數(shù)控車(chē)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

《數(shù)控車(chē)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控車(chē)床縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（29頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、1 緒論 1.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史 1952年第一代數(shù)控系統(tǒng)——電子管數(shù)控系統(tǒng)的誕生。20世紀(jì)50年代末，完全由固定布線的晶休管元器件電路所組成的第二代數(shù)控系統(tǒng)——晶體管數(shù)控系統(tǒng)被研制成功，取代了昂貴的、易壞的、難以推廣的電子管控制裝置。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，1965年出現(xiàn)了第三代數(shù)控系統(tǒng)——集成電路數(shù)控系統(tǒng)。1970年，在美國(guó)芝加哥國(guó)際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了第四代數(shù)控系統(tǒng)——小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，然后，隨著微型計(jì)算機(jī)以其無(wú)法比擬的性能價(jià)格比滲透各個(gè)行業(yè)，1974年，第五代數(shù)控系統(tǒng)——微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了。應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心組件的數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)

2、數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。綜上所述，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也隨著不斷更新，發(fā)展非常迅速，幾乎5年左右時(shí)間就更新?lián)Q代一次[1]。 數(shù)控機(jī)床是先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)機(jī)械，是最典型的多品種、小批量、高科技含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品進(jìn)程，1990年日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)75％，美國(guó)達(dá)70．1％，德國(guó)達(dá)57％。目前世界數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)，品種超過(guò)1500多種[2]。 1.2 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì) 1.2.1 數(shù)控技術(shù)狀況 目前，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型向開(kāi)放型過(guò)渡

3、的時(shí)期。 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)(包括核心技術(shù))，已達(dá)到國(guó) 際先進(jìn)水平。自“七五”以來(lái)，國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長(zhǎng)期困擾我國(guó)、并受到西方國(guó)家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題，0.1當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿型系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的開(kāi)放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線等功能既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠及軟件開(kāi)發(fā)商二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國(guó)數(shù)控

4、系統(tǒng)的可靠性已有很大提高，MPBF值可以在15000h以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能?chē)?guó)內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過(guò)60%。這些成功為中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)[1]。 我國(guó)進(jìn)行改革開(kāi)放后，由于政策的開(kāi)放，使得金屬切削行業(yè)得以和世界上先進(jìn)的機(jī)床制造國(guó)家進(jìn)行技術(shù)交流，并通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，到80年代初，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段，1991年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值數(shù)控化率為14．3％，到1997年數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為24．5％。目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床(包括經(jīng)濟(jì)型機(jī)床)品種約有500個(gè)[2]。 但是，與國(guó)外數(shù)控車(chē)床相比，在性能、質(zhì)量 設(shè)計(jì)、制造等各方面存在較大差異，并存在許多不足：機(jī)械件的材質(zhì)、加工

5、精度、加工工藝存在較大差距，裝配工藝也存在一定差距；主軸及卡盤(pán)剛性差，主軸定位準(zhǔn)停不好；安全性較差，軟硬件保護(hù)功能不夠；刀片磨損快，生產(chǎn)成本高，效率低；硬件設(shè)計(jì)方面不規(guī)范，不符合國(guó)標(biāo)，比如使用電壓等級(jí)、電線顏色使用、圖紙資料的繪制裝訂、提交等等，有的機(jī)床廠家甚至仍然停留在十年二十年前的設(shè)計(jì)思想；程序設(shè)計(jì)方面缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)范，邏輯性不強(qiáng)，故障率高，在使用過(guò)程中需不斷對(duì)程序進(jìn)行修改；外圍元件布置及走線不規(guī)范，標(biāo)牌線號(hào)不清，圖紙與實(shí)物不符，維修困難；使用的元器件本身質(zhì)量差，使用壽命短，故障率高，有的機(jī)床廠家為了降成本卻忘記了質(zhì)量、忘記了可靠性，選用一些國(guó)產(chǎn)的軸承、接觸器、繼電器、接近開(kāi)關(guān)等元件，在生

