刀具刃磨中心Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模

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陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說明書 題 目 刀具刃磨中心 學(xué)生姓名 蔣鵬飛 學(xué)號 0815014004 所在院 (系 ) 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級 機(jī)自 081 指導(dǎo)教師 張軍峰 2012 年 5 月 20 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 刀具刃磨中心 蔣鵬飛 (陜 西 理工 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 081 班，陜西 漢中 723003) 指導(dǎo)老師：張軍峰 [摘要 ]本文主要闡述了刀具刃磨中心工具磨床 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模， 數(shù)控磨床是利用磨具對工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床 ，是高效高精度的刀具刃磨機(jī)床，特別是五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控工具磨床，是刀具刃磨機(jī)床發(fā)展的方向?？梢?用來加 車刀，麻花鉆， 工立銑刀，球頭銑刀，階梯鉆，鉸刀，成形銑刀，深孔鉆，三角鑿刀和牛頭刨刀具等 。進(jìn)給系統(tǒng)采用 全封閉結(jié)構(gòu)，無外掛裝置，內(nèi)置切削液冷卻循環(huán)裝置及油霧回收裝置。進(jìn)給 軸由單元電機(jī)通過高精度無間隙聯(lián)軸器與精密滾珠絲杠副直聯(lián)，無 間 隙誤差。 且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長。 導(dǎo)軌全部采用 燕尾型 精密滾珠直線導(dǎo)軌，具有精密高， 摩擦系數(shù)小， 壽命長等特點(diǎn) 。 導(dǎo)軌、滾珠絲杠副采用 具有冷卻裝置的 全自動(dòng)定時(shí)定量潤滑系統(tǒng)。 并在 畫出 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)三維模型圖，生成二維工程圖。 [關(guān)鍵詞 ] 刃磨中心 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng) 滾珠絲杠 直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 of 23003， c is to of he is of nc is of be to no by by no no is a of in d to to 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 Ι 頁 共 2 頁 目 錄 引 言 ................................................................ 1 1. 概述 .............................................................. 2 控機(jī)床的概念 .................................................. 2 控機(jī)床的 組成分類及特點(diǎn) ........................................ 2 控機(jī)床的組成 .............................................. 2 控機(jī)床的分類 .............................................. 2 控機(jī)床的特點(diǎn) .............................................. 3 控機(jī)床的發(fā)展 趨勢及 現(xiàn)狀 ........................................ 3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 .......................................... 5 2. ................................................................給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理 ...................................... 6 給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇 ...................................... 6 給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)類型的確定 .................................... 8 給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求及傳動(dòng)類型的選擇 .............................. 9 給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求 .......................................... 9 給系統(tǒng)的傳動(dòng)類型的選擇 .................................... 9 動(dòng)機(jī)與絲杠連接方式的選擇 ..................................... 13 給系統(tǒng)的一些其他要求 ......................................... 14 3. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 ...................................未定義書簽。 珠絲杠螺母副的種類 ........................................... 14 珠絲杠支承方式的確定 ......................................... 14 動(dòng)部件的主要參數(shù) ............................................. 16 珠絲杠的計(jì)算與選擇 ........................................... 17 珠絲杠導(dǎo)程的確定 ......................................... 17 珠絲杠的等效轉(zhuǎn)速 ......................................... 18 摩擦力的計(jì)算 ........................................... 19 ................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 定所絲杠受的最大載荷 ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 .......... