CA6140普通車床改為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計及進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計說明書正文

《CA6140普通車床改為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計及進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計說明書正文》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《CA6140普通車床改為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計及進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計說明書正文（25頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 摘 要 隨著當(dāng)今工業(yè)設(shè)備對精密程度的要求越來越高，加工設(shè)備的機械加工設(shè)備的加工的精密程度也要求越來越高。而在中國的機械加工設(shè)備的車床中普通車床占了很大比例。這已經(jīng)越來越制約著當(dāng)今工業(yè)的發(fā)展。而數(shù)控機床由于價格昂貴，且需要較高技術(shù)的加工工人。所以對機床進(jìn)行自動化改造很是必要。本篇論文是在對普通臥式車床 作者在搜索、查閱研究大量有關(guān)資料的基礎(chǔ)上，對機床自動化改造技術(shù)進(jìn)行了深入的研究和分析，并描述了機床控制系統(tǒng)的設(shè)計。整個改造過程主要對車床縱、橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改造，選用自 動轉(zhuǎn)位刀架，由脈沖發(fā)生器來加工所需要的螺紋。整個控制系統(tǒng)以單片機為中心，通過編程對機床的驅(qū)動設(shè)備進(jìn)行控制以達(dá)到所需要的加工程度。 關(guān)鍵詞： 機床改造； 自動化機床； 控制系統(tǒng) 2 of of is of is a in of N is So it is a to to is in of 6150 it on of of on of of to is to to in be by PU 031 is to a an to on to of 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 目 錄 第 1 章 緒 論 .未定義書簽。 第 2 章 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 . 5 第 3 章 總體方案論證 . 6 . 6 . 6 . 7 第 4 章 具體設(shè)計說明 . 8 . 9 . 9 . 9 . 10 . 11 . 12 . 13 第 5 章 結(jié)論 . 22 參考文獻(xiàn) . 23 附件清單 . 24 4 1 緒論 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計及進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計?！爸鱾鲃酉到y(tǒng)”“縱向進(jìn)給系統(tǒng)”和“橫向進(jìn)給系統(tǒng)”可稱為車床的三大核心系統(tǒng)，其重要地位更是不言而喻的。三大系統(tǒng)的精確性、準(zhǔn)確性、必將影響加工產(chǎn)品的性能。為什么我國的機械制造業(yè)與西歐等國家的制造業(yè)有著很大的差距，這就是因為我們沒有精良的加工工具或者是自動化系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)的不及他們。制造業(yè)是關(guān)系到國際民生的大事，是富民強國的必要因素，必須在較短的時間內(nèi)形成我們獨立自主的現(xiàn)代化制 造體系。 隨著時代的發(fā)展，科技的日新月異，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴大，數(shù)控機床及其系統(tǒng)己成為現(xiàn)代化機器制造業(yè)中不可缺少的組成部分。鑒于我國機床擁有量大、工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模小的特點，突出的任務(wù)是用較少的資金迅速改變機械工業(yè)落后的生產(chǎn)面貌，使之盡可能地提高自動化程度，保證加工質(zhì)量，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟(jì)效益。而實現(xiàn)這一任務(wù)的有效的、基本的途徑就是普及應(yīng)用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控，并對原有的機床進(jìn)行數(shù)控改造。這就是本課題的來由。 前提條件： 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑為 400 加工最大工作長度 1000 快進(jìn)速度 m/ 定位精度 重復(fù)定位精度 設(shè)計要求： 縱向進(jìn)給運動設(shè)計時，電機與絲杠采用柔性連接，電機選用伺服電機對電機的大小選擇進(jìn)行驗證，對滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進(jìn)行強度較核。潤滑系統(tǒng)設(shè)計要做到潤滑充分且達(dá)到各個潤滑點。 本課題所設(shè)計的進(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)計成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，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，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)自己幾個月來的設(shè)計過程，編寫了這本設(shè)計說明書，由于自己的經(jīng)驗不足，所學(xué)的知識有 限，書中肯定存在著相當(dāng)?shù)囊恍﹩栴}，期望領(lǐng)導(dǎo)、老師給予批評、指正。