CK6132數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì)

1、畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論文）（說 明 書）題 目：CK613數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì)姓 名： 編 號(hào) ： 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) （論文） 任 務(wù) 書姓名 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 任 務(wù) 下 達(dá) 日 期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）開始日期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）完成日期 年 月 日設(shè)計(jì)（論文）題目： A·編制設(shè)計(jì) B·設(shè)計(jì)專題（畢業(yè)論文） 指 導(dǎo) 教 師 系（部）主 任 年 月 日平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)記錄電力工程系 系 機(jī)電一體化技術(shù) 專業(yè)，學(xué)生于 年 月 日進(jìn)行了畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯。設(shè)計(jì)題目： 專題（論文）

2、題目： CK6132數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì) 指導(dǎo)老師： 答辯委員會(huì)根據(jù)學(xué)生提交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）材料，根據(jù)學(xué)生答辯情況，經(jīng)答辯委員會(huì)討論評(píng)定，給予學(xué)生 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績?yōu)?。答辯委員會(huì) 人，出席 人答辯委員會(huì)主任（簽字）： 答辯委員會(huì)副主任（簽字）： 答辯委員會(huì)委員： ， ， ， ， ， ， ， ， ， 平頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)語第 頁共 頁學(xué)生姓名： 專業(yè) 機(jī)電一體化技術(shù) 年級(jí) 09級(jí) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目： CK6132數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件設(shè)計(jì) 評(píng) 閱 人： 指導(dǎo)教師： （簽字） 年 月 日成 績： 系（科）主任： （簽字） 年 月 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）及答辯評(píng)語： 平

3、頂山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）摘要隨著機(jī)械制造業(yè)的飛速發(fā)展，為進(jìn)一步提高教學(xué)生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床的性價(jià)比，提高主軸轉(zhuǎn)速，增加機(jī)床剛性，對(duì)原有的數(shù)控車床作了一定的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)，使之不僅能滿足教學(xué)用途外還能用于生產(chǎn)實(shí)際上半精、精加工。本次課題我承擔(dān)了CK6132數(shù)控車床機(jī)床本體進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件等的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，CK6132車床不但可以選擇步進(jìn)電機(jī)，而且可以選擇伺服電機(jī)。選擇恰當(dāng)?shù)倪M(jìn)給驅(qū)動(dòng)絲杠支承、滾珠絲杠預(yù)緊方式以及軸承選用及潤滑等也是相當(dāng)?shù)闹匾瑫r(shí)，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的安裝如何保證精度等，在本課題中有相應(yīng)的敘。本次完成了進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的相關(guān)設(shè)計(jì)問題，能滿足教學(xué)生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床加工相關(guān)零件的要求，

4、同時(shí)該機(jī)床也有較好的性價(jià)比，最終達(dá)到本次設(shè)計(jì)的綜合訓(xùn)練的目的。關(guān)鍵詞 數(shù)控車床 床身 滾珠絲杠、目錄第1章數(shù)控機(jī)床概述11.1數(shù)控機(jī)床簡介11.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r11.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意義2第2章數(shù)控機(jī)床的總體布局42.1數(shù)控車床的組成42.2數(shù)控車床的特點(diǎn)42.3數(shù)控車床總體布局的概念42.4數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及影響布局的因素52.4.1數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)52.4.2影響數(shù)控車床布局的因素6第3章CK6132動(dòng)力參數(shù)的確定83.1主運(yùn)動(dòng)功率的確定83.1.1切削用量的選擇83.1.2車削時(shí)車削力的計(jì)算93.1.3主傳動(dòng)中電機(jī)的功率和型號(hào)的確定103.2進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件傳動(dòng)功率的計(jì)算10

5、3.2.1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求113.2.2計(jì)算進(jìn)給部件傳動(dòng)功率的相關(guān)公式及原理12第4章零部件的選用144.1滾珠絲杠的選用及校核144.1.1滾珠絲杠副傳動(dòng)的概述144.1.2滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式154.1.3滾珠絲杠副的型號(hào)174.1.4滾珠絲杠副支承的選擇184.1.5滾珠絲杠副軸承的選用194.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)204.2.1滑動(dòng)導(dǎo)軌的類型204.2.2滑動(dòng)導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)214.2.3床身的設(shè)計(jì)22結(jié)論23致謝24參考文獻(xiàn)25 第 3 頁第1章數(shù)控機(jī)床概述1.1數(shù)控機(jī)床簡介隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進(jìn)了現(xiàn)代制造

6、業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具加工等行業(yè)，用普通機(jī)床進(jìn)行加工（精度低、效率低、勞動(dòng)度大）已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。這種機(jī)床是一種綜合運(yùn)用了計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)控制、精密測量和機(jī)械設(shè)計(jì)等新技術(shù)的機(jī)電一體化典型產(chǎn)品。數(shù)控機(jī)床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的自動(dòng)化機(jī)床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號(hào)碼，或其他符號(hào)編碼指令（刀具移動(dòng)軌跡信息）規(guī)定的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動(dòng)軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運(yùn)算，從而實(shí)現(xiàn)控制刀具與工件相對(duì)運(yùn)動(dòng)，加工出所需要的零件的機(jī)床，即為數(shù)控機(jī)床。1.2國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r我國的數(shù)控機(jī)床無論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水

7、平、質(zhì)量和產(chǎn)量上都取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國可供市場的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類別和主要的鍛壓機(jī)械。這標(biāo)志著國內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。近年來我國機(jī)床行業(yè)不斷承擔(dān)為國家重點(diǎn)工程和國防軍工建設(shè)提供高水平數(shù)控設(shè)備的任務(wù)。如國產(chǎn)XNZD2415型數(shù)控龍門混聯(lián)機(jī)床充分吸取并聯(lián)機(jī)床的配置靈活與多樣性和傳統(tǒng)機(jī)床加工范圍大的優(yōu)點(diǎn)，通過兩自由度平行四邊形并聯(lián)機(jī)構(gòu)形成基礎(chǔ)龍門，在并聯(lián)平臺(tái)上附加兩自由度串聯(lián)結(jié)構(gòu)的A、C軸擺角銑頭，配以工作臺(tái)的縱向移動(dòng)，可完成五自由度的運(yùn)動(dòng)。該構(gòu)型為國際首創(chuàng)。基于RT-Linux開發(fā)的數(shù)控系統(tǒng)具有的實(shí)時(shí)

