數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計

數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計,數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計,數(shù)控,銑床,進給,傳動,設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書機械設(shè)計制造及其自動化機制1202王庚畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：切削力和切削功率的分析與計算，滾珠絲杠副的選型與計算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預緊、潤滑和密封，直線滾動導軌的選型與計算，壽命估算，聯(lián)軸器選型，X、Y、Z軸定位精度的驗算等，裝配圖與零件圖設(shè)計。主要技術(shù)參數(shù)：行程X/Y/Z：400/200/300 mm，定位精度：X/Y軸，0.022mm；Z軸0.032mm。重復定位精度：X/Y軸，0.012mm；Z軸0.015mm畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：（1）切削力和切削功率的分析與計算（2）滾珠絲杠副的選型與計算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預緊、潤滑和密封（3）直線滾動導軌的選型與計算，壽命估算（4）聯(lián)軸器選型，X、Y、Z軸定位精度的驗算等（5）裝配圖與零件圖設(shè)計 沈陽化工大學科亞學院本科畢業(yè)設(shè)計題 目： 數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 班 級： 機制1202 學生姓名： 王庚 指導教師： 王志成 論文提交日期： 年 月 日論文答辯日期： 年 月 日畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書機械設(shè)計制造及其自動化機制1202王庚畢業(yè)設(shè)計（論文）題目：數(shù)控銑床進給傳動設(shè)計畢業(yè)設(shè)計（論文）內(nèi)容：切削力和切削功率的分析與計算，滾珠絲杠副的選型與計算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預緊、潤滑和密封，直線滾動導軌的選型與計算，壽命估算，聯(lián)軸器選型，X、Y、Z軸定位精度的驗算等，裝配圖與零件圖設(shè)計。主要技術(shù)參數(shù)：行程X/Y/Z：400/200/300 mm，定位精度：X/Y軸，0.022mm；Z軸0.032mm。重復定位精度：X/Y軸，0.012mm；Z軸0.015mm畢業(yè)設(shè)計（論文）專題部分：（1）切削力和切削功率的分析與計算（2）滾珠絲杠副的選型與計算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預緊、潤滑和密封（3）直線滾動導軌的選型與計算，壽命估算（4）聯(lián)軸器選型，X、Y、Z軸定位精度的驗算等（5）裝配圖與零件圖設(shè)計 起止時間：2016.2.292016.6.17指導教師： 簽字 年 月 日摘要機械制造業(yè)是我國經(jīng)濟的支柱之一，一個國家如果沒有發(fā)達的機械制造業(yè)，就不會有國民經(jīng)濟的發(fā)展。而機械制造業(yè)的發(fā)展水平反映了國民經(jīng)濟的繁榮。數(shù)控機床技術(shù)在當今世界具有更重要的經(jīng)濟地位和戰(zhàn)略地位，目前工業(yè)發(fā)展趨勢在世界經(jīng)濟和數(shù)控機床技術(shù)的體現(xiàn)，現(xiàn)在的核心產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)都是建立在數(shù)控機床技術(shù)的，因此，數(shù)控機床技術(shù)是反映一個國家的工業(yè)水平和現(xiàn)代技術(shù)水平的成熟程度。而數(shù)控機床技術(shù)水平的高低，體現(xiàn)了國民經(jīng)濟的實力。目前，它是整個國家乃至全世界第一個實現(xiàn)機床加工和數(shù)控技術(shù)的目標。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床在當今機械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家現(xiàn)代化建設(shè)中的戰(zhàn)略地位。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實現(xiàn)自動化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代計算機輔助設(shè)計、計算機輔助設(shè)計等在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是一個國家戰(zhàn)略地位，反映了國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是衡量一個國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標志，實現(xiàn)加工機與數(shù)控加工的生產(chǎn)過程，是當今制造業(yè)發(fā)展的方向。