【摘要】數(shù)控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進器、機車車輛、軍工、汽車、機械工程、重型機床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設(shè)備。本文內(nèi)容關(guān)于定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設(shè)計，包括機床的整體方案、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)等方面的研究。通過對定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設(shè)計使我們初步熟悉數(shù)控機床主運動系統(tǒng)的設(shè)計方法、步驟，提高對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的分析能力及設(shè)計計算能力，培養(yǎng)我們熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力以提高我們專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神、團隊合作精神，增強參與競爭的能力?！娟P(guān) 】 數(shù)控龍門鏜銑床 溜板箱進給系統(tǒng) 導(dǎo)軌液壓【Abstract】 CNC boring and milling machine gantry energy, aviation, aerospace, ship, ship propulsion, rolling stock, military, automotive, mechanical engineering, heavy machine tool industry an important and indispensable processing equipment. In this paper, the content on the fixed beam gantry CNC boring and milling machine crate slipped into the design of the system, including the machines overall program, transmission structures, rail, hydraulic systems research. Beams of CNC boring and milling machine gantry crate slipped into the design of the system so that we are familiar with numerical control machine tool main preliminary design methods movement, steps to improve the structure of the CNC machine tool design and calculation of analytical capacity and ability to nurture our familiar with available information, manuals and the use of information, the ability of the manual in order to improve our professionalism, dedication, team spirit and enhance the ability to compete.【Key Words】CNC boring and milling machine gantry； crate slipped into the system； Guide hydraulic目錄1 體方案 、 1.1 要 .41.2 控 型 的 和分析1.2.1 進給 系統(tǒng) . .41.2.2 與 進給 系統(tǒng) . .41.3 動 的 和分析 .51.4 傳動 的 和分析1.4.1 傳動 .61.4.1傳動 .61.4.3傳動 .61.4.4傳動 .61.4.5currency1“ .61.5 導(dǎo)軌1.5.1導(dǎo)軌的本fi型 .71.5.2導(dǎo)軌的本要 .71.5.3fl用的導(dǎo)軌及 .71.5.4導(dǎo)軌的 整、 .131.5.5 導(dǎo)軌的”fi定 .141.6 體方案的 .142 設(shè)計計算2.1 系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的設(shè)計 .152.1.1 的計算 .152.1.2 計算 .162.1.3 動機力計算 .182.1.4 機械傳動系統(tǒng)的動分析 .212.1.5系統(tǒng)增K的定 .222.1.6 算動 能 的 加 22 .22主要參文 .23設(shè)計說明書數(shù)控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進器、機車車輛、軍工、汽車、機械工程、重型機床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設(shè)備。