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 ............................... 22 珠絲杠螺母副承載能力校核 ..................................... 23 算器械傳動(dòng)剛度 ............................................... 23 ................................................... 24 4. 滾珠絲杠螺母副支撐用的軸承 ...................................未定義書簽。 撐方式 ....................................................... 25 效形式 ....................................................... 27 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 Ⅱ 頁 共 2 頁 5. 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................未定義書簽。 動(dòng)機(jī)的選擇 ................................................... 29 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .......................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 沖當(dāng)量的計(jì)算 .............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 進(jìn)電機(jī)的選型與計(jì)算 ........................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 動(dòng)機(jī)參數(shù)驗(yàn)證 .............................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 6. 聯(lián)軸器的選擇 ....................................................................................................... 36 擇聯(lián)軸器的類型 ............................................... 36 算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 ........................................... 36 定聯(lián)軸器的型號 ............................................... 36 核最大轉(zhuǎn)速 ................................................... 37 調(diào)軸孔直徑 .................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 定部件相應(yīng)的安裝精度 ......................................... 37 行必要的校核 ................................................. 37 軸器參數(shù) ..................................................... 38 7. 進(jìn)給系統(tǒng)其他部件的確定 ................................................................................ 40 軌的 確定 ...................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軌 結(jié)構(gòu) ........................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 軌的選用 ...................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 床的噪聲控制 .................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 8. 滾珠絲杠的保護(hù) ...............................................................未定義書簽。 總結(jié)與體會(huì) .......................................................................................................................... 45 致謝 ........................................................................................................................................ 46 參考文獻(xiàn) ..............................................................................................................................西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁 共 47 頁 引 言 在機(jī)械加工中，金屬切削刀具是切削加工必不可少的重要工具之一，在機(jī)械制造、汽車、模具、醫(yī)療器械、國防工業(yè)和航空航天等行業(yè)中占有十分重要的地位。其質(zhì)量好壞直接影響到加工對象的表面質(zhì)量、精度及加工效率。采用先進(jìn)的刀具刃磨機(jī)床和有效經(jīng)濟(jì)的工藝方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技術(shù)水平提高的一個(gè)重要保證。刀具成本在綜合加工 成本中占有重要的位置，如何利用刀具刃磨機(jī)床修磨好磨損到用鈍標(biāo)準(zhǔn)的刀具，延長刀具的壽命，提高刀具的利用率，降低刀具成本，是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的有效途徑之一。 高質(zhì)量、高耐用度刀具的生產(chǎn)需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃磨機(jī)床的功能結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜，自動(dòng)化程度由低到高不斷發(fā)展。 在國內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。