這項任務(wù)使我們能夠更熟練地運用專業(yè)知識，并使我們的專業(yè)知識更實用。關(guān)鍵詞：數(shù)控機床、切削功率、滾珠絲杠副。AbstractMachinery manufacturing industry is one of the pillars of Chinas economy, A country if there is no developed machinery manufacturing industry, Will not have the development of the national economy. And the level of the development of machinery manufacturing industry, Reflecting the prosperity of the countrys economy. CNC machine tools in todays world has a more important economic status and strategic position, The industrial development trend and the trend of economic development in the world, The technology of the numerical control machine tool reflects the core objective of the industrial industry, Some of the modern technology is based on the technology of CNC machine tools, So, the technology of the numerical control machine tool is a reflection of the level of a countrys industry and the maturity of the modern technology. And the level of the technical level of the numerical control machine tool reflects the strength of the national economy. At present, it is the first goal of the whole country and even the world to realize the machining of the machine tools and to make the numerical control technology.CNC technology and CNC machine tools in todays machinery manufacturing industry in an important position and great benefits, showing its strategic role in the modernization of the countrys basic industries. CNC technology is the manufacturing industry to achieve automation, flexible, integrated production base, modern CAD / CAM and so on are established in the numerical control technology. The numerical control technology is a national strategic position and reflected an important basic industry of the national comprehensive national strength level, the level is a measure of national manufacturing industry modernization degree of core markers, realizing the processing machine and the production process of NC, is todays manufacturing industry development direction.This task allows us to more skilled use of professional knowledge, and to make our professional knowledge more practical.Keywords: CNC machine tools,cutting power, ball screw.