本文內(nèi)容關(guān)于定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設(shè)計，包括機床的整體方案、傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、導(dǎo)軌、液壓系統(tǒng)等方面的研究。通過對定梁數(shù)控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設(shè)計，使我們初步熟悉數(shù)控機床主運動系統(tǒng)的設(shè)計方法、步驟，提高對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的分析能力及設(shè)計計算能力，培養(yǎng)我們熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力以提高我們專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神、團隊合作精神，增強參與競爭的能力。2 1 總體方案比較、論證1.1 課題技術(shù)要求1.通過 業(yè)設(shè)計培養(yǎng) 合運用過 分析 、 的能力。2.初步熟悉數(shù)控機床主運動系統(tǒng)的設(shè)計方法、步驟 提高對數(shù)控機床結(jié)構(gòu)的分析能 力及設(shè)計計算能力。3.培養(yǎng) 熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力。4.本 內(nèi)容 ，參加 分 業(yè)設(shè)計過程 要 合作精神，以提高 專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神 、團隊合作精神，增強參與競爭的能力。1.2 控制型式的選擇和分析1.2.1 開環(huán)進給伺服系統(tǒng)：系統(tǒng) 步進動機和步進動機 動 。數(shù)控 ， 過運算 給步進動機 動 ， 動工作 動 定 離。這” 系統(tǒng) 簡單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精和 的提高受限 。只用于 濟型數(shù)控機床。 控 系統(tǒng)的數(shù)控機床結(jié)構(gòu)簡單， 本 低。但是，系統(tǒng)對動 的實際位不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。因此，步進動機的失步、步 角誤差、 與currency1等傳動誤差都將影響被加工零 的精。 控 系統(tǒng)僅適用于加工精要 不很高的 小型數(shù)控機床，別是簡易 濟型數(shù)控機床。 1.2.2 閉環(huán)與半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)：機構(gòu)的工作原理和 與 機構(gòu)相同，只是位 檢測器安 工作 上，可直接測工作 的實際位 ，故反饋精高于 控 ，但掌握 的難 ，fl用于高精和 型數(shù)控機床。 機構(gòu) 用 馬 與 相同，位 檢測器則用長光柵、長感應(yīng)同步器或長磁柵。控 數(shù)控機床是 機床動 上直接安 直 位檢測 ，直接對工作 的實際位進行檢測，將測的實際位值反饋數(shù)控 ，與 的 位值進行 ，用差值對機床進行控 ，使動 按照實際需要的位運動，終實現(xiàn)動 的精運動和定位。 理 上講， 系統(tǒng)的運動精主要取 于檢測 的檢測精，也與傳動的誤差無關(guān)，因此 控精高?？?數(shù)控機床的定位精高，但 和維修都 困難，系統(tǒng)復(fù)雜， 本高。：機構(gòu)是 、 放 、 馬 、 檢測器和位 檢測器 。位 檢測器 currency1或 馬 的端 ，利用currency1的回轉(zhuǎn)角接3測工作 的位 。fl用的 馬 寬 直流動機、寬 交流動機和液 馬 。位 檢測器旋轉(zhuǎn)變壓器、光 器和圓光柵等。這” 機構(gòu) 能 的精、 和動優(yōu)于 機構(gòu)，為 數(shù) 小型數(shù)控機床 采用。控 數(shù)控系統(tǒng)的 方便，并且具很好的穩(wěn)定。目前 將角檢測 和 動機設(shè)計 體，這樣，使結(jié)構(gòu)更加緊湊。以 控 形 。圖 11 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖1.3伺服驅(qū)動裝置的選擇和分析進給 以數(shù)控機床的各坐標為控 對象，產(chǎn) 機床的切削進給運動。為此，要進給 能快 節(jié)坐標軸的運動 ，并能精地進行位 控 。具體要 范圍寬、位精高、穩(wěn)定好、動響應(yīng)快。 系統(tǒng)使用的動機，進給 可細分為步進 、直流 、交流 和直 。 動元 為： FANUC30交流 動機交流 系統(tǒng)：對直流動機的缺 ， 將 的 理， 定 、轉(zhuǎn) 為 磁 分， 轉(zhuǎn) 軸上的 器測磁 位 ， 構(gòu) 磁無動機，同 控 方法的實用 ，使交流 系統(tǒng)具 好的 。 寬 范圍、高穩(wěn) 精、快 動響應(yīng)及 象限運行等 好的 能使 動、 可與直流 系統(tǒng)相。同 可實現(xiàn)磁高 控 ，寬 系統(tǒng)的 范圍，適應(yīng) 高能 動的要 。