6、產(chǎn)過(guò)程中小故障連綿不斷；柔性化不強(qiáng)，多品種生產(chǎn)困難。而國(guó)外數(shù)控車(chē)床無(wú)論是設(shè)計(jì)水平，還是制造水平，都要高出國(guó)內(nèi)數(shù)控車(chē)床。機(jī)械件材質(zhì)、加工精度、加工工藝、裝配工藝比較好；軟硬件設(shè)計(jì)有專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)范合理，配套件齊全，標(biāo)牌標(biāo)示清楚齊全；使用的元器件質(zhì)量好，故障率低；新技術(shù)的應(yīng)用及時(shí)領(lǐng)先；概括來(lái)說(shuō)，精度及可靠性高、性能穩(wěn)定故障率低[3] 。 1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。為了滿足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技發(fā)展的需要，數(shù)控系統(tǒng)正朝著高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及開(kāi)放性等方向發(fā)展。 1.3 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)

7、 數(shù)字控制，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成。 1. 信息載體 信息載體又稱(chēng)控制介質(zhì)，用于記錄數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件所必需的各種信息，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的信息載體有穿孔帶等，通過(guò)相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤(pán)將加工信息直接輸入，或通過(guò)竄行口將計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)可能還包含一套自動(dòng)編程機(jī)或者CAD/CAM系統(tǒng)。

8、 2. 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是接受載體送來(lái)的加工信息，經(jīng)計(jì)算和處理后去控制機(jī)床的動(dòng)作。它由硬件和軟件組成。硬件除計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備主要包括光電閱讀機(jī)、CRT、鍵盤(pán)、面板、機(jī)床接口等。軟件由管理軟件和控制軟件組成。數(shù)控裝置控制機(jī)床的動(dòng)作可概括為：機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、刀具的選擇和刀具的補(bǔ)償、其它輔助運(yùn)動(dòng)等。 3. 伺服系統(tǒng) 它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)床移動(dòng)部件,它接受數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的各種動(dòng)作命令，驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)、電液馬達(dá)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。 4. 機(jī)床 它是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，是在

9、普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但也做了很多改進(jìn)和提高，它的主要特點(diǎn)是：由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短；為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形較??；更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等；不少數(shù)控機(jī)床還采用了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率[1]。 數(shù)控機(jī)床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬(wàn)能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、

10、速度控制、伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。 伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)主要指各坐標(biāo)軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的位置控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)接受來(lái)自CNC裝置的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大，再驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸按指令脈沖運(yùn)動(dòng)。這些軸有的帶動(dòng)工作臺(tái)，有的帶動(dòng)刀架，通過(guò)幾個(gè)坐標(biāo)軸的綜合聯(lián)動(dòng)，使刀具相對(duì)于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加工出所要求的復(fù)雜形狀工件。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī)(早期產(chǎn)品還包含液壓)等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。要使它成為一個(gè)既能使各部

11、件互相配合協(xié)調(diào)工作，又能滿足相當(dāng)高的技術(shù)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)，的確是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開(kāi)發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。 數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示： 由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。 伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求： 1） 從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而

12、無(wú)爬行現(xiàn)象。 2） 電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4-6倍而不損壞。 3） 為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。 4） 電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全

13、部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字PID，使用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高[4]。 圖1.1 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 1.4 設(shè)計(jì)的內(nèi)容、目的和方法 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)及總體布局圖繪制、縱向及橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制裝配圖、典型零件繪制、數(shù)控系統(tǒng)（硬件連接圖）設(shè)計(jì)、典型零件的數(shù)控車(chē)削加工程序編制及外文資料文獻(xiàn)翻譯，并撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 設(shè)計(jì)的目的是培養(yǎng)綜合運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和專(zhuān)業(yè)知識(shí)，解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力，提高綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，受到本專(zhuān)業(yè)工程技術(shù)和科學(xué)研究

14、工作的基本訓(xùn)練，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、外文文獻(xiàn)閱讀、程序編制、使用手冊(cè)等基本技能得到訓(xùn)練和提高，培養(yǎng)正確的設(shè)計(jì)思想、嚴(yán)肅認(rèn)真的科學(xué)態(tài)度，加強(qiáng)團(tuán)隊(duì)合作精神。 在設(shè)計(jì)中，先通過(guò)參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。在圖紙的繪制中，充分利用軟件的先進(jìn)性，完成三張A0圖紙。最后，完成硬件連接設(shè)計(jì)，編制典型零件的車(chē)削程序，撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。 2 總體方案設(shè)計(jì) 2.1 方案設(shè)計(jì)及總體布局 機(jī)床結(jié)構(gòu)可以布置成臥式、立式、倒立式及斜置式等，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)——加工軸類(lèi)和直徑不太大的盤(pán)、套類(lèi)零件，