目錄第一章 緒論11.1 現(xiàn)狀發(fā)展趨勢及分析1第二章 切削力及切削功率22.1 工件及刀具材料的選擇22.2 切削力及切削功率的計算4第三章 滾珠絲杠副的選型與計算113.1 XYZ滾珠絲杠副的選型113.2 滾珠絲杠副的計算13第四章 安裝、調(diào)整、密封294.1 安裝方式及位置294.2 設(shè)計軸承座結(jié)構(gòu)304.3 調(diào)整、潤滑36第五章 估算壽命，選擇電機及設(shè)計圖365.1 直線滾動導軌壽命估算365.2 伺服電機聯(lián)軸器38第六章 協(xié)調(diào)檢查，工作總結(jié)39參考文獻 40致謝 41沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 緒論第一章 緒論1.1 現(xiàn)狀中國機床工業(yè)自建國以來開始發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)走過了60多年的發(fā)展道路。中國的數(shù)控機床行業(yè)在過去三十年中，取得了快速發(fā)展，在技術(shù)和生產(chǎn)，而且還適用于各種行業(yè)。國內(nèi)出口機械產(chǎn)品，并在四國際機床展覽會上。在“十一五”期間，中國的一系列行業(yè)高端技術(shù)的突破，加上我國自主生產(chǎn)能力的提高，開始不再依賴國外生產(chǎn)，加入了高速數(shù)控機床的世界生產(chǎn)、高精度數(shù)控機床大國行列。從技術(shù)層面上看，隨著主要高端數(shù)控機床的形成和基本生產(chǎn)設(shè)備的特殊任務(wù)，國內(nèi)機床工具對我國數(shù)控率從第十個“五年計劃” 35.5%，突然增加到了51.9%。在數(shù)控系統(tǒng)方面，我國已開發(fā)出一系列的產(chǎn)品，如多軸、多軌、總線型高檔數(shù)控裝置等。國產(chǎn)數(shù)控機床產(chǎn)品包括超高精度機床、重型機床、高精度機床、鍛造設(shè)備和專用機床、機床等各類機床，尤其是在五軸聯(lián)動數(shù)控機床、數(shù)控機床、立式銑床、數(shù)控車床、數(shù)控機床等機床的數(shù)控加工機床，一些技術(shù)已經(jīng)達到世界先進水平。隨著國內(nèi)五軸數(shù)控機床的品種日益增多，一些較高的加工技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，改變了數(shù)控機床行業(yè)的壟斷力量，加快我國從機床生產(chǎn)大國向機床制造強國的進程。從市場需求情況看，目前，我國是世界上最大的數(shù)控機床進口國和數(shù)控機床消費國。在2010，中國的機床消費量同比增長43%，達到$，進口數(shù)量約為94億美元。雖然機床行業(yè)在五到第十一年的時間內(nèi)實現(xiàn)快速發(fā)展，但是高檔數(shù)控機床的產(chǎn)值僅占10至15%的金屬加工機床行業(yè)的產(chǎn)值。面對如此龐大的消費市場，中國國內(nèi)機床行業(yè)產(chǎn)能，仍無法滿足快速增長的市場需求，高端數(shù)控機床產(chǎn)品的大多數(shù)仍需要大量進口。1.2 發(fā)展趨勢及分析數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展，將嘗試解決主機的一系列問題，是關(guān)鍵技術(shù)差距大，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，整個行業(yè)經(jīng)濟效益差，將培養(yǎng)核心競爭力，定量融合，一定高度，以提高自主創(chuàng)新和品牌建設(shè)，實現(xiàn)在十元的大目標，在國內(nèi)市場占有主導地位的長期目標，努力在國內(nèi)市場占有主導地位的長期目標，并努力實現(xiàn)“十二五”計劃的目標。46沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 切削力及切削功率第二章 切削力及切削功率2.1 工件及刀具材料的選擇2.1.1 切削加工對刀具的要求金屬在切削的過程中，刀具的切削零件的部分是在比較大的切削壓力和劇烈摩擦及較高的切削溫度下工作的。在切削不均勻或者斷續(xù)加工的時候，刀具會受到非常大的沖擊力和振動，所以，刀具切削部分得材料應(yīng)具備以下條件：高硬度。硬度是刀具材料中最基本的一種性能，硬度必須高于工件材料的硬度，工件上的切削量要超過切削量。高耐磨性。高耐磨性是刀具抗切削的能力，刀具磨損小的是在摩擦作用下的。當一個工具是一個很長的時間加工零件，如果刀具不耐用，磨損更迅速，它會影響工件的加工精度和加工質(zhì)量。足夠強的韌性。切削工件時，刀具要承受各種壓力與沖擊力。一般用沖擊以及抗彎強度來衡量材料韌性的高低?；瘜W穩(wěn)定性與高耐熱性?；瘜W穩(wěn)定性，是指不易指的高溫和周圍介質(zhì)的材料或化學反應(yīng)的處理，包括氧化能力。較低的化學穩(wěn)定性，更快的刀具磨損，更粗糙的加工表面。耐熱性高，指的是在高溫條件下刀具仍能保持原有的強度、硬度、韌性和耐磨性。2.1.2 刀具的類型平面加工銑刀：銑平面離不開平面加工銑刀。常見的平面加工銑刀包括端面銑刀、圓柱銑刀以及立銑刀。