目前， 機床進給 采用的主要是 磁同步交流 系統(tǒng)，”fi型：形 、數(shù)currency1形 和 形 。 用“單 ，只接，位控 通fl 上位機實現(xiàn)。數(shù)currency1 可實現(xiàn) 機 用， 、力、位 控 可接 和 ，各”參數(shù)fi以數(shù)currency1方 設(shè)定，穩(wěn)定好。具 fl的、 能。 是于 理器的 數(shù)currency1 系統(tǒng)。 將各”控 方 和不同、”的 機的監(jiān)控程以 實現(xiàn)。使用 可 用設(shè)定 與相關(guān)的數(shù) 動進 工作 。數(shù)currency1接 ，變工作方 、更動機 ，只需重設(shè) 可，故也能 。4交流 機床進給 的主導(dǎo)地位，并 的 不，具體體現(xiàn) 方面。 是系統(tǒng)” 動 的力 器 不高 方， 能 ”及與應(yīng)用 是于 理器 的 熟，將 進 進控 算法的應(yīng)用 是 的推 及現(xiàn)的 熟，將使于 的 控 為可能。步進 機 進給系統(tǒng) 濟型數(shù)控機床直流 機 進給系統(tǒng) 數(shù)控機床交流 機 進給系統(tǒng) 高 數(shù)控機床直 動機 進給系統(tǒng) 高 機床1.4傳動部件的選擇和分析1.4.1齒輪傳動裝置 傳動是應(yīng)用 fl 的 ”機械傳動，各”機床的傳動 都 傳動。 數(shù)控機床 進給系統(tǒng) 采用 傳動 的目的 。 是將高轉(zhuǎn) 的轉(zhuǎn)的 機 步進機、直流和交流 機等 的 變?yōu)榈娃D(zhuǎn) 轉(zhuǎn)的行 的 是使currency1和工作 的轉(zhuǎn)動 系統(tǒng) 專 小的 重。此 ，對于 系統(tǒng) 可以 要 的運動精。 為 小 對數(shù)控機床加工精的影響， fl 結(jié)構(gòu)上采取，以小或 的空程誤差。 采用 法、利用 整 或采用軸 整法 。 與采用同步 形相 ， 數(shù)控機床進給傳動 采用 ，更易產(chǎn) 低 ，因此 機構(gòu) fl 器 動能。 1.4.2帶傳動傳動 ”應(yīng)用很 的機械傳動。傳動主動， 動和適 緊 上的 傳動 ， 利用傳動作為 的 ， 傳動與 的 力 傳遞運動的。1.4.3鏈傳動 傳動是 合的撓 形 條和主， 動說 ， 殊 形的 ， 的節(jié)的嚙合 傳遞運動和動力，傳動 屬于 撓的嚙合傳動。1.4.4蝸桿傳動 傳動是用 傳遞空年交 軸 的運動與動力，般 軸交角為90。傳動方 為 傳動 體方案 定 。1.4.5滾珠絲杠螺母副 為 提高進給系統(tǒng)的靈敏、定位精和止爬行，必須低數(shù)控機床進給系統(tǒng)的 并少 、動 系數(shù) 差。因此，形 不太長的直 運動機構(gòu)fl用currency1。 currency1的傳動效”高 85% 98%，是通動currency1的2 4倍。currency1的 角小于1，因此不鎖。 currency1 動升運動 主軸箱5或升 的升 ，則必須 動 。 currency1的 、動 系數(shù)實際上 沒什么差別?？梢?反并加預(yù)載，助于提高定位精和剛。currency1 專門工廠 。 數(shù)控加工 ，需將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變 直 運動，故采用currency1“傳動機構(gòu)。數(shù)控機床上 般采用currency1，可將動 變?yōu)閯?，滿足進給系統(tǒng)少 的本要 。該傳動傳動效”高， 力小，并可 ，無反空行程 但 本高，不能鎖，尺寸亦不能太 ， 般用于 小型數(shù)控機床的直 進給。動currency1“用于舊機床的數(shù)控 、 濟型數(shù)控機床等 currency1“用于 、高 數(shù)控機床 壓currency1“用于高精數(shù)控機床、重型機床。currency1“循 方 fl用 ”： 循 與內(nèi)循 。以 currency1傳動 。1.5導(dǎo)軌的選擇與設(shè)計導(dǎo)軌的主要能是導(dǎo)和承載。導(dǎo)軌使運動 沿 定的軌跡運動， 各 的相對位 精。導(dǎo)軌主要 機床上 相對運動 的合 對導(dǎo)軌， ，不動的合面為支承導(dǎo)軌，運動的合面為運動導(dǎo)軌。1.5.1導(dǎo)軌的基本類型導(dǎo)軌按運動軌跡可以分為直 運動導(dǎo)軌和圓周運動導(dǎo)軌 按 質(zhì)可以分為動導(dǎo)軌和動導(dǎo)軌。 動導(dǎo)軌通動導(dǎo)軌、液體動壓導(dǎo)軌、液體 壓導(dǎo)軌 分。動導(dǎo)軌按動體的形 可以分為導(dǎo)軌和柱導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌 進給運動導(dǎo)軌 使用 。1.5.2導(dǎo)軌的基本要求1 導(dǎo)精。導(dǎo)精主要是運動 沿導(dǎo)軌運動軌跡的直 對直 運動導(dǎo)軌 或圓對圓周運動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌的 何精直接影響導(dǎo)精，因此 導(dǎo)軌檢標準 對縱直 及 導(dǎo)軌面 行都定。影響導(dǎo)精的主要因素 誤差 ， 與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形 、 質(zhì)、導(dǎo)軌及 支承 的剛和熱變形等關(guān)。