數(shù)控銑削機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 題 目 數(shù)控銑削機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué) 院 航空制造工程學(xué)院專 業(yè) 名 稱 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級 學(xué) 號 學(xué) 生 姓 名 指 導(dǎo) 教 師 江一 日 期 2013 年 6 月 17 日學(xué)士學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明本人聲明，所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立完成的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含法律意義上已屬于他人的任何形式的研究成果,也不包含本人已用于其他學(xué)位申請的論文或成果。對本文的研究作出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式表明。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。作者簽名： 日期：學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、

2、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)南昌航空大學(xué)可以將本論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期：導(dǎo)師簽名： 日期：數(shù)控銑削機(jī)床機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名：吳兵昌 班級：090317 指導(dǎo)老師：江一摘 要：從研究數(shù)控龍門銑床著手，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)了一臺(tái)小型及多種工件加工功能的數(shù)控龍門銑床，滿足了生產(chǎn)和設(shè)計(jì)的要求。整個(gè)龍門銑床主要包括橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、立柱、橫梁、底座、工作臺(tái)等主要組部件。其中所有進(jìn)給機(jī)構(gòu)均采用精密滾珠絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，并由伺服電機(jī)進(jìn)行

3、驅(qū)動(dòng)。主軸箱安裝在龍門架上，運(yùn)用類比法自行設(shè)計(jì)了滾珠絲杠螺母副的制動(dòng)裝置。全面闡述了數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計(jì)特點(diǎn)，論述了采用伺服電機(jī)和滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)。詳細(xì)介紹了數(shù)控龍門銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及校核，并進(jìn)行了確認(rèn)。另外匯總了有關(guān)技術(shù)參數(shù)。關(guān)鍵詞： 龍門銑床 數(shù)控 伺服電機(jī) 滾珠絲杠指導(dǎo)老師簽名：Design of CNC milling machine tool mechanismStudent name : Wu Bingchang Class: 090317Supervisor: Jiang YiAbstract：Begins from the research CNC planer ty

4、pe milling machine, to profit from the domestic and foreign advanced experiences, designed one to use in the sheet material and various workpiece the numerical control CNC planer type milling machine, has satisfied the production and the design request.Elaborated comprehensively the numerical contro

5、l CNC planer type milling machines structure principle, the design feature, elaborated has used step-by-steps the electrical machinery and the ball bearing guide screw nut vice-merit. Introduced in detail the numerical control CNC planer type milling machines structural design and the examination, a

6、nd have carried on the analysis. And has compiled the related technical parameter.Keywords： planer type milling machine Board Numerical control Step-by-steps the electrical machinery Ball bearing guide screw nut Signature of Supervisor:目 錄1 緒論11.1 背景11.2 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展11.3 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理11.3.1 數(shù)控機(jī)床的組成11.4

7、 本章小節(jié)32 數(shù)控龍門銑床總體方案設(shè)計(jì)32.1 機(jī)床的設(shè)計(jì)要求42.2 設(shè)計(jì)方案42.3 本章小節(jié)63 機(jī)床主軸系統(tǒng)與龍門架設(shè)計(jì)73.1 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求73.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)73.2.1 主傳動(dòng)功率73.2.2 驅(qū)動(dòng)源的選擇73.2.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定83.2.4傳動(dòng)軸的材料選擇與估算103.2.5齒輪模數(shù)的估算123.3主軸箱展開圖的設(shè)計(jì)123.3.1設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟133.3.2 有關(guān)零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的確定133.3.3 各軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)153.3.4 主軸組件的剛度和剛度損失的計(jì)算：163.4 零件的校核173.4.1齒輪強(qiáng)度校核173.5龍門架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)173.6 本章小節(jié)194

8、進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)214.1 對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求214.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求214.3滾珠絲杠的選擇214.3.1 滾珠絲杠副的導(dǎo)程224.4伺服電機(jī)的選擇234.5 伺服進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)254.6 本章小節(jié)255 床身、橫梁導(dǎo)軌和工作臺(tái)265.1 床身結(jié)構(gòu)265.1.1 對床身結(jié)構(gòu)的基本要求265.1.2 床身的結(jié)構(gòu)265.2 導(dǎo)軌275.2.1 導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù)275.2.2 導(dǎo)軌的安裝275.3 工作臺(tái)285.4 本章小節(jié)28結(jié)論29參考文獻(xiàn)30致謝311 緒論1.1 背景二十世紀(jì)中期以來，由于航空和航天技術(shù)的快捷發(fā)展，對于各種飛行器的加工提出更好更快的要求。這些零件形狀大都

9、相當(dāng)復(fù)雜，材料多為難加工的合金，用傳統(tǒng)的機(jī)床和工藝方法進(jìn)行加工，不能保證精度，也很難提高生產(chǎn)效率，隨著計(jì)算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展，是數(shù)控機(jī)床的設(shè)想成為現(xiàn)實(shí)，且已經(jīng)或即將成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)過程的基本環(huán)節(jié)。也就是說，結(jié)合現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)實(shí)際，根據(jù)我國的國情，在滿足系統(tǒng)基本功能的前提下，盡可能降低價(jià)格、提高生產(chǎn)率、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低廢品率、提高加工精度、節(jié)約工裝費(fèi)用、降低生產(chǎn)成本、縮短生產(chǎn)周期、減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，以致使企業(yè)取得最好的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效果，在這種總的前提和要求下，就必須使機(jī)械加工自動(dòng)化，適應(yīng)于生產(chǎn)對象經(jīng)常改變的情況，并且具有較好的通用性，較大的柔性。因此經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床就這樣被設(shè)計(jì)并被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代化生