（1） 圓柱銑刀圓柱銑刀通常采用的是整體式結(jié)構(gòu)，主要由高速鋼制成。圓柱銑刀一般采用螺旋形刀齒來提高切削工件時的平穩(wěn)性，用于臥式銑床上半精銑平面以及粗銑。（2） 端面銑刀端面銑刀一般采用的是鑲齒式結(jié)構(gòu)，刀齒采用硬質(zhì)合金鋼制成，生產(chǎn)效率高，加工表面質(zhì)量高，用于立式銑床上精銑、粗銑各種平面。（3） 立銑刀立銑刀用于立式銑床上銑削側(cè)面以及階臺平面。立銑刀除了用于銑平面外，還可以用于銑螺旋槽、溝槽以及工件上各種孔，銑削各種圓柱凸輪與盤型凸輪，靠模銑內(nèi)、外曲面等。溝槽加工銑刀：直槽有通槽和不通槽之分，較寬的通槽可以用三面刃銑刀加工，較窄的通槽可以用小尺寸立銑刀或鋸片銑刀加工，不通槽則應(yīng)該用立銑刀加工。（1） 三面刃銑刀三面刃銑刀包括錯齒、鑲齒和直齒等幾種結(jié)構(gòu)形式，因為刀具的圓周和兩個側(cè)面都有刀刃，可以獲得更高的表面質(zhì)量，主要用于銑各種槽、階臺平面、凸臺平面及工件表面等。（2） 槽銑刀槽銑刀用于銑各種槽及棒料、板料和各種材料的切斷，但作為一對切割邊，對維修的光沒有影響，所以銑槽的側(cè)面質(zhì)量相對較差（3） 鍵槽銑刀主要用于銑削鍵槽銑削鍵槽銑刀，具有很高的精度。（4） 燕尾槽銑刀燕尾槽銑刀主要用于銑面機，如車上的燕尾槽。（5） 角度銑刀將角銑刀分為單角銑刀、對稱雙角銑刀和非對稱雙角銑刀。單角銑刀用于各種刀具外圓的齒槽和各種鋸齒形離合器以及棘輪的齒形加工；雙角銑刀用于銑削各種尖銳齒的槽、梯形齒形離合器齒形；非對稱雙角銑刀主要用于各種角度的銑削加工。成形面加工銑刀普通銑床的成形面不能與成形銑刀進行分離，專用銑刀，如半圓形銑刀、異型刃形曲面和異形根溝。成形銑刀的缺點是制造成本較大，切削性能較差。2.1.3 刀具的參數(shù)選擇（1） 切削參數(shù)的選用切削速度的選擇主要取決于工件的材料，進給速度的選擇主要取決于工件的材料和銑刀的直徑。工具樣品的一些工具制造商選擇與切割參數(shù)。但切削參數(shù)的選擇受機床、刀具系統(tǒng)、工件形狀等因素的影響，并影響了刀具的夾緊方式。應(yīng)根據(jù)實際情況調(diào)整切削速度和進給速度。當?shù)毒邏勖且粋€優(yōu)先級，切削和進給速度的程度可以降低；當芯片邊緣是不是好時，切削速度可以提高。（2） 切削方式的先擇光滑研磨是用來防止損壞的刀片，并提高生活的工具。但有兩點要注意：1，如使用普通機械加工，應(yīng)盡可能消除之間的差距的進料機構(gòu)。2、當工件表面鑄造、鍛造過程中要形成氧化膜或其它硬化層，宜采用逆銑。（3） 硬質(zhì)合金立銑刀的使用高速鋼端銑刀的應(yīng)用范圍和適用范圍比較廣，即使選擇切削條件也不是一點，也不會是一個大問題。硬質(zhì)合金銑刀在高速切削時具有良好的耐磨性，但在高速鋼銑刀中卻沒有得到廣泛的應(yīng)用，切削條件必須嚴格符合刀具使用的要求。2.2 切削力及切削功率的計算2.2.1 切削力的分解Fc 切削力（主切削力或切向分力） 切于加工表面，與基面垂直，用于計算刀具強度，確定機床功率，設(shè)計機床零件等。Fp 背向力（切深分力或徑向分力） 處于基面內(nèi)，與進給方向垂直，用于計算與加工精度有關(guān)的工件撓度，機床、刀具零件強度等，也可以作為在工件切削過程中產(chǎn)生振動的主要作用力。Ff 進給力（軸向分力或走刀分力） 處于基面內(nèi)，同于進給方向，用于計算進給功率，并設(shè)計機床進給機構(gòu)等。2.2.2 計算切削功率切削功率：由機床設(shè)計手冊可知切削功率： （21）式中 P主軸電動機功率，P=11kW； 主傳動系數(shù)總功率，一般為0.75-0.85，取=0.8； K進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取K=0.96則 切削功率應(yīng)按在各種加工情況下遇到的最大銑削力（或轉(zhuǎn)矩）和最大切削轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速）來計算。若按最大切削速度來算，取切削速度=100m/min，根據(jù)公式： 式中 Fz主切削力（N）； v切削速度（m/min）；主切削力為： 根據(jù)機床設(shè)計手冊可得： 縱向切削分力： 橫向切削分力： 取 進給牽引力Fm可根據(jù)機床設(shè)計手冊中進給牽引力的實驗公式計算則： （22）式中 Fx切削分力（N）； K顛覆力矩影響的實驗系數(shù)，K=1.15； f滑動導軌摩擦因數(shù)，f=0.15-0.18，取f=0.16； G工作臺承重，G=4000N則 2.2.3 計算切削力計算切削力的指數(shù)公式：常用的指數(shù)公式如下：式中 Fc、Fp、Ff 分別為主切削力、背向力、進給力； CFc、CFp、CFf 決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)； xFc、yFc、nFc、xFp、yFp、nFp、xFf、yFf、nFf 公式中切削用量的指數(shù)； KFc、KFp、KFf 三個分力計算中，當實際加工條件與求得經(jīng)驗公式的條件不同時，各種因素對切削力影響的修正系數(shù)之積。 各系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)之值可查閱金屬切削手冊。