數(shù)控車銑中心Y軸傳動機構設計【畢業(yè)論文+CAD圖紙全套】

買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要 摘要： Y 軸傳動系統(tǒng)的性能直接影響工件的加工質量和切削生產率 ,是決定機床性能和技術經濟指標的重要因素。其主要研究內容包括： 構部件，影響剛度，精度和動態(tài)性能的因素； 向慣量、轉矩匹配的計算、進給力的計算； 核計算等。 本次設計采用類比法、參考資料法進行研究。通過本次設計得到結論如下： 軸傳動機構的設計，發(fā)現(xiàn)合理優(yōu)化的設計才能減少機床在工作時產生的誤差，達到各方面的精度要求。 對其精度影響因素的分析，保證加工零件的尺寸精度和機床的加工精度，提高了抗震性和可靠性，保證傳動效率。 滾珠絲杠、軸承處具有良好的潤滑，降低了磨損，增加了機床的使用壽命。 比較低的摩擦阻力、比較高的運動精度和系統(tǒng)剛度等。 關鍵詞： 車銑中心 Y 軸傳動機構 滾珠絲杠副 伺服電機 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 業(yè)設計說明書（論文）外文摘要 of is an in 1 2 of to of . 1 by in to by at to of 2. of to of 3. By of 3. of a 文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 I 目錄 前言 . 1 第 一章 緒論 . 2 題背景和意義 . 2 內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 . 2 內外數(shù)控車銑中心研究現(xiàn)狀 . 2 控車銑中心發(fā)展趨勢 . 3 軸傳動機構發(fā)展 現(xiàn)狀 . 3 第 二章 總體方案設計 . 5 動類型的選擇 . 5 給傳動系統(tǒng)的設計要求 . 5 給 系統(tǒng)傳動類型選擇 . 6 向電機的選擇 . 6 機與絲杠傳動方式的選擇 . 7 珠絲杠及軸承的選擇 . 8 軌 的選擇 . 9 第 三章 Y 軸伺服電機設計 . 11 給伺服系統(tǒng)設計 . 11 進給伺服系統(tǒng)的基本要求 . 11 給伺服系統(tǒng)的設計要求 . 11 軸電機匹配分析 . 12 量匹配分析計算 . 12 矩匹配分析計算 . 13 給力計算 . 14 第 四章 滾珠絲杠螺母副的選擇 . 15 珠絲杠螺母副的工作原理及特點 . 15 珠絲杠螺母副的種類 . 16 Y 向滾珠絲杠預拉伸量的計算 . 17 珠絲杠支承方式的確定 . 18 承間隙的調整和預緊 . 18 第 五章 潤滑和密封 . 20 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 承的潤滑與防護 . 20 軌的潤滑與防護 . 20 滑劑的種類 . 20 軸部件的密封 . 21 第六章 數(shù)控車銑中心 Y 軸傳動機構技術經濟分析 . 22 術成本分析的目的與意義 . 22 本計算依據(jù) . 22 本材料構成 . 23 標準件 . 23 準件外購費用 . 24 第七章 結 論 . 25 致 謝 . 26 參 考 文 獻 . 27 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 1 前言 數(shù)控技術指根據(jù)文字語言， 英 文加上一些數(shù)字還有圖形等合成的一些數(shù)字指令控制機械設備按照規(guī)定的要求工作的一種技術。沒有別的需求，我們通常通過計算機技術對數(shù)字程序來操控，因此此等方式也往往叫做電腦數(shù)字控制。它能夠自動控制機床按照編好的程序來進行加工 。 1 與常規(guī)數(shù)控加工工藝做比較，復合加工技術在以下幾個方面優(yōu)點突出：一、工序集中。