2 耐磨。耐磨直接影響機床的精壽命，是導(dǎo)軌設(shè)計、 的關(guān) ，也是衡機床質(zhì)好壞的重要標志。提高導(dǎo)軌的耐磨是提高導(dǎo)軌使用壽命的重要“徑。影響導(dǎo)軌耐磨的主要因素導(dǎo)軌的 質(zhì)、材料、熱 理及 加工方法、受力情況、和 等。3 剛。導(dǎo)軌受力后變形會影響 的相對位 和導(dǎo)精，因此要 導(dǎo)軌足夠高的剛。導(dǎo)軌變形包括導(dǎo)軌受力后的接觸變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形以及 于導(dǎo)軌支承 的變形 引起的導(dǎo)軌變形。導(dǎo)軌變形主要取 于導(dǎo)軌的形 尺寸及與支承 的連接方 與受力情況等。4 低 運動 穩(wěn)。運動 低 動 易產(chǎn) 爬行現(xiàn)象。進給運動 現(xiàn)爬行，會使工藝系統(tǒng)產(chǎn) 動，增 被加工表面的粗糙 定位運動 現(xiàn)爬行，會低定位精，故要 導(dǎo)軌低 運動 穩(wěn)。影響導(dǎo)軌低 運動 穩(wěn)的因素： 、動 系數(shù)的差值，傳動系統(tǒng)的剛，運動 的質(zhì)及導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)和情況。1.5.3常用的導(dǎo)軌及其特點61滑動導(dǎo)軌1)動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)動導(dǎo)軌fl見的截面形 圖11 示。 各 面 起的作用各不相同形和角形導(dǎo)軌 ，M面主要起支撐作用，N面是 直 動精的導(dǎo)面，J面是止運動 抬起的壓板面 燕尾形導(dǎo)軌 ，M面起導(dǎo)和壓 板 作 用 ， J 面 起 支 撐 作 用 。圖12動導(dǎo)軌fl見的截面形 (a)形導(dǎo)軌 (b)角形導(dǎo)軌 (c)燕尾槽導(dǎo)軌 (d)圓柱形導(dǎo)軌 形導(dǎo)軌。圖11 示的形導(dǎo)軌 簡單，剛和承載力 ，水 方和豎直方上的位互不影響，因此安 、 整都 方便。M面是 垂直面內(nèi)直 動精的導(dǎo)面，是承受載荷的主要支承面 N面是 水 面內(nèi)直 動精的導(dǎo)面。因N面磨損后不能動補償， 以需要 整。 角形導(dǎo)軌。圖11 示的山形導(dǎo)軌及V形導(dǎo)軌fi為角形導(dǎo)軌，當 水 布 ， 豎直載荷的作用下，導(dǎo)軌磨損后能動補償，不會產(chǎn) ，因此導(dǎo)好。但壓板面仍需要 整 。導(dǎo)能與頂角關(guān)，頂角越小，導(dǎo)越好 頂角加 ，承載能力增加。支承導(dǎo)軌為凸角形 ，不易積存切削，也不易積存油。 燕尾槽導(dǎo)軌。圖11 示的燕尾導(dǎo)軌可視為角形導(dǎo)軌的變形，磨損后不能動補償，需用鑲條 整。 燕尾面起壓板面作用，用 鑲條 可以 整水 、豎直方的。這”導(dǎo)軌 、檢和修理fi 復(fù)雜， 力 。當承受豎直作用力 ，以支承面為主要工作面， 剛與形導(dǎo)軌的相近 當承受顛覆力 ， 斜面為主要工作面， 剛 低。燕尾形導(dǎo)軌 般用于高小的 層動 。 導(dǎo)軌面的 角為55。圓柱形導(dǎo)軌。圖11 示的圓柱形導(dǎo)軌 簡單，內(nèi) 可 磨， 圓 過磨削可 精 合，但磨損后 整困難。為止轉(zhuǎn)動，可 圓柱表面上 槽或加工 面，但不能承受 的轉(zhuǎn)。圓柱形導(dǎo)軌主要用于承受軸載荷的合，適用于同 作直 運動和轉(zhuǎn)動的 合， 床、 磨機及機械手等。2 動導(dǎo)軌的 合形 與應(yīng)用動導(dǎo)軌 般 條導(dǎo)軌 ，不同的 合形 是為 滿足不同機床的工作要 。 數(shù)控機床上，動導(dǎo)軌的 合形 主要是角形形 和形形 。只少 分結(jié)構(gòu)采用燕尾 。71 角形 合。這”導(dǎo)軌同 起支承、導(dǎo)作用，磨損后相對位 不變能行補償豎直方及 水 方的磨損，導(dǎo)精高，但要 表面 削或磨削后接觸，工藝 差。床 與運動 熱變形不 樣，不易 表面同 接觸。這”導(dǎo)軌fl用于龍門 床與高精車床。2 V形 導(dǎo)軌 合。V形 導(dǎo)軌 合，不需要用鑲條 整，導(dǎo)精高，加工 也 方便， 變 不會變導(dǎo)軌面的接觸情況，但熱變形會使動 水 ，fl用于磨床、精 鏜床上。3 形導(dǎo)軌是用 導(dǎo)，當采用 條導(dǎo)軌的 導(dǎo) 為 導(dǎo)圖12a ， 分別采用 條導(dǎo)軌的 面 導(dǎo)則為寬 導(dǎo)圖12b 。 導(dǎo) 容易，受熱變形影響小。圖13 導(dǎo)與寬 導(dǎo)(a) 導(dǎo) (b)寬 導(dǎo)角形 形 合。角形 形 合導(dǎo)軌 導(dǎo)好、 方便等優(yōu)，應(yīng)用為 ，fl用于車床、磨床、精 鏜床、 機等機床上。角形導(dǎo)軌作主要導(dǎo)面， 導(dǎo) 形 合導(dǎo)軌要好。角形導(dǎo)軌磨損后不能 整對位 精影響。角形 合。當龍門銑床工作 寬 于3000 、龍門 床工作 寬 于5000 ，為 不使工作 撓過 ，可用導(dǎo)軌的 合導(dǎo)軌。