8、性和可靠性，能在同一網(wǎng)絡(luò)中與多臺(tái)PLC相連接，可控制機(jī)床的五軸聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話。該機(jī)床的作業(yè)空間4.5mx1.6mx1.2m，A軸轉(zhuǎn)角±1050,C軸連續(xù)轉(zhuǎn)角0一4000，主軸轉(zhuǎn)速(無級(jí))最高10000r/min，重復(fù)定位精度±0.01mm，可實(shí)現(xiàn)三維立體曲面如水輪機(jī)葉片，導(dǎo)葉的五軸聯(lián)動(dòng)高速切削加工。目前我國已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機(jī)床。同時(shí)，我國也已進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床和高精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國的行列。目前我國已經(jīng)研制成功一批主軸轉(zhuǎn)速在800010000r/min以上的數(shù)控機(jī)床。我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)近年來大力推廣應(yīng)用CAD等技術(shù)，很多企業(yè)已開始和計(jì)劃實(shí)施應(yīng)用

9、ERP、MRPII和電子商務(wù)。長期以來，國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床始終處于低檔迅速膨脹，中檔進(jìn)展緩慢，高度依靠進(jìn)口的局面，特別是國家重點(diǎn)工程需要的關(guān)鍵設(shè)備主要依靠進(jìn)口，技術(shù)受制于人。究其原因，國內(nèi)本土數(shù)控機(jī)床企業(yè)大多處于“粗放型”階段，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、質(zhì)量、精度、性能等方面與國外先進(jìn)水平相比落后了5-10年；在高、精、尖技術(shù)方面的差距則達(dá)到了10-15年。同時(shí)我國在應(yīng)用技術(shù)及技術(shù)集成方面的能力也還比較低，相關(guān)的技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的研究制定相對(duì)滯后，國產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床還沒有形成品牌效應(yīng)。同時(shí)，我國的數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)目前還缺少完善的技術(shù)培訓(xùn)、服務(wù)網(wǎng)絡(luò)等支撐體系，市場營銷能力和經(jīng)營管理水平也不高。更重要原因是缺乏自主創(chuàng)新能力

10、，完全擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)少之又少，制約了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1.3本課題設(shè)計(jì)的目的和意義目前，世界各國對(duì)數(shù)控機(jī)床各種新技術(shù)的研究與發(fā)展進(jìn)程，是與各國經(jīng)濟(jì)形勢緊密相連的。機(jī)床工業(yè)與國家的經(jīng)濟(jì)相互促進(jìn)和發(fā)展，進(jìn)入21世紀(jì)知識(shí)機(jī)警時(shí)代，人們的知識(shí)所起的作用更加突出，而機(jī)床工業(yè)作為機(jī)器制造業(yè)的基礎(chǔ)，其重點(diǎn)地位與戰(zhàn)略意義也更加明顯。在世界范圍內(nèi)，對(duì)新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新單元、新元件的研究開發(fā)工作正在大力開展，如對(duì)新的主軸結(jié)構(gòu)、高速電主軸、高速直線電機(jī)等方面提出了更高的要求。對(duì)加工超硬、難切削材料及特殊復(fù)合材料及復(fù)雜零件、不規(guī)則曲面等也有了更多的需求。我國是世界上機(jī)床產(chǎn)量最多的國家，但數(shù)控機(jī)床

11、的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴(yán)峻的形勢：一方面國內(nèi)市場對(duì)各類機(jī)床產(chǎn)品特別是數(shù)控機(jī)床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機(jī)床滯銷積壓，國外產(chǎn)品機(jī)床充斥市場，嚴(yán)重影響我國數(shù)控機(jī)床自主發(fā)展的勢頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上的原因外，還有一個(gè)主要的原因就是我國生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進(jìn)，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長，不能即使針對(duì)用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。雖然高、尖、新的數(shù)控機(jī)床固然重要，但在此背后，假如教學(xué)類數(shù)控機(jī)床也用類似的機(jī)床似乎有些不合適，市場也需要中小型的數(shù)控機(jī)床來作為教學(xué)時(shí)使用。原有的教學(xué)類數(shù)控車床轉(zhuǎn)速相對(duì)來說不高，在此基礎(chǔ)上公司

12、希望通過提高轉(zhuǎn)速來擴(kuò)大市場競爭力。第2章數(shù)控機(jī)床的總體布局2.1數(shù)控車床的組成數(shù)控車床一般由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置（CNC）、伺服驅(qū)動(dòng)及位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。2.2數(shù)控車床的特點(diǎn)1.由于數(shù)控車床刀架的兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)分別由兩臺(tái)伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，所以它的傳動(dòng)鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動(dòng)部件，用伺服電動(dòng)機(jī)直接與絲杠聯(lián)接帶動(dòng)刀架運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)絲杠間也可以用同步皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。2.多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動(dòng)主軸，按控制指令作無級(jí)變速，主軸之間不必用多級(jí)齒輪副來進(jìn)行變速。為擴(kuò)大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級(jí)齒輪副，以實(shí)現(xiàn)分段無級(jí)調(diào)速，即

13、使這樣，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床的另一個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。3.數(shù)控車床的第三個(gè)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是輕拖動(dòng)。刀架移動(dòng)一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機(jī)械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動(dòng)軸承是專用鈾承，它的壓力角比常用的向心推力球軸承要大得多。這種專用軸承配對(duì)安裝，是選配的，最好在軸承出廠時(shí)就是成對(duì)的。4.為了拖動(dòng)輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動(dòng)潤滑。2.3數(shù)控車床總體布局的概念數(shù)控機(jī)床是一種全自動(dòng)化的機(jī)床，但是像裝卸工件和刀具（加工中心可以自動(dòng)裝卸刀具）、清理刀屑、觀察加工情況和調(diào)整等輔助工作，