10、產(chǎn)當(dāng)中。1.2 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用與發(fā)展隨著社會(huì)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)械加工產(chǎn)品的形狀和結(jié)構(gòu)不斷改進(jìn)，對加工質(zhì)量的要求越來越高。由于產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，目前在一般機(jī)械加工中單件、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品約占70%-80%。為了保證產(chǎn)品的質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率和降低成本，要求機(jī)床不僅具有較好的通用性和靈活性，而且加工過程要盡可能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控技術(shù)就是在這種條件下發(fā)展起來的，適用于精度高、零件形狀復(fù)雜的單價(jià)及小批量生產(chǎn)，以數(shù)字形式實(shí)現(xiàn)控制的一門技術(shù)。1.3 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理1.3.1 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機(jī)床主機(jī)組成，如圖1-1：1控制介質(zhì)控制

11、介質(zhì)是存貯數(shù)控加工所需要的全部動(dòng)作和刀具相對于工作位置信息的媒介物，它記載著加工零件的加工程序。常用的有穿孔帶、穿孔卡片、磁帶和磁盤等。圖1-2數(shù)控機(jī)床的組成 圖1-1控制系統(tǒng)2數(shù)控裝置它是數(shù)控機(jī)床的核心。先導(dǎo)數(shù)控機(jī)床都采用計(jì)算機(jī)數(shù)控裝置，既CNC(computerized numerial control)裝置。他能完成信息輸入、存儲(chǔ)、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實(shí)現(xiàn)各種控制功能。3伺服系統(tǒng)伺服系統(tǒng)世界手術(shù)控裝置的指令，驅(qū)動(dòng)機(jī)床執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部件。包括主軸驅(qū)動(dòng)單元、進(jìn)給驅(qū)動(dòng)單元、主軸電機(jī)和進(jìn)給電機(jī)等。4測量反饋裝置該裝置由檢測元件和相應(yīng)的電路組成，其作用是檢測速度和位移，并將信息反饋出來，構(gòu)成閉環(huán)

12、控制。5機(jī)床主機(jī)主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。1.3.2數(shù)控機(jī)床的工作原理當(dāng)機(jī)床進(jìn)行加工零件時(shí)，對加工要求零件尺寸及其參數(shù)，加工步驟等專用代碼化的數(shù)字表示，通過控制介質(zhì)，輸入到控制裝置，經(jīng)微機(jī)處理后，發(fā)出控制與運(yùn)算的信息，在由伺服系統(tǒng)把脈沖信號轉(zhuǎn)換為機(jī)床移動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)加工需要。數(shù)控裝置的基本組成框圖如圖1-2： 圖1-2數(shù)控裝置的基本組成 程序編制的一般步驟：圖1-3表示的零件圖到成品的全過程，虛線框圖中即為程序編制的內(nèi)容及步驟。 圖1-3零件圖到成品的全過程坐標(biāo)軸或執(zhí)行機(jī)構(gòu)的測量裝置，用于對坐標(biāo)軸（或工作臺(tái)）實(shí)際位置的測量，并反反饋到控制系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)，

13、形成全封閉控制。后者用以對驅(qū)動(dòng)電機(jī)軸位置檢測并反饋到數(shù)控系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)形成半閉環(huán)控制若不需要檢測裝置到形成開環(huán)控制。開環(huán)系統(tǒng)簡單，易于控制，但精度差，低速不平穩(wěn)，變速扭矩小，一半用于傾覆在變化不太大或經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床上。全閉環(huán)系統(tǒng)適用于具有傳動(dòng)部件精度高，性能穩(wěn)定，使用過程溫度差變化不大的高精度數(shù)控機(jī)床。1.4 本章小節(jié)本章主要講述了數(shù)控技術(shù)的發(fā)展的背景、應(yīng)用發(fā)展及數(shù)控銑床數(shù)控機(jī)床的相關(guān)知識，包括數(shù)控機(jī)床的組成部分和工作原理。 2 數(shù)控龍門銑床總體方案設(shè)計(jì)微細(xì)加工機(jī)床的組成結(jié)構(gòu)是靈活多變的，控制部件、驅(qū)動(dòng)部件、執(zhí)行裝置的選用也有很多的方案。國內(nèi)外大多微細(xì)銑床都是立式或者臥式的，本論文采用了龍門架

14、式，本章將要介紹所設(shè)計(jì)銑床的主要組成部分。微細(xì)銑削加工機(jī)床以精密 XY 移動(dòng)單元、Z 軸移動(dòng)單元和精密主軸構(gòu)成機(jī)床本體，以工控機(jī)配置 PMAC 卡作為核心控制單元，通過伺服電機(jī)和光柵檢測系統(tǒng)等構(gòu)成檢測與伺服驅(qū)動(dòng)單元，從而構(gòu)成能夠?qū)崿F(xiàn)精密檢測與控制的小型三軸聯(lián)動(dòng)銑削加工機(jī)床，機(jī)床整體尺寸為 1500mm800mm1000mm。2.1 機(jī)床的設(shè)計(jì)要求本機(jī)床的設(shè)計(jì)，符合國家機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。定設(shè)計(jì)參數(shù)： 工作臺(tái)：1000600mm 工作臺(tái)最大荷重1t高速高效，結(jié)構(gòu)簡單可靠，功能強(qiáng)大，性能穩(wěn)定，精度較高，可用于銑削板材以及多種工件等。2.2 設(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是工作臺(tái)移動(dòng)式數(shù)控龍門銑床。工作臺(tái)移動(dòng)式數(shù)控龍