該導(dǎo)軌是重型龍門 床工作 導(dǎo)軌的 ”形 ，角形導(dǎo)軌主要起導(dǎo)作用， 導(dǎo)軌主要起承載作用，不需要鑲條 整。3 圓周運動導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌主要用于圓形工作 、轉(zhuǎn) 和轉(zhuǎn) 等旋轉(zhuǎn)運動 ，fl用的圓周運動導(dǎo)軌 面圓 導(dǎo)軌、 形圓 導(dǎo)軌、V形圓 導(dǎo)軌。 面圓 導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌容易 ，熱變形后仍能接觸，適用于 直徑的工作 和轉(zhuǎn) ，便于鑲 耐磨材料及采用動壓、 壓導(dǎo)軌，少 。當只能承受軸力，不能單 承受徑力，需與徑動軸承的主軸相合 承受徑力。此”導(dǎo)軌 損失小，精高，目前使用 ， 用于 機、 車床等。 形圓 導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌能承受軸力與 的徑力，但不能承受的顛覆力，熱變形也不影響導(dǎo)軌接觸， 導(dǎo) 面圓 導(dǎo)軌的好，但要 面和主軸的同軸 困難， 斜角 般為30，fl用于徑力 的機床。 V形圓 導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌能承受 的軸力、徑力和顛覆力，能 很好的，當 復(fù)雜，需 V形 面和主軸同 。V形 般用 對形 。當床 熱變形和工作 的熱變形不同 ， 導(dǎo)軌面將不同 8接觸。4 料動導(dǎo)軌。傳統(tǒng)的 和 的導(dǎo)軌， 系數(shù) ，且動 系數(shù) 變 變 ， 損失 ，低 易現(xiàn) 爬行 現(xiàn)象，影響運動 穩(wěn)和定位精，因此 數(shù)控機床上 很少采用，取 的是 料動導(dǎo)軌或鑲 料動導(dǎo)軌。目前， 料導(dǎo)軌的材料可分為 ”： 材料和材料。目前 內(nèi) 產(chǎn)使用的 材料主要 料導(dǎo)軌板和 料導(dǎo)軌 ”，們是 和 ”屬材料 的復(fù)合材料。 ， 料導(dǎo)軌板采用的是 currency1 板上“結(jié) 層 ， 層 及fi料，fl 適當 理形 屬 料的復(fù)合體導(dǎo)軌板。這”材料的導(dǎo)軌板的 系數(shù)小 為004008 ，并具 好的作用，別適用于垂直導(dǎo)軌。料導(dǎo)軌是以 F 為體，加 和”等”fi料 構(gòu) 的復(fù)合材料。 油 下， 系數(shù) 為00，使用壽命為通 導(dǎo)軌的810倍。 料導(dǎo)軌各”，長與寬 用行 ，采用 的方法定。 于 料導(dǎo)軌 ，容易被 ，因此要 好的 。括起 ， 料導(dǎo)軌與 導(dǎo)軌相 ，以下：1 系數(shù)低 穩(wěn)定， 導(dǎo)軌低 數(shù)。 2 動、 系數(shù)相近，運動 穩(wěn)和爬行能 導(dǎo)軌好。3 動，具 好的，優(yōu)于接觸剛 低的動導(dǎo)軌和易 的 壓導(dǎo)軌。4 耐磨好， 作用，無也能工作， 磨的 好。5 穩(wěn)定好，耐低 ，耐強、強、強 及各”機 。 維修理方便，耐磨，損壞后更容易。 濟好，結(jié)構(gòu)簡單， 本低， 為動導(dǎo)軌 本的1 20。 圖14鑲 料 屬導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)料動導(dǎo)軌可分為 ”： 導(dǎo)軌。導(dǎo)軌 的材料或耐磨 料的材料是以 和為體，加 增 ， 合 為 分， 為 分的 分9 料。這” 料 力強，具 好的可加工，可 車削、銑削、 削、 削、磨削和 削加工，也 好的 和耐磨， 且 壓強 導(dǎo)軌的要高， 體積不 ，尺寸穩(wěn)定。這”導(dǎo)軌的 是可 整好定導(dǎo)軌和運動導(dǎo)軌的相關(guān)位 精后 料，因此可節(jié) 加工工 ，別適用于重型機床和不能用導(dǎo)軌的復(fù)雜合型面。 導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌是 導(dǎo)軌動面上 層耐磨的 料導(dǎo)軌，對與 相的導(dǎo)軌動面進行 和磨削加工。 料導(dǎo)軌以 為材，加合和 。 料導(dǎo)軌可切 小和形 ，用 接 導(dǎo)軌面上。 于這fi導(dǎo)軌用 接方法加工，故為 導(dǎo)軌。的 工藝工程是： 將導(dǎo)軌 面加工表面粗糙 a 為32 1 (為 對起定位作用，導(dǎo)軌 面應(yīng)加工 05 10 的槽)，fl以 面，用 槽上，加壓初 1 2小后，合 對的定導(dǎo)軌或?qū)Ｓ?具 上，加 定的壓力，并 下 24 ， 后取下對的導(dǎo)軌， ， 上面 油槽，進行精加工。2滾動導(dǎo)軌1 動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形 1 動導(dǎo)軌。這是 ”以動體作循 的動體。動 動 ，動體沿 軌 作循 運動。動體為或柱。數(shù)控機床上采用的柱 動導(dǎo)軌 圖14 示， 用于 等荷導(dǎo)軌。動導(dǎo)軌 專業(yè)廠 產(chǎn)， ”、形 用 用。使用 ，導(dǎo)軌 運動 上， 導(dǎo)軌應(yīng)少用 或更 ，導(dǎo)軌的數(shù)目取 于導(dǎo)軌的長和載的 小。與 相對的導(dǎo)軌 用鑲 導(dǎo)軌。