最近幾年國內(nèi)也有一些廠家研制開發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn) 品不但成本很高，而且由于通用的 統(tǒng)沒有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實(shí)現(xiàn)刀具的磨削加工。來提高刀具刃磨效率和精度，減少廢品率，降低刀具生產(chǎn)和修磨成本，是未來很值得研究的方向。 刀具在整個(gè)加工制造成本中，看似只占很小的比例。但在整個(gè)加工效率方面，恰恰是刀具起舉足輕重的作用。隨著對加工精度的提高，對刀具的要求也更高，相對刀具的成本也在增加，所以刀具的重新修磨就顯得尤為重要！以往的刀具刃磨僅僅只限于人工在砂輪上修磨，或者由刀具廠家回收修磨，這些方式就談不上效率可言了?，F(xiàn)在，加工中心的技術(shù)工人們，不可能 在工作初期，用大量的時(shí)間來修磨刀具。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。因此，用于刀具修磨的刃磨機(jī)行業(yè)就越來越受到加工制造業(yè)的認(rèn)可 。在實(shí)際中，提高機(jī)床的傳動(dòng)精度，高效率，穩(wěn)定的進(jìn)給系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)刀具刃磨的精度，減低成本。 因而，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要圍繞如何提高機(jī)床刃磨刀具的精度，設(shè)計(jì)合適的刃磨機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)來提高精度，主要以 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例來說明研討，選擇相應(yīng)的傳動(dòng)方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)生成二維工程圖。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁 共 47 頁 1. 概述 控機(jī)床的概念 數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物 ，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備 。 它與普通機(jī)床相比 ， 其優(yōu)越性是顯而易見的 ， 不僅零件加工精度高 ， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ， 且自動(dòng)化程度極高 ， 可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 ， 大大提高了生產(chǎn)效率 ， 特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工 ， 因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來愈顯得重要 。 數(shù)控工具磨床是精度效率高、制造修磨范圍廣的刀具刃磨機(jī)床。數(shù)控工具磨床與手動(dòng)工具磨 床最大區(qū)別是拋棄了手動(dòng)工具磨床上的手搖滑臺、以及特制的復(fù)雜工藝裝備附件，機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡化。手動(dòng)工具磨床上的特殊機(jī)構(gòu)和通過人為操縱所實(shí)現(xiàn)的刀具刃磨形式，在數(shù)控工具磨床上則通過數(shù)控系統(tǒng)控制的聯(lián)動(dòng)軸之間的柔性協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來輕松地實(shí)現(xiàn)。 控機(jī)床的 組成分類及特點(diǎn) 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)和機(jī)床本體組成。 指令的形式記載各種加工信息； 受輸入的加工信息，經(jīng)數(shù)控裝置運(yùn)算處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖； 數(shù)控裝置的脈 沖信號轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移；用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。 括，主軸部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀庫和自動(dòng)換刀裝置 (自動(dòng)托盤交換裝置 (。 控機(jī)床的分類 數(shù) 控機(jī)床的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有近 500陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁 共 47 頁 種數(shù)控機(jī)床。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁 共 47 頁 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和組成，一般分為以下幾類： 按坐標(biāo)軸數(shù)分類：一般數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工中心機(jī)床，多坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床； 按特點(diǎn)分類：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床，直線控制數(shù)控機(jī)床，輪廓控制數(shù)控機(jī)床； 按有無測量裝置 分類：開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)； 按功能水平分類：經(jīng)濟(jì)型，普及型，高級型。 控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，尤其對于約占機(jī)械加工總量 80%的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的靈活性。概括起來，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點(diǎn) ： 其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 般約提高效率 3，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率5； 件； 善了勞動(dòng)條件； 控機(jī)床的發(fā)展 趨勢及 現(xiàn)狀 在國外，手動(dòng)工具磨床已經(jīng)只是作為數(shù)控工具磨床的輔助。從目前國內(nèi)市場來看，相對價(jià)格昂貴的數(shù)控工具磨床，手動(dòng)工具磨床在我國相對占主導(dǎo)地位，它適合目前我國的國內(nèi)市場需求和實(shí)際情況。