買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 1 頁(yè) 共 31 頁(yè) 目 錄 第一章 前言 4 概述 4 普通銑床數(shù)控化改造的條件 4 普通銑床數(shù)控化改造的一般步驟 4 第二章 總體方案的確定 6 第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 確定主軸傳動(dòng)功率 7 電動(dòng)機(jī)的選擇 8 主傳動(dòng) 的調(diào)速過(guò)程 8 第四章 伺服進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)和選用 10 10 珠絲杠的安裝 16 珠絲杠螺母副的支承方式 16 17 17 計(jì)算 19 19 算 19 20 20 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 2 頁(yè) 共 31 頁(yè) 20 21 22 22 22 23 25 第五章 數(shù)控銑床的 26 氣接口 26 床的安全互鎖 27 第六章 數(shù)控機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng) 29 潤(rùn)滑的作用 29 數(shù)控銑床的潤(rùn)滑系統(tǒng) 29 小結(jié) 30 參考文獻(xiàn) 31 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 3 頁(yè) 共 31 頁(yè) 摘要 本文對(duì) 一臺(tái) 普通銑床進(jìn)行數(shù)控 化 改造 ， 在改造后 要達(dá)到高的靜、動(dòng)剛度；傳動(dòng)副之間的摩擦 系 數(shù)小， 反向 傳動(dòng)無(wú)間隙； 輸出轉(zhuǎn)矩 大等要求。 對(duì) 主傳動(dòng)部分不作太大的變動(dòng) ，保留原有傳動(dòng)鏈 ， 為了滿足調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性，采用調(diào)速電機(jī)的無(wú)級(jí)變速和機(jī)械的有級(jí)變速相結(jié)合的配置方式。進(jìn)給傳動(dòng)需作 較大 改動(dòng)才能滿足 數(shù)控加工 的要求， 文中 對(duì)滾珠絲杠、電機(jī)的選用 等方面 進(jìn)行了詳細(xì)的 設(shè) 計(jì) 分析。通過(guò)對(duì)銑床的 數(shù)控 改造設(shè)計(jì)， 對(duì)機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)有了 進(jìn)一步的 感性認(rèn)識(shí)，為以后的發(fā)展作了鋪墊。 關(guān)鍵字 數(shù)控 改造 主 運(yùn)動(dòng) 伺服進(jìn)給系統(tǒng) 滾珠絲杠 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 4 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第一章 前言 述 隨著現(xiàn)代 工業(yè)的迅猛發(fā)展，普通機(jī)床已越來(lái)越不能滿足現(xiàn)代加工工藝及提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的要求，數(shù)控機(jī)床已成為衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造水平的重要標(biāo)志。目前大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大多數(shù)是普通機(jī)床，機(jī)床數(shù)控化比較低。如果大量添置全新的數(shù)控機(jī)床，不僅資金投入量大、成本高， 而且又會(huì)造成原有設(shè)備的閑置浪費(fèi)。把普 通機(jī)床改造為數(shù)控機(jī)床則不失為一條提高數(shù)控化率的有效途徑。普通機(jī)床的數(shù)控化改造，就是在機(jī)床上增加微機(jī)控制裝置，使其具有一定的自動(dòng)化能力，以實(shí)現(xiàn)預(yù)定的加工工藝目標(biāo)。這種機(jī)床改造花費(fèi)少，改造針對(duì)性強(qiáng)，時(shí)間短，改造后的機(jī)床大多能克服原有機(jī)床的缺點(diǎn)和存在 的問(wèn)題，生產(chǎn)效率高。 在實(shí)際生產(chǎn)中銑床的應(yīng)用十分廣泛，主要用于加工平面或成形表面。例如，在立式銑床上加工圓弧、凸輪一類的平面曲線時(shí)，就要借助于圓工作臺(tái)、分度頭等機(jī)床附件，并對(duì)機(jī)床進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整。加工精度較低，機(jī)床調(diào)整困難。所以對(duì)銑床進(jìn)行數(shù)控化改造的實(shí)際應(yīng)用有很多，改造的 目的一方面提高加工精度，另一方面可以利用數(shù)控方法加工任意圓弧面和凸輪的曲面。 通銑床數(shù)控化改造的條件 并不是所有的舊機(jī)床都適合于數(shù)控改造。改造的機(jī)床應(yīng)具備如下幾個(gè)條件： （ 1）機(jī)床基礎(chǔ)件必須有足夠的剛度 數(shù)控機(jī)床屬于高精度機(jī)床，要求有很高的移動(dòng)精度。通常閉環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 環(huán)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量為 的定位精度和輪廓加工精度要求機(jī)床的基礎(chǔ)件具有很高的動(dòng)、靜剛度?