圖15柱 動導(dǎo)軌(a)單元動 (b) 加工 上的應(yīng)用(2)直 動導(dǎo)軌。直 動導(dǎo)軌單元直 動導(dǎo)軌。 導(dǎo) 能承受顛覆力， 精高，可高 運行，并能長 精，通過預(yù)加載可提高剛，具 的能力，安 面 誤差 。直 動導(dǎo)軌的 形和結(jié)構(gòu) 圖15 示。導(dǎo)軌體定 不動 上，定 運動 上。當沿導(dǎo)軌體動 ， 導(dǎo)軌體和 的圓 直槽內(nèi)動，并通過端內(nèi)的 ， 工作荷 工作荷， 后fl動回工作載，不循 ， 動體和 的動變 的動。為止 和進導(dǎo)軌 ， 端及下 fi 料 。上 油 油，只要10定 將 放 油 油 可實現(xiàn)。圖1直 動導(dǎo)軌的 形和結(jié)構(gòu)2 動導(dǎo)軌的fi型動導(dǎo)軌 動體的形 不同，可以分為導(dǎo)軌、柱或 導(dǎo)軌等。1 導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)為與導(dǎo)軌 接觸， 力小，承載能力 差，剛低， 結(jié)構(gòu)緊湊、 容易、 本 低。通過合理設(shè)計圓 可 低接觸應(yīng)力，提高承載能力。導(dǎo)軌 般適用于運動 質(zhì)小于200 g，切削力和顛覆力都 小的機床。2 柱導(dǎo)軌。這”導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)為動體與導(dǎo)軌 是 接觸，承載能力 同導(dǎo)軌高 數(shù)，剛高。柱導(dǎo)軌對導(dǎo)軌面的 面敏感精要 導(dǎo)軌高，適用于載荷 的機床。3)動導(dǎo)軌的預(yù)緊為 提高動導(dǎo)軌的剛，應(yīng)對動導(dǎo)軌進行預(yù)緊。預(yù)緊可提高接觸剛， 動導(dǎo)軌上，預(yù)緊可止動體脫落和歪斜。fl見的預(yù)緊方法以下 ”：1 采用過盈合。預(yù)加載荷 于 載荷，預(yù)緊力產(chǎn) 過盈23 ，過 會使牽引力增加。 運動 重， 重力可起預(yù)加載荷作用， 剛滿足要 ，可不預(yù)加載荷。2 整法。 整“釘、斜或 進行預(yù)緊。圖1為動導(dǎo)軌的預(yù)緊方法。圖1 動導(dǎo)軌的預(yù)緊方法11(a)柱或 導(dǎo)軌 支撐(b)柱或 導(dǎo)軌預(yù)加載荷 (c)交叉 柱導(dǎo)軌 (d)循 動導(dǎo)軌3液壓導(dǎo)軌液壓導(dǎo)軌 機床上的使用主要是 壓導(dǎo)軌。 壓導(dǎo)軌 相對運動的導(dǎo)軌面通 壓力油，可使運動 起。 工作過程 ，導(dǎo)軌面上油腔 的油壓能 加載的變 動 節(jié)，以 衡 加載， 導(dǎo)軌面始終 于純液體 。 以 壓導(dǎo)軌的 系數(shù) 小 00005 、” 耗小、導(dǎo)軌不會磨損，因 導(dǎo)軌的精 好，壽命長。油膜 不受 的影響，油膜承載能力 、剛高、 好，導(dǎo)軌運行 穩(wěn)，無爬行，也不會產(chǎn) 動。但壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并需要 好過濾效 的液壓 ，因此 本 高。目前， 壓導(dǎo)軌 應(yīng)用 型、重型數(shù)控機床上。壓導(dǎo)軌按導(dǎo)軌形 可分為 和 ”，數(shù)控機床用 的 壓導(dǎo)軌。壓導(dǎo)軌按 油方 可分為恒壓 定壓 油和恒流 定 油 ”。恒壓 油方 以毛細管節(jié)流和單面薄膜反饋節(jié)流用 ， 原理 圖1 示。 圖18 壓導(dǎo)軌恒壓 油原理1.5.4導(dǎo)軌間隙的調(diào)整、潤滑與防護1導(dǎo)軌的1)方法導(dǎo)軌簡單的方 是 工定 加油或用油 油。這”方法簡單、 本低，但不可 ， 般用于 節(jié)輔助導(dǎo)軌及運動 低、工作不繁的動導(dǎo)軌。對運動 高的導(dǎo)軌 都采用泵，以壓力油強 。這樣不但可連續(xù)或歇 油給導(dǎo)軌進行， 且可利用油的流動 和冷卻導(dǎo)軌表面。為實現(xiàn)強，機床必須備專門的 油系統(tǒng)。圖18為某加工 導(dǎo)軌的系統(tǒng)。12圖19加工 導(dǎo)軌的系統(tǒng)2)對油的要 工作 變 ，油 變 要小，要 好的能和足夠的油膜剛，油 雜質(zhì) 少且不浸蝕機 。fl用的 損耗系統(tǒng)用油L AN10、15、32、42、8，精 機床導(dǎo)軌油L HG8，汽機油L SA32、4等。2導(dǎo)軌的為 止切屑、磨或冷卻液散落 導(dǎo)軌面上 引起磨損、 和銹蝕，導(dǎo)軌面上應(yīng)可 的 。fl用的 板 、卷簾 和疊層 罩， 用于長導(dǎo)軌機床上， 龍門 床、導(dǎo)軌磨床等。 ， 手風琴 的伸 罩等。 機床使用過程 應(yīng)止損壞罩，對疊層 罩應(yīng) fl用 蘸機油理動接縫，以避免 碰殼現(xiàn)象。3 整方法：1 采用壓板 整并承受顛覆力。2 采用鑲條 整形和燕尾形導(dǎo)軌的3 采用壓條鑲條 整。這”方法 標準 1.5.5選擇導(dǎo)軌的種類確定阻尼比進給系統(tǒng) 力的 小主要 定于導(dǎo)軌fi型。為 可能少 力，采用各”fi型的 導(dǎo)軌。 慮進給系統(tǒng)的穩(wěn)定，并為適當增加導(dǎo)軌 ，flfl采用動導(dǎo)軌加預(yù)載的結(jié)構(gòu)以及采用動、動復(fù)合導(dǎo)軌和 壓卸荷導(dǎo)軌等等。 