14、還得由操作者來完成，因此在考慮數(shù)控機(jī)床總體布局時(shí)，不僅要遵循機(jī)床布局的一般原則，還要考慮在使用方面的特定要求：1.數(shù)控機(jī)床的布局首先要滿足用戶提出來的要求，如機(jī)床的加工范圍，工作精度，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)性等等。2.確保在加工過程中工件和刀具之間的相對(duì)位置和相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在經(jīng)濟(jì)、合理的條件下，盡量采用較短的傳動(dòng)鏈，簡化機(jī)構(gòu)，提高傳動(dòng)精度和傳動(dòng)效率。3.確保數(shù)控機(jī)床具有大的切削率，高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和良好的抗振性能。4.確保數(shù)控機(jī)床具有較高的幾何精度、傳動(dòng)精度、定位精度和熱穩(wěn)定性5.便于同時(shí)操作和觀察，數(shù)控機(jī)床的操作按鈕開關(guān)都放在數(shù)控裝置上，對(duì)于小型數(shù)控機(jī)床，將數(shù)控裝置放在機(jī)床的近旁，操作者一邊在數(shù)控裝置上

15、進(jìn)行操作，一邊觀察機(jī)床的工作情況，還是比較方便的。但是，對(duì)于尺寸較大的機(jī)床，這樣的布局方案，因工作區(qū)與數(shù)控裝置之間距離較遠(yuǎn)，使操作者的操作與觀察會(huì)有顧此失彼的問題，因此，要設(shè)置吊掛按鈕站，可由操作者移至需要和方便的位置，對(duì)機(jī)床進(jìn)行操作和觀察。對(duì)于重型數(shù)控機(jī)床這一點(diǎn)尤為重要，在重型數(shù)控機(jī)床上，總是設(shè)在接近工作區(qū)域并可以隨工作區(qū)變動(dòng)而移動(dòng)的操作臺(tái)或數(shù)控裝置放在操作臺(tái)上，以便同時(shí)操作和觀察。6.刀具、工件裝卸、夾緊方便，除了自動(dòng)換刀的加工中心機(jī)床以外，數(shù)控機(jī)床的刀具和工件的裝卸和夾緊松開，都是由操作者來完成的，要求易于接近裝卸區(qū)域，而且安裝裝夾機(jī)構(gòu)要省力簡便。7.數(shù)控機(jī)床的效率高、切屑多，所以機(jī)床結(jié)

16、構(gòu)的布局要便于排屑和冷卻。8體積小，重量輕，節(jié)省原材料，成本要低，縮小機(jī)床的占地面積，外形要美觀。這次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床，采用普通車床最常用的臥式布局形式。2.4數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及影響布局的因素2.4.1數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu)和導(dǎo)軌有很多種形式，主要有水平床身、傾斜床身以及水平床身斜滑板等。一般中小型數(shù)控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結(jié)構(gòu)。因?yàn)檫@種布局結(jié)構(gòu)具有機(jī)床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作與觀察，易于安裝上下料機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)全面自動(dòng)化等特點(diǎn)。傾斜床身還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)，以提高床身的剛度。床身導(dǎo)軌傾斜角度多為4

17、5°、60°和70°，但傾斜角度太大會(huì)影響導(dǎo)軌的導(dǎo)向性及受力情況。水平床身加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運(yùn)動(dòng)精度，但這種結(jié)構(gòu)床身下部空間小，排屑困難。床身導(dǎo)軌常采用寬支撐V平形導(dǎo)軌，絲杠位于兩導(dǎo)軌之間。數(shù)控車床多采用自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架來夾持各種不同用途的刀具，受空間大小的限制，刀架的工位數(shù)量不可能太多，一般都采用6、8、10或12。數(shù)控車削中心是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，一般具有C軸控制，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，實(shí)現(xiàn)C軸Z軸插補(bǔ)或C軸X軸插補(bǔ)。它的回轉(zhuǎn)刀架還可以安置動(dòng)力刀具，使工件在一次裝夾下，除完成一般車削外，還可在工件軸向或徑向等部位進(jìn)行鉆銑等加工

18、。2.4.2影響數(shù)控車床布局的因素1.工件的形狀、尺寸和質(zhì)量 隨著工件尺寸、形狀和質(zhì)量的變換，數(shù)控車床的布局可有臥式車床、落地車床、單立柱立式車床、雙立柱立式車床和龍門移動(dòng)式立式車床的變化。當(dāng)工件的直徑1250mm時(shí)，可用普通臥式車床加工；當(dāng)工件直徑mm時(shí)，采用單立柱立式車床加工；當(dāng)工件直徑為25008000mm時(shí)，采用雙立柱立式車床加工。根據(jù)以上要求以及任務(wù)書中給定的數(shù)據(jù)（最大加工直徑320mm、拖板上最大加工直徑160mm、最大加工長度為500mm），綜合考慮，本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床采用臥式普通車床的形式。2.車床的生產(chǎn)率要求 隨著生產(chǎn)率要求的不同，數(shù)控車床的布局可以產(chǎn)生單主軸單刀

19、架、單主軸雙刀架、雙主軸雙刀架等不同的結(jié)構(gòu)變化。本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床是小型的數(shù)控車床，它的生產(chǎn)率不是很高，因此，這次的數(shù)控車床采用單主軸單刀架的形式。3.機(jī)床精度 隨著機(jī)床精度的不同，數(shù)控車床的布局要考慮到切削力、切削熱、和切削振動(dòng)的影響。要是這些因素對(duì)精度影響最小，機(jī)床的布局就要考慮都各部件的剛度、抗振性和在受熱時(shí)使得熱變形的影響在不敏感的方向。由此可看出，在臥式數(shù)控車床的布局中，刀架和導(dǎo)軌的布局已成為重要的影響因素。刀架和導(dǎo)軌的位置較大的影響了機(jī)床和刀具的調(diào)整、工件的裝卸、機(jī)床操作的方便性以及機(jī)床的加工精度。數(shù)控車床的床身和導(dǎo)軌的布局主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑板、立式