；A(chǔ)件剛性不好則受力后容易變形，且 這種變形具有很大的不確定性，無(wú)法用數(shù)控系統(tǒng)中的補(bǔ)償功能進(jìn)行補(bǔ)償。 因此，基礎(chǔ)件剛性不好的機(jī)床不適宜改造為數(shù)控機(jī)床。 （ 2）改造費(fèi)用合適、經(jīng)濟(jì)性好 機(jī)床改造費(fèi)用分為機(jī)床和電氣兩部分。一方面是維修和改動(dòng)原有機(jī)床部分，更換已磨損的部件；另一方面是更換原有機(jī)床控制柜，用新的數(shù)控系統(tǒng)和強(qiáng)電裝置代替。改造費(fèi)用與原有 機(jī)床零件的利用多少有關(guān)，也與采用何種控制系統(tǒng)有關(guān)。由于經(jīng)濟(jì)上的考慮，目前通常采用步進(jìn)驅(qū)動(dòng)的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行機(jī)床改造。改造總費(fèi)用多少才算合適要因用戶而異。一般來(lái)說(shuō)，不超過(guò)同類規(guī)格設(shè)備價(jià)格的一半，在經(jīng)濟(jì)上就算合適。 通銑床數(shù)控化改造的一般步驟 （ 1）舊機(jī)床的設(shè)備選型 通常對(duì)一臺(tái)舊機(jī)床，是否需要進(jìn)行數(shù)控化改造，首先應(yīng)對(duì)設(shè)備進(jìn)行基礎(chǔ)估價(jià)，這也就是設(shè)備選型。以判斷該設(shè)備是否具有改造價(jià)值，改造后能不能滿足要求，改造成功的可能性等，這些都與設(shè)備的選擇密切相關(guān)，所以選型是設(shè)備改造的首要環(huán)節(jié)。 （ 2）確定改造的技術(shù)方案 設(shè)備選擇確定后，就要制定、落實(shí)明確的技術(shù)改造方案。通常需要從以下兩個(gè)方面論證；一是明確該設(shè)備改造后的加工對(duì)象及預(yù)期目標(biāo)；二是資金投入的估買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 5 頁(yè) 共 31 頁(yè) 算。上述兩項(xiàng)的確定，最好綜合考慮 ，因?yàn)橥度氲母脑熨M(fèi)用主要與以下幾點(diǎn)有關(guān)。 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 。 機(jī)床本身固有幾何精度的修復(fù)及保養(yǎng) 。 機(jī)床電器及附件的更換 。 機(jī)床輔助系統(tǒng)（主軸系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)等）的維修及保養(yǎng) 。 機(jī)床外 觀質(zhì)量的修復(fù)。 機(jī)床改造的技術(shù)勞務(wù)費(fèi)用。 機(jī)床改造后的綜合調(diào)試、檢測(cè)、參數(shù)補(bǔ)償?shù)取?（ 3）改造前的準(zhǔn)備工作 技術(shù)改造方案確定以后，應(yīng)對(duì)機(jī)床進(jìn)行檢測(cè)，若機(jī)床精度低，就必須對(duì)機(jī)床本身的精度進(jìn)行恢復(fù)。主要有兩方面：一是機(jī)械進(jìn)度的恢復(fù)；二是電氣部分的恢復(fù)。如主軸精度的恢復(fù)、機(jī)床導(dǎo)軌精度的恢復(fù)（平行度、垂直度等），以提高傳動(dòng)精度和效率。對(duì)機(jī)電系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、機(jī)械接口進(jìn)行測(cè)繪、設(shè)計(jì)、制造、修復(fù)、保養(yǎng)。同時(shí)要做好對(duì)改造 機(jī)床機(jī)械及電氣部分的準(zhǔn)備工作，如數(shù)控系統(tǒng)及相應(yīng)配置的準(zhǔn)備、機(jī)械改造條件（傳動(dòng)箱連接件、滾珠絲杠等）的準(zhǔn)備。 （ 4）機(jī)床的改造 包括對(duì)機(jī)床改造部分的現(xiàn)場(chǎng)施工、安裝和連接；機(jī)床聯(lián)調(diào)實(shí)驗(yàn)；機(jī)床及控制系統(tǒng)各部分功能聯(lián)動(dòng)實(shí)驗(yàn)；工作可靠性運(yùn)行；機(jī)床定位精度、重復(fù)定位精度、各種補(bǔ)償功能的調(diào)試；機(jī)床的加工切削實(shí)驗(yàn)。 （ 5）改造完成后的驗(yàn)收 一般驗(yàn)收要做以下工作：外觀檢查、機(jī)床及系統(tǒng)的各種功能檢測(cè)、機(jī)床精度檢測(cè)（定位精度、重復(fù)定位精度等）、機(jī)床的負(fù)荷實(shí)驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)試件的切削、典型零件的加工等。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 6 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第二章 總體方案的確定 將一臺(tái) 造目的主要能完成銑、鏜、鉆等切削運(yùn)動(dòng)，能在沒有模板的情況下完成凸輪、樣板、模具等形狀復(fù)雜零件加工。 所要達(dá)到的技術(shù)要求：主軸轉(zhuǎn)速 80 r/r/為提高 其自動(dòng)化程度，或者批量相對(duì)集中，需在加工過(guò)程中自動(dòng)變換切削速度。 如何將機(jī)械傳動(dòng)的進(jìn)給改造成數(shù)控系統(tǒng)控制的自動(dòng)進(jìn)給，還應(yīng)具有更好的精度要求。 