動、動復(fù)合導(dǎo)軌同 具動和動導(dǎo)軌的優(yōu)，也 是具 小的 系數(shù)，很好的剛和力，因此近 年 應(yīng)用日增 。導(dǎo)軌 導(dǎo)軌”fi 等價 動導(dǎo)軌 00203 般015 壓導(dǎo)軌 002動導(dǎo)軌 002005于我們設(shè)計是數(shù)控龍門鏜銑床的溜板箱進給系統(tǒng)，數(shù)控龍門鏜銑床屬于重型機床，承載能力 ，導(dǎo)精要 好， 以可以 用截面是 形的 合導(dǎo)13軌，同 料動導(dǎo)軌具 好的定位精和運動 穩(wěn)，維維修方便， 濟好，可以采用 導(dǎo)軌。數(shù)控龍門鏜銑床承受的顛覆力 ，故采用 導(dǎo)軌形 。以 導(dǎo)軌。1.6總體方案的選擇采用 控 型 導(dǎo)軌為 導(dǎo)軌 currency1“ ：10mm 動元 為FANUC30交流 動機。 ：初 currency1“ ：12mm 動元 為FANUC30R交流 動機。 校核不滿足要 ，計算過程 略，后 方案計算過程 下 第2章 設(shè)計計算2.1 伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的設(shè)計動元 為FANUC30交流 動機，這”型的 動機參數(shù) 下：”：3.3 kW 額定轉(zhuǎn)：37.2 Nm 轉(zhuǎn)：225 Nm轉(zhuǎn) ：0.025 2N m s販 機械 fl數(shù)：5ms 高轉(zhuǎn) ：1200r/min 2.1.1 降速比的計算：對于 ，工作原理和 相似，主要是 動馬 的額定 或轉(zhuǎn)與機床要 的進給 或載轉(zhuǎn) 定。currency1傳動 公 為： maxmaxn liv=：機 轉(zhuǎn) max 1200 /minn r=currency1“ 0 10L mm= 進給 max 4000 /minv mm= 數(shù) 則： maxmax1200 /min 10 34000 /minn l r mmiv mm= = =按小的要 ，該 器采用1傳動，傳動 為i=3。 結(jié)構(gòu)需要，定傳動 的 數(shù)分別為 1z =20、 2z =60，數(shù)m=4， 寬 1b=40mm、 2b =35mm，那么14小 1z 的直徑 1 1 4 20 80d mz mm= = 2z 的直徑 2 2 4 60 240d mz mm= = 嚙合 的 1 21 1( ) 4 (20 60) 1602 2a m z z mm= + = + =創(chuàng)小 頂圓直徑 1 1( 2) 4 (20 2) 88ad m z mm= + = =小 圓直徑 1 1( 2.5) 4 (20 2.5) 70fd m z mm= = = 頂圓直徑 2 2( 2) 4 (60 2) 248ad m z mm= + = = 圓直徑 2 2( 2.5) 4 (60 2.5) 230fd m z mm= = =2.1.2 慣量計算： 必須對 進行算，以滿足折算機軸上的載不能過 的要 。對于 ，應(yīng)滿足以下的匹：交流機 動 ：2 23 tMJJ： MJ 機本 的tJ 折算機軸上的 實踐 ， MrJJ 值具 定的范圍。這 值不能太 ，也不能太小。值太小，則機床動主要 定于載，此 不同質(zhì)和行程的各坐標的將很 別，并且很容易受切削力、 力等干的影響。 以為便于 整以及為 穩(wěn)定運行，應(yīng)定 MrJJ 的小值。 MrJJ 也不能過 。1 計算currency1的轉(zhuǎn)動 sJ般計算公 為 212J mR=currency1 轉(zhuǎn)動為：151 2 3 4 54 44 4 22(1.3394 10 7.0037 1033.8246 10 6.17057 10 0.10722)0.11205sJ J J J J JN m sN m s = + + + + =+ = 販2 工作 折算currency1上的轉(zhuǎn)動20( )2LWJg pi=：W工作 重，W=50000N 0L currency1的“ ， 0L =10mm g=9.8m/ 2s 數(shù) 計算：202 2 2( )250000 0.01( ) 0.012939.8 2LWJgN m s N m spipi= 捶 販3 計算各 的轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)動計算公 為： 412J R L pi=：質(zhì) 2,m V V R L pi= = ， 3 37.8 10 /kg m =1 小 轉(zhuǎn)動 1J為：414 21J212.58 10R LN m s pi= 捶2 轉(zhuǎn)動 2J 為 ： 4221J20.084R LN m s pi= 販4 計算折算機軸上的 currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的載 tJ 為：16201 221( ) ( ) 2t sLWJ J J Ji g pi= + + +： 1J 小 及 軸的轉(zhuǎn)動2J 及 軸的轉(zhuǎn)動sJ currency1的轉(zhuǎn)動20( )2LWg pi 工作 折算currency1上的轉(zhuǎn)動201 224 2 2221( ) ( ) 2112.58 10 (0.084 