二、減少裝夾次數(shù)從而提高加工精度。三 、減少占地面積，降低生產成本。 當今社會科技蓬勃發(fā)展，新材料不斷涌現(xiàn)，比如鋁合金在工業(yè)以及其他各方面的應用，從而對數(shù)控機床的要求就越高，在這種大環(huán)境下數(shù)控復合機床就成為發(fā)展熱點。數(shù)控機床在當今社會下的發(fā)展趨勢，我認為有以下幾點： （ 1）高速、高精密化：數(shù)控機床只有高速并與此同時保持高的精度，生產效率才會提高。 （ 2）高可靠性：數(shù)控系統(tǒng)和被控設備的可靠性前者要高一個數(shù)量級以上，但受價格的約束也不是越高越好。 （ 3）數(shù)控機床設計 作量更小，所以 。 （ 4）智能、網絡、柔性、集成化：數(shù)控機床的發(fā)展應該向這方面發(fā)展。 （ 5）開放性：數(shù)控系統(tǒng)的開發(fā)統(tǒng)一在一個平臺上，形成一個具有鮮明個性的明星品牌產品。 （ 6）復合化：開發(fā)更多復合程度更高的數(shù)控產品。 （ 7）重視技術標準、規(guī)范的建立。 2 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 2 第一章 緒論 題背景和意義 數(shù)控車銑復合機床是以車削為基礎的復合加工機床，經過添加銑削構成的復合加工機床；也有以銑削為基礎經過添加車削部件所構成的復合加工設備。車銑復合機床主要用于對回轉體類零件的復合加工，能在回轉體上利用銑刀及多種刀具完成平面、回 轉曲面、螺紋、圓錐面等切削加工。 從生產技術的發(fā)展的角度來看 ,近年來 ,世界各地競爭開發(fā)各種復雜的機床 ,開發(fā)的功能越來越強大 ,工序越來越集中 ,機床復合化已經成為未來產品的發(fā)展趨勢。復合機床以工序集中程度高 ,零件加工周期短 ,定位誤差小等優(yōu)點被廣泛使用。在一臺機器上完成多個加工工序 ,不僅可以減少處理和搬運時間 ,也為了確保準確性 ,提高生產效率 ,所以世界各國努力開發(fā)復合機床。 3 內外研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢 內外數(shù)控車銑中心研究現(xiàn)狀 1940年代，美國一家小型的飛機代工公司運用數(shù)據(jù)處理技術對飛 機輪廓及直升機葉片進行加工。這是數(shù)據(jù)處理技術第一次應用于機械加工中。這種加工的方式有效的提高了機械加工的精度。此后于 1949年麻省理工學院與這家飛機公司聯(lián)合開展數(shù)控機床的研發(fā)。 3年后，世界上第一臺數(shù)控機床面世。 4 我國的數(shù)控技術經歷了多段起伏，在多年來不停的學習、調整和優(yōu)化設計的過程之中，國內的數(shù)控技術也取得了不錯的成績。其發(fā)展大致可以概括為四個階段。1） 1958年國內開始自主研究制作第一臺數(shù)控銑床。 2）在 1965年開始研制晶體管數(shù)控系統(tǒng)階段。 3） 1972年起國內開始生產并使用數(shù)控機床，隨后成功研制出了 集成電路數(shù)控系統(tǒng)。 4） 1980年起國內數(shù)控系統(tǒng)開始進入穩(wěn)定發(fā)展的第四個階段。我國的數(shù)控產業(yè)已經度過了最艱難的時期，但還有重重困難等待著未來的研究人員。跟國際上先進的數(shù)控技術比較，國內的數(shù)控技術還不在一個檔次上。 與國外的車銑復合加工中心相比，國內的水平還是相差很大的，主要有如下幾方面的問題： 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 3 一、 機床各方面性能稍差 機床方面精度等參數(shù)普遍比國外廠家低。 二、機床前期利用率低 國產數(shù)控車銑中心在使用過程中用戶普遍的反映就是發(fā)生故障頻繁，影響收益。 