15、采用臥式斜床身形式。主軸水平安裝，橫向成45布置。根據(jù)縱橫向長(zhǎng)度定外觀總長(zhǎng)度，布局圖如附錄1所示。 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床主體的重要部分，在設(shè)計(jì)中，在伺服方式上選擇最廣泛應(yīng)用的半閉環(huán)方式。采用螺旋傳動(dòng)，計(jì)算滾珠絲杠副尺寸規(guī)格，接著進(jìn)行絲杠的校核并進(jìn)行精度等驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算的扭矩選擇伺服電機(jī)。 2.2 主切削力的計(jì)算 切削力的大小可用各種測(cè)力儀測(cè)得，也可用實(shí)驗(yàn)得出的近似公式計(jì)算： (2.1) (2.2) (2.3) 式

16、中 ——系數(shù)。決定于工件材料和加工方法，在一定的切削條件（v、s、t固定）下，為一常數(shù)。大表示工件材料的加工性差；小表示工件材料的加工性好。 k——總的修正系數(shù)。決定于工件材料、切削用量和刀具幾何形狀等。 ——分別為工件材料、切削速度、主偏角、前角、刀具磨損限度對(duì)P的修正系數(shù)。 、——指數(shù)。一般情況下>。這說(shuō)明吃刀深度對(duì)切削力的影響要比走刀量對(duì)切削力的影響大。 下表所列為的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)。這些系數(shù)在下列條件下制定：刀片材料為硬質(zhì)合金，工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼，，，，，，后刀面磨損限度，切削時(shí)不用冷卻液，車(chē)削外圓。 它們的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)之值也各有不同，可從有關(guān)手冊(cè)中查得。

17、 表 2.1 系 數(shù) 及 指 數(shù) 工件材料 結(jié)構(gòu)鋼 167 1．0 0．75 修 正 系 數(shù) 工 件 材 料 4050 5060 6070 7080 8090 90100 = 0．84 0．90 0．95 1．0 1．04 1．09 切 削 速 度 v= 50 100 200 300 400 500 = 1．0 0．90 0．82 0．77 0．74 0．71 主 偏 角 φ= 30 45 60 70 90 = 1．08 1．0 0．94 0．94

18、 0．89 前 角 γ= +20 +10 0 -10 -20 = 0．90 1．0 1．1 1．2 1．3 后刀面磨損限度 h= 0．91.2 1.52.0 = 1.0 1.05 切削功率是切削時(shí)在切削區(qū)內(nèi)消耗的功率。當(dāng)切削速度為已知時(shí)，切削功率可用下式計(jì)算： (2.4) 在校驗(yàn)機(jī)床選用的電動(dòng)機(jī)功率時(shí)應(yīng)使 (2.5) 式中 ——機(jī)床電動(dòng)機(jī)名義功率（千瓦）； ——機(jī)床效率（一般齒輪機(jī)床=0.70.

19、8）； ——電動(dòng)機(jī)超載時(shí)容許的系數(shù)（一般=1.25） [5][7]。 如表2.1，取其中各參數(shù)的最大值進(jìn)行估算： 取 =167， =1.0， ， =1.09， =1.08， =1.3， =1.05， =0.9 取 切深t=5mm，進(jìn)給量s=0.3mm/r 則由公式(2.3)： (2.6) 切削功率：取切削速度為105m/min，由公式(2.4)(2.5)得: 取

20、 3 橫向進(jìn)給系統(tǒng) 3.1 已知技術(shù)參數(shù) 橫向最大行程（X軸）180 mm； 工作進(jìn)給速度為18000mm/min； 橫向快速進(jìn)給速度：8 m/min； 刀架估計(jì)質(zhì)量：150kg； 滑板的估計(jì)尺寸（長(zhǎng)寬高）：400mm200mm80mm； 材料選為HT200。 3.2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇 3.2.1 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則絲杠導(dǎo)程為： (3.1) ，取 3.2.2 確