20、床身等。其中平床身的加工工藝性好，部件精度容易保證。另外，平床身機(jī)床工件重量產(chǎn)生的變形方向向下，它與刀具運(yùn)動(dòng)方向垂直，對(duì)加工精度的影響較小。雖然操作、防護(hù)性能稍差，但其敞開面寬，起吊容易，裝卸比較方便。在本次設(shè)計(jì)中，根據(jù)客戶要求，CK6132采用平床身平滑板式。第3章CK6132動(dòng)力參數(shù)的確定機(jī)床各傳動(dòng)部件的參數(shù)都是根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)（軸或絲杠的直徑、帶的類型）來設(shè)計(jì)計(jì)算的。如果動(dòng)力參數(shù)定的過大，將會(huì)使設(shè)計(jì)出來的機(jī)床過于的笨重，浪費(fèi)了材料和電力；如果動(dòng)力參數(shù)又定的太小，又會(huì)影響到機(jī)床本身的性能。確定動(dòng)力參數(shù)的方法是要通過調(diào)查研究和科學(xué)的實(shí)驗(yàn)及計(jì)算來實(shí)現(xiàn)。在本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床中，主要涉及到

21、主軸電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算及進(jìn)給驅(qū)動(dòng)過程中Z軸和X軸方向電機(jī)的額定扭矩的計(jì)算，并按照計(jì)算結(jié)果來選擇合適的電機(jī)。還有對(duì)所選擇的滾珠絲杠進(jìn)行強(qiáng)度的校核等的設(shè)計(jì)。3.1主運(yùn)動(dòng)功率的確定在確定主運(yùn)動(dòng)功率之前，首先要選擇一個(gè)具有代表性的典型的工況。這個(gè)典型工況所選用的切削用量不是車床所能達(dá)到的切削用量的極限值。而是要選用在實(shí)際的切削過程中最常用到的，最能代表車床切削性能的切削用量。所選定的這個(gè)切削用量雖然不是極限值，但是也是在加工過程中最常用的切削用量中的較大的數(shù)值。3.1.1切削用量的選擇 根據(jù)加工工藝的要求合理的選擇切削用量，是確定機(jī)床參數(shù)的基本依據(jù)。切削用量包括三要素為切削速度vc、進(jìn)給量f、背吃刀量a

22、p.。因此在選擇切削用量的時(shí)候，應(yīng)該要考慮到以下幾個(gè)方面的關(guān)系：1.切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，材料的切除率與切削用量三要素vc、f、ap均保持線性關(guān)系，其中任一參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。但由于刀具壽命的制約，當(dāng)任一參數(shù)增大時(shí)，其它兩參數(shù)必須減小。因此，在指定切削用量時(shí)，使三要素獲得最佳組合，此時(shí)的高生產(chǎn)率才是合理的。2.刀具壽命 切削用量三要素對(duì)刀具壽命影響的大小，按順序?yàn)関c、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時(shí)，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進(jìn)給量；最后按照確定的刀具壽命公式求出切削速度。對(duì)于專用機(jī)床來說，為了保證刀具的使用壽命，切削用量不宜過大。3

23、.加工表面粗糙度 對(duì)于粗加工，在切削力和刀片大小允許時(shí)，首先應(yīng)進(jìn)卡能的加大ap，相應(yīng)的降低f、vc，使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除。在機(jī)床、工件、刀具和刀具夾持剛度等允許時(shí)，粗加工也可以盡可能提高f，并適當(dāng)降低vc；對(duì)于精加工，增大進(jìn)給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時(shí)抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。在多刀切削或使用組合刀具切削時(shí)，應(yīng)按各把刀具允許的切削用量中最低的參數(shù)，作為調(diào)整機(jī)床的參數(shù)。對(duì)自動(dòng)化加工，各工位加工工序的切削用量，要按生產(chǎn)節(jié)拍進(jìn)行平衡。在車床上粗加工零件時(shí)，切削力和切削用量都比較的大，所以選擇粗車直徑為40mm,材料為45鋼的棒料的外圓面為典型的工況。假設(shè)棒料經(jīng)過調(diào)制處理

24、，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)便覽表8-7優(yōu)質(zhì)碳素鋼可知45鋼的硬度為217255HB。根據(jù)金屬機(jī)械加工工藝人員手冊P734表10-1硬質(zhì)合金車刀縱車削外圓的切削速度v可選取刀具材料為YT15。根據(jù)機(jī)械加工工藝手冊P507表2.4-3硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時(shí)的進(jìn)給量選取車刀刀桿尺寸BH為1625、工件直徑為40mm、ap=2mm時(shí)進(jìn)給量f=0.5mm/r。根據(jù)金屬機(jī)械加工人員手冊P1056表14-1切削速度計(jì)算公式中結(jié)構(gòu)碳鋼在出粗加工時(shí)，切削深度為2mm時(shí)的切削速度 （4-1）式中： 系數(shù) t車刀的耐用度3.1.2車削時(shí)車削力的計(jì)算根據(jù)金屬機(jī)械加工人員手冊1058頁表14-2切削力的計(jì)算 （4-2

25、） （4-3） （4-4）式中： 系數(shù)3.1.3主傳動(dòng)中電機(jī)的功率和型號(hào)的確定查閱實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊可以知道主電動(dòng)機(jī)功率的計(jì)算公式，即： （4-5）式中： 主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率，單位為kW; 切削功率，單位為kW； 主傳動(dòng)鏈的總效率，一般在通用機(jī)床上可取0.700.85。當(dāng)結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速較低時(shí)取大值。切削功率的確定應(yīng)該在加工工藝的基礎(chǔ)上來進(jìn)行分析。通用機(jī)床應(yīng)該選擇對(duì)切削功率有決定性影響的若干加工情況；專用機(jī)床應(yīng)該要按典型工件的加工情況來考慮，然后根據(jù)選用的切削用量來計(jì)算切削功率。本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床是通用型的小型數(shù)控車床，所以它的切削功率有決定性的影響著若干的加工情況。查閱機(jī)械制造技術(shù)公