三、產品系列不夠完整 國內的車銑中心在機床規(guī) 格上基本上都是單一的產品規(guī)格，不能滿足市場所需。而國外知名廠家均已形成具有自己特色的一系列產品。 四、軟件功能少 國產的數(shù)控車銑中心功能很有限，跟國外先進技術還有一定差距。 五、外觀和質量不足 國外車銑復合加工中心的外觀設計同時兼顧功能、結構、工藝的合理性和經濟性、實現(xiàn)產品內在質量和外在質量的統(tǒng)一，而國內的車銑復合加工中心在此方面存在明顯不足。 5 一個國家的強大與否主要看生產業(yè)。所以我們國家要進步，就需要更高端技術的數(shù)控技術。因此，我們應該提高數(shù)控機床創(chuàng)新強度，一直革新和完備已經擁有的功能，最 后能夠憑借超強的數(shù)控系統(tǒng)和技術以占領更多世界市場，與國外設備作競爭。 控車銑中心發(fā)展趨勢 數(shù)控加工技術正在快速發(fā)展著 ,多軸數(shù)控加工已被越來越多的使用。產品的日益復雜的當下 ,數(shù)控機床在各個方面都要經受各種挑戰(zhàn)。工序集中、高速、高效、高精度以及高可靠性是今后數(shù)控機床發(fā)展的大趨勢大方向 6?，F(xiàn)在許多制造廠商越來越重視使用復合機床，加工各種難以加工的零件如航空、國防和其他高精度工業(yè)。一方面提高生產效率 ,減少生產時間 ;另一方面提高加工產品的質量 ,大大減少了操作人員的工作量 ,減少勞動的勞動力。機床多軸化 后，大大提升了加工效率。在不久的將來，復合機床會是生產制造業(yè)的熱門話題，復合機床或許會應用到更多行業(yè)。 軸傳動機構發(fā)展現(xiàn)狀 996年被引入車銑復合機床的設計方案，并被首次用于有副主軸的車銑復合機床。車床上只能進行端面的加工，而并不能進行外輪廓的平面加工。在早期的數(shù)控加工中可以利用 X、 這種加工方法加工的產品質量不行，編程也比較復雜。徑向插值的主要缺點是，對直徑上平面進行切削時，會產生凹面。這是因為插值法加工時， 通常會在平面上留下微小的痕跡。在 凹面和痕跡之間，需要有更好的方式將其磨平。 使用 車銑中心上采用 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 4 作，并對許多部件進行完整加工。 軸可以很方便的進行平面加工。采用 可通過在整個表面橫向移動生成一個真正平坦的表面，這樣也能更好地控制尺寸公差。有時還要用 果中心位置出現(xiàn)錯誤，而此時正在使用小型刀具，那么用戶的刀具會高于或低于中心位置。 在這種情況下， 擁有更好的公差和切削條件。 由于車銑復合機床 完成的銑削量不 受限制。當對軸上的一個 1/4英寸簡單鍵槽進行銑削時，可充分利用 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 5 第二章 總體方案設計 設計的原始數(shù)據(jù)： 數(shù)控車銑中心 1） 10000mm/） 0 5000mm/最小進給單位： Y： 0. 0053） 灣上銀 ） 405） 1） 軸承型號 : 20件 4組 ) / ） 進給系統(tǒng) 0/120 數(shù)控機床的進給系統(tǒng)不但需要很高的定位要求，還需要各方面的綜合性能的突出。在設計的時候應該選用剛度高、摩擦小，間隙能自動消除等這樣才能精確的控制機床的加工精度和工作的穩(wěn)定性。 數(shù)控車床進給系統(tǒng)的組成包括電動機及其控制和驅動裝置等部件組成。 動類型的選擇 給傳動系統(tǒng)的設計要求 進給系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性會直接影響數(shù)控機床的加 工定位精度 和輪廓加工精度 。決定進給系統(tǒng)性能的主要因素有系統(tǒng)的剛度、慣量、精度和動特性等。傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，直接影響到進給系統(tǒng)的加 減速性能 和切削能力；穩(wěn)定性和靈敏度；傳動部件的精度與系統(tǒng)的動態(tài)特性，決定了機床的輪廓加工和定位精度，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 進行設計機械機構的時候 ,應該 盡量設計沒有間隙、剛度高、摩擦低和阻尼比符合的機床從而保證數(shù)控機床的傳動精度與加工的穩(wěn)定。為了滿足上述的要求 ,在設計的時候應該選用如下方法 : 1，盡可能的解決掉工作時產生的間隔 ,降低回程時的誤差。 2，降速比一定要選取非常合適的。 3，現(xiàn)在要盡可能的選取短的傳動帶，然后用預緊的措施來增加的剛度。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 6 4，最大可能的選取那些摩擦力比較小的機構來傳動。 給系統(tǒng)傳動類型選擇 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)，必須對進給運動的位置和速度兩個方面同時實現(xiàn)自動控制。一個完整的進給系統(tǒng)通常由位置比較和放大單元、驅動單元、機械 傳動裝置及檢測反饋元件等組成。進給傳動裝置就是將電機的旋轉運動轉化為工作臺直線移動，主要部件有減速裝置和絲桿螺母副等。數(shù)控機床有兩種經常使用的傳動方式靜壓絲杠螺母副和滾珠絲杠螺母副。 （ 1）靜壓絲杠螺母副 靜壓絲杠螺母的摩擦系數(shù)非常小，僅是滾珠絲桿的十分之一，它的靈敏度很高，間隙也很小，運動平穩(wěn)熱變形小，而且可以提高傳動系統(tǒng)的精度。靜壓絲杠螺母副的價錢很高，而且還需要有配套的供油系統(tǒng)，所以多用于高精度的磨削類機床。 (2)滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠副的傳動功效能夠達到百分之八十五到百分之九十八，是一般滑動絲杠 副的兩到四倍。滾珠絲杠的摩擦角小于 1，所以不能夠自鎖。若是滾珠絲杠副啟動起落活動，那么一定要有制動機器。滾珠絲杠的靜摩擦和動摩擦指數(shù)基本上不存在區(qū)別。它能夠解決反向間隔然后給與預緊力，能夠幫助增加定位精度和剛度。 根據(jù)以上說明，在本次設計中選用的是傳動效率高的滾珠絲杠螺母副。 軸電機的選擇 電機一般可以分為三個類型： 一、步進電機：它的結構簡單、制造價格低、可靠性高等特點，所以步進電機的應用很廣泛基本各個領域都有所應用；在數(shù)控機床中用的尤其多。 二、直線電動機 直線電動機它是可 以將能量轉會為運動的設備比如：將電能轉為直線運動。它沒有中間復雜的過渡機構，所以它的傳動快而且精確度高，所以它的運用廣。 三、伺服電機 伺服電機的功能就是能夠將一些元件按照它給的一定規(guī)律運動的電機，它的速度可以隨時變化，在速度上的控制有很高的精度，對位置的控制精度也好，它的原理是將它接受的電信號經過計算轉換為轉速和轉矩，來控制對加工的形狀的精度。買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 7 轉子一收到信號，就能反應，而且時間段，精度好，靈敏性好。伺服電機又分為直流伺服電機和交流伺服電機： （ 1）直流伺服電機，直流伺服電機的優(yōu)點是在速度的控制上達到的準確 度高，而且靈敏速度快，使用簡單不復雜，拆裝容易入手，制造的成本低，價格優(yōu)惠，在工作的環(huán)境沒有很高的要求。電機就是需要換向的設備，會影響速度產生不必要的阻力，產生的熱量高，會影響精度。直流伺服電機常用在機械手臂和主軸，切割機等，在這些方面的應用都到了廣泛的好評。 （ 2）交流伺服電機，交流伺服電機的調速性能可靠，可以準確控制每一個區(qū)域的速度平滑，在此過程中沒有震動。