21、定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 (3.2) 由公式(3.2),最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 ） (3.3) ，——轉(zhuǎn)速，作用下的時(shí)間(s)。 3.2.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重 刀架質(zhì)量： 滑板： 總質(zhì)量： 3.2.4 確定絲杠的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)

22、為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.11.5，現(xiàn)取為1.1，則絲杠所受的力為（如圖3.1所示）： (3.4) 其等效負(fù)載可按下式估算 （取 ， ）： t1，t2——軸向載荷，作用下的時(shí)間(s)。 n1，n2——軸向載荷，作用下的轉(zhuǎn)速(r/min)。 (3.5) 3.2.5 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 圖3.1 受力分析 (3.6) fw——負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng)一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)

23、，fw 為1.21.5，取fw=1.5。） ft——溫度系數(shù)；（查表：） fh——硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度≥HRC58時(shí)，fh=1。） fa——精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為3時(shí)，fa=1.0。） fk——可靠性系數(shù)；(查表：可靠性為90%時(shí)，fk =1.00。) Fm——等效負(fù)荷(N)； nm——等效轉(zhuǎn)速(r/min)； Tn——工作壽命(h)。（查表得：數(shù)控機(jī)床：Th=15000。） 由公式(3.6) 3.2.6 選擇滾珠絲杠型號(hào) 由文獻(xiàn)[7,8]可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： CDM3206-3。絲杠公稱(chēng)直徑為

24、φ32mm，基本導(dǎo)程，其額定動(dòng)載荷，額定靜載荷，圈數(shù)列數(shù)=1.52，絲杠螺母副的接觸剛度為，絲杠底徑27. 9mm，螺母長(zhǎng)度為112mm，取絲杠的精度為3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。兩邊軸承分別為φ20mm和φ25mm。 本設(shè)計(jì)中絲杠采用兩端固定的支承方式。選用成對(duì)絲杠專(zhuān)用軸承組合。 滾珠絲杠支承用專(zhuān)用軸承： 軸承特點(diǎn)： 1. 剛性大。由于采用特殊設(shè)計(jì)的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60軸向剛性大。 2. 不需要預(yù)調(diào)整。對(duì)每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（＞）排列后，裝緊即可。 3. 起

25、動(dòng)力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。 為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。（DF,DFD,DFF等） 3.3 校核 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度Ke由絲杠本身的拉壓剛度KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度Kc，軸承的接觸剛度KB，螺母座的剛度KH，按不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。

26、 3.3.1 臨界壓縮負(fù)荷 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式[9]。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算： (3.7) 式中 E——材料的彈性模量E鋼=2.11011(N/m2)； L0——最大受壓長(zhǎng)度(m)； K1——安全系數(shù)，取K1=1/3； Fmax——最大軸向工作負(fù)荷(N)； f1——絲杠支承方式系數(shù)；(支承方式為雙推——雙推時(shí)，見(jiàn)下圖，f1=4，f2=4.730) I——絲杠最小

27、截面慣性矩(m4)： (3.8) 式中 d0——絲杠公稱(chēng)直徑(mm)； dw——滾珠直徑(mm)。 絲杠螺紋部分長(zhǎng)度，取 支承跨距 ， 絲杠全長(zhǎng) 由公式(3.7) 可見(jiàn)遠(yuǎn)大于，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。 3.3.2 臨界轉(zhuǎn)速 (3.9) 式中 A——絲杠最小橫截面： ——臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度： 取 ， ——安全系數(shù)，一般取 ； ——材料的密度：； ——絲杠支承方式系數(shù)，查表得， 滿足要求。 3.3.3 絲杠拉壓振

28、動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度Ke的計(jì)算公式： 兩端固定： (3.10) 式中 Ke ——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)； KH——螺母座的剛度(N/μm)； Kc——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)； KS——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)； KB——軸承的接觸剛度(N/μm)。 1) 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號(hào)樣本。 2) 軸承的接觸剛度可查軸承型號(hào)樣本。 3) 螺母座的剛度可近似估算為1000。 4) 絲杠本身的拉壓剛度： 對(duì)絲杠支承組合方式為兩端固定的方式：