驅(qū)動(dòng)部件具有高性能， 伺服電機(jī) 要可靠 ，輸出力矩 要 大，高低速性能 要 好，系統(tǒng)具備手動(dòng)回機(jī)械零點(diǎn)功能，機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度 要 高， 能在 不需要模具 的情況下能確保零 件的加工精度 。 為了滿足主傳動(dòng)的要求，需更換原有的主軸電機(jī) ；對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)而言， 將原來(lái)的手 動(dòng)進(jìn)給的手柄、刻度盤、軸承、軸承支座、普通絲杠、螺母支座等零件拆除。為了滿足高的定位精度和重復(fù)定位精度，需將在原來(lái)的導(dǎo)軌 表面粘接聚四乙烯軟帶 ，對(duì)其表面還要進(jìn)行鏟、刮，才能到達(dá)所需的精度要求。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 7 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng) 改造 設(shè)計(jì) 對(duì)普通銑床進(jìn)行數(shù)控改造時(shí)， 為提高其自動(dòng)化程度，或者批量相對(duì)集中，需在加工過(guò)程中自動(dòng)變換切削速度，可用雙速電機(jī)代替原銑床的主電動(dòng)機(jī)。 一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)的電氣無(wú)級(jí)調(diào)速。 但 由于數(shù)控銑床 的運(yùn)動(dòng)調(diào)速范圍較大，單靠調(diào)速電機(jī)無(wú)法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。 為擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大轉(zhuǎn)矩的要求，也可以用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)的無(wú)級(jí)調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式 ，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。 定主軸傳動(dòng)功率 數(shù)控銑床的加工范圍一般都比較大，所傳動(dòng)的額定功率可以根據(jù)典型切削工藝的情況計(jì)算，根據(jù)設(shè)計(jì)的銑床主要的加工范圍，查機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)確定如下典型加工工藝：用高速剛圓柱平刀銑削灰鑄鐵工件平面，刀具直徑 D=100 ，刀齒數(shù)為 5，工件材料為 度 190削速度 v =20.5 進(jìn)給速度為 120 背吃刀量 5 ，切 削 寬 度 為 65 。 n=000式中 n 主運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速（ v 切削速度（ D 刀具的最大直徑（） 代入 數(shù)值 得 ： n =65r 每齒進(jìn)給量 390010 根據(jù)典型切削工藝公式： P 切 102 B z n 190 t 切削厚度，即被吃刀量 （ ） 每齒進(jìn)給量 （ ） B 切削寬度 （ ） 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 8 頁(yè) 共 31 頁(yè) Z 刀 具 齒數(shù) 材料硬度 代入數(shù)值得 ： P 切 =102 5 65 10 3200190190=1760W=傳動(dòng)的總效率一般可取為 =控機(jī)床的主傳動(dòng)多用調(diào)速電機(jī)和有限的機(jī)械變速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)，傳動(dòng)鏈較短，因此效率可取較大值，由此可求得主軸傳遞的功率為 ： P=軸 電動(dòng)機(jī)的選擇 現(xiàn)在數(shù)控銑床常用的無(wú)級(jí)變速機(jī)構(gòu)為直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)。 本設(shè)計(jì)中采用交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)，它是靠調(diào)節(jié)供電頻率的辦法調(diào)速。因此，常稱為調(diào)頻主軸電動(dòng)機(jī)。這種電機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性見圖 3通常，額定轉(zhuǎn)速 500 額定轉(zhuǎn)速向上至最高轉(zhuǎn)速 圖所示區(qū)域；額定轉(zhuǎn)速 圖所示區(qū)域。 圖 3流電動(dòng)機(jī)的功率、轉(zhuǎn)矩特性 恒功率區(qū)； 恒轉(zhuǎn)矩區(qū) 這種電機(jī)由于體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣性小，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 電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少?，F(xiàn)在，在中、小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)占優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用更加廣泛。 