.2導(dǎo)軌的選擇</b></p><p>　　4.2.1導(dǎo)軌的分類</p><p>　　導(dǎo)軌，由金屬或其他材料制成的槽或脊，可以使機(jī)床上用來支承機(jī)械裝置和引導(dǎo)部件按照一定的軌跡準(zhǔn)確靈敏的運動或起夾緊定位作用的軌道，還具有降低摩擦的作用，可承擔(dān)一定的扭矩，通常用于直線往復(fù)的運動場合，機(jī)床的加工精度與導(dǎo)

106、軌精度有直接的聯(lián)系。</p><p>　　雖然導(dǎo)軌系統(tǒng)有很多的形式，但它們的工作原理卻大致相同。機(jī)床運動部件在指定導(dǎo)軌軌跡上移動，具體體現(xiàn)在以下幾種能力：</p><p>　　.能夠控制承載體的運動方向。</p><p>　　.能夠為承載體提供光滑的運動軌跡。</p><p>　　.切削所產(chǎn)生的力將會被導(dǎo)軌送到地基和床身上，減緩工作時產(chǎn)生的沖

107、擊力。</p><p>　　目前主要應(yīng)用的導(dǎo)軌有滾動導(dǎo)軌，滑動導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌等。</p><p>　　滾動導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小于0.05，因此不會產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。由于數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌的行程一般比較長，所以滾動體必須循環(huán)，因此有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種循環(huán)方式，可以使用油脂潤滑。滾動導(dǎo)軌分為直線導(dǎo)軌副和滾動導(dǎo)軌塊，一般直線導(dǎo)軌副的滾動體是滾珠，滾動導(dǎo)軌塊的滾動體是滾子。</p><p&g

108、t;　　直線滾動導(dǎo)軌由導(dǎo)軌條和滑塊兩部分組成。在支撐件上安裝導(dǎo)軌條，如圖4-2所示，滑塊固定在動導(dǎo)軌體上。若動導(dǎo)軌體較長，可是適當(dāng)調(diào)節(jié)導(dǎo)軌的數(shù)量；若動導(dǎo)軌體較寬，可增加導(dǎo)軌的根數(shù)。使用時，將導(dǎo)軌固定在不動件上，并滑塊固定在運動部件上。</p><p>　　滾珠在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧槽內(nèi)滾動（當(dāng)滑塊沿導(dǎo)軌體移動時），通過端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，再滾回工作負(fù)荷區(qū)，不斷如此循環(huán)，用滾動代替導(dǎo)軌體和滑

109、塊之間的移動。直線滾動導(dǎo)軌的優(yōu)點是沒有間隙，能夠施加預(yù)緊力。</p><p>　　滑動導(dǎo)軌的接觸剛度大，結(jié)構(gòu)簡單，制造也方便。但是由于滑動導(dǎo)軌的摩擦阻力大而且磨損快，因此動靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象?，F(xiàn)在只有簡易型的數(shù)控車床還采用傳統(tǒng)的滑動導(dǎo)軌，現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床上通常將耐磨粘貼帶覆蓋在導(dǎo)軌上，形成一種新型的貼塑導(dǎo)軌，摩擦性能良好且使用壽命長。</p><p>　　靜壓導(dǎo)軌是指在往兩

110、個具有相對運動的導(dǎo)軌面之間注入一定壓力的潤滑油，潤滑油進(jìn)入后在導(dǎo)軌與摩擦副間形成油膜，使兩摩擦面產(chǎn)生一定量的微笑的距離，保證導(dǎo)軌面間在液體摩擦狀態(tài)下工作，導(dǎo)軌與摩擦副間不產(chǎn)生直接的接觸，即通過靜壓油膜阻尼振動。能夠工作很長的時間，摩擦系數(shù)極低（僅為0.0005左右），速度產(chǎn)生的變化和載荷產(chǎn)生的變化對油膜厚度的剛性不會產(chǎn)生很大的影響，抗振性強(qiáng)，運行平滑穩(wěn)定無爬行現(xiàn)象。但要配有供油系統(tǒng)，對油液的清潔度要求高，因此靜壓導(dǎo)軌大多應(yīng)用在精密的大型

111、、重型數(shù)控機(jī)床上。</p><p>　　4.2.2導(dǎo)軌的選擇</p><p>　　綜上所述，盡管滾動導(dǎo)軌各方面性能突出，但成本高，MJ50是經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床，因此在本次設(shè)計中選用滑動導(dǎo)軌。</p><p>　　常見的導(dǎo)軌截面形狀有山形，矩形，圓柱形和燕尾形等，各自的特點如下：</p><p>　　.山形與V形截面 如下圖4-3（a），這種截面

112、導(dǎo)軌導(dǎo)向性好，具有自磨損修復(fù)能力，但制造復(fù)雜。下導(dǎo)軌若用凸形雖然排污方便，但保存油液麻煩，用凹形則相反。</p><p>　　.矩形截面 如下圖4-3（b），這種截面導(dǎo)軌擁有很大的承載能力，容易制造制造，便于維修，新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高，不具有自動補償間隙的功能，所以必須設(shè)置間隙調(diào)整裝置，如鑲條的導(dǎo)軌精度就會受到影響。</p><p>　　.圓柱形截面 如下圖4-3（c），這種截面導(dǎo)軌制造簡