29、 (3.11) 式中 A——絲杠最小橫截面，； E——材料的彈性模量，E=2.11011(N/m2)； l——兩支承間距(m)； a——螺母至軸向固定處的距離(m)。 已知：軸承的接觸剛度，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度（見(jiàn)后面計(jì)算）。螺母座剛度。 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率： (3.12) 式中 m——絲杠末端的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和(N/μm)； Ke——絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)。 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固

30、有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，能滿足要求。 3.3.4 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度按下式計(jì)算： (3.13) 式中 ——絲杠平均直徑： L——絲杠長(zhǎng)度 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率: (3.14) 式中 JW——運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm2)； JZ——絲杠上傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm2)； JS——絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm2)。 由文獻(xiàn)[7，8]得： 平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：

31、顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，可以滿足要求。 3.3.5 傳動(dòng)精度計(jì)算 滾珠絲杠的拉壓剛度 (3.15) 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L值分別為300mm和100mm。 最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為 (3.16) 對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，其任意300mm導(dǎo)程公差為 ，機(jī)床定位精度，所以，，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小

32、于（1/31/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高[10]。 3.3.6 伺服電機(jī)計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn)[11]，扭矩的計(jì)算為： 1. 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 查表知3級(jí)滾珠絲杠 ， 而 (3.17) 2. 最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩 對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，， (3.18) 3. 驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩 (3.19) 4. 支承軸承所需啟動(dòng)扭矩 查軸承表： 對(duì)

33、于的軸承，其， 對(duì)于的軸承，其， 則 。 5. 驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩 6. 電機(jī)的額定扭矩 3.3.7 電機(jī)的選擇 根據(jù)以上計(jì)算的扭矩及文獻(xiàn)[12]，選擇電機(jī)型號(hào)為SIEMENS的IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為6.7 。 5 床身及導(dǎo)軌 5.1 床身 對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車(chē)床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的

34、合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車(chē)床的制造成本；影響著車(chē)床各部件之間的相對(duì)位置精度和車(chē)床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車(chē)床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車(chē)床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車(chē)床對(duì)床身的要求。 數(shù)控車(chē)床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜45的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特

35、點(diǎn)是：(1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方(即床身的一側(cè))落下，就無(wú)需在床身上開(kāi)排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。(2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。(3)由于在床身上無(wú)需開(kāi)排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。基于以上特點(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。

36、床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類(lèi)似矩形的床身截面形式，同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度／重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類(lèi)似圓形截面(如圖5.1) 。 床身與導(dǎo)

37、軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性[13]。 5.2 導(dǎo)軌 車(chē)床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大 圖 5.1 床身結(jié)構(gòu) 且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車(chē)床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)[2]。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、

38、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)不易爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。 機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。車(chē)床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承的靜導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。 直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。由于矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜45后

39、，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕?，使其?dǎo)向性更好。 圖5.2為雙矩形導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便，而被廣泛地采用。特別是數(shù)控機(jī)床，雙矩形，動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滑動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。圖5.3中（a）由一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向，稱(chēng)為窄式組合；圖（b）分別由兩條導(dǎo)軌的左、右側(cè)面導(dǎo)向，稱(chēng)為寬式組合。導(dǎo)軌受熱膨脹時(shí)寬式組合比窄式的變形量大，調(diào)整時(shí)應(yīng)留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性較差。所以，雙矩形導(dǎo)軌窄式組合比寬式用得更多一些。 圖 5.2 雙矩形導(dǎo)軌 圖5.3 雙矩形導(dǎo)軌

40、的兩種形式 鑲條是用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。如圖5.4，是用磨或刮壓板3的e面和d面來(lái)調(diào)整間隙。壓板的d面和e面用空刀槽分開(kāi)，間隙大磨刮d面，太緊時(shí)則修e面。這種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩[14] [15]。 圖5.4 壓板結(jié)構(gòu) 6 數(shù)控系統(tǒng)選擇 6.1 西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn) 西門(mén)子數(shù)控系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能，設(shè)計(jì)中選擇SINUMERIK 802D型號(hào)。 其控制器：具有免維護(hù)性能的SINUMERIK 802D，其核心部件 - PCU（面板控制單元）將CNC