傳動(dòng) 的調(diào)速過(guò)程 n m a xn dn m i WP 就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 9 頁(yè) 共 31 頁(yè) 為了實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床的無(wú)級(jí)變速， 本機(jī)床的主軸電機(jī) 采用 雙速電機(jī)，通過(guò)雙速開關(guān)可實(shí)現(xiàn)主軸正轉(zhuǎn)高速，低速和反轉(zhuǎn)高速，低速四檔功能，而每一種功能狀態(tài)下，又可通過(guò)機(jī)械齒輪變速達(dá)到調(diào)整的目的。 當(dāng)手柄處于 離合器脫離，主電動(dòng)機(jī)由寶塔式帶輪帶動(dòng)同步帶輪進(jìn)行減速再經(jīng)小齒輪和大齒輪 減速帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)； 當(dāng) 手柄處于 離合器吸合， 小齒輪和大齒輪脫離，主電動(dòng)機(jī)由寶塔式帶輪直接帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到調(diào)整的目的。 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 10 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第四章 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 根據(jù)設(shè)計(jì)的目的 ，將原來(lái)的手動(dòng)進(jìn)給改換成由電機(jī)經(jīng)同步帶輪帶動(dòng)絲杠進(jìn)行控制，為提高傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性將普通絲杠改換成滾珠絲杠 傳動(dòng) 。 與普通絲杠相比滾珠絲杠具有以下優(yōu)點(diǎn)：摩擦力低及效率高，其傳動(dòng)扭矩只有普通絲杠的 1/3，所以滾珠絲杠的機(jī)械效率遠(yuǎn)高于普通絲杠，即使在低速情況下也不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。滾珠絲杠可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時(shí)無(wú)空行程，定位精度高。與普通絲杠相比，滾珠絲杠的使用壽命是普通絲杠的 4 10倍。 根據(jù)銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和加工需要，選擇 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠絲杠，其內(nèi)循環(huán)滾珠的回路短，滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，且徑向尺寸緊湊，軸向剛度高。 珠絲杠螺母 副 的 設(shè)計(jì) 和選用 珠絲杠螺母副的計(jì)算 本文所改造的銑床需將三個(gè)軸都用數(shù)字控制，對(duì) X、 Y、 珠絲杠螺母副是將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為工作臺(tái)的直線運(yùn)動(dòng)。首先計(jì)算 其進(jìn)行分析。 （ 1） 工作臺(tái) 分的改造計(jì)算 1）切削力的估算 切削力由刀具的材料、銑削工件的材料、切削用量等許多因素決定。但還可以 從 已知 機(jī)床的電動(dòng)機(jī)的功 率和主軸上傳動(dòng)的功率反推出工作臺(tái)進(jìn)給時(shí)的銑削力。該機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)的功率較小，可在主傳動(dòng)功率上乘以一個(gè)系數(shù) k。由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得銑床 主傳動(dòng)功率包括切削功率 空載功率 附加功率 部分，即總功率 ： 空載功率是機(jī)床無(wú)切削負(fù)載時(shí)主傳動(dòng)系統(tǒng) 空載所消耗的功率，對(duì)于一般輕載、高速的中、小型機(jī)床，可達(dá)總效率的 50%，現(xiàn)取 。 附加功率 指有了切削載荷后所增加的傳動(dòng)件的摩擦功率，它直接與載荷大小有關(guān)?？捎孟率接?jì)算，即 P )1( ，所以總功率為 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 11 頁(yè) 共 31 頁(yè) 1( 則 2 2 動(dòng)機(jī)功率為 69 切削時(shí)主軸上的轉(zhuǎn)矩為 74000（ N 主軸上的轉(zhuǎn)速有 8種，先用最低轉(zhuǎn)速 n=80 入，則主軸上最大轉(zhuǎn)矩為 N 銑刀的最大直徑為 32，主切削力 2 8 5 6 2 N）。 銑削加工時(shí)銑削進(jìn)給力 主切削力 間的比值由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得F F 1，則 2852N，垂直分力 主切削力 間的比值為 2852=2139（ N） 2）滾珠絲杠承載能力的計(jì)算 當(dāng)量動(dòng)載荷 用滾珠絲杠直徑 ，必須保證絲杠工作時(shí)，在一定的軸向載荷作用下，絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn) 610 轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕現(xiàn)象。