15、門銑床是指工作臺(tái)縱向移動(dòng)的龍門銑床。工作臺(tái)移動(dòng)龍門銑床的最大特點(diǎn)是：（1）造價(jià)便宜,容易制造生產(chǎn)。工作臺(tái)移動(dòng)式龍門銑床，整機(jī)長度必須兩倍于縱向行程長度，工作臺(tái)移動(dòng)式龍門銑床的整機(jī)寬度只需床身寬度加上龍門架側(cè)面厚度即可。（2）機(jī)床的動(dòng)態(tài)響應(yīng)好。工作臺(tái)移動(dòng)式龍門銑床采用的是固定龍門架,工作臺(tái)移動(dòng)可以使銑刀做切削運(yùn)動(dòng)時(shí)更加穩(wěn)定，從而保證了加工精度和機(jī)床的響應(yīng)性能。1、機(jī)械部分設(shè)計(jì)整機(jī)分為床身、龍門架、滑臺(tái)、主軸箱、三軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)機(jī)械部分及相關(guān)數(shù)控伺服部分?，F(xiàn)把設(shè)計(jì)過程中的重點(diǎn)闡述如下：床身是本次設(shè)計(jì)工作的基礎(chǔ)，床身的尺寸設(shè)計(jì)影響著對整機(jī)的設(shè)計(jì)，而且設(shè)計(jì)的合理性直接影響到整機(jī)的剛度。床身的上平面即工

16、作臺(tái)面設(shè)計(jì)有幾條T形槽，為方便工作臺(tái)面和T形槽的精刨加工，槽完全貫通。床身的左、右兩下腳各設(shè)計(jì)有一個(gè)狹長平面，用來接觸龍門架，使龍門架和床身結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定，龍門架底座直接連接機(jī)床的基座，主要是考慮力的傳遞方向與卸荷問題。因床身會(huì)受到龍門框架的重力、切削力和工件的重力，這樣的設(shè)計(jì)可使龍門框架的重力直接傳入到機(jī)床的基座上，而床身只受到工件的重力。龍門框架采用的是整體龍門架的設(shè)計(jì)概念，即把橫梁與左右立柱設(shè)計(jì)成一體，雖然使鑄造和裝配調(diào)整時(shí)的難度加大，但整體龍門框架的剛性更好，定位精度高，更重要的是使主軸箱、滑臺(tái)等部件有了裝配基準(zhǔn)?；_(tái)的設(shè)計(jì)是在龍門架和主軸箱的幾何尺寸確定后，按照主軸的中心盡量貼近橫梁上的

17、導(dǎo)軌面為原則，并把Z軸驅(qū)動(dòng)安裝在龍門架左側(cè)上，有效地減輕滑臺(tái)的重量。設(shè)計(jì)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的構(gòu)思如下：Z 軸的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲杠副和加重預(yù)壓滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副，Y 軸與 X 軸采用直徑預(yù)壓滾珠絲杠副和加硬導(dǎo)軌副，且導(dǎo)軌滑動(dòng)部分貼有工程塑料，避免低速時(shí)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且導(dǎo)軌部分設(shè)計(jì)有斜鑲條可調(diào)裝置。這樣設(shè)計(jì)使機(jī)床的整體進(jìn)給性能得以協(xié)調(diào)，各軸的進(jìn)給速度和進(jìn)給力得到了最佳匹配。橫梁的上下垂直運(yùn)動(dòng)Z軸采用精密滾珠絲杠副傳動(dòng)。由于本機(jī)床不是高速銑床，Z軸的進(jìn)給系統(tǒng)為伺服電動(dòng)機(jī)通過齒輪帶動(dòng)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)。工作臺(tái)左右移動(dòng)為Y軸，為了保證Y軸的傳動(dòng)精度，并使絲杠只受水平軸向力，故采用伺服電動(dòng)機(jī)與精密滾珠絲杠直聯(lián)方式。選

18、用的聯(lián)軸器帶有過載保護(hù)裝置，在過載時(shí)聯(lián)軸器會(huì)自動(dòng)脫開。為保證定位精度為0.002，最小分辨率0.001，采用光柵系統(tǒng)2、數(shù)控系統(tǒng)選型數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門子4-05，因?yàn)榇讼到y(tǒng)提供了龍門軸的同步功能。使用此功能，本機(jī)床可以對龍門框架進(jìn)給軸（X1，X2）實(shí)現(xiàn)無機(jī)械偏差的位移。運(yùn)動(dòng)的實(shí)際值可進(jìn)行連續(xù)比較，即使最小的偏差也可以得到糾正，因此提高了軸的運(yùn)動(dòng)精度。 圖1-1 數(shù)控龍門銑床總裝簡圖2.3 本章小節(jié)本章主要講解了數(shù)控龍門銑床的總體方案設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容有機(jī)械部分的設(shè)計(jì)和數(shù)控部分設(shè)計(jì)，根據(jù)所給要求制定出總體設(shè)計(jì)方案。3 機(jī)床主軸系統(tǒng)與龍門架設(shè)計(jì)3.1 主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求1. 具有更大的調(diào)速范圍，并

19、實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速。2. 定位精度為0.002，最小分辨率0.001和較強(qiáng)的剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)， 噪聲低。 3. 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。3.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.2.1 主傳動(dòng)功率 機(jī)床主傳動(dòng)的功率P 可由下式來確定： 式中 機(jī)床主傳動(dòng)的功率 切削功率 主傳動(dòng)鏈的總效率 數(shù)控機(jī)床的加工范圍一般都比較大，可根據(jù)有代表性的加工情況，由下式確定： 式中 主切削力的切向力（N） 切削速度（m/min） 切削扭矩 （N/cm） 主軸轉(zhuǎn)速 （r/min）主傳動(dòng)的總效率一般可取為0.700.85，數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)多用調(diào)速電機(jī)和變速來實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)鏈比較短，因此，效率可以取較大值。主傳動(dòng)中各傳動(dòng)件的尺寸都是根據(jù)其傳動(dòng)的功