主要應(yīng)用于專業(yè)刀具生產(chǎn)企業(yè)作為數(shù)控工具磨床的輔助，和大中型企業(yè)車間中小批量刀具修磨，及結(jié)構(gòu)較簡單的標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)刀具的生產(chǎn)制造。數(shù)控工具磨床已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的產(chǎn)品發(fā)展過程。初期是對普通工具磨床進(jìn)行數(shù)控改造，用 件來簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。第二代產(chǎn)品是數(shù)控萬能刀具“磨削中心”，它適用于刀具的連續(xù)加工，使刀具制造工藝高度集成，工件一次裝夾，通過幾組獨(dú)立砂輪的轉(zhuǎn)塔磨頭來完成多道工序復(fù)合加工，加工過程中自動(dòng)更換砂輪，因而刀具制造精度高，適用于復(fù)雜形狀型面刀具的精密磨削。 司研發(fā)的 削中心自帶砂輪庫，并且砂輪庫由獨(dú)立的伺服軸控制，完全實(shí)現(xiàn)砂輪的自動(dòng)更換，可以實(shí)現(xiàn)高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)；采用生產(chǎn)、修磨一體化設(shè)計(jì)磨削軟件，實(shí)現(xiàn)對程序的編輯、修改、編譯、檢查等；還集成了砂輪的自動(dòng)測量、修 整和刀具測量系統(tǒng)的全自動(dòng)校準(zhǔn)等輔助功陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁 共 47 頁 能。適用于各種標(biāo)準(zhǔn)刀具、復(fù)雜刀具 (非標(biāo)準(zhǔn) )的生產(chǎn)和修磨。 削中心，還可以集成全自動(dòng)拾取式上料系統(tǒng)，容納多達(dá) 16 支自由尺寸的各種刀具。 第三代產(chǎn)品是生產(chǎn)刀具的自動(dòng)化工廠、自動(dòng)化生產(chǎn)線和柔性制造單元，它代表刀具刃磨機(jī)床的最專業(yè)、最前沿的制造生產(chǎn)技術(shù)。它由一組只需完成單一加工工序的2具磨床組成，機(jī)床問由傳輸線和機(jī)械手連接，用于磨削刀具的外圓、溝槽、刃背和端面，適用于刀具的大批量生產(chǎn)。 采用數(shù)控工具磨床對刀具進(jìn)行磨削加工必須依靠刀具磨削加工技術(shù)和編程 技術(shù)，而各種復(fù)雜形狀刀具的磨削加工技術(shù)和編程軟件，目前在國外也屬于專利技術(shù)或保密技術(shù)。正因?yàn)槿绱?，目前世界上也只有少?shù)廠商能夠生產(chǎn)高性能的數(shù)控工具磨床。 在國內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。國內(nèi)的數(shù)控工具磨床基本上靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，并且這些數(shù)控機(jī)床經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間的使用后，其主機(jī)性能基本完好，仍可使用，而其數(shù)控系統(tǒng)則已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，屬于已淘汰產(chǎn)品。最近幾年國內(nèi)也有一些廠家研制開發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自 行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn)品不但成本很高，而且由于通用的 統(tǒng)沒有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實(shí)現(xiàn)刀具 (特別是復(fù)雜刀具 )的磨削加工。但總的來說我國在近幾年來，在數(shù)控工具磨床上不斷地努力，也取得了一定的發(fā)展，逐步縮小與世界先進(jìn)水平的差距。如在第九屆中國國際機(jī)床展覽會(huì) (，中國武漢機(jī)床廠還展出了 軸數(shù)控工具磨床，可用于生產(chǎn)和修磨各種金屬切削刀具 ， 以上所述的刀具刃磨機(jī)床均是萬能型的，其實(shí)刀具刃磨機(jī)床發(fā)展過程中還有另一重要分支，那就是專用刀具刃磨機(jī)床。專用刀 具刃磨機(jī)床是為特定刀具批量化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)制造，如，滾刀刃磨床、拉刀刃磨床、鉆頭刃磨床、鋸片刃磨床等。這些機(jī)床通用性雖然沒有萬能型刀具刃磨機(jī)床好，但它具有效率高、適用于大批量生產(chǎn)、能有效降低刀具制造生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，適用于專業(yè)刀具生產(chǎn)廠特定刀具的大批量生產(chǎn)，也是刀具刃磨機(jī)床的重要組成部分和發(fā)展方向。未來數(shù)控工具磨床的主要研究發(fā)展方向還有如下幾個(gè)方向： 1)高速磨削是世界上正大力研究并逐漸推廣的一種先進(jìn)的機(jī)械加工方法，與普通磨削相比，其效率可提高 1～ 3 倍，工件表面光潔度可提高 1～ 3 小級，砂輪耐用度可提高1 倍左右。隨 著電主軸技術(shù)、直線電機(jī)技術(shù)、大導(dǎo)程高速精密滾珠絲杠副和新型高精度導(dǎo)軌的發(fā)展，高速和超高速數(shù)控工具磨床也是未來發(fā)展的一個(gè)重要方向。 2)產(chǎn)品的小型化和加工過程的微細(xì)化是全球加工制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，微細(xì)切削陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁 共 47 頁 加工在模具、汽車、電子、生物、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，是切削加工技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。高精密微細(xì)刀具的生產(chǎn)制造是微細(xì)切削加工技術(shù)得以發(fā)展的重要保證。因此，研發(fā)刃磨微細(xì)刀具的數(shù)控工具磨床也是未來數(shù)控工具磨床的發(fā)展方向。 3)砂輪是工具磨床制造生產(chǎn)和修磨刀具的“刀具”，是工具磨床的關(guān)鍵部分。砂輪的 設(shè)計(jì)，其截面形狀的優(yōu)化、粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度及其適用性、砂輪基體的材料、砂輪的制造技術(shù)，以及全自動(dòng)的砂輪修整、檢測控制技術(shù)也是未來工具磨床發(fā)展的一個(gè)重要方向。 4)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及模擬技術(shù)，開發(fā)能對刀具刃磨過程、排屑過程、磨削力變化、磨削區(qū)溫度、磨削精度和磨削表面質(zhì)量進(jìn)行仿真的數(shù)控工具磨床軟件，也是未來數(shù)控工具磨床很好的一個(gè)發(fā)展方向 。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 本設(shè)計(jì)為縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)等。 