這個(gè)軸向負(fù)載的最大值 為該滾珠絲杠副所能承受的最大當(dāng)量動(dòng)載荷 燕 尾形導(dǎo)軌： )2( 式中 切削分力（ N）； W 移動(dòng)部件的重量（）； f 導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù) 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 12 頁(yè) 共 31 頁(yè) K 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)。 本文中機(jī)床 導(dǎo)軌為 燕尾 滑動(dòng)導(dǎo)軌，表面粘接聚四乙烯軟帶 ， 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可取 K=f =工作臺(tái)質(zhì)量 工件與夾具的最大質(zhì)量為 將數(shù)據(jù)代入式中： 2852 2 2139 2852 350 =（ 1/2 1/3） （ 1/2 1/3） 取 絲杠平均轉(zhuǎn)速 ：000 = 6 =25 式中 最大切削力下的進(jìn)給速度 （ 滾珠絲杠導(dǎo)程（） 工作壽命，單位為 610 r：61060 =610150002560 = = 1 = 式中 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無(wú)沖擊取 沖擊取 精度系數(shù)，精度為 1、 2、 3級(jí)時(shí) 1，精度為 4、 5、 6級(jí)時(shí) 軸向平均載荷（ N） 查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中與 近的額定動(dòng)載荷 使得 然后由此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本 ，選擇 N,絲杠直徑為 32，導(dǎo)程為 6，初步選擇絲杠型號(hào)為 903/1060。 最大 靜載荷 當(dāng)滾珠絲杠在靜態(tài)或低速情況下工作時(shí)，滾珠絲杠副的破壞形式主要是滾珠與滾道型面在接觸點(diǎn)上產(chǎn)生塑性變形，當(dāng)塑性變形超過(guò)一定限度就會(huì)使?jié)L珠絲杠無(wú)法正常工作。一般允許其塑性變形量不超過(guò)滾珠直徑 萬(wàn)分之一。此時(shí)的軸向負(fù)載 為額定靜載荷。選用時(shí)應(yīng)使相應(yīng)的滾珠絲杠的額定靜載荷滿足如下條件： 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 13 頁(yè) 共 31 頁(yè) 式中 滾珠絲杠的最大軸向 工作載荷； 靜態(tài)安全系數(shù)。一般 f =1 2，當(dāng)有沖擊時(shí) f =2 3。 所選絲杠的 靜載荷 為 N， 2，代入式中得： =N 而 m i n FF m=4900定靜載荷足上述條件。 穩(wěn)定性驗(yàn)算 細(xì)長(zhǎng)絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷N） m） 式中 0d 絲杠公稱直徑， m 滾珠直徑， m 2 ) 式中 2d 絲杠底徑， m 0L 絲杠最大受壓長(zhǎng)度， m 1f 絲杠的支承方式系數(shù)，見表 4 4滾珠絲杠的支承方式系數(shù) 支承方式 一端固定一端自由 （ 兩端浮動(dòng) （ 一端固定一端游動(dòng) （ 兩端固定 （ 1f N） ， 滿足 條件：2042110m a x 臨界轉(zhuǎn)速 對(duì)于 高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 ) 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 14 頁(yè) 共 31 頁(yè) 222 222 439（ 式中 2f 絲杠支承方式系數(shù) 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，自由端或浮動(dòng)端到螺母的最大距離（ m） 絲杠的最大轉(zhuǎn)速 符合條件 根據(jù)上述驗(yàn)算 此型號(hào)滾珠絲杠符合要求，因此 X 向 滾珠絲杠選擇型號(hào)為903/1060。 （ 2）工作臺(tái) 對(duì)于 向基本相同。首先對(duì)切削力進(jìn)行估算，然后根據(jù) 當(dāng)量動(dòng)載荷 最大靜載荷 初選滾珠絲杠的型號(hào)，最后對(duì)所選型號(hào)的滾珠絲杠進(jìn)行剛度驗(yàn)算。若符合要求就選定此型號(hào)滾珠絲杠，若不符合要求則按上述步驟進(jìn)行重新選擇。 上面已經(jīng)對(duì)切削力進(jìn)行了估算，這里就不需要重復(fù)計(jì)算。接下來(lái)就計(jì)算 當(dāng)量動(dòng)載荷 最大靜載荷 初選滾珠絲杠的型號(hào)。 Y 向移動(dòng)部件的重量不僅包括工作臺(tái)、夾具和工件的質(zhì)量，還需加上床鞍的重量。 所以 W=（ 100+250+45） 871（ N） 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 可取 ： K=f =向平均載荷 ： )2( =2852 2 2139 2852 3871） =N） 最大切削力下的進(jìn)給速度 ： （ 1/2 1/3） 1/2 1/3） 取 絲杠平均轉(zhuǎn)速：000 = 6 =25 工作壽命，單位為 610 r：61060 =610150002560 =文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 15 頁(yè) 共 31 頁(yè) 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，無(wú)沖擊取 沖擊取 精度系數(shù)，精度為 1、 2、 3級(jí)時(shí) 1，精度為 4、 5、 6級(jí)時(shí) 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 1 則 = 1 = 查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中與 近的額定動(dòng)載荷 使得 然后由此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本，選擇 N,絲杠直徑為 32，導(dǎo)程為 6，初步選擇絲杠型號(hào)為 450/530。 