20、率確定的，準(zhǔn)確合適的選用傳動(dòng)功率。3.2.2 驅(qū)動(dòng)源的選擇 機(jī)床上常用的是直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，直流電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速至最高轉(zhuǎn)速是調(diào)節(jié)磁場電流的方法來調(diào)速的，屬于恒功率，從額定轉(zhuǎn)速向下至最低轉(zhuǎn)速是調(diào)節(jié)電樞電壓的方法來調(diào)速的，屬于恒轉(zhuǎn)矩；交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)是靠調(diào)節(jié)供電頻率的方法調(diào)速。由于交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)的體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流調(diào)速電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少，所以在中小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)占有較大的優(yōu)勢，因此選用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 根據(jù)主軸要求的最高轉(zhuǎn)速3000r/min，選擇北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK-8型交流主軸電動(dòng)機(jī)，其最高轉(zhuǎn)速是4500 r/min。

21、3.2.3 轉(zhuǎn)速圖的擬定根據(jù)交流主軸電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和基本轉(zhuǎn)速可以求得交流主軸電動(dòng)機(jī)的恒定功率轉(zhuǎn)速范圍 （3-1）而主軸要求的恒定功率轉(zhuǎn)速范圍 ,遠(yuǎn)大于交流主軸電動(dòng)機(jī)所能提供的恒功率轉(zhuǎn)速范圍，所以必須串聯(lián)變速機(jī)構(gòu)的方法來擴(kuò)大其恒功率轉(zhuǎn)速范圍。設(shè)計(jì)變速箱時(shí)，考慮到機(jī)床結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，運(yùn)轉(zhuǎn)的平穩(wěn)性等因素，取變速箱的公比等于交流主軸電動(dòng)機(jī)的恒功率調(diào)速范圍，即=3，功率特性圖是連續(xù)的，無缺口和無重合的。變速箱的變速級數(shù): (3-2) 取 Z=3 確定各齒輪副的齒數(shù)： 取S=114由u=2 得Z1=38 Z1=76由u=0.67 得Z2=68 Z2=46由u=0.22 得Z3=94 Z3=20如取總效率

22、=0.75，則電動(dòng)機(jī)功率P=5.5/0.75=7.3kw?？蛇x用北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK-8型交流主軸電動(dòng)機(jī)，連續(xù)額定輸出功率為7.5kw。由此擬定主傳動(dòng)系統(tǒng)圖、轉(zhuǎn)速圖以及主軸功率特性圖分別如圖3-1、圖3-2、圖3-3。 圖3-1 主傳動(dòng)系統(tǒng)圖圖3-2轉(zhuǎn)速圖 圖3-3主軸功率特性3.2.4傳動(dòng)軸的材料選擇與估算（1）主軸的材料選擇 主軸是加工機(jī)床的重要工作單元，它的選材對機(jī)床的工作性能的影響十分顯著，在選擇的時(shí)候要考慮多方面的因素。軸的常用材料是優(yōu)質(zhì)碳素鋼 35、45、50，最常用的是45鋼和40Cr鋼。對于受載較小或不太重要的鋼，也常用Q235或Q275等普通碳素鋼。對于受力較大，軸的尺寸

23、和重量受到限制，以及有某些特殊要求的軸，可采用合金鋼，常用的有40Cr、40MnB、40CrNi 等。球墨鑄鐵和一些高強(qiáng)度鑄鐵，由于鑄造性能好，容易鑄成復(fù)雜形狀，且減振性能好，應(yīng)力集中敏感性低，支點(diǎn)位移的影響小，故常用于制造外形復(fù)雜的軸。特別是我國研制成功的稀土-鎂球墨鑄鐵，沖擊韌性好，同時(shí)具有減摩、吸振和對應(yīng)力集中敏感性小等優(yōu)點(diǎn)，已用于制造汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床上的重要軸類零件，如曲軸等。綜上所訴，采用40Cr作為主軸材料，它比較適應(yīng)中等載荷，中速轉(zhuǎn)速，能夠達(dá)到較高的精度，并且能承受一定的沖擊載荷，經(jīng)常用來制造銑床、龍門銑床、車床的主軸。根據(jù)工作條件要求，軸都要整體熱處理，一般是調(diào)質(zhì)，對不重要的

24、軸采用正火處理。對要求高或要求耐磨的軸或軸段要進(jìn)行表面處理，以及表面強(qiáng)化處理（如噴丸、輻壓等）和化學(xué)處理（如滲碳、滲氮、氮化等），以提高其強(qiáng)度（尤其疲勞強(qiáng)度）和耐磨、耐腐蝕等性能。設(shè)計(jì)的40Cr主軸需要進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理（T235）。（2）傳動(dòng)軸的估算傳動(dòng)軸除應(yīng)滿足強(qiáng)度要求外，還應(yīng)滿足剛度要求。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求高，不允許有較大的變形。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。除了載荷比較大的情況外，可以不必驗(yàn)算軸的強(qiáng)度。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。如果剛度不夠，軸上的零件如齒輪，軸承等由于軸的變形過大

25、而不能正常工作，或者產(chǎn)生振動(dòng)和噪音，發(fā)熱，過早磨損而失效，精度降低。因此，必須保證傳動(dòng)軸有足夠的剛度。通常，先確定軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。計(jì)算轉(zhuǎn)速是傳動(dòng)件傳遞全部功率時(shí)的最低轉(zhuǎn)速，各個(gè)傳動(dòng)軸上的計(jì)算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上直接得出如表3-1所示:軸III計(jì)算轉(zhuǎn)速（r/min）1500750173表3-1各軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速各軸功率和扭矩計(jì)算： 已知一級齒輪傳動(dòng)效率為0.97（包括軸承），則：軸：0.99=7.50.99=7.42 KW 軸：0.97=7.420.97=7.20 KW III軸：0.97=7.200.97=6.98 KW 軸扭矩：=95507.