用單位切削力算主切削力 已取得了不同刀具、工件材料及不同加工條件下的單位切削力和單位切削功率的實驗統(tǒng)計數(shù)據(jù)。從手冊中可查到這些數(shù)據(jù)。表3-2幾種常用材料的單位切削力、單位切削功率，由式(3-13)計算出Fc。表32 硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬材料的單位切削力、單位切削功率工 件 材 料單位切削功率/KW/(mm3/s)單位切削力/(N/mm2)實 驗 條 件名稱牌號制造熱處理狀態(tài)硬度/HBS刀具幾何參數(shù)切削用量范圍鋼45熱軋或正火187196210-61962=15=75=0前刀面帶卷屑槽br1=0Vc=1.51.75m/sap=15mmf=0.10.5mm/r調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)229230510-62305br1=0.10.15mm淬硬(淬火低溫回火)44(HRC)264910-62649r01=-2040Cr熱軋或正火212196210-61962br1=0調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)285230510-62305r01=-20br1=0.10.15mm灰鑄鐵HT200退火170111810-61118br1=0平前刀面,無卷屑槽Vc=1.171.42m/sap=210mmf=0.10.5mm/r指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗公式應(yīng)用比較廣泛，其形式如下： （23） （24） （25）式中：Fc、Ff 、Fp切削力、進給力和背向力；、取決于工件材料和切削條件的系數(shù)；、三個分力公式中背吃刀量ap、進給量f和切削速度vc的指數(shù)；、當實際加工條件與求得經(jīng)驗公式的試驗條件不符時，各種因素對各切削分力的修正系數(shù)。式中各種系數(shù)和指數(shù)都可以在切削用量手冊中查到。用切削層單位面積切削力計算切削力切削層單位面積切削力kc（N/mm2）可按下式計算： （26）各種工件材料的切削層單位面積切削力kc可在有關(guān)手冊中查到。根據(jù)式可得到切削力Fc的計算公式： （27）式中：切削條件修正系數(shù)。用切削層單位面積切削力計算切削力工作功率工作功率Pe可分為兩部分：A主運動消耗的功率Pc(w)（切削功率）B進給運動消耗的功率Pf(w)（進給功率）所以，工作功率可以按下式計算： （28）式中：Fc、Ff -切削力和進給力（N）；vc切削速度（m/s）；nw工件轉(zhuǎn)速（r/s）；f 進給量（mm/r）。由于進給功率Pf相對于Pc一般都很?。?13589N（6） 確定滾珠絲杠副預緊力 （38）其中2200733N（7） 行程補償值與拉伸力 行程補償值式中（39）查現(xiàn)代機床設(shè)計手冊950110，（24）Ph15t溫差取2.5代入數(shù)據(jù)得C=32m 預拉伸力 （310）代入得4807N（8） 確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號，規(guī)格 軸承所承受得最大軸向載荷FBmax480722007007 軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背60角接觸推力球軸承軸承內(nèi)徑d略小于d240，F(xiàn)BP =1/3FBmax，取d30帶入數(shù)據(jù)得FBP2336N軸承預緊力：預力負荷FBP按現(xiàn)代機床設(shè)計手冊選取軸承型號規(guī)格當d30mm，預加負荷為：FBP 所以送7602030TVP軸承d30，預加負荷為2900FBP2336N（9） 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計 絲杠螺紋長度由表查得余程 兩固定支承距離L1，絲杠L 行程起點離固定支承距離L01290，L113501410，L030（10） 傳動系統(tǒng)剛度 絲杠抗壓剛度絲杠最小抗壓剛度 （311）:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)782N/m 絲杠最大抗壓剛度 （312）代入數(shù)據(jù)得9000 N/m 支承軸承組合剛度一對預緊軸承的組合剛度 （313）：滾珠直徑mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷N 軸承接觸角由現(xiàn)代機床設(shè)計手冊查得7602030TVP軸承是預加載荷得3倍kamax8700N/ =375 N/m 支承軸承組合剛度kb=2kboKb=750N/m滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 （313）kc：現(xiàn)代機床設(shè)計手冊上的剛度kc2150 N/, ca=2200N, Fp=733N代入數(shù)據(jù)得kc1491 N/（11） 剛度驗算及精度選擇dQ=3.5，Z17， （314）代入前面所算數(shù)據(jù)1/30 （315）代入前面所算數(shù)據(jù)得1/kmin=1/476F0=0W1已知W1800N, 0=0.2, F0=160NF0:靜摩擦力，0：靜摩擦系數(shù)，W1：正壓力驗算傳動系統(tǒng)剛度；已知反向差值或重復定位精度為103025.6傳動系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差（），代入5（316）確定精度：任意300mm內(nèi)行程變動量對系統(tǒng)而言0.8定位精度定位精度為20/30014.3,絲杠精度取為3級12=15003.2.4 橫向滾軸絲杠副的計算與設(shè)計已知條件：工作臺重量W1=80KG=800N 工件及夾具最大重量W2=200N 工作臺最大行程LK=950mm工作臺導軌的摩擦系數(shù)為u=0.1 快速進給速度VMAX=2m/min 定位精度為20um/300mm,全行程25um,重復定位精度為10um 要求壽命為10000小時（單班制工作十年）。各種切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q及其他見下表表二 切削方式的縱向切削力Fa,速度V和時間比例q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進給速度Vi(m/min)工作時間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強力切削200012000.610292060一般切削10005000.830185080精切削5002001501320100快速進給0028001500確定滾珠絲杠副的導程 ：（318）Vmax工作臺最高移動速度；：電機最高轉(zhuǎn)速I ：傳動比電機與絲杠間為齒輪連接式i=4（取一級減速齒輪）由上表查得=2m/min，=1500r/min 代入得0.33mm查現(xiàn)代機床設(shè)計手冊取5mm（1） 確定當量轉(zhuǎn)速與當量載荷各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速由上表查的=0.6, =0.8, =1, =2代入得120，160，200，400各種切削方式下，絲杠軸向載荷：絲杠軸向載荷，：縱向切削力，：垂向切削力由上表得 (i=1,2,3,4)分別為2000 N,1000N,500N,0N (i=1,2,3,4)分別為1200N,500N,200N,0N 已知800 N，200 N 代入得 (i=1,2,3,4)分別為2200N，1150N，620N，1000N 當量轉(zhuǎn)速/100+/100+/100+/100數(shù)據(jù)代入得200r/min 當量載荷 （319）帶入數(shù)據(jù)得1097N初選滾珠絲杠副，由公式現(xiàn)代機床設(shè)計手冊（3.724）知 （320）查現(xiàn)代機床設(shè)計手冊表（3.751）表（3.754）得1，1，1，0.53，=1.3，10000h代入數(shù)據(jù)可求得13272N=13.27KN（2） 確定允許的最小螺紋底徑 估算絲杠允許的最大軸向變形量（1/31/4）重復定位精度 (1/41/5 )定位精度：最大軸向變形量已知重復定位精度10，定位精度25，36取兩種結(jié)果最小值3 估算最小螺紋底徑絲杠要求預拉伸，取兩端固定的支承形式 （321）：最小螺紋底徑mmL（1.11.2）行程+(1014) 靜摩擦力=已知行程950mm，800N, =0.2代入數(shù)據(jù)得L=1110mm，160N, =9.5mm（3） 確定滾珠絲杠副得規(guī)格代號選內(nèi)循環(huán)浮動式法蘭，直筒螺母型墊片預緊形式由計算出的，在現(xiàn)代機床設(shè)計手冊中選取相應(yīng)規(guī)格的滾珠絲杠副FFZD4005-5 =5, =22000N=13272N（4） 確定滾珠絲杠副預緊力= 其中2200733N（5） 行程補償值與拉伸力 行程補償值C=11.8，式中查現(xiàn)代機床設(shè)計手冊950，110，（24）15溫差取代入數(shù)據(jù)得C=32 預拉伸力1.95 代入得4807N（6） 確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號，規(guī)格 軸承所承受得最大軸向載荷480722007007 軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背60角接觸推力球軸承軸承內(nèi)徑d略小于40，=，取d30帶入數(shù)據(jù)得2336N軸承預緊力：預力負荷按現(xiàn)代機床設(shè)計手冊選取軸承型號規(guī)格當d30mm，預加負荷為：所以送7602030TVP軸承d30，預加負荷為29002336N（7） 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計 絲杠螺紋長度由表查得余程 兩固定支承距離，絲杠L 行程起點離固定支承距離1290，1350，1410，30（8） 傳動系統(tǒng)剛度 絲杠抗壓剛度絲杠最小抗壓剛度6 .6 （322）:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù)782N/絲杠最大抗壓剛度6 .6代入數(shù)據(jù)得9000 