最大靜 載荷 所選絲杠的 靜載荷 為 N，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： 2，代入式中得： =N 而 定靜載荷足 穩(wěn)定性驗(yàn)算 細(xì)長(zhǎng)絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷N） 絲杠底徑： m） 查表 41f =2 臨界載荷： ) 而 N），滿足條件：2042110m a x 臨界轉(zhuǎn)速 對(duì)于 高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的 最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 ) 查手冊(cè)得： 2f =3 臨界轉(zhuǎn)速： 222 439（ 絲杠的最大轉(zhuǎn)速 符合條件 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 16 頁(yè) 共 31 頁(yè) 到此完成 Y 向滾珠絲杠的計(jì)算，經(jīng)驗(yàn)算 此型號(hào)滾珠絲杠符合要求，因此 450/530。 （ 3） 根據(jù) X、 Y 向滾珠絲杠的計(jì)算過(guò)程，可推出 Z 向滾珠絲杠的型號(hào)。在這里 理可得 98/284。 珠絲杠的安裝 為了滿足加工精度的要求 ，對(duì)原來(lái) X、 Y 向滾珠絲杠共用一個(gè)螺母座，這樣放置要達(dá)到所需的加工精度很困難。 需將 X、 Y 向滾珠絲杠各配置一個(gè)螺母座 ，Y 向滾珠絲杠還放置在原來(lái)的位置上 ； X 向滾珠絲杠在導(dǎo)軌靠右邊安放。 在安裝前首先要選好測(cè)量精度的儀器，這里選擇絲杠表。在安裝 X 向絲杠時(shí)軸承是已經(jīng)安裝好的，把絲杠裝進(jìn)軸承里把先調(diào) 試好的掛角用螺釘預(yù)緊。由于機(jī)床在工作時(shí)主要以導(dǎo)軌面作為行為軌跡， 所以在調(diào)試絲杠時(shí)采用滑塊作為移動(dòng)體。把絲杠表粘和在滑塊上以導(dǎo)軌面作為基準(zhǔn)面，移動(dòng)滑塊把表針對(duì)準(zhǔn)絲杠慢慢移動(dòng)滑塊。按照國(guó)家的機(jī)床安裝標(biāo)準(zhǔn)絲杠誤差范圍在 以內(nèi)。在校對(duì)絲杠時(shí)主要從兩個(gè)方面檢測(cè)：一是絲杠的上母線，此時(shí)的表針因該與絲杠上母線是垂直狀態(tài)；二則是從絲杠的側(cè)母線考慮。在使用絲杠表時(shí)要靈活地應(yīng)用，旋轉(zhuǎn)絲杠表要使表針與絲杠處于正確的接觸點(diǎn)。來(lái)回移動(dòng)滑塊觀察絲杠表的走針情況，并切用銅棒輕輕敲 擊達(dá)到誤差的精度在 范圍之 內(nèi)， 然后開始固定掛角從而達(dá)到固定絲杠。用同樣的方法可以安裝固定好 Y、 珠絲杠螺母副的支承方式 為提高傳動(dòng)剛度，選擇合理的支承結(jié)構(gòu)并正確安裝很重要。滾珠絲杠主要承受軸向載荷，徑向載荷主要是臥式絲杠的自重，因此滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求較高。常見的絲杠安裝有以下幾種形式： 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 17 頁(yè) 共 31 頁(yè) 圖 4珠絲杠支承方式 根據(jù)改造 設(shè)計(jì)要求 X、 Y 向滾珠絲杠 較長(zhǎng) 且臥式安裝，還 為了防止熱變形造成絲杠伸長(zhǎng)。因此 X、 Y 向 滾珠絲杠支承方式 采用一端軸向固定，一端浮動(dòng)的支承方式，如圖 4-2(c)所示。 這種支承形式的特點(diǎn)是：安裝時(shí)需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難；絲杠的軸向剛度和一端固定，一端自由的相同；壓桿穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速比同長(zhǎng)度的一端固定，一端自由的高；絲杠有熱膨脹的余地即絲杠固定端承受徑向力和兩個(gè)方向的軸向力，而另一端只承受徑向力，并能作微量軸向浮動(dòng)。 而 Z 向滾珠絲杠較短、行程小、轉(zhuǎn)速較低且豎直安放，為滿足上述要求。 端自由的方式，如圖 4-2(a)所示。這種支承形式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但絲杠的軸向剛度不高。 本文所設(shè) 計(jì)的軸承主要用于滾珠絲杠的支承，在 承受軸向載荷的同時(shí)，還承受不 太 大的徑向載荷 。首先以 X 向軸承為例， 根據(jù)滾珠絲杠的支承方式，一端選用單列角接觸軸承的背對(duì)背的組合方式，另一端選用圓柱滾子軸承。 查軸承手冊(cè)得 ： 7006C 型軸承基本額定動(dòng)載荷 N。 7006軸承基本額定動(dòng)載荷 N。 