41、、PLC、人機(jī)界面和通訊等功能集成于一體?？煽啃愿?、易于安裝；SINUMERIK802D可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸。通過(guò)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS將驅(qū)動(dòng)器、輸入輸出模塊連接起來(lái)； 模塊化的驅(qū)動(dòng)裝置SIMODRIVE611Ue配套1FK6系列伺服電機(jī)，為機(jī)床提供了全數(shù)字化的動(dòng)力。通過(guò)視窗化的調(diào)試工具軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動(dòng)參數(shù)，并對(duì)驅(qū)動(dòng)器的控制參數(shù)進(jìn)行動(dòng)態(tài)優(yōu)化； SINUMERIK802D集成了內(nèi)置PLC系統(tǒng)，對(duì)機(jī)床進(jìn)行邏輯控制。采用標(biāo)準(zhǔn)的PLC的編程語(yǔ)言Micro/WIN進(jìn)行控制邏輯設(shè)計(jì)。并且隨機(jī)提供標(biāo)準(zhǔn)的PLC子程序庫(kù)和實(shí)例程序，簡(jiǎn)化了制造廠設(shè)計(jì)過(guò)程，縮短了設(shè)計(jì)周期。

42、 CNC功能：控制車(chē)床、鉆銑床；可控制4個(gè)進(jìn)給軸和一個(gè)數(shù)字或模擬主軸；三軸聯(lián)動(dòng)，具有直線插補(bǔ)、平面圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、空間圓?。–IP）插補(bǔ)等控制方式；螺紋加工、變距螺紋加工；旋轉(zhuǎn)軸控制；端面和柱面坐標(biāo)轉(zhuǎn)換（C軸功能）；前饋控制、加速度突變限制；程序預(yù)讀可達(dá)35段；刀具壽命監(jiān)控；主軸準(zhǔn)停，剛性攻絲、恒線速切削；FRAME功能（坐標(biāo)的平移、旋轉(zhuǎn)、鏡象、縮放） 操作單元：?jiǎn)紊?0.4" TFT顯示器，彩色為選件；全功能數(shù)控鍵盤(pán)具有水平安裝方式，和垂直安裝方式；標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床控制面板（選件）；三個(gè)手輪接口；RS232串行接口；生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)總線接口；標(biāo)準(zhǔn)鍵盤(pán)接口；PC卡插槽（用于數(shù)據(jù)備份和批量生產(chǎn)

43、） 操作與顯示：帶有8個(gè)水平軟鍵和8個(gè)垂直軟鍵的直觀操作；對(duì)刀及刀具測(cè)量，工件坐標(biāo)系測(cè)量，基本坐標(biāo)偏移；MDA方式端面加工；程序段搜索運(yùn)行；坐標(biāo)軸鎖定、快速空運(yùn)行；后臺(tái)編程；加工外部程序（通過(guò)串行接口）；示波器、袖珍計(jì)算器、和工件計(jì)數(shù)器；兩種語(yǔ)言在線切換；16種語(yǔ)言可選擇安裝；在線公英制切換；機(jī)床坐標(biāo)系、工件坐標(biāo)系、和相對(duì)坐標(biāo)系顯示；加工軌跡實(shí)時(shí)顯示（可辨認(rèn)快速和加工軌跡）；在線幫助；有效G功能和M功能顯示；坐標(biāo)位置、余程以及各軸速度顯示 零件編程：標(biāo)準(zhǔn)G代碼編程（DIN66025）和西門(mén)子高級(jí)語(yǔ)言編程；ISO標(biāo)準(zhǔn)編程；車(chē)削、銑削工藝循環(huán)編程；藍(lán)圖編程；極坐標(biāo)編程；程序

44、存儲(chǔ)器容量達(dá)340K字節(jié) PLC：采用標(biāo)準(zhǔn)的S7-200編程語(yǔ)言 Micro/WIN；梯圖編程；梯圖在線顯示；PLC遠(yuǎn)程診斷；完全漢化的PLC編程工具隨機(jī)提供；隨機(jī)提供PLC子程序和用于車(chē)床銑床的PLC應(yīng)用程序?qū)嵗籔LC的處理速度是6000步/24毫秒 ；40個(gè)定時(shí)器，32個(gè)計(jì)數(shù)器；數(shù)字輸入輸出為144 / 96。 6.2 數(shù)控連線圖 其連線圖如圖6.1所示。 圖6.1 數(shù)控系統(tǒng)連線圖 7 數(shù)控編程 編制如圖7.1所示零件的加工程序，材料為45鋼，棒料直徑為40mm[16]。