26、42/1500=47.24 N.m軸扭矩： =95507.20/750=91.68N.mIII軸扭矩： =95506.98/173=385.31N.m是每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（deg/m），可根據(jù)傳動(dòng)軸的要求選取，其選取的原則如表3-2所示:表3-2 許用扭轉(zhuǎn)角選取原則軸主軸一般傳動(dòng)軸較低的軸（deg/m）0.5-11-1.51.5-2根據(jù)表3-2確定各軸所允許的扭轉(zhuǎn)角如表3-3所示:表3-3 許用扭轉(zhuǎn)角的確定軸III（deg/m）111.5把以上確定的各軸的輸入功率、計(jì)算轉(zhuǎn)速、允許扭轉(zhuǎn)角代入扭轉(zhuǎn)剛度的估算公式 (3-3)可得各個(gè)傳動(dòng)軸的估算直徑：軸： d1=28.8mm 取d1=30mm 軸

27、： d2=34.0mm 取d1=35mm主軸軸徑尺寸的確定：已知銑床最大加工直徑為Dmax=200mm, 則：主軸前軸頸直徑 D1=0.25Dmax15=6580mm 取D1=70mm主軸后軸頸直徑 D2=(0.70.85)D1=4555mm 取D2=50mm主軸內(nèi)孔直徑 d=0.1Dmax10=1030mm 取d=20mm3.2.5齒輪模數(shù)的估算 按接觸疲勞強(qiáng)度和彎曲疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒輪模數(shù)比較復(fù)雜，而且有些系數(shù)只有在齒輪的各參數(shù)都已知方可確定，故只有在裝配草圖畫完后校驗(yàn)用。在畫草圖時(shí)用經(jīng)驗(yàn)公式估算，根據(jù)估算的結(jié)果然后選用標(biāo)準(zhǔn)齒輪的模數(shù)。齒輪模數(shù)的估算有兩種方法，第一種是按齒輪的彎曲疲勞進(jìn)行估算

28、，第二種是按齒輪的齒面點(diǎn)蝕進(jìn)行估算，而這兩種方法的前提條件是各個(gè)齒輪的齒數(shù)必須已知，所以必須先給出各個(gè)齒輪的齒數(shù)。根據(jù)齒輪不產(chǎn)生根切的基本條件：齒輪的齒數(shù)不小于17，在該設(shè)計(jì)中，即最小齒輪的齒數(shù)不小于17。而由于Z3,這對齒輪有最大的傳動(dòng)比，各個(gè)傳動(dòng)齒輪中最小齒數(shù)的齒輪必然是。取Z3=20,S=114，則=94。從轉(zhuǎn)速圖上直接看出直接可以看出Z3的計(jì)算轉(zhuǎn)速。根據(jù)齒輪彎曲疲勞估算公式計(jì)算得： (3-4)根據(jù)齒面接觸疲勞強(qiáng)度估算公式計(jì)算得: （3-5）選取齒輪模數(shù)為m =3mm，對比上述結(jié)果，可知這樣設(shè)計(jì)出的齒輪傳動(dòng)，既滿足了齒面接觸疲勞強(qiáng)度，又滿足了齒根彎曲疲勞強(qiáng)度，而且考慮到兩傳動(dòng)軸的間距，故

29、取同一變速組中的所有齒輪的模數(shù)都為m=3mm。現(xiàn)將各齒輪齒數(shù)和模數(shù)列表如下： 表3-4 齒輪的估算齒數(shù)和模數(shù)列表齒輪Z0Z0Z1Z1Z2Z2Z3Z3齒數(shù)3570387668469420模數(shù)（mm）333333333.3主軸箱展開圖的設(shè)計(jì)主軸箱展開圖是反映各個(gè)零件的相互關(guān)系，結(jié)構(gòu)形狀以及尺寸的圖紙。因此設(shè)計(jì)從畫展開圖開始，確定所有零件的位置，結(jié)構(gòu)和尺寸，并以此為依據(jù)繪制零件工作圖。 圖3-4 主軸箱3.3.1設(shè)計(jì)的內(nèi)容和步驟這一階段的設(shè)計(jì)內(nèi)容是通過繪圖設(shè)計(jì)軸的結(jié)構(gòu)尺寸及選出軸承的型號，確定軸的支點(diǎn)距離和軸上零件力的作用點(diǎn)，計(jì)算軸的強(qiáng)度和軸承的壽命。3.3.2 有關(guān)零部件結(jié)構(gòu)和尺寸的確定傳動(dòng)零件，

30、軸，軸承是主軸部件的主要零件，其它零件的結(jié)構(gòu)和尺寸是根據(jù)主要零件的位置和結(jié)構(gòu)而定。所以設(shè)計(jì)時(shí)先畫主要零件，后畫其它零件，先畫傳動(dòng)零件的中心線和輪廓線，后畫結(jié)構(gòu)細(xì)節(jié)。(1）傳動(dòng)軸的估算這一步在前面已經(jīng)做了計(jì)算。(2）齒輪相關(guān)尺寸的計(jì)算為了確定軸的軸向距離，齒輪齒寬的確定是必須的。要減少引起振動(dòng)和噪聲，一般取齒寬系數(shù)m =(6-10)m。這里取齒寬系數(shù)m=10, 則齒寬B=mm=103=30mm.現(xiàn)將各個(gè)齒輪的齒厚確定如表3-5所示:表3-5 各齒輪的齒厚齒輪Z1Z1Z2Z2Z3Z3齒厚（mm）303030303030齒輪的直徑?jīng)Q定了各個(gè)軸之間的尺寸，所以在畫展開圖草圖前，各個(gè)齒輪的尺寸必須算出。