26、式（211）可得切削功率的計(jì)算公式： （4-6）所以機(jī)床的切削功率為： （4-7）由于本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床中主電機(jī)與主軸之間的連接是通過V帶傳動(dòng)來實(shí)現(xiàn)的，通過查閱實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊表1.1-10可以查得V帶的傳動(dòng)效率，因此主運(yùn)動(dòng)電機(jī)的功率為： （4-8）按照上面計(jì)算的結(jié)果，可以確定選擇額定功率為4kW的三相變頻電動(dòng)機(jī)是完全能夠滿足本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床的正常運(yùn)行的。查閱網(wǎng)上資料，選用上海森力瑪YPNC系列主軸變頻專用電機(jī)YPNC-33.3-4-B。3.2進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件傳動(dòng)功率的計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)變換機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向機(jī)構(gòu)、執(zhí)行件組成

27、，它是實(shí)現(xiàn)成形加工運(yùn)動(dòng)所需的運(yùn)動(dòng)及動(dòng)力的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性有關(guān)。3.2.1數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)要求為了確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，應(yīng)注意以下要求。1.提高傳動(dòng)精度和剛度數(shù)控機(jī)床本身的精度，尤其是進(jìn)給傳動(dòng)裝置的傳動(dòng)精度和定位精度對(duì)零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，是數(shù)控機(jī)床的特征指標(biāo)。為此，首先要保證各個(gè)傳動(dòng)件的加工精度，尤其是提高滾珠絲杠螺母副(直線進(jìn)給系統(tǒng))、蝸桿副(圓周進(jìn)給系統(tǒng))的傳動(dòng)精度。另外，在進(jìn)給傳動(dòng)鏈中加入減速齒輪以減小脈沖當(dāng)量(即伺服

28、系統(tǒng)接收一個(gè)指令脈沖驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的距離)，從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度分析，也可以提高傳動(dòng)精度；通過預(yù)緊傳動(dòng)滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動(dòng)件的間隙等辦法，來提高傳動(dòng)精度和剛度。2.減少各運(yùn)動(dòng)零件的慣量傳動(dòng)件的慣量對(duì)進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性都有影響，尤其是高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零件，其慣量的影響更大。在滿足傳動(dòng)強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減少運(yùn)動(dòng)部件的慣量。3.減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導(dǎo)軌。在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，為了減小摩擦阻力，消除低速進(jìn)給爬行現(xiàn)象，提高整個(gè)伺服進(jìn)給系統(tǒng)穩(wěn)定性，廣泛采用滾珠絲杠和滾動(dòng)導(dǎo)軌以及塑料導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)

29、軌等。4.響應(yīng)速度快所謂快速響應(yīng)特性是指進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)輸入指令信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度?？焖夙憫?yīng)是伺服進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能，反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。工件加工過程中，工作臺(tái)應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，在運(yùn)行時(shí)不出現(xiàn)丟步和多步現(xiàn)象。進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響到機(jī)床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計(jì)中應(yīng)使機(jī)床工作臺(tái)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能達(dá)到最佳值，以提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性。5.較強(qiáng)的過載能力由于電動(dòng)機(jī)頻繁換向，且加減速度很快，電動(dòng)機(jī)可能在過載條件下工作，這就要求電動(dòng)機(jī)有較強(qiáng)的過載能力，一般要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載46 倍而不損壞。6.穩(wěn)定性好

30、，壽命長穩(wěn)定性是伺服進(jìn)給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進(jìn)給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負(fù)載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼及增益等都有關(guān)系，適當(dāng)選擇的各項(xiàng)參數(shù)，并能達(dá)到最佳的工作性能，是伺服進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo)。所謂伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的壽命，主要指其保持?jǐn)?shù)控機(jī)床傳動(dòng)精度和定位精度的時(shí)間長短，即各傳動(dòng)部件保持其原來制造精度的能力。為此，應(yīng)合理選擇各傳動(dòng)部件的材料、熱處理方法及加工工藝，并采用適當(dāng)?shù)臐櫥绞胶头雷o(hù)措施，以延長其壽命。7.使用維護(hù)方便數(shù)控機(jī)床屬于高精度自動(dòng)控制機(jī)床，主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜的生產(chǎn)加工，機(jī)床的開機(jī)率相應(yīng)就高，因而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)

31、設(shè)計(jì)應(yīng)便于維護(hù)和保養(yǎng)，最大限度地減少維修工作量。3.2.2計(jì)算進(jìn)給部件傳動(dòng)功率的相關(guān)公式及原理在進(jìn)給傳動(dòng)和主傳動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)的通用機(jī)床上，如普通車床和鉆床，由于進(jìn)給傳動(dòng)所消耗的功率與主運(yùn)動(dòng)相比是很小的，因此在一般情況下是可以忽略進(jìn)給所需要的功率的。在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)與空行程傳動(dòng)共用一個(gè)電機(jī)的機(jī)床上，如升降臺(tái)銑床，也不必單獨(dú)考慮進(jìn)給所需要的功率，因?yàn)槭股蹬_(tái)快速移動(dòng)所需要的空行程傳動(dòng)功率比進(jìn)給傳動(dòng)帶來的功率要大的多。對(duì)于進(jìn)給方向的傳動(dòng)采用單獨(dú)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的機(jī)床，都需要確定進(jìn)給傳動(dòng)所需要的傳動(dòng)功率，因此在本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床中在進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的Z軸和X軸方向是通過采用兩個(gè)單獨(dú)的電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的，所以對(duì)于這次