設(shè)計(jì) 時(shí)要求電機(jī)與絲杠采用柔性連接，電機(jī)選用伺服電機(jī)對電機(jī)的大小選擇進(jìn)行驗(yàn)證，對滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進(jìn)行強(qiáng)度較核。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，既要滿足理論要求，又要滿足生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)實(shí)際。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律，確定設(shè)計(jì)步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)數(shù)控 工具磨床 Z 向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)高效經(jīng)濟(jì)。本課題所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是針對經(jīng)濟(jì)型中檔數(shù)控車床的，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。顯著提高生產(chǎn)力水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁 共 47 頁 2. Z 向 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 總體方案的確定 給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分。一般由控制電路、電器驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行部件組成。進(jìn)給傳動(dòng)部件一般認(rèn)為是從電機(jī)到工作臺之間的傳動(dòng)鏈。進(jìn)給傳動(dòng)部件的動(dòng)態(tài)特性的好壞直接影響到一臺機(jī)床的工作性能和加工精度。進(jìn)給傳動(dòng)部件的振動(dòng)會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。另外，機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)好壞對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床日益向著高速、高效率、高精度方向發(fā)展。對機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)要求也越來越高。 數(shù)控機(jī)床的 進(jìn)給系統(tǒng)，與普通機(jī)床不同。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺、主軸箱等按程序的規(guī)定運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給 傳動(dòng) 系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機(jī)床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行部件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給 傳 動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng) 。它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。 給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇 統(tǒng) : 這類數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件 換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依此通電／斷電的電流脈沖信號，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu) (齒輪箱，絲杠等 )帶動(dòng)工作臺移動(dòng)。這種方式控制簡單，價(jià)格比較低廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁 共 47 頁 圖 環(huán)控制系統(tǒng) 制 系統(tǒng) : 位置檢測元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過角位移的測量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺的實(shí)際運(yùn)行位置 (直線位移 )，并將其與 置計(jì)算出的指令位置 (或位移 )相比較，用差值進(jìn)行控制，其控制框圖如圖 4 所示。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。用的最多。 圖 開環(huán)控制系統(tǒng) 制 系統(tǒng) : 位置檢測裝置安裝在機(jī)床工作臺上，用以檢 測機(jī)床工作臺的實(shí)際運(yùn)行位置 (直線位移 )，并將其與 置計(jì)算出的指令位置 (或位移 )相比較，用差值進(jìn)行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)試比較麻煩。高檔精密機(jī)床使用。 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床組成機(jī)床本體的各機(jī)械部件組成 。 圖 環(huán)控制系統(tǒng) 消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)間隙 ， 提高傳動(dòng)剛度 ， 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力 ， 減小運(yùn)動(dòng)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁 共 47 頁 慣量 ， 系統(tǒng)要有適當(dāng)阻尼 ， 提高系統(tǒng)傳動(dòng)件傳動(dòng)精度 。 根據(jù)需求，并且考慮到經(jīng)濟(jì)的效益，故選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型的確定 早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它可分為步進(jìn)電機(jī) ， 直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三類。