31、現(xiàn)將主軸部件中各個(gè)齒輪的尺寸計(jì)算如表3-6所示:表3-6 各齒輪的直徑齒輪Z1Z1Z2Z2Z3Z3分度圓直徑（mm）114 228 204 138 282 60 齒頂圓直徑（mm） 120234 210 144 288 66 齒根圓直徑（mm）106.5 220.5 196.5 130.5 274.5 52.5 Z0Z010521011121697.5 202.5 計(jì)算各軸之間的距離，現(xiàn)將它們列出如表3-7所示:表3-7 各軸的中心距軸距離（mm）160175(3）確定齒輪的軸向布置為避免同一滑移齒輪的兩對齒輪同時(shí)嚙合，兩個(gè)固定齒輪的間距，應(yīng)大于滑移 齒輪的寬度，一般留有間隙1-2mm，所以首

32、先設(shè)計(jì)滑移齒輪。軸上的滑移齒輪的兩個(gè)齒輪輪之間必須留有用于齒輪加工的間隙，插齒時(shí)，當(dāng)模數(shù)在1-2mm范圍內(nèi)時(shí)，間隙必須不小于5mm,當(dāng)模數(shù)在2.5-4mm范圍內(nèi)時(shí)，間隙必須不小于6mm，且應(yīng)留有足夠空間滑移，據(jù)此選取該滑移齒輪三個(gè)齒輪之間的間隙分別為d1= 45mm,d2=8mm。由滑移齒輪的厚度以及滑移齒輪上的間隙可以得出主軸上的齒輪的間隙?，F(xiàn)取齒輪之間的間距為82mm和45mm。圖3-5 齒輪的軸向間距(4）軸承的選擇及其配置主軸組件的滾動(dòng)軸承既要有承受徑向載荷的徑向軸承，又要有承受兩個(gè)方向軸向載荷的推力軸承。軸承類型及型號選用主要應(yīng)根據(jù)主軸的剛度，承載能力，轉(zhuǎn)速，抗振性及結(jié)構(gòu)要求合理的進(jìn)

33、行選定。同樣尺寸的軸承，線接觸的滾子軸承比面接觸的球軸承的剛度要高，但極限轉(zhuǎn)速要低；多個(gè)軸承的承載能力比單個(gè)軸承的承載能力要大；不同軸承承受載荷類型及大小不同；還應(yīng)考慮結(jié)構(gòu)要求，如中心距特別小的組合機(jī)床主軸，可采用滾針軸承。為了提高主軸組件的剛度，通常采用輕型或特輕型系列軸承，因?yàn)楫?dāng)軸承外徑一定時(shí)，其孔徑（即主軸軸頸）較大。通常情況下，中速重載采用雙列圓柱滾子軸承配雙向推力角接觸球軸承（如配推力軸承，則極限轉(zhuǎn)速低），或者成對圓錐滾子軸承，其結(jié)構(gòu)簡單，但是極限轉(zhuǎn)速較低，如配空心圓錐滾子軸承，其極限轉(zhuǎn)速顯著提高，但成本也相應(yīng)的提高了。高速輕載采用成組角接觸球軸承，根據(jù)軸向載荷的大小分別選用25或

34、15的接觸角。軸向載荷為主且精度要求不高時(shí)，選用推力軸承配深溝球軸承，精度要求較高時(shí)，選用向心推力軸承。該設(shè)計(jì)的主軸不僅有剛度高的要求，而且有轉(zhuǎn)速高的要求，所以在選擇主軸軸承時(shí)，剛度和速度這兩方面都要考慮。主軸前軸承采用3182119型軸承一個(gè)，后支承采用30215型和8215型軸承各一個(gè)。3.3.3 各軸結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)I軸的一端與電動(dòng)機(jī)相連，將其結(jié)構(gòu)草圖繪制如下圖3-6所示圖3-6 II軸安裝滑移齒輪，其結(jié)構(gòu)如草圖37所示圖3-7III軸其結(jié)構(gòu)完全按標(biāo)準(zhǔn)確定，根據(jù)軸向的尺寸將結(jié)構(gòu)簡圖繪制如下圖3-8所示圖3-83.3.4 主軸組件的剛度和剛度損失的計(jì)算：最佳跨距的確定：取彈性模量E=2.1X，D

35、=（95+75）/2=85；主軸截面慣距截面面積：A=4415.63主軸最大輸出轉(zhuǎn)矩： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑約為最大加工直徑的60%，即240mm。故半徑為0.12m Fy=0.5Fz=1989.6N故總切削力為： F=4448.9N估算時(shí)，暫取L0/a=3,即取3x120=360mm.前支承支反力后支承支反力 取 則 則因在上式計(jì)算中，忽略了ys的影響，故L0應(yīng)稍大一點(diǎn)，取L0=300mm計(jì)算剛度損失：取L=385mm,=4.61因在上式計(jì)算中，忽略了ys的影響，故L0應(yīng)稍大一點(diǎn)，取L0=300mm計(jì)算剛度損失：取L=385mm,=4.61表3-8 由 公式 彈 性 主 軸 y1 彈性支承k總

36、 柔 度 總剛度 彎曲變形 yb 剪切變形ys前支承后支承懸伸段跨距段懸伸段跨距段 L=3855.48810-72.22410-62.36110-71.16510-711.1210-72.2810-744.6510-72.2410512.2949.85.292.6124.95.1100L0=300 5.48810-71.73210-62.36110-71.491510-712.410-73.75610-742.8310-72.3310512.8140.465.513.4828.98.77100由LL0引起的剛度損失約為3.68,可知，主軸剛度損失較小，選用的軸承型號及支承形式都能滿足剛度要求。