承的載荷計(jì)算 （ 1）確定徑向 載荷 11 = 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 18 頁(yè) 共 31 頁(yè) FF 承結(jié)構(gòu) （ 2）由1值查圖 4出相應(yīng)的 查表得到此型號(hào)軸承 015 即 F 圖可知： 14 1c o 與買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 19 頁(yè) 共 31 頁(yè) （ 3）確定徑向載荷 2112 = 141170 承的派生軸向 力計(jì)算 查 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) 得， 單列角接觸 軸承的派生軸向力為 S= 則 12 = 2 軸承的軸向載荷計(jì)算 軸承外加的軸向力 2 +=所以軸承被“壓緊”，軸承被“放松”，故 軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷 計(jì)算 查 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)得：載荷系數(shù) 承 的當(dāng)量動(dòng)載荷 e=機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： =承 的當(dāng)量動(dòng)載荷 e=機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得： ， 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 20 頁(yè) 共 31 頁(yè) 驗(yàn)算兩軸承的壽命 由于軸承是在正常溫度下工作， t 120 ，查表 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)得 球軸承 =3， 則軸承 I 的壽命 = 100060 10 6 （） 3 =510 h 軸承 的壽命 = 100060 10 6 3)=05 h 綜上所述，軸承滿足 5 年，一年工作 300 天、每天 24 小時(shí)的壽命，不必重新選擇 。 而對(duì) Y、 向計(jì)算一樣，在這里就不作詳細(xì)的計(jì)算。 （ 1）確定設(shè)計(jì)功率 設(shè)計(jì)功率 pd=P ,其中 根據(jù)已知工作條件查表取 則 P 2） 選擇帶形和節(jié)距 根據(jù) 電機(jī)轉(zhuǎn)速查表確定為 L 型，節(jié)距 （ 3） 傳動(dòng)比的選擇 帶傳動(dòng)是一種最常 見的機(jī)械傳動(dòng)形式，它的主要用傳遞轉(zhuǎn)矩和改變轉(zhuǎn)速。大部分帶傳動(dòng)是依靠擾性傳動(dòng)與帶輪間的摩擦力來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的，銑床方面的傳動(dòng)還有電機(jī)直連式，在此選擇了帶傳動(dòng)的方式，帶傳動(dòng)簡(jiǎn)單，而且效率高，選擇的傳動(dòng)比 i =2 （ 4） 小帶輪齒數(shù) L 和小帶輪的轉(zhuǎn)速 表查得小帶輪的最小齒數(shù) 2，此買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 21 頁(yè) 共 31 頁(yè) 處取 2， 則大帶輪的齒數(shù) 4 （ 5） 小帶輪的節(jié)圓直徑 pz = 查表得其外徑 中 2為節(jié)根距 （ 6） 大帶輪節(jié)圓直徑 pz 查表得其外徑 22d= 7）帶 傳動(dòng)速度 v v = 100060 11 = 100060 =s 定帶的中心距 （ 1） 初定軸間距 d1+ 2(d1+同時(shí)根據(jù)對(duì)銑床產(chǎn)品的測(cè)繪和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)初定 00 （ 2） 帶長(zhǎng)及其齒數(shù)的確定 2 2 ( ( =2 100 (1004 )=200 查表應(yīng)選用帶長(zhǎng)代號(hào)為 150 的 L 型同步帶，其節(jié)線長(zhǎng)度 ，節(jié)線長(zhǎng)上的齒數(shù) z =40 （ 3） 實(shí)際軸間距 a ，所設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)的軸間距可調(diào)整 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 22 頁(yè) 共 31 頁(yè) 2 00p =100+2 = 擇帶的類型 （ 1）小帶輪 嚙合齒數(shù)的 確定 zm=)(22 122 11 b =)1224(25 = （ 2） 基本額定功率 根據(jù)小帶輪的轉(zhuǎn)速和節(jié)圓直徑查表知 3） 帶寬 其中： 帶的基本寬度表 4得 表 4號(hào) 050 075 100 6 時(shí) ，當(dāng) 時(shí) 時(shí) 處取 41 =40此 X 向帶輪的設(shè)計(jì)已經(jīng)完成，根據(jù)上面的計(jì)算數(shù)據(jù)，取標(biāo)準(zhǔn)帶寬代號(hào)為050 的 L 型帶，其帶寬 0，則帶輪的寬度 同理可知： Y、 75 的 帶寬為 50。 定電機(jī)的類型 為了將手動(dòng)進(jìn)給改成由微機(jī)控制的自動(dòng)進(jìn)給，改造后性能不低于原銑床，電機(jī)的類型選擇主要有以下幾種方案： 如果采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，必須相應(yīng)地降低機(jī)床的某些性能，主要是快速性。此買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 23 頁(yè) 共 31 頁(yè) 外，由于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)沒有過(guò)載能力，高速時(shí)轉(zhuǎn)距下降很多，容易丟步，大功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)較困難等原因，所以選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)是不合適的。 