N/支承軸承組合剛度一對預緊軸承的組合剛度 （323）：滾珠直徑mmZ：滾珠數(shù)， ：最大軸向工作載荷N 軸承接觸角由現(xiàn)代機床設(shè)計手冊查得7602030TVP軸承是預加載荷得3倍8700N/ =375 N/支承軸承組合剛度 750 N/ 滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度 （324）：現(xiàn)代機床設(shè)計手冊上的剛度2150 N/, =2200N, =733N代入數(shù)據(jù)得1491 N/（9） 剛度驗算及精度選擇=3.5，Z17， （325）代入前面所算數(shù)據(jù)得 （326）代入前面所算數(shù)據(jù)得已知800N, =0.2, =160N:靜摩擦力，：靜摩擦系數(shù)，：正壓力驗算傳動系統(tǒng)剛度已知反向差值或重復定位精度為103025.6傳動系統(tǒng)剛度變化引起得定位外文翻譯 所在學院： 班 級： 姓 名： 學 號： 指導教師： 合作導師： 2013 年 11 月 3 日原文1：第3篇A hybrid 5-axis CNC milling machine第4節(jié)4. The hybrid concept譯文1：混合五軸數(shù)控銑床4.混合動力概念文中提出的混合動力型五軸數(shù)控銑床包含了串行和并行的元素。我們首先列出銑床可能的布局形式和解釋我們選擇的機床剖面結(jié)構(gòu)。4.1串行/并行軸分布一個五軸數(shù)控銑床至少需要五個執(zhí)行機構(gòu)。六軸的機床，不管怎樣有六種執(zhí)行機構(gòu)，讓之必要的第六軸的旋轉(zhuǎn)刀具的對稱軸線把他靈巧的退化，額外的自由度通常是限制在軟件。因為機器的自制造成本與致動器的數(shù)量有關(guān)，設(shè)計一種混合的五軸機床和五個致動器直接提供了一個潛在優(yōu)勢六軸機床。五軸數(shù)控銑床的軸分布是有幾種可能的組合，如表1中所示。全串行結(jié)構(gòu)和全并行結(jié)構(gòu)類型分別屬于I和VI 。類型II是不切實際的。因此類型III，IV，V是唯一真正的五軸候選分布。此外，我們放棄III型結(jié)構(gòu)的考慮，理由是連續(xù)堆疊三自由度是非常困難的，我們盡量得避免。因此，我們只剩下兩個分布并行和串行軸，IV和V型。并行結(jié)構(gòu)少于6自由度需要約束元素的限制機制在其他方向。型結(jié)構(gòu)由一個一自由度串行結(jié)構(gòu)和一個四自由度并行結(jié)構(gòu),需要二自由度約束。這種約束結(jié)構(gòu)必須是精心設(shè)計的, 因為它們可能會確定的并行結(jié)構(gòu)的整體剛度。一個四自由度并聯(lián)結(jié)構(gòu)使用被動約束的立柱被引入19。整體剛度的關(guān)鍵取決于被動的立柱,是為了抵抗彎曲和扭轉(zhuǎn)的時刻,被動的立柱必須足夠大來實現(xiàn)所需的結(jié)構(gòu)剛度。另一方面,IV型結(jié)構(gòu)是有吸引力的, 因為與3軸機床的經(jīng)驗表明，一個串行的二軸向上層疊不可以實現(xiàn)顯著擴大的結(jié)構(gòu)。因此，我們可以限制我們的搜索到IV型結(jié)構(gòu)。在第IV型結(jié)構(gòu)中,實現(xiàn)三自由度與并行結(jié)構(gòu)和實現(xiàn)二自由度連續(xù),接下來的問題是三平移和兩個旋轉(zhuǎn)自由度必須分別分配到哪個串行和并行組件機制。一種選擇是把兩個旋轉(zhuǎn)自由度的串行機制。然而，這將導致在第3.1.2節(jié)中提到的問題：從工程學的角度看，在兩個轉(zhuǎn)動副層疊的機床中，需要兩個中的其中一個為C-軸，這會導致運動奇點。疊加一個A-軸和B軸到另一個上是非常有困難的，因為每個結(jié)構(gòu)本身就是非常大的。因此，根據(jù)我們的分析，我們得出結(jié)論，是一個可行的組合的自由度，IV型結(jié)構(gòu)如圖圖7（a）所示。鑒于我們打算避免更高程度的結(jié)構(gòu)連接，最好的方式來實現(xiàn)兩個平移和一個轉(zhuǎn)動自由度的并聯(lián)機構(gòu)通過一個平面機構(gòu)來實現(xiàn)，這也提供了極大的裝配便利如圖8所示。這臺機器布局所減少的形式顯示在圖7(b): 平面機構(gòu)的三自由度在平面?zhèn)鬟f，和下面的串行機制提供的兩個平面運動。假設(shè)這是可以設(shè)計的，我們已經(jīng)取得了配置，避免一個三軸串行堆疊使用并行機制，并對于更容易管理的2軸堆疊使用串行機制。4.2。配置設(shè)計三自由度平面型并聯(lián)機構(gòu)的運動學已經(jīng)得到了很好的研究，在運動學文獻中有多篇論文 20-22。在所有可能的平面機制類型中,我們只會考慮那些在本文使用三個類似的致動器。換句話說，我們將避免，例如，驅(qū)動一個自由度的線性滾珠螺桿和兩個與旋轉(zhuǎn)致動器。這個決定的原因是模塊化，三個配置仍然廣泛的存在,見圖8。這三種類型的平面并聯(lián)機構(gòu)如圖8所示，是眾所周知的，并且被稱為RRR，RPR，其中R和P分別代表旋轉(zhuǎn)和移動關(guān)節(jié)和PRR類型?，F(xiàn)在進入一個新的考慮選擇過程。切削力通?？梢暈榫哂须S機性特征的干擾。