32、設(shè)計(jì)的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是需要進(jìn)行傳動(dòng)功率的計(jì)算的。通過實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊第P497頁的內(nèi)容可以知道，進(jìn)給方向的傳動(dòng)功率是由進(jìn)給牽引力、進(jìn)給速度和機(jī)械效率來決定，則三者之間的關(guān)系為： （4-9）進(jìn)給牽引力是與導(dǎo)軌有關(guān)系的，對(duì)于導(dǎo)軌的選擇在這里不進(jìn)行詳細(xì)的敘述，這方面的內(nèi)容會(huì)在后面進(jìn)行詳細(xì)的講解，因此這里只使用現(xiàn)成的結(jié)果。CK6132數(shù)控車床采用滑動(dòng)導(dǎo)軌，橫向?qū)к壊捎镁匦稳切螌?dǎo)軌，徑向?qū)к夁x用燕尾槽形。矩形三角形導(dǎo)軌牽引力的計(jì)算公式為： （4-10）燕尾形導(dǎo)軌牽引力的計(jì)算公式為： （4-11）式中： G移動(dòng)部件的重力，單位為N; 當(dāng)量摩擦系數(shù)； 考慮傾覆力矩影響系數(shù)； 、切削分力,單位為N，其中為沿進(jìn)

33、給方向的分力；在正常潤滑的情況下，k和f可取如下的數(shù)值：矩形三角形： k=1.11.15 ; f=0.150.18 ;燕尾槽形： k=1.4 ; f=0.2第4章零部件的選用4.1滾珠絲杠的選用及校核4.1.1滾珠絲杠副傳動(dòng)的概述在絲杠螺母的傳動(dòng)中，它四種類型的絲杠螺母傳動(dòng)，即：滑動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)、滾珠絲杠螺母傳動(dòng)、滾動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)和液體靜壓絲杠螺母傳動(dòng)。在現(xiàn)在的機(jī)床應(yīng)用中用的最多的是滑動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)和滾珠絲杠螺母傳動(dòng)。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，是數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中使用最為廣泛的傳動(dòng)裝置。其工作原理如圖5-1所示。在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形旋槽，這兩個(gè)圓弧形

34、旋槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)加入滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在螺旋滾道內(nèi)滾動(dòng)，迫使二者發(fā)生軸向相對(duì)位移。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個(gè)閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是滾動(dòng)摩擦，僅在滾珠之間存在滑動(dòng)摩擦。圖4-1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)滾珠絲杠螺母副與滑動(dòng)絲杠螺母副相比有以下的優(yōu)點(diǎn)：1.摩擦小，效率高。一般情況下，它的機(jī)械效率在90以上，約比滑動(dòng)絲杠傳動(dòng)的機(jī)械效率高24倍。因此，在同樣負(fù)荷下，驅(qū)動(dòng)扭矩較滑動(dòng)絲杠減少2/33/4。同時(shí)它的逆?zhèn)鲃?dòng)效率也很高，接近于正傳動(dòng)效率，因此它可以比較容易地把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)

35、。2.由于是滾動(dòng)摩擦，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差極小，無論是靜止還是高、低速時(shí)，摩擦扭矩幾乎不變，因此靈敏度高，傳動(dòng)平穩(wěn)。3.磨損少，壽命長。滾珠絲杠副中的主要零件，如絲杠、螺母、滾珠和滾珠循環(huán)返回裝置中部分零件，均經(jīng)熱處理，并有很高的表面光潔度，再加上滾動(dòng)摩擦的磨損很少，因此具有很好的耐磨性。4.可消除軸向間隙，提高軸向剛度。滾珠絲杠副因其摩擦小、效率高，預(yù)緊后仍能輕快的傳動(dòng)，因此它能通過預(yù)緊完全消除間隙，使反向時(shí)沒有空行程，且可通過預(yù)緊給予一定的預(yù)變形來提高軸向剛度。5.使用可靠、潤滑簡單、維修方便。6.有專業(yè)廠生產(chǎn)，使用配套方便4.1.2滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式滾珠絲杠副的滾珠循環(huán)類型分為：外循環(huán)滾

36、珠絲杠和內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠兩種。外循環(huán)滾珠絲杠又可以分為螺旋槽式和插管式兩種。圖4-2內(nèi)、外循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)滾珠絲杠又可以分為螺旋槽式和插管式兩種。它們的特點(diǎn)分別為：螺旋槽式外循環(huán)滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡單，螺母外徑較??；缺點(diǎn)：螺旋槽同通孔不易連接準(zhǔn)確，擋珠器剛性差，耐磨性差。插管式外循環(huán)滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：彎管有兩半合成，采用工壓件，工藝性好；缺點(diǎn)：螺母徑向尺寸較大，如用彎管端部作擋珠器，則剛性差，易磨損。內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)：一列只有一圈滾珠，因而工作的滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失少，效率高，螺母徑向尺寸??；缺點(diǎn)：制造較困難，在大螺距的情況下，螺母的軸向尺寸偏大。經(jīng)過上面三種滾珠絲杠的優(yōu)點(diǎn)和缺

37、點(diǎn)的比較，決定本次設(shè)計(jì)中Z軸和X軸方向的滾珠絲杠采用內(nèi)循環(huán)式的滾珠絲杠。數(shù)控機(jī)床中，一般都是采用雙螺母來進(jìn)行預(yù)緊的。在雙螺母的預(yù)緊中又可以分為：墊片式、螺紋式和齒差式三種。它們的特點(diǎn)分別為：雙螺母墊片式的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，裝卸方便，但是調(diào)整不便，當(dāng)滾道有磨損時(shí)，不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。如圖4-3所示圖4-3雙螺母墊片調(diào)隙式滾珠絲杠螺母副雙螺母螺紋式的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)較緊湊，工作可靠，滾道磨損是可隨時(shí)調(diào)整，但是預(yù)緊量不很準(zhǔn)確，應(yīng)用較普遍。如圖4-4所示。圖4-4雙螺母螺紋調(diào)隙式滾珠絲杠螺母副雙螺母齒差式的特點(diǎn)：能精確調(diào)整預(yù)緊量，但是結(jié)構(gòu)尺寸較大，裝配調(diào)整比較復(fù)雜。多用于高精度的傳動(dòng)。如圖4-