45、 圖7.1 數(shù)控零件圖 1. 刀具設(shè)置 選擇93正偏刀為1號(hào)刀，2號(hào)割槽刀（寬4mm），60硬質(zhì)合金螺紋刀為3號(hào)刀。 2. 工藝路線 1） 工件伸出卡盤(pán)外85mm，找正后夾緊。 2） 用1號(hào)刀車(chē)工件右端面，粗車(chē)外圓至φ38.570。 3） 先車(chē)φ32.558圓柱，再車(chē)φ30.548圓柱，再車(chē)φ20.510圓柱。 4） 車(chē)右端圓弧，留0.5mm精車(chē)余量。 5） 精車(chē)外形輪廓至尺寸。 6） 割退刀槽，并用割槽刀右刀尖倒出M303螺紋左端C2倒角。 7） 換螺紋刀車(chē)雙線螺紋。 8） 割斷工件。 3. 相關(guān)計(jì)算 1） 計(jì)算雙線螺紋

46、M303（P1.5）的底徑： D=d-20.62P=(30-20.621.5)mm=28.14mm 2） 確定背吃刀量分布：1.5mm、0.25mm、0.07mm 4. 加工程序 N01 G90 G94 G54 ； 采用G54工件坐標(biāo)系，分進(jìn)給，絕對(duì)編程 N02 S800 M03 ； 主軸正轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速800rpm N03 T01 M08 ； 換1號(hào)外圓刀，切削液開(kāi) N04 G00 X40 Z0 ； 快速進(jìn)刀 N05 G01 X0 F100

47、 ； 車(chē)端面 N06 G00 X19.5 Z2 ； 快速退刀 N07 G01 Z-70 F150 ； 粗車(chē)外圓 N08 G00 X30 Z2 ； 快速退刀 N09 G01 X18 ； 快速進(jìn)刀 N10 G01 Z-58 ； 粗車(chē)外圓 N11 G00 X30 Z2 ； 快速退刀 N12 G00 X16.5 ； 快速進(jìn)刀 N13 G0

48、1 Z-58 ； 粗車(chē)外圓 N14 G00 X30 Z2 ； 快速退刀 N15 G00 X15.5 ； 快速進(jìn)刀 N16 G01 Z-48 ； 粗車(chē)外圓 N17 G00 X30 Z2 ； 快速退刀 N18 G00 X14 ； 快速進(jìn)刀 N19 G01 Z-12 ； 粗車(chē)外圓 N20 G00 X20 Z2 ； 快速退

49、刀 N21 G00 X12 ； 快速進(jìn)刀 N22 G01 Z-10 ； 粗車(chē)外圓 N23 G00 X15 Z2 ； 快速退刀 N24 G00 X0 ； 快速進(jìn)刀 N25 G03 X12 Z-10 CR=12 F100 ； 車(chē)R12圓弧 N26 G02 X15 Z-15 CR=3 ； 車(chē)R3圓弧 N27 G00 Z0.5；

50、 快速退刀 N28 G00 X0 ； 快速進(jìn)刀 N29 G03 X10.5 Z-10 CR=10.5 ； 車(chē)R10.5圓弧 N30 G02 X15 Z-15 CR=4.5 ； 車(chē)R4.5圓弧 N31 G00 X100 Z100 ； 快退至起刀點(diǎn) N32 S1000 M03 ； 主軸變速 N33 G00 X2 Z2 ； 快速進(jìn)刀 N34

51、 G01 X0 Z0 F60 ； 進(jìn)刀至（0，0）點(diǎn) N35 G03 X10 Z-10 CR=10 ； 精車(chē)R10圓弧 N36 G02 X15 Z-15 CR=5 ； 精車(chē)R5圓弧 N37 G01 z-40 ； 精車(chē)螺紋外圓至φ30 N38 G00 X16 Z-45 ； 快速進(jìn)刀 N39 G01 Z-58 ； 精車(chē)φ32外圓 N40 G01