干擾執(zhí)行器上的反射力必須足夠小，以達到良好的跟蹤性能。因為RRR需要一個高的齒輪比，所以他們的機制并不滿足這樣的考慮機床應(yīng)用。此外,他們放一個大彎矩在撐桿的平面上。我們從考慮的理由進一步消除RPR結(jié)構(gòu)，它有一個伸縮接頭構(gòu)成限制在3.4節(jié)討論。圖9顯示了剩余的配置,即PRR類型并聯(lián)機構(gòu),在上下文的軸分布在前一節(jié)中討論的。費雷拉指出在此時的PKM，在一個特殊的配置時，當圖1和2接頭與圖9不謀而合。這個機制也可以解決封閉形式的正向運動學 23。我們不利用這個功能在我們的機器上，因為這些接頭的組合軸承設(shè)計帶來了其他困難會使撐桿之間的碰撞。原文2：第4篇 Development of a high-speed CNC cutting machine using linear motors第1節(jié)1. Introduction第2節(jié)2. Machine design and construction2.1. Electrospindle2.1.1. Tool holding譯文2：高速數(shù)控切割機采用直線電機的發(fā)展1.介紹術(shù)語“高速加工”（HSM）已經(jīng)使用了很多年，來描述在高轉(zhuǎn)速下的工具小直徑端銑。定義HSM使用的標準不同1。除了轉(zhuǎn)速，如外周的切割速度，材料去除率和進給速率，可以使用不同的標準來定義HSM。此外，2,3使用切割刀具和操作的類型，工件材料都可能使速度施加限制。然而，對于傳統(tǒng)的加工過程中，似乎有一個共識，即主軸通常為10,000轉(zhuǎn)/分鐘至100,0000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速所涉及，4-6雖然低至5000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速的允許一定的銑削操作7。高轉(zhuǎn)速通常伴隨較高工作進給率，輪廓加工通常發(fā)生在15-60米/分鐘1的范圍。高速加工的優(yōu)點包括增加材料去除率，降低刀具磨損，提高了表面光潔度，機薄壁部件的能力，并有能力加工硬質(zhì)材料1,8。高速機床是昂貴的，因為他們需要的是更嚴格的要求相對于常規(guī)數(shù)控機床，需要高于正常規(guī)范數(shù)控系統(tǒng)機錯綜復雜的輪廓，這常見于模具及模具型腔在高速行駛時工作。一直使用傳統(tǒng)的方法在建設(shè)機床旋轉(zhuǎn)電機和傳動螺桿實現(xiàn)運動。在這種類型的機器的性能的限制因素是有限的，最大旋轉(zhuǎn)速度，轉(zhuǎn)動慣量，飽和，間隙和磁滯等8。一種線性電動機，是一個簡單的電磁致動器由兩個剛性部件支持線性軸承。線性馬達提供了顯著的優(yōu)勢,超過傳統(tǒng)驅(qū)動系統(tǒng)。速度超過6米/秒，加速度為100 m/s2是常見的，8，而速度為11米/秒，并已聲稱已經(jīng)達到200 m/s2加速度9。除了電機塊由于沒有移動部件，可重復性和準確性也得到了改善8。此外，簡單的機械裝置和直線驅(qū)動技術(shù)的成本相對較低，使得它的吸引力作為基礎(chǔ)開發(fā)一個工作臺運動系統(tǒng)，用于高速銑削。2.機械設(shè)計與施工器的設(shè)計機包括下以任務(wù),這是在給定的順序進行:(a)規(guī)格的高速電主軸;(b)計算有效的載荷和規(guī)格的直線電機系統(tǒng)及數(shù)控控制;(c)制造機底座;(d)與數(shù)控控制的電主軸接口;(e) 提供一個基于PC系統(tǒng)的用戶界面。2.1電主軸主軸可涵蓋范圍廣泛的旋轉(zhuǎn)速度和額定功率。管理主軸速度和壽命的因素是所用軸承的類型和尺寸，使用的潤滑系統(tǒng)，所述電源單元1。熱量太大是一個影響主軸的性能的重要的因素10,11，所以需要一個冷卻系統(tǒng)。所選擇的主軸是一個Faemat110 CU5.1KW液體冷卻能力之間的速度500轉(zhuǎn)/分鐘，30000轉(zhuǎn)/分鐘，由變頻器控制的電主軸。主軸連接到PLC，而這又需要連接到數(shù)控系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)使主軸轉(zhuǎn)速和旋轉(zhuǎn)方向得受20V和0-5V模擬輸入的裝置的控制。主軸的總質(zhì)量為29公斤，總有效載荷35公斤，包括輔助設(shè)備。2.1.1刀具夾緊俗稱“ISO錐度”（ISO297，BS1660第4部分，DIN69871）陡峭的錐形筒夾夾頭結(jié)合常見的加工中心上使用多年，并一直在提供的尺寸范圍，最常見的錐度尺寸30，40，45和50。所用的錐角是7:24。夾頭和機床主軸錐角制造不同的精確度（ISO1947，BS4500，DIN7178）引起一系列的“AT”號從AT1（高耐受性）AT6（公差下限）指定。標準機床制造AT3或AT4。AT2錐度控制或更好的建議適用于高速加工的應(yīng)用12。ISO錐形卡盤在高轉(zhuǎn)速下使用時，也有一些缺點。他們有一個大的質(zhì)量和大小，很容易發(fā)生扭曲離心力。此外，運行在錐形界面的不準確性引起的，可能會引起振動。由于系統(tǒng)采用一個單一的錐形提供位置，會有一些錯誤換刀之間的重復性。