0.0922) 0.012930.0223t sLWJ J J Ji gN m s N m sN m spi= + + += + +捶 販= 販currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的 rJ 為：r t MJ J J= +： tJ 為currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的載，MJ 為機本 的，20.025MJ N m s= 販2 220.0223 0.0250.0473r t MJ J J N m s N m sN m s= + = +販 販= 販0.0223 20.892 ,20.025 3tMJJ = =符合匹2.1.3 電動機力矩計算：快 空載啟動 需力：max 0a fM M M M= + + 切削載 需力：0at f tM M M M M= + + +快 進給 需力：170fM M M= +： maxaM 空載啟動 折算動機軸上的加 力N m fM 折算動機軸上的 力N m 0M 于currency1預(yù)緊引起的折算動機軸上的 加 力N matM 切削 折算動機軸上的加 力N m tM 折算動機軸上的切削載力N m 對數(shù)控機床 言，因為動要 高， 以動機力主要是用 產(chǎn) 加的，載力的 重很小， 以通fl可 按 max 0a fM M M M= + + 動機，要快 空載啟動力小于動機 轉(zhuǎn)， maxaM M ， maxaM為動機 轉(zhuǎn)的 值， 峰值轉(zhuǎn)。1 計算空載啟動 折算動機軸上的加 力空載啟動 ，折算動機軸上的加 力公 為：2109.6raJ nM N mT= 捶： rJ 折算動機軸上的 2N m s販 T系統(tǒng) fl數(shù)s n動機轉(zhuǎn) r/min 當 maxn n= ，計算 maxaM 當 tn n= ，計算 atM 。當 maxn n= ， 于 的是FANUC30型的交流 機， 轉(zhuǎn) maxn =1200r/min ，20.0473rJ N m s= 販 ，那么2 230.0473 120010 10 11.8259.6 9.6 5 10raJ nM N m N m N mT = = =捶 捶創(chuàng)2 計算折算動機軸上的 力折算動機軸上的 力公 為：0 02fF LMipi =：180F 空載 的導(dǎo)軌 力N ， 0 0.04 50000 2000F W N = = 0L currency1的“ ， 0L =10mm 傳動效”， =0.8 那么0 0 2000 0.01 1.332 2 0.8 3fF LM N m N m N mipi pi= 創(chuàng)3 計算 currency1預(yù)緊力 pF 產(chǎn) 的并折算動機軸上的 加 力currency1預(yù)緊力 pF 產(chǎn) 的并折算動機軸上的 加 力公 為：00 0(1 )2pF LMi pi = ： pF currency1預(yù)加載荷N ，10000pF N=0L currency1“ ， 0L =10mm 傳動 效”， =0.8 0 currency1未預(yù)緊 的效”， 0 0.9 ，取 0 0.9 = 00 010000 0.01(1 ) (1 0.9) 0.66352 2 0.8 3pF LM N mi pi pi= = =創(chuàng)4 計算折算動機軸上的切削力折算動機軸上的切削力的計算公 為：02atF LM N mipi =： aF 切削 下的軸載力N ， 30000aF N= 0L currency1“ ， 0L =10mm 傳動的 效”， =0.8 i 的 ，i=3 tM =(30001210 )/(2pi 083)10=199N m則動機快 空載啟動 的力M為：19max 011.825 1.33 0.663513.8185a fM M M MN m N m N mN m= + += =快 進給 需力：0 1.33 0.66351.9935fM M M N m N mN m= + = = 切削載 需力：011.825 1.33 0.6635 19.933.7185a f tM M M M MN m N m N m N mN m= + + += =FANUC 30型的交流 機， 轉(zhuǎn) max 225M N m= ， 額定轉(zhuǎn) 37.2M N m= 。進給系統(tǒng) 需的折算動機軸上的各”力都要小于動機的額定轉(zhuǎn)和 轉(zhuǎn)，符合轉(zhuǎn)匹。2.1.4 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析：1 計算currency1 工作 縱系統(tǒng)的低” nc0 /ncK rad sm =： 0K currency1“的 合 壓剛N/m ，取 0K =6min 1055 10 /K N m= Mcurrency1“和機床行 的等效質(zhì)kg ，1 213m m m= + 1m 、 2m 分別是機床行 的質(zhì)和currency1“的質(zhì) 150000 51029.8m kg= =( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 232 3.14 7.8 10 0.025 0.028 0.0275 0.1 0.03 0.341 0.04 3.42143.82mkg輊= 創(chuàng) 臌=1 21 (