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移 (或線位移 )的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號 ，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)定子上有 A、 B、 C 三對磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為 相，而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會(huì)產(chǎn)生磁場，當(dāng) A、 B、 C 三個(gè)磁極的線圈依次輪流通電，則 A、 B、 直流伺服電動(dòng)機(jī) 具有：①穩(wěn)定性好；②轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性，控制電壓為零時(shí)，轉(zhuǎn)子慣性很小，能立即停止； ③響應(yīng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；④控制功率低 ， 損耗?。虎蒉D(zhuǎn)矩大；⑥機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點(diǎn) 。 交流伺服電動(dòng)機(jī) ： 輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī) ， 稱為交流電機(jī) ， 它實(shí)際上就是兩相異步電動(dòng)機(jī) ， 所以有時(shí)也叫兩相伺服電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是非 線性的 ， 電容移相控制時(shí)非線性更為嚴(yán)重 ， 而且斜率隨控制電壓的變化而變化 ， 這會(huì)給系統(tǒng)的穩(wěn)定和校正帶來 困難。機(jī)械特性很軟，低速段更軟，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化對轉(zhuǎn)速影響很大 ，而且機(jī)械特性軟會(huì)使阻尼系數(shù)減小 ， 時(shí)間常數(shù)增大 。 從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。若交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，或制造工藝不良 ， 在單相狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生 “ 自轉(zhuǎn) ” 而失控 ，而且其 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大 ， 所以損耗大，效率低，電動(dòng)機(jī)的利用程度差。 除此之外交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡單 ， 維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，適宜于不易檢修的場合使用。 伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來選取的。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種 :負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量 ， 其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁 共 47 頁 扭 矩 ， 負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。加速扭矩應(yīng)考慮負(fù)載慣量和電機(jī)慣量的匹配 ， 同時(shí)還應(yīng)考慮連續(xù)過載時(shí)間在所選電機(jī)的允許范圍內(nèi) ， 負(fù)載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工作性能得以充分發(fā)揮。 從上述三種電動(dòng)機(jī)的比較可知 ， 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。所以在 刀具刃磨中心 進(jìn)給系統(tǒng)中使用 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī) 。 給系統(tǒng)的 傳動(dòng) 要求及傳動(dòng)類型 的選擇 動(dòng) 要求 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度 。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足 :（ 1）傳動(dòng)精度高；（ 2）摩擦阻力?。唬?3）運(yùn)動(dòng)部件慣量小。 動(dòng)類型的選擇 數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給 傳動(dòng) 系統(tǒng)的基本 傳動(dòng)方式常用的有 三 種：滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副 和滑動(dòng)絲杠螺母副。 其特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，僅為 平穩(wěn)性高；反向間隙?。坏?，靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對有的清潔度要求高，如果在運(yùn)動(dòng)中供油忽然中斷，將造成不良后果。 杠螺母副 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，在一定條件下能自鎖，廣泛用于一 般的機(jī)床進(jìn)給，調(diào)整和定位機(jī)構(gòu)。 一． 概述 在數(shù)控機(jī)床上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置一般采用滾珠絲杠螺母副。其特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為 η =動(dòng)靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行；使用壽命長；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁 共 47 頁 動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無空行程；珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作 變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。因此，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用，是目前中、小型數(shù)控機(jī)床的常見的傳動(dòng)方式。 二．滾珠絲杠副的工作原理： 滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖所示。圖中絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們對合起來就形成了螺旋滾道。在滾道內(nèi)裝有滾珠，當(dāng)絲杠與螺母相對運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺旋槽向前滾動(dòng)，在絲杠上滾過數(shù)圈以后通過回程引導(dǎo)裝置，逐個(gè)地又滾回到絲杠與螺母之間，構(gòu)成一個(gè)閉合的回路。 內(nèi)滾道外滾道( ) ( )圖 珠絲杠螺母副工作原理圖 圖 紋滾道法向截面形式 三． 