若采用交流伺服電動(dòng)機(jī)的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難得多，造價(jià)也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到 很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中各種誤差。由于所改造數(shù)控銑床工件加工精度不很高，采用閉環(huán)控制系統(tǒng)的必要性不大。 若采用交流伺服電動(dòng)機(jī)的半閉環(huán)控制，其性能在開環(huán)和閉環(huán)控制之間。由于其調(diào)速范圍寬，過(guò)載能力強(qiáng)，又采用反饋控制，因此性能遠(yuǎn)優(yōu)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制，調(diào)試比閉環(huán)簡(jiǎn)單，系統(tǒng)的穩(wěn)定性易保證，所以此方案比較合適。 服電機(jī)的計(jì)算 （ 1）電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算 加速力矩： 50 a x N m） 式中： 折算到電動(dòng)機(jī)軸上總 慣量， T 系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)， s n 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速， 摩擦力矩：33 =N m） 式中：導(dǎo)軌摩擦力， N S 絲杠螺距， i 齒輪降速比 傳動(dòng)鏈總效率，一般 =加摩擦力矩： 3232m a x 10)(2 =N m） 式中：最大軸向載荷， N o 滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率，一般 o動(dòng)機(jī)力矩： 買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 24 頁(yè) 共 31 頁(yè) m a x=N m） 根據(jù)快速空載啟動(dòng)力矩應(yīng)小于電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩，即，上所述選擇電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩為 N m） ，額定功率為 750 （ 2）負(fù)載慣量計(jì)算 伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 與負(fù)載慣量 匹配。負(fù)載慣量可按下式計(jì)算。 工件、夾具與工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上的慣量 1J 工件 、夾具與工作臺(tái)的最大質(zhì)量 m 350，可按下式計(jì)算，即 2221 )50)2()( ） 式中： v 工作臺(tái)移動(dòng)速度， m/s w 伺服電機(jī)的角速度， m 工件、夾具與工作臺(tái)的質(zhì)量， 絲杠加在電動(dòng)機(jī)軸上的慣量 2J 絲杠的名義直徑2 =度l =絲杠材料密度 =3310 根據(jù)下式計(jì)算： 4342 ） 軸承加上鎖緊螺母等的慣量3 3J=） 負(fù)載總慣量 1J + 2J + 3J =） 按照小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件， 41 選伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量 范圍之內(nèi)。 根據(jù)上述計(jì) 算可選定伺服電機(jī)， 額定轉(zhuǎn)矩為 m，轉(zhuǎn)子慣量為 ，額定功率為 750W 的交流伺服電機(jī)。同理可知， 交流伺服電機(jī)，額定功率買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 25 頁(yè) 共 31 頁(yè) 為 1Z 可選中達(dá) 交流伺服電機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為 m，轉(zhuǎn)子慣量為 ，額定功率為 750W 的交流伺服電機(jī)。 機(jī)的安裝 慮到同步帶的張緊等問(wèn)題，電機(jī)不可直接安裝在掛箱上，這樣同步帶張緊就有困難。需將電機(jī)首先 安放在連接板上，電機(jī)的安放孔要定位很精確，要將電機(jī)裝正，不能傾斜。電機(jī)與連接板安裝好后，在連接板的四個(gè)角上分別打好 將連接板安放在掛箱上，通過(guò) 而達(dá)到張緊同步帶的目的。 對(duì)于 Y、 里就不對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)的解說(shuō)。買文 檔就送您 紙全套， Q 號(hào)交流 401339828 或 11970985 第 26 頁(yè) 共 31 頁(yè) 第 五 章 數(shù)控銑床的 制 02C 是專門為中國(guó)數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)型 制系統(tǒng) 。 此系統(tǒng)與同類數(shù)控系統(tǒng)相比 結(jié)構(gòu)緊湊， 性能更強(qiáng)，價(jià)格更低 ， 高度集成于一體的數(shù)控單元，操作面板，機(jī)床操作面板和輸入輸出單元 機(jī)床調(diào) 試配置數(shù)據(jù)少，系統(tǒng)與機(jī)床匹配更快速、更容易簡(jiǎn)單而友好的編程界面，保證了生產(chǎn)的快速進(jìn)行，優(yōu)化了機(jī)床的使用 。 02I/O 于一身：可獨(dú)立