38、5所示。圖4-5 齒差調(diào)隙式滾珠絲杠螺母副1、5螺母 2滾珠 3套筒 4絲杠 6內(nèi)齒圈通過上面三種預(yù)緊方式的特點(diǎn)，然后再結(jié)合使用中的調(diào)查，在本次的設(shè)計(jì)中Z軸和X軸的滾珠絲杠決定采用雙螺母墊片式的預(yù)緊方式。由于螺母內(nèi)的各圈滾珠所承受的載荷是不等，第一圈滾珠約承受軸向載荷的3045，第五圈以后，承載已極小，所以多于五圈的結(jié)構(gòu)是不合理的。為了提高滾珠的流暢性，在一列循環(huán)回路內(nèi)，滾珠數(shù)應(yīng)小于150個(gè)，且不得超過3.5全，否則應(yīng)該改成雙列或多列結(jié)構(gòu)。4.1.3滾珠絲杠副的型號(hào)把上面采用到的滾珠絲杠的各部分的結(jié)構(gòu)結(jié)合起來，Z軸和X軸的滾珠絲杠采用啟東市華森絲杠制造有限公司提供的滾珠絲杠。按照他們公司提高的

39、精密滾珠絲杠副手冊，決定：Z軸方向的滾珠絲杠的代號(hào)為：FND25063P3FN滾珠絲杠的循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)； D 滾珠絲杠采用的預(yù)緊方式為雙螺母墊片式預(yù)緊； 25滾珠絲杠的公稱直徑為25mm；06滾珠絲杠的導(dǎo)程為6mm；3 滾珠絲杠負(fù)荷鋼球圈數(shù)為3圈P3定位滾珠絲杠，且滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí)；X軸方向的滾珠絲杠的代號(hào)為：FND14043P3FN滾珠絲杠的循環(huán)方式為內(nèi)循環(huán)；D 滾珠絲杠采用的預(yù)緊方式為雙螺母墊片式預(yù)緊；14滾珠絲杠的公稱直徑為14mm；04滾珠絲杠的導(dǎo)程為4mm； 3 滾珠絲杠負(fù)荷鋼球圈數(shù)為3圈；P3定位滾珠絲杠，且滾珠絲杠的精度等級(jí)為3級(jí)4.1.4滾珠絲杠副支承的選擇絲杠的軸承

40、組合及軸承座以及其它零件的連接剛性不足，將嚴(yán)重影響到滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度，因此，在設(shè)計(jì)安裝時(shí)應(yīng)該認(rèn)真考慮到這個(gè)問題。為了提高軸向剛度，常用以止推軸承為主的軸承組合來支承絲杠，當(dāng)軸向載荷較小時(shí)，也可用角接觸球軸承來支承絲杠。常用的絲杠安裝有以下幾種：圖4-6珠絲杠在機(jī)床上的支承形式第一種支承方式：一端固定，一端自由。如圖5-6（a）所示，這種支撐結(jié)構(gòu)簡單，絲杠的軸向剛度比兩端的低，絲杠的壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速都較低，設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉伸。對(duì)于行程小、轉(zhuǎn)速較低的短絲杠和豎直的絲杠可采用懸臂支承結(jié)構(gòu)。第二種支承方式：兩端游動(dòng)。如圖5-6（b）所示，兩端支承的安裝方式屬于一般的安裝方式，適合于中

41、等轉(zhuǎn)速的場合。第三種支承方式：一端固定，一端游動(dòng)。如圖5-6（c）所示，即一端安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，另一端僅安裝深溝球軸承，其軸向剛度較低，使用時(shí)應(yīng)注意減少絲杠熱變形的影響。特點(diǎn)是：雙推端可預(yù)拉伸安裝，預(yù)緊力小，軸承壽命較高，適用于中速、傳動(dòng)精度高的長絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)。第四種支承方式：兩端固定。如圖5-6（d）所示，即兩端分別安裝推力軸承與深溝球軸承的組合，并施加預(yù)緊力，其軸向剛度最高。特點(diǎn)是：適合于高剛度、高轉(zhuǎn)速、高精度的精密絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)，但隨溫度的升高會(huì)使絲杠的預(yù)緊力增大，易造成兩端支承的預(yù)緊力的不對(duì)稱。在本次的設(shè)計(jì)中，Z軸方向的滾珠絲杠采用的是長絲杠，它的左端既要承受軸向力又要承受

42、徑向力，而它的右端就只要承受一個(gè)徑向力；再通過上面滾珠絲杠的四種支承方式及它們各自的特點(diǎn)的比較，故Z軸方向的滾珠絲杠采用第三種支承方式，即“一端固定，一端游動(dòng)”式。X軸方向的滾珠絲杠，它的前端是懸空的，通過聯(lián)接套直接與電機(jī)連接的，而它的后端承受軸向力和徑向力，和通過上面滾珠絲杠的四種支承方式及它們各自的特點(diǎn)的比較，故X軸方向的滾珠絲杠采用第一種支承方式，即“一端固定，一端自由”式。由于X軸方向的絲杠是垂直安裝的，為了防止因驅(qū)動(dòng)力中斷而發(fā)生逆?zhèn)鲃?dòng)，因此要安裝自鎖、制動(dòng)或重力平衡的裝置。一般常用的裝置是體積小、重量輕、易于安裝的超越離合器。4.1.5滾珠絲杠副軸承的選用滾動(dòng)軸承與滑動(dòng)軸承相比，具有