常用的循環(huán)方式有兩種： （ 1） 外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。如圖 所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。如圖 所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。 （ 2）內(nèi)循環(huán) 這種 循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道 ,使?jié)L珠成單圈環(huán) , 如圖 滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器 ,借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道 ,實(shí)現(xiàn)循環(huán)。一般一個(gè)螺母上裝有 2～ 4 個(gè)反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。缺點(diǎn)是反向器加工困難。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁 共 47 頁 ( )( )圖 外循環(huán)滾珠絲杠 反向器反向器圖 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠 四． 滾珠絲杠螺母副軸向間 隙的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動(dòng)精度和絲杠的剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。 常用的螺母絲杠消除間隙方法有： 1、墊片調(diào)隙式。如圖 示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。 這種方式結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，調(diào)整時(shí)需要卸下調(diào)整墊圈修磨，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁 共 47 頁 左螺母墊片右螺母絲杠ⅠⅠ放大圓螺母鎖緊螺母 左螺母 右螺母 平鍵圖 墊片調(diào)隙式 圖 螺紋調(diào)隙式 2、螺紋調(diào)隙式。如圖 示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，只要擰動(dòng)圓螺母 1 即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母 2鎖緊。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但預(yù)緊量不很準(zhǔn)確。 3、齒差調(diào)隙式。如圖 示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為 相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量 ? ?1 /11 ?? 。例如， 1， 0，滾珠絲杠的導(dǎo)程為 t=6， s=6/6480≈ 種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。 Z 1內(nèi)齒圈Z 2L 0L 0 + Δ L 0L 0圖 齒差調(diào)隙式 圖 螺母變位螺距式 圖 示，它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)△ 導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁 共 47 頁 4 特點(diǎn)： 1、 與滑動(dòng) 絲杠 副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 - 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 2、 高精度的保證 - 滾珠絲杠副是用 日本 制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各 工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3、微進(jìn)給可能 - 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4、無側(cè)隙、剛性高 - 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥 力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 5、高速進(jìn)給可能 - 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 由以上比較，根據(jù)要求， Z 向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)方式。 機(jī)與絲杠聯(lián)接 方式的選擇 滾珠絲杠螺母副與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接的型式主要有三種： 這是一種最簡單的連接型式 具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無間隙 ,傳動(dòng)精度高 ,而且結(jié)構(gòu)簡單 ,安裝、調(diào)整方便，適用于像中小型號的數(shù)控車床。聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的 “ 干涉 ” 現(xiàn)象 ， 不僅可以簡化結(jié)構(gòu)，減少噪聲，而且可以消除傳動(dòng)間隙，能 減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動(dòng)誤差 ,提高傳動(dòng)剛度。 這種調(diào)整方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下 ,保持齒輪的無間隙嚙合；但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ,軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低、傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，一般用于精度要求低的機(jī)床中。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 同步齒輪帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的共同優(yōu)點(diǎn) ,與齒輪傳動(dòng)相比它結(jié)構(gòu)更簡單 ,制造成本更低 ,安裝調(diào)整更方便。并且傳動(dòng)不打滑、不需要大的張緊力； 但是在同步 齒形傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)對材料的要求很高。 機(jī)床主要用機(jī)械聯(lián)軸器連接，機(jī)械聯(lián)軸器分剛性與彈性，剛性又分固定式剛性聯(lián)軸器與可移式聯(lián)軸器，如套筒聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器等。