37、3.4 零件的校核3.4.1齒輪強(qiáng)度校核校核II軸齒輪 校核齒數(shù)為20的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)P=7.2KW, n=750r/min軸扭矩： =95507.20/750=91.68N.m （5-1）確定動(dòng)載系數(shù)： 齒輪精度為7級，由機(jī)械設(shè)計(jì)查得使用系數(shù) 非對稱 查機(jī)械設(shè)計(jì)得確定齒間載荷分配系數(shù): =42.1 100N/m由機(jī)械設(shè)計(jì)查得 =1.2確定動(dòng)載系數(shù):=11.051.21.42=1.6查表 10-5 2.65 1.58計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限540MPa 查得0.9,S = 1.3 （5-3）49.489.3 故滿足要求。3.4.2傳動(dòng)軸撓度的驗(yàn)算：II軸的校核

38、：通過受力分析，在一軸的三對嚙合齒輪副中，中間的兩對齒輪對II軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來進(jìn)行校核已知d=60mm， E=2.1X，b=30mm ，x=180mm （5-4） 。3.5龍門架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)龍門架部分結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)直接關(guān)系銑床加工精度，它支撐著 Z 軸移動(dòng)單元和主軸系統(tǒng)，大概 19kg 的重量。本設(shè)計(jì)采用“工”字截面橫梁結(jié)構(gòu)，材料為 HT200，能夠承受較大彎曲應(yīng)力（達(dá) 30MPa）、鑄件不得有砂眼、裂紋，壁板和隔板無論尺寸和質(zhì)地都要均勻，避免縮孔和氣孔的產(chǎn)生。龍門架的尺寸是 800mm265mm1000mm。在精度要求滿足的條件下，為了盡量的減小龍門架和底座的尺寸，固

39、定 Z 單元的四個(gè)螺紋孔是相對龍門架結(jié)構(gòu)對稱的。龍門架與底座連接處有六個(gè)沉頭螺紋孔和兩個(gè)銷孔。具體結(jié)構(gòu)如圖4-1所示。 圖3-9龍門架結(jié)構(gòu)簡圖3.6 本章小節(jié)本章主要講述了龍門銑床的主軸箱的設(shè)計(jì)和龍門架的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括傳動(dòng)比的確定電機(jī)的選擇，軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，齒輪的參數(shù)的確定，龍門架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)等內(nèi)容。4 進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，也是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于一般機(jī)床的一控機(jī)床對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可歸納為：定位精度要高；響應(yīng)要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。 4.2進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 機(jī)床的位置調(diào)節(jié)對進(jìn)

40、給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。其中在靜態(tài)設(shè)計(jì)方面有： 1能夠克服摩擦力和負(fù)載； 2很小的進(jìn)給位移量； 3高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度； 4足夠的調(diào)速范圍，滿足快進(jìn)和工進(jìn)的需要； 5進(jìn)給速度均勻，在速度很低時(shí)，無爬行現(xiàn)象。在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求有： 1具有足夠的加速和制動(dòng)轉(zhuǎn)距，以便快速地完成啟動(dòng)和制動(dòng)過程。 2具有良好的動(dòng)態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意地表面質(zhì)量； 3 負(fù)載引起的軌跡誤差盡可能??；對于數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件則有以下要求： 1被加速的運(yùn)動(dòng)部件具有較小的慣量； 2，高的剛度； 3良好的阻尼； 4傳動(dòng)部件在拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等方面具有盡可能小的非線性。4.3滾珠絲杠

41、的選擇 在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中，滾珠絲杠副的作用是將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，用較小的轉(zhuǎn)矩可以獲得很大的推力。滾珠絲杠副的傳動(dòng)是一種應(yīng)用較廣的機(jī)構(gòu)，尤其是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的各種機(jī)構(gòu)中，滾珠絲杠副是傳動(dòng)最簡單、經(jīng)濟(jì)而又可靠的。所以滾珠絲杠副的選擇對整個(gè)機(jī)床的制造起著不可忽視的作用。滾珠絲杠副的精度是影響機(jī)床的定位精度及重復(fù)定位精度的最主要的因素。 為了在機(jī)床的設(shè)計(jì)中更合理的選用滾珠絲杠副，使其充分發(fā)揮效能，必須進(jìn)行一系列的計(jì)算。4.3.1 滾珠絲杠副的導(dǎo)程龍門架上絲杠行程600mm，速度為10m/min，速度傳動(dòng)比為i=0.5，伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為2000r/min,，進(jìn)給速度為1-80

42、00mm/min，快速移動(dòng)速度為25000mm/min。算得其導(dǎo)程為：4.3.2 滾珠絲杠副的載荷及選絲杠： 根據(jù)已知條件，采用鑲齒三面刃銑刀，查切削手冊切削力計(jì)算公式為： 式中 -垂直方向切削分力（N) Z銑刀齒數(shù)； 背吃刀量（mm）； 每齒進(jìn)給量（mm/z）； 側(cè)吃刀量（mm）。所以當(dāng)， 時(shí)， =6420N 1.滾珠絲杠螺母副的載荷及轉(zhuǎn)速計(jì)算 （1）單個(gè)絲杠最大載荷 =0.50.55=0.50.556420=1766N因?yàn)闄C(jī)床對主軸箱有配重，所以估算主軸箱對絲杠的載荷為20N。 單個(gè)絲杠的最小載荷 (2).平均載荷平均載荷為： (3).當(dāng)量載荷龍門架導(dǎo)柱絲桿進(jìn)給速度為0-8000mm/mi