工作時的效率可以達到 90%以上，所以效率很高，而且雜音不高。對溫度的影響小，在速度和位置的控制有不錯的精度，只要保持一定的速度范圍，那么就能有恒力矩 。這樣的電機是在各種需要提供轉速的機械設備中使用最廣的電機，它的功率范圍廣，所以帶來的慣性就大，達到最大轉速時，所消耗的功率也不高，他很適合用在速度不高，運用穩(wěn)定性好的場合。 7 因此在本次設計中采用交流伺服電機。 根據(jù)畢業(yè)設計原始數(shù)據(jù)確定伺服電機型號為西門子 1考慮斷電自重的影響，所以選擇帶抱閘的電機型號。 參數(shù)：額定轉速 3000r 額定功率 定轉矩 自轉動慣量 轉轉矩 機與絲杠傳動方式的選擇 電動機與絲杠的傳動形式主要有三種： 1、聯(lián)軸器傳動 聯(lián)軸器是聯(lián)接進給部件的兩根軸讓它們同時旋轉傳遞動力和運動的一種部件。目前，有許多類型的耦合，液壓，電磁和機械式聯(lián)軸器。機械耦合是使用的普遍的。 2、齒輪傳動 齒輪傳動是很常見的傳動形式。數(shù)控機床的進給系統(tǒng)采用齒輪傳動的作用有：一是讓伺服電機的轉速較高但轉矩很低轉變?yōu)閳?zhí)行部件的轉速較低不過轉矩很大 ;買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 8 二是減小滾珠絲杠和移動部件的慣量。也能夠確保開環(huán)系統(tǒng)中規(guī)定的運動精度。和選取同步齒形帶比擬，數(shù)控機床進給傳動機構里運用 齒輪減速機構，會引起震動，所以減速機構里會裝備阻尼器以此提高動態(tài)特征。 3、同步齒形帶傳動 同步帶是靠嚙合齒輪傳動的新型帶，它兼有帶傳動和鏈傳動的優(yōu)點。同步齒形帶是以鋼絲繩為強力層，外面用氯丁橡膠或聚氨酯包裹。它通過齒形帶的齒形和帶輪的輪齒相互嚙合，以傳遞運動和功率。其優(yōu)點是沒有相對的滑動，平均傳動十分穩(wěn)定，傳遞動力十分平穩(wěn)。同時齒形帶的強度高、厚度小、重量輕。所以經常被用在高速運動的場所，齒形帶不用張的十分緊，所以施加在軸與軸承上的力很低，傳動時損耗特別低，所以，現(xiàn)在大部分數(shù)控機床上安裝的都是它。 根據(jù)以上內容通過對比 ,本課題采用同步齒形帶聯(lián)接電機與絲杠。同步齒形帶聯(lián)接方式降低慣量和轉矩的同時能夠隔離電動機的震動和熱量傳遞，使電動機安裝位置更加合理。 帶輪與電機軸絲杠軸的連接采用的是脹緊套連接：脹套連接在進給傳動的系統(tǒng)中是消除間隙的一種比較好的方法，它主要是依靠內外錐環(huán)的壓緊然后產生的摩擦作為動力的傳遞。這樣的連接沒有像鍵連接一樣的間隙，這種方式應用得越來越多。8 珠絲杠及軸承的選擇 滾珠絲杠副是目前的數(shù)控機床進給系統(tǒng)的核心部件，它的精度和各項性能直接影響數(shù)控機床的定位精度和加工精度 。隨著數(shù)控復合機床等高科技數(shù)控技術的飛速發(fā)展，對滾珠絲杠的精度及其各個方面的性能參數(shù)提出了越來越高的要求。所以設計滾珠絲杠進給系統(tǒng)，要充分考慮其所受載荷的關系合理選擇消除間隙的辦法，提高其定位精度，從而提高加工效率。 9 1. 根據(jù)畢業(yè)設計原始數(shù)據(jù)確定滾珠絲杠型號為： 圖 查詢資料，確定絲杠的各項參數(shù)： 公稱直徑為 25程為 5 絲杠螺紋部分長度為 188 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 9 絲杠總長為 382 任意 300 這是雙螺母式內循環(huán)回流蓋的滾珠絲杠。 圖 珠絲杠訂貨圖 要承受軸向力，又要承受徑向力，而且因為是機床絲杠，要保證加工時的穩(wěn)定性，所以選擇角接觸球軸承。根據(jù)畢業(yè)設計原始參數(shù)得到軸承型號 :20件 4組 ) / 徑 20徑 42度 12軌的選擇 導軌是機床實行進給運動不可缺少的一部分，機床運動部件在導軌上進行運動，導軌給予其支承和引導的作用。