113、單，能夠精密配合，容易對溫度產(chǎn)生很大的敏感力，在間隙小的時時候特別容易卡住，間隙如果大了則又會使導(dǎo)向精度變低，因此很少應(yīng)用。</p><p>　　.平面環(huán)形截面 如下圖4-3（d），這種截面導(dǎo)軌在旋轉(zhuǎn)運動中經(jīng)常使用，制造也很簡單，能夠承受的軸向力很大，但不能用于導(dǎo)向精度高的場合。如果能改成圓錐形環(huán)形截面（如下圖4-3（e）），導(dǎo)向性就會有所增加。</p><p>　　.燕尾形截面 如下

114、圖4-3（f），這種截面類型的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)非常緊湊，能承受較大的傾側(cè)力矩，但剛性較差，不容易維修，制造困難，不能用于導(dǎo)向精度高的場合。</p><p>　　綜上，采用燕尾形導(dǎo)軌，長×寬×高為400×250×40。</p><p>　　4.2.3導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)</p><p>　　如上所述，為了保證導(dǎo)軌的正常運動，矩形和燕尾形導(dǎo)

115、軌都必須具有間隙調(diào)整裝置。間隙過小摩擦力變大，運動不靈活；間隙過大導(dǎo)向精度會降低。有以下兩種調(diào)整方法：</p><p><b>　　.壓板。</b></p><p>　　.鑲條，有直鑲條和斜鑲條兩種。（見圖4-4）</p><p>　　圖4-4燕尾導(dǎo)軌用梯形鑲條</p><p>　　4.2.4導(dǎo)軌的潤滑</p>

116、;<p>　　作為用來潤滑導(dǎo)軌的專用潤滑油，它的作用使導(dǎo)軌減小摩擦阻力，降低驅(qū)動功率，提高效率[10]。減少導(dǎo)軌磨損，防止導(dǎo)軌腐蝕，還可以保持移動導(dǎo)軌運動的精度，這樣就不會在低速重載的情況下產(chǎn)生“爬行”現(xiàn)象，減少震動，延長導(dǎo)軌壽命。</p><p><b>　　1．抗磨性 </b></p><p>　　在重載條件下，為減小在導(dǎo)軌上運動時候的摩擦

117、阻力，盡量降低導(dǎo)軌的磨損和使用時的驅(qū)動功率，導(dǎo)軌潤滑要求油品具有良好的耐磨性。</p><p><b>　　2．防爬性 </b></p><p>　　為了防止導(dǎo)軌工作在低速重載時發(fā)生“爬行”現(xiàn)象，獲得適當(dāng)?shù)淖枘崽匦?，因此要求?dǎo)軌油具有很好的防爬性。導(dǎo)軌油的防爬原理是使動、靜摩擦系數(shù)相等或相差甚微。通常是靠加入硫化鯨魚油、硫化棉籽油、硫化動植物油、硬脂酸鋁等脂

118、肪酸皂類等油性添加劑達(dá)到防爬目的的。我國導(dǎo)軌油的防爬性能用潤滑油粘滑特性試驗法測定。   </p><p>　　導(dǎo)軌油的選用主要在粘度的選擇，可按滑動速度和平均壓力來選擇黏度。其次還可根據(jù)國內(nèi)外機(jī)床導(dǎo)軌潤滑實際應(yīng)用來選擇。</p><p>　　4.2.5導(dǎo)軌的防護(hù)</p><p>　　導(dǎo)軌有了防護(hù)罩能夠防止鐵屑進(jìn)入導(dǎo)軌等其他零部件，減少

119、導(dǎo)軌副磨損，延長導(dǎo)軌壽命。一般有以下幾種形式：如圖（4-5）</p><p>　　圖4-5 導(dǎo)軌常用防護(hù)罩</p><p>　　其中鋼制伸縮式導(dǎo)軌防護(hù)罩，可防止冷卻液、鐵屑及其它尖銳東西的進(jìn)入導(dǎo)軌，減小導(dǎo)軌磨損。而且該防護(hù)罩抗冷熱、抗磨損、耐腐蝕，運轉(zhuǎn)平穩(wěn)且無噪聲，應(yīng)用廣泛。因此在本次設(shè)計中選用該種防護(hù)罩。</p><p><b>　　結(jié) 論</

120、b></p><p>　　本次設(shè)計的題目是MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計，首先我調(diào)研并熟悉了課題及有關(guān)資料，并完成了開題報告和外文翻譯。接著對MJ50數(shù)控車床的X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)分析和設(shè)計，完成了各項零部件的設(shè)計及尺寸計算。經(jīng)過一系列的校核，一直要校核到各項性能都要滿足要求，結(jié)構(gòu)合理位置。再通過電機(jī)的計算選擇最合適的軸承和電機(jī)，并選擇最適合本數(shù)控車床的床身和導(dǎo)軌。最后繪制X軸進(jìn)給系統(tǒng)零件圖及裝配圖

121、，并撰寫畢業(yè)設(shè)計說明書。</p><p>　　在此次設(shè)計中，我對MJ50數(shù)控車床X軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了重新的設(shè)計，使其的定位精度、重復(fù)定位精度及可靠性等有了進(jìn)一步的提高，達(dá)到了經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的各項性能指標(biāo)的要求。主要體現(xiàn)在以下幾個方面：</p><p>　?。?）.本次設(shè)計中采用的是交流伺服電機(jī)，它的控制精度高，效率高，不發(fā)熱，傳動位置精確，額定運行區(qū)域內(nèi)能實現(xiàn)恒力矩，具有