43、摩擦阻力小、效率高、起動(dòng)容易、潤滑簡便等，同時(shí)滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)廠家生產(chǎn)，選用和更換都很方便，因此本次的設(shè)計(jì)中，Z軸和X軸方向的滾珠絲杠副選用滾動(dòng)軸承。選擇滾動(dòng)軸承的型號(hào)時(shí)，一般主要從以下幾個(gè)方面因素來考慮：1.載荷的大小、方向和性質(zhì)2.軸承的轉(zhuǎn)速3.調(diào)心性能要求4.裝配的空間5.安裝與裝卸要方便6.經(jīng)濟(jì)性在本次的設(shè)計(jì)中，在考慮過了以上因素以后，Z軸方向滾珠絲杠的左端采用深溝球軸承與雙向推力球軸承組合的形式，而右端只用了一個(gè)深溝球軸承；X軸方向滾珠絲杠的后端也采用深溝球軸承與推力球軸承組合的形式。以上各軸承的型號(hào)見CK6132數(shù)控車床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的裝配圖。4.2導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)機(jī)床

44、上的運(yùn)動(dòng)部件必須沿著床身或立柱或橫梁上的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌的主要功能是導(dǎo)向和承載作用。導(dǎo)軌使運(yùn)動(dòng)部件沿一定軌跡運(yùn)動(dòng)，從而保證各部件的相對(duì)位置和相對(duì)位置精度。導(dǎo)軌承受部件及工件的重量和切削力。導(dǎo)軌在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。導(dǎo)軌簡單的可以分為兩類：滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌?；瑒?dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌相比：結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大的優(yōu)點(diǎn)；當(dāng)然在相比之下，摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、精摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行等缺點(diǎn)也是很顯而易見的。雖然是如此，但是考慮到本次設(shè)計(jì)的CK6132數(shù)控車床精度要求不是很高，而且還要考慮到經(jīng)濟(jì)問題，所以本次設(shè)計(jì)的數(shù)控車床采用普通滑動(dòng)導(dǎo)軌。4.2.1滑動(dòng)導(dǎo)軌的類

45、型導(dǎo)軌導(dǎo)向精度的高低，剛度的大小，減振能力的好壞，摩擦損失的大小，磨損對(duì)加工精度影響的大小和受力的情況，在很大程度上取決于導(dǎo)軌的截面形狀。下面就來介紹一下滑動(dòng)導(dǎo)軌的幾種基本類型：1.矩形導(dǎo)軌制造簡單，剛度和承載能力大，水平方向和垂直方向上的位移互不影響，因此安裝調(diào)試都很方便。矩形導(dǎo)軌中起導(dǎo)向作用的導(dǎo)軌面磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，所以需要有間隙調(diào)整裝置。2.雙三角形導(dǎo)軌這種導(dǎo)軌同時(shí)起支撐、導(dǎo)向作用，磨損后相對(duì)位置不變，能自行補(bǔ)償垂直方向和水平方向的磨損，導(dǎo)向精度高，但要求四個(gè)表面的刮削或磨削后接觸，工藝性較差，床身與運(yùn)動(dòng)部件熱變形不一樣時(shí)，不易保證四個(gè)面同時(shí)接觸。3.燕尾導(dǎo)軌其磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間

46、隙，需用鑲條調(diào)整。兩燕尾面起壓板作用，用一根鑲條就可以調(diào)整水平、垂直方向的間隙。導(dǎo)軌制造、檢驗(yàn)和修理較復(fù)雜、摩擦阻力大。當(dāng)承受垂直作用力時(shí)，它以支撐平面為主要工作面，它的剛度與矩形導(dǎo)軌相似；當(dāng)承受顛簸力矩時(shí)，其斜面為主要工作面。剛度較低。燕尾導(dǎo)軌一般用于要求高度小的多層移動(dòng)部件，兩個(gè)導(dǎo)軌面間的夾角為。4.矩形三角形導(dǎo)軌不需要鑲條調(diào)整間隙，導(dǎo)向精度好，加工裝配比較方便，溫度變化不會(huì)改變導(dǎo)軌面的接觸情況，但熱變形會(huì)使移動(dòng)部件水平偏移，兩條導(dǎo)軌磨損不同，對(duì)位置精度有影響。5.圓柱導(dǎo)軌制造簡單，主要用于受軸向負(fù)荷的導(dǎo)軌（抗彎剛對(duì)?。?，適用于同時(shí)作直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)的場合?；瑒?dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)果簡單、制造方便、剛

47、度好、抗震性高等優(yōu)點(diǎn)，但普通滑動(dòng)導(dǎo)軌存在靜摩擦系數(shù)大，且動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度的變化而變化。近年來，由于新型工程材料的出現(xiàn)，出現(xiàn)了貼塑導(dǎo)軌，其摩擦性能好，耐磨性好，減震性好、工藝性好。綜上所述，在本次的設(shè)計(jì)中，對(duì)導(dǎo)軌的要求沒有很高的要求，通過參考類似數(shù)控車床的導(dǎo)軌，所以床身上的導(dǎo)軌采用矩形三角形，小拖板采用燕尾形導(dǎo)軌，尾座上的導(dǎo)軌采用矩形三角形導(dǎo)軌，可貼塑處理。4.2.2滑動(dòng)導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)為保證導(dǎo)軌的正常運(yùn)行，運(yùn)動(dòng)件與承載件之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙如果過小，就會(huì)增加摩擦力，使運(yùn)動(dòng)不靈活，會(huì)使導(dǎo)向精度降低。所以調(diào)整方法如下：1.采用磨、刮相應(yīng)的接合面或加墊片的方法，以獲取適當(dāng)?shù)拈g隙。2.鑲條的調(diào)整，這是側(cè)向間隙常用的調(diào)整方法，鑲條有直鑲條和斜鑲條兩種。在本次設(shè)計(jì)中，為了調(diào)整床身上的矩形三角形導(dǎo)軌的間隙，采用了在導(dǎo)軌兩側(cè)各放置一套鑲條及壓板，這樣能保證導(dǎo)軌間隙調(diào)整后，中心位置不變。而在拖板上的燕尾形導(dǎo)軌采用了燕尾導(dǎo)軌常用的平頭斜鑲條調(diào)整間隙，平頭斜鑲條由兩個(gè)特制的螺釘固定，避