導軌一般由動軌和定軌組成，前者在定軌上移 動后者固定于機架上。導軌多用于機床來回的直線運動。導軌的承載和壽命大小直接影響著機床的承載、精度及壽命。 導軌的類型選擇直接影響到伺服系統(tǒng)摩擦阻力的大小，所以為了減少摩擦力現(xiàn)今大多使用減摩導軌應用于數(shù)控機床。通常我們給滾動導軌施加預載或復合、靜壓導軌等來增加導軌的阻尼比，因為往往得考慮到進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 數(shù)控機床常用的導軌主要分為滾動導軌、滑動導軌靜壓導軌三類。 （ 1） 滾動導軌：滾動導軌的導軌面上應該有滾珠、滾針等滾動體，他可以使滑動變?yōu)闈L動。滾動導軌的摩擦阻力很小，還有較高的運動速度和定位 精度，磨損消耗小，增加使用壽命?？墒强拐裥员容^差，所以多用于高速、高精度的數(shù)控機床。 （ 2） 滑動導軌：它的優(yōu)點是結構簡單、剛度高、制造方便、抗震性好等，是最常見使用的導軌形式。但是摩察系數(shù)系數(shù)會隨這速度變化而變化，速度比較低時會出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。但是可以通過表面鑲粘塑料的材料來降低摩擦阻力，提高性能，買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 10 所以在機床上得到廣泛使用。 （ 3）靜壓導軌 :它的優(yōu)點是摩擦系數(shù)很低，磨損也小，能保持很高的精度，承載能力和其他性能都非常突出。但是結構過于復雜，安裝的要求也高，還需要配有高清潔的供油系統(tǒng)，多用于精度很高的磨 削機床。 靜壓導軌按工作介質分為液體靜壓導軌和氣體靜壓導軌。前者多用于中、大型機床和儀器，如磨床、鏜床、三坐標測量儀等 ;后者多用于精密、輕載、高速的精密機械和儀器上，如自動繪圖機、三坐標測量機等。 導軌截面形狀一般分為矩形，圓柱形和燕尾形等： （ 1）矩形截面：它的承載強，加工制造簡單，心得導軌精度很高，但是不能自動的補償間隙，就要安裝能夠調整間隙的設備。 （ 2）圓柱形截面：這種截面制造加工簡單，配合精度高，對溫度比較敏感，隙小較小會卡住，間隙大又會降低精度，應用不多。 （ 3）燕尾形截面：它 的結構緊湊，側向的力矩的承受能力強，但是沒有足夠的剛度，維護和安裝不方便，經常用在導向精度要求低的場合。 綜上所述，本次設計選用滑動導軌。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 11 第三章 Y 軸伺服電機設計 給伺服系統(tǒng)設計 進給系統(tǒng)在數(shù)控車床屬于重要組成部分，它的運動是根據(jù)反饋裝置再由數(shù)字操控，是由機械傳動組件與形成主要動力然后再加上操作其加工的各種動作部件組成的?，F(xiàn)在機床的進給運動還是通過電機還有絲杠再加上工作臺，最后完成了整個進給運動系統(tǒng)。 進給伺服系統(tǒng)的基本要求 數(shù)控機床的進給 系統(tǒng)必須要保證很高的定位精度和重復定位精度，而且還要有不錯的靈敏性。所以我們應該設計出沒有間隙、剛度高、摩擦低和阻尼比符合的機床從而保證數(shù)控機床的傳動精度與加工的穩(wěn)定。對不同類型的數(shù)控機床，進給伺服系統(tǒng)的要求也不相同。 12 給伺服系統(tǒng)的設計要求 進給系統(tǒng)的精度、靈敏度、穩(wěn)定性直接影響數(shù)控機床的定位和輪廓加工精度。從系統(tǒng)控制的角度看，決定進給系統(tǒng)性能的主要因素有系統(tǒng)的剛度、慣量、精度和動特性等。