彈性又分金屬彈性聯(lián)軸器與非金屬彈性聯(lián)軸器，如簧片聯(lián)軸器，輪胎聯(lián)軸器等。 在滿足機(jī)床要求的前提下， 通過對比本課題采用 通過 聯(lián)軸器聯(lián)接 電機(jī)與絲杠副 ，這是一種簡單的聯(lián)接形式具有大的扭轉(zhuǎn)剛度，制造成本低，傳動(dòng)精度高，而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。 給系統(tǒng)的一些其它要求 滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入，因此必須裝有防護(hù)裝置。 如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成 ， 其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好 ， 但由于存在接觸壓力 ， 使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈 ， 它采用硬質(zhì)塑料制成 ， 其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反 ， 并稍有間隙 ， 這樣可避免摩擦力矩 ， 但防塵效果差。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置 ， 防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換 。 另外對滾珠絲杠安裝處應(yīng)進(jìn)行削邊。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 3. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 在第二章初步選擇了進(jìn)給飼服系統(tǒng)的傳動(dòng)類型為：滾珠絲杠螺母副。現(xiàn)在具體對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算和選型 。 珠絲杠螺母副的種類 絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度 。 絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于 6級 ， 螺母間隙過大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對滾珠絲杠價(jià)格較低 ， 但難以滿足精度較高的零件加工。因此滑動(dòng)絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通 車床中。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動(dòng)效率可在 90%以上；精度高 ， 壽命長；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近 ， 可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。在數(shù)控化改造的車床中 ， 應(yīng)把原來的滑動(dòng)絲杠換為滾珠絲杠 ， 以降低摩擦力，提高加工精度。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類 ， 外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊 ， 雙螺母螺紋式預(yù)緊 ， 雙螺母齒差式預(yù)緊 ， 單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種 。 珠絲杠支承方式的確定 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng) 剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來增大剛度。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承也是十分重要的。國內(nèi)目前主要采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但軸向剛度不足。另一種是把推力軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提 高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。 1、一端固定 —— 一端自由 絲杠一端固定，另一端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式用于行程小的短絲杠或者用于全閉環(huán)的機(jī)床，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的機(jī)械定位精度是最不可靠陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 的，特別是對于長徑比大的絲杠 (滾珠絲杠相對細(xì)長 )，熱變性是很明顯的， 的絲杠在冷、熱的不同環(huán)境下變化 很正常的。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。 2、一端固定 —— 另一端支 承 絲杠一端固定，另一端支承。固定端同時(shí)承受軸向力和徑向力 ;支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動(dòng)，可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲，同時(shí)絲杠熱變形可以自由的向一端伸長。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。 3、兩端固定 絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。 絲杠軸承的載荷主要是軸向的，徑向除臥式絲杠的自重外，一般無載荷，因此對絲杠軸承軸向精度和剛度要求較高。進(jìn) 給系統(tǒng)對微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。絲杠軸承種類很多，但從目前的情況來看，占優(yōu)勢的兩種是：接觸角為 60 度的推理角接觸球軸承和滾針一雙推理滾子組合軸承，如下圖 示： 圖 珠絲杠的支撐方式 在設(shè)計(jì)中，我采用 雙列接觸角為 60 度的角接觸球 軸承組合使用。 安裝方式如圖 第 14 頁 共 47 頁 所示： 圖 承之撐 動(dòng)部件的主要參數(shù) 已知技術(shù)參數(shù)： 縱向最大行程（ 180/工作給速度為 1縱向快速進(jìn)給速度： 總體 估計(jì)質(zhì)量： 50磨削深度 2 進(jìn)給量 磨削系數(shù) 300； 0 4 /p m m P? ? ； 材料選為： 珠絲杠的計(jì)算與選擇 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 導(dǎo)程就是絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ,滑塊的位移 . 因此導(dǎo)程越小 ,同樣軸徑的情況下扭矩就可以越大 ,當(dāng)然滑塊的位移則較慢 ,在一定軸徑的情況下 ,導(dǎo)程越小 ,可以驅(qū)動(dòng)的工件越大 就是轉(zhuǎn)速一定 ,滑塊位移速度不一樣 ,