43、n，故平均轉(zhuǎn)速為： 絲杠的工作壽命取為10000h，故： 當(dāng)量動(dòng)載荷 2. 選擇滾珠絲杠查滾珠絲杠樣本，選上海縉云機(jī)械設(shè)備有限公司的型號為，SFU8010-4的絲杠。額定動(dòng)載荷為。符合要求。絲杠直徑為80mm，導(dǎo)程10mm, 珠圈數(shù)90，珠徑為4mm。 圖4-1滾珠絲桿及螺母副結(jié)構(gòu)圖4.4伺服電機(jī)的選擇1. 基本原則 1） 考慮電動(dòng)機(jī)的主要性能（啟動(dòng)、過載及調(diào)速等）、額定功率大小、額定轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)形式等方面要滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。 2） 在以上前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。 2. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇 安裝方式：立式和臥式 （本設(shè)計(jì)采用立式安裝）。 防護(hù)方式：開啟式、

44、封閉式、防護(hù)式、防暴式。 3. 額定電壓的選擇 交流380220V，或根據(jù)需要配變壓器。 4. 額定轉(zhuǎn)速的選擇 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況來選擇要求重復(fù)、短時(shí)、正反轉(zhuǎn)工作的生產(chǎn)機(jī)械，除應(yīng)選擇滿足工藝要求的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速外，還要保證生產(chǎn)機(jī)械達(dá)到最大的加、減速度的要求而選擇最恰當(dāng)?shù)貍鲃?dòng)裝置，以達(dá)到最大生產(chǎn)率或最小損耗的目標(biāo)。一般都是直接傳動(dòng)，而不是減速器。 5.慣量匹配： （1）已知負(fù)荷質(zhì)量m=4kg，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離為10mm，得： （2)計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)到慣量J 已知滾珠絲杠的密度=7.810kg/cm,得: （3)計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J J （4)總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 根據(jù)上

45、述計(jì)算可初步選定伺服電機(jī)。選擇交流伺服電機(jī)130MB200B-011000。主要技術(shù)參數(shù)如下： 最高轉(zhuǎn)速：2500r/min 額定轉(zhuǎn)矩：8.8N.m 最大轉(zhuǎn)矩：19.6N.m 轉(zhuǎn)子慣量：0.00158 機(jī)械時(shí)間常數(shù)：2.72ms 3空載啟動(dòng)時(shí)，折算到電動(dòng)機(jī)軸上的加速力矩 a）=0.00158=（14） b）最大轉(zhuǎn)矩：19.6N.m 可見130MB200B-011000型交流伺服電機(jī)滿足設(shè)計(jì)要求。4.5 伺服進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì) 由以上的分析計(jì)算可以設(shè)計(jì)出絲杠伺服進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)圖如下 圖4-2伺服進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖 4.6 本章小節(jié)本章主要講述了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求滾珠絲

46、杠的選擇同步齒形帶的選擇伺服電機(jī)的選擇等。5 床身、橫梁導(dǎo)軌和工作臺(tái)5.1 床身結(jié)構(gòu) 5.1.1 對床身結(jié)構(gòu)的基本要求 機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來放置導(dǎo)軌，主軸箱等重要部件。為了滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化程度的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)有高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。 5.1.2 床身的結(jié)構(gòu) 1床身結(jié)構(gòu) 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類型不同，床身的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如數(shù)控車床床身的結(jié)構(gòu)形式有平床身、斜床身、平床身斜導(dǎo)軌和直立床身等四種類型。 另外，斜床身結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)成封閉式斷面，這樣大大提高了床身的剛度。數(shù)控鉆銑床、加工中心等這一類數(shù)控機(jī)床的床身

47、結(jié)構(gòu)與數(shù)控車床有所不同。例如加工中心的床身有固定立柱式和移動(dòng)立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形床身和前后床身分開組裝的T形床身。所謂T形床身是指床身是由橫置的前床身和與它垂直的后床身組成。整體式床身，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體床身，制造時(shí)需要大型設(shè)備。而分離式T形床身，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后床身聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時(shí)用定位鍵和專用定位銷定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的床身，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形床身適用于大中型臥式加工中心。 由于床身

48、導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工作臺(tái)在橫溜板上移動(dòng)到達(dá)行程的兩端時(shí)容易出現(xiàn)翹曲，將會(huì)影響加工精度，為了避免工作臺(tái)翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。 2床身的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免薄壁結(jié)構(gòu)并簡化表面形狀。根據(jù)本設(shè)計(jì)的具體情況及要求，床身的結(jié)構(gòu)設(shè)如下： 圖5-1 床身結(jié)構(gòu)圖5.2 導(dǎo)軌 5.2.1 導(dǎo)軌的潤滑與防護(hù) 1.導(dǎo)軌的潤滑 導(dǎo)軌潤滑的主要目的是減小摩擦和磨損以防止過熱破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)性能。 本設(shè)計(jì)同一采用鋰基潤滑脂潤滑。 2.導(dǎo)軌的防護(hù) 導(dǎo)軌的防護(hù)是防止或減少導(dǎo)軌副磨損、延長導(dǎo)軌壽命的重要方法之一，對于數(shù)控機(jī)床顯得更為重要。防護(hù)裝置已有專門工廠生產(chǎn)，可以外購。導(dǎo)軌的防護(hù)方法很多，有刮板式、卷簾式、伸縮式（包括軟式皮囊式和疊層式）等，對數(shù)控機(jī)床，大都采用折疊式防護(hù)罩。折疊式防護(hù)罩用人造革，浸聚氨基甲酸脂橡膠的緹滌綸，以聚酰氨基為基體的合成薄膜材料折疊成風(fēng)箱，再襯以高壓紙板，牛皮紙板等。制造簡單，剛性較差。方角折疊剛性較好，適用于水平導(dǎo)軌。斜角折疊制造簡單，外形美觀，適用于垂直導(dǎo)軌。 5.2.2 導(dǎo)軌的安裝 1.安裝與使用 請小心輕拿輕放，避免磕碰以影響導(dǎo)軌副的直線精度； 不允許將滑塊拆離導(dǎo)軌或超過行程又推回去，若因安裝困難，需要拆下滑塊，必須用引導(dǎo)軌。