傳動系統(tǒng)的剛度和慣量，直接影響到進給系統(tǒng)的 切削能力和加減 速性能；穩(wěn)定性和靈敏度；傳動部件的精度與系統(tǒng)的動態(tài)特性，決定了機床的輪廓加工和定位精度，在閉環(huán)控制系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 一、 靜態(tài)設計方面的要求 1） 能夠克服摩擦力和負載。電機的轉矩和切削力的大小是有比例關系的。 2） 為了達到目前最小辨別力的要求所以機床的進給運動的位移量一定要足夠小。 3)靜態(tài)扭矩的剛度一定要保持足夠高。 4） 速度的調節(jié)范圍一定要足夠。 5） 對速度的要求是無爬行，所以就要求速度一定要均勻。 二、動態(tài)設計方面的要求 1） 為了能夠開啟啟動制 動過程，必須具備足夠的加速和制動轉矩。市場上目前的伺服電機在帶有調速功能的前提下其響應的時間為（ 20向時對進給系統(tǒng)的速度要求特別高，最低要求是要在最短的時間內達到額定轉矩的 4 倍及以上。 2） 傳動性能一定要夠好，這直接關系到被加工工件的形狀和加工表面精度要求。 3） 由于負載作用而引起的一些非必要誤差應盡可能的減小或完全消除。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 12 三、對機械傳動部件的要求 1） 被加速的運動部件具有較小的慣量。 2） 部件的各種剛度一定要高。 3） 部件的阻尼的性能起碼要良好。 4） 抗拉、抗壓剛度和 阻尼等因具有很小的非線性要求。 軸電機匹配分析 伺服電機的選擇是要看 負載條件 的。一般作用在電機軸上的有兩種負載：負載扭矩和負載慣量 ，其中負 載扭 矩包括切 削扭矩和摩 擦扭矩。負載扭矩應小于所選擇電機的額定扭矩，電機的最大扭矩就是負載扭矩和加速扭矩相加。 量匹配分析計算 為使伺服進給系統(tǒng)的進給執(zhí)行部件具有快速響應的能力，必須使伺服電動機轉子慣量 與進給負載慣量 理匹配。慣量匹配條件是： 根據(jù)文獻查的公式： 移動部件的慣量 : （ 3 轉動部件的慣量： （ 3 有降速比時，各部件折算到電機軸上的慣量： （ 3 工作臺及螺母質量 : 通過公式（ 3： 移動部件的慣量： 通過公式（ 3： 同步帶帶輪 1轉動慣量 : 同步帶帶輪 2轉動慣量 : 2324 i 3刀架工作臺2523 051002 244341 d 244342 d 141 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 13 滾珠絲杠的轉動慣量 : 通過公式（ 3： 電機電子轉動慣量為 足 141 （ 3 所以該電動機慣量與負載慣量匹配。 矩匹配分析計算 負載轉矩是由驅 反作動系統(tǒng)的摩擦力和切削 用所引起的，所選伺服電動機的額定轉矩 大于 最大負 載轉矩。 由于數(shù)控機床對動態(tài)響應特性要求較高，所以電機的轉矩主要用來產生加速度。 ma x （ 3 （ 3 T r/ T 為 ， 般機床的靈敏度越高增益的數(shù)值也就越大，但增益值也不能夠過大，如果增益值過大直接導致靈敏度過高，系的運動慣量也就越大，直接影響到了機床額定位精 度。一般數(shù)控機床增益取 25。本機床244s d IL i4 a x m a 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 14 取 0。根據(jù)以上公式計算的加速力矩，忽略 （ 3 通過以上計算，電機轉矩匹配。 給力計算 金屬加工時刀具切除毛胚材料產生的力，叫做切削力。切削力由三個方面的因素產生：克服被加工材料對彈性變形的抗力克服被加工材料對塑性變形的抗力克服切削、工件與前后刀面間的摩擦力。 機的最大靜扭矩為 經過 1:2的降速比，機械效率為 則： 進給力 （ 3 公式（ 3（ 3是通過查找機床設計手冊第三冊 1986年版。 