52、 X19 ； 車(chē)臺(tái)階 N41 G01 Z-65 ； 車(chē)φ38外圓 N42 G00 X100 Z100 ； 快退至起刀點(diǎn) N43 T02 ； 換2號(hào)割槽刀 N44 S420 M03 ； 主軸變速 N45 G00 X20 Z-44 ； 快進(jìn)至（X20，Z-44）點(diǎn) N46 G01 X13.1

53、F30 ； 割槽至φ26.2 N47 G00 X20 ； 快速退刀 N48 G00 Z-48 ； 向左移動(dòng)4mm N49 G01 X13 F30 ； 割槽至φ26 N50 G01 Z-44 ； 向右橫拖4mm，消除割刀接縫線 N51 G01 X17 Z-36 F30 ； 用割槽刀右刀尖倒M30左端245倒角 N52 G0

54、0 X100 Z100 ； 快退至起刀點(diǎn) N53 T03 ； 換3號(hào)螺紋刀 N54 S600 M03 ； 主軸變速 N55 G00 X15 Z-12 ； 快速進(jìn)刀 N56 HUANG ； 調(diào)子程序車(chē)第一條螺紋 N57 G00 X14.5 ； 快速進(jìn)刀 N58 HUANG ；

55、 調(diào)子程序車(chē)第一條螺紋 N59 G00 X14.07 ； 快速進(jìn)刀 N60 HUANG ； 調(diào)子程序車(chē)第一條螺紋 N61 G00 X15 Z-13.5 ； 快速進(jìn)刀 N62 HUANG ； 調(diào)子程序車(chē)第二條螺紋 N63 G00 X14.5 ； 快速進(jìn)刀 N64 HUANG ；

56、 調(diào)子程序車(chē)第二條螺紋 N65 G00 X14.07 ； 快速進(jìn)刀 N66 HUANG ； 調(diào)子程序車(chē)第二條螺紋 N67 G00 X100 Z100 ； 快退至起刀點(diǎn) N68 T02 S420 M03 ； 換2號(hào)割槽刀，主軸變速 N69 G00 X20 Z-63 ； 快速進(jìn)刀 N70 G01 X0 F30 ；

57、 割斷 N71 G00 X100 ； 快速退刀 N72 G00 Z100 M09 ； 退回起刀點(diǎn)，切削液關(guān) N73 M05 ； 主軸停轉(zhuǎn) N74 M02 ； 主程序結(jié)束 %HUANG ； 車(chē)螺紋子程序 N90 G91 G33 Z-30 K3 ； 車(chē)削螺紋 N91

58、 G00 X10 ； 快速退刀 N92 G00 Z30 ； 返回 N93 G90 ； 換回絕對(duì)坐標(biāo)編程 N94 RET ； 子程序結(jié)束 結(jié) 論 本次設(shè)計(jì)的是縱向及橫切向進(jìn)給系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行一系列的校核，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足要求，說(shuō)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。然后選擇軸承和電機(jī)，并設(shè)計(jì)了床身等。由于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的限制，無(wú)法對(duì)復(fù)雜的

59、數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，但是，通過(guò)選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)數(shù)控原理有了一定的了解，并掌握了數(shù)控系統(tǒng)的一些連接方法。最后完成了典型零件的數(shù)控程序編制，對(duì)程序的代碼加深了印象，并對(duì)現(xiàn)代數(shù)控編程增進(jìn)了了解。 數(shù)控機(jī)床是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大源動(dòng)力，它給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了高倍率的效益增長(zhǎng)和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性價(jià)比的CNC系統(tǒng)具有豐富的功能，為數(shù)控技術(shù)的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件。同時(shí)，也給數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。因此，研究一臺(tái)數(shù)控車(chē)床對(duì)現(xiàn)代加工具有重要的意義。 數(shù)控車(chē)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、故障率低、維修簡(jiǎn)單方便、效率高、操作編程簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)控車(chē)床在很多加工行業(yè)都會(huì)成為應(yīng)用的主體，隨著數(shù)控技術(shù)和機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車(chē)床將有著廣闊的發(fā)展前景。 29 / 29文檔可自由編輯打印