2 2 0 0 a x 44 ）（ 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 15 第四章 滾珠絲杠螺母副的選擇 珠絲杠螺母副的工作原理及特點 滾珠絲杠副組成及工作原理 滾珠絲杠由 螺桿 、 螺母 、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將絲杠的 旋轉運動轉化成 工作臺的 直線運動 。在絲杠的螺旋形滾道里裝滿了滾珠，螺母就能在絲杠上進行轉動運動。 滾珠絲杠副的特點 （ 1）傳動效率高。滾珠絲杠螺母副傳動效率 =普通絲杠傳動效率的 34倍。 （ 2）摩擦力小。滾珠絲杠螺母副動靜摩擦系數(shù)小，傳動靈敏，運行平穩(wěn)，低速不易爬行，定位精度高。 （ 3）可預緊。滾珠絲杠螺母副經預緊可消除軸向間隙，剛度高。 （ 4）有可逆性。滾珠絲杠和螺母的運動是可逆的，即可作為主動件或從動件。 （ 5）使用壽命長。 （ 6）制造工藝復雜，成本高，不能實現(xiàn)自鎖。 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)最常用的有滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副兩種方式。 （一）滾珠絲杠螺母副：滾珠絲杠的作用是可以將直線與旋轉運動做來回轉換的一種機構，特點是，傳動效率可以達到百分之九十以上，所 很高，對功率的消耗和小，通常比一般機構要小百分之二十；適當給一定的預緊就能夠把間隙消除了，爬行的機率小，傳動精度高而且平穩(wěn)；具有可逆性；磨損很小；使用壽命長；制造工藝復雜；不能自鎖；這種方式主要用在中小經濟型數(shù)控車床中。 （二）靜壓絲杠螺母副：產生的摩擦阻力小，運動起來更加的平滑穩(wěn)定，在功率上的損耗也低，對震動產生的誤差不大，使用壽命就有所提高；軸向剛度很大，在運動中沒有間隙的產生。但是在此傳動需要一個供油裝置，對環(huán)境的要求高，在供油的過程中不能中斷，不然會對機床造成很大麻煩，控油設備占用的空間大，浪費資源 。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 16 珠絲杠螺母副的種類 滾珠絲杠副的循環(huán)方式 通常，按照滾珠在螺旋滾道的循環(huán)過程中與絲杠表面的接觸情況，循環(huán)方式可以分為內循環(huán)和外循環(huán)兩種。 內循環(huán) 內循環(huán)滾珠絲杠，其回珠滾道布置在螺母內部，滾珠在返回過程中與絲杠接觸，回珠滾道通常為腰型槽嵌塊，一般每圈滾道都構成獨立封閉循環(huán)。內循環(huán)滾珠絲杠的結構緊湊、定位可靠、運動平穩(wěn)，而且不易發(fā)生滾珠磨損和卡塞現(xiàn)象，但其制造較復雜，此外，也不可用于多頭螺紋絲杠傳動。 外循環(huán) 外循環(huán)滾珠絲杠，其回珠滾道一般布置在螺母外部，滾珠在返回過程中與絲杠無接觸 。外循環(huán)只要有一個統(tǒng)一的回珠滾道，因此，結構簡單，制造容易；但它對回珠滾道的結合面要求較高，滾道連接不良，不僅影響滾珠平穩(wěn)運動，嚴重時甚至會發(fā)生卡珠現(xiàn)象，此外，外循環(huán)絲杠運行時的噪聲也大。 綜上所述，本次設計選用的是雙螺母式內循環(huán)滾珠絲杠。 常用的雙螺母消除軸向間隙的結構形式有三種： 圖 片消隙式 (1) 墊片調隙式 如圖 種結構拆裝方便，結構簡單，剛度好。但是調整復雜，不能隨意的達到自己想要的間隙，需要通過換不同的墊片才 能實現(xiàn)，所以調整復雜。用在精度高間隙不易改變的結構中。 買文檔就送您 紙全套， Q 號交流 401339828 或 11970985 17 圖 紋調隙式 (2) 螺紋調隙式 如圖 通過改變預緊螺母的位置就可以改變預緊力，而且還能固定絲杠螺母。螺母預緊的方法結構比較簡單，調整方便，它可以在機床裝配、維修時現(xiàn)場調整，但預緊力的控制同樣比較困難。 (3) 齒差調隙式 齒差預緊調整時，需要把外齒輪