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 2 國內(nèi)外發(fā)展概況及現(xiàn)狀介紹 1 自從第一臺商品數(shù)控機床問世以來 ，到 1965 年，世界主要工業(yè)國家的數(shù)控機床己進(jìn)入了大批量生產(chǎn)階段。數(shù)控機床的產(chǎn)量，擁有量，數(shù)控化率都在急速上升。 1970年前美國處于領(lǐng)先地位。 1971 年蘇聯(lián)生產(chǎn)數(shù)控機床 2538臺，一舉超過美國，名列世界第一。1977年以前，蘇聯(lián)一直保持產(chǎn)量優(yōu)勢，以后日本的半導(dǎo)體技術(shù)及計算 機技術(shù)迅猛發(fā)展，促進(jìn)了數(shù)機床的生產(chǎn)。 1976年日本數(shù)控機床產(chǎn)量是 3300臺， 1978年時為 7300臺， 1980年為 22000 臺，到 1981 年僅用 4 年時間便超過了其他各國而成為世界上最大的數(shù)控機床生產(chǎn)國，產(chǎn)量達(dá)到 26000 臺，基本上兩年翻一番。 1981年，日本、美國、聯(lián)邦德國、法國、英國五國的數(shù)控機床總產(chǎn)量為 39000 臺，其中日本占 美國占 聯(lián)邦德國占 法國占 英國占 到期 988年，日本年產(chǎn)數(shù)控機床約為 50000臺，數(shù)控化率達(dá) 70%. 我國從 1958 開始研究數(shù)控機械 加工技術(shù)， 60 年代針對壁錐，非圓齒輪等復(fù)雜形狀的工件研制出了數(shù)控壁錐銑床，數(shù)控非圓齒輪插齒機等設(shè)備，保證了加工質(zhì)量，減少了廢品，提高了效率，取得了良好的效果。 70年代針對航空工業(yè)等加工復(fù)雜形狀零件的急需，從 1973年以來組織了數(shù)控機床攻關(guān)會戰(zhàn)，經(jīng)過三年努力，到 1975 年己研制出了 40多個品種 300 多臺數(shù)控機床。經(jīng)過 30 年的努力，我國數(shù)控機床和數(shù)控系統(tǒng)的研制也歷經(jīng)了第一代電子管靈敏控、第二代晶體管數(shù)控及第三代集成電路數(shù)控。從 1975年到 1979年， 7 年內(nèi)累計生產(chǎn)數(shù)控機床 4108 臺（其中約 3/4 以上的數(shù)控線切割 機床）。進(jìn)入 80年代，我國重新重視發(fā)展數(shù)控技術(shù)，采取了暫從國外引進(jìn)控制機和伺服驅(qū)動系統(tǒng)，為國內(nèi)主機配套的方針。 1981 年，我國從日本 司引進(jìn)了 列、 5 系列、 7系列的數(shù)控系統(tǒng)和在直流伺服電機，直流主軸電機 技術(shù)，并在北京機床研究所建立了數(shù)控設(shè)備廠。于 1981年底開始驗收投產(chǎn)， 1982 年生產(chǎn)約 40套系統(tǒng)， 1982 年生產(chǎn)約 100套系統(tǒng)， 1985年生產(chǎn)約 400套系統(tǒng)，伺服電機與主軸電機也配套生產(chǎn)。這些系統(tǒng)是外國70年代的水平，功能較全，可靠性能比較高，這樣就使機床行業(yè)發(fā)展數(shù)控機床有了可靠的基礎(chǔ) ，使我國的主機品種與技術(shù)水平都有成套的發(fā)展與提高。我國己有少數(shù)產(chǎn)品開始進(jìn)入國際市場，還有幾種合作生產(chǎn)的數(shù)機床返銷國外。目前，我國除了能獨立地設(shè)計與生產(chǎn)常規(guī)的數(shù)控機床外，還能生產(chǎn)五坐標(biāo)數(shù)控銑床，加工中心以及柔性制造系統(tǒng)，如北京機床研究所開發(fā)研制的 ， 明機床床廠 全閉環(huán)精密加工中心，沈陽中捷友誼廠的 式銑削加工中心，青海第一機床廠的 一切都說明，我國的機床數(shù)控技術(shù)進(jìn)入新的發(fā)展時期，預(yù) 計在不遠(yuǎn)的將來會趕上或超過世界先進(jìn)國家水平。 6 3 總體方案論證 3 1 確定何種傳動系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控機床動力系統(tǒng)可分為三類 步進(jìn)電機式 : 采用步進(jìn)電機驅(qū)動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，同時限于造價，不再采用其它措施補償位置誤差。由于目前功率步進(jìn)電機力矩還不太大，所以機床的空選擋速度較低，一般用于半精加工。這種系統(tǒng)具有 2過軟件控制接口，可加工錐面，螺紋，簡單外形的曲面等十分靈活。由于性價比較恰當(dāng)，一般中小型企業(yè)在技術(shù)力量和財力上都比較容易實現(xiàn)，因此在全國較容易推廣和普及。 交流點位式 : 采用交 流電機變頻驅(qū)動，用光柵數(shù)字點位控制，與步進(jìn)電機相比，提高了定位精度。光柵分辨率可達(dá) 復(fù)定位精度為 以加工精度較高。由于采用交流電機驅(qū)動，功率大，可進(jìn)行大切屑量加工零件加工中，效果尤為顯著。目前，交流點位式系統(tǒng)只能加工柱面，不能加工曲面和螺紋，功能上有限，而且成本高，使性能價格比相對下降，一般用于大企業(yè)或?qū)I(yè)化工廠使用，國內(nèi)用的很少。 半閉環(huán)連續(xù)控制式 采用直流伺服電機驅(qū)動，以脈沖編碼器檢測位置，實現(xiàn)半閉環(huán)連續(xù)控制。由于采用高性能直流伺服電機驅(qū)動，扭矩大，速度高，過載能力強，可 進(jìn)行強力切削。當(dāng)絲杠螺母在 6右時，快速可達(dá) 8 9m/不丟步，效率高。該系統(tǒng)功能齊全，還帶有可編程序控制器，使強操作大大簡化。 以上三種驅(qū)動方式而言，各有利弊。經(jīng)過比較選擇直流伺服電機驅(qū)動因為速度高，過載能力強，且擁有可編程序控制器，易學(xué)易用，在機床伺服控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機開環(huán)執(zhí)行單元，具有控制方便可靠，價格低，且適合于開環(huán)控制等特點，因此在簡易數(shù)控機床中得到廣泛的應(yīng)用。但由于步進(jìn)電機步距角、功率較小，存在振蕩等弱點的限制，在高精度大功率應(yīng)用場合并不很合適，故考慮采用伺服電機控制。 擇傳動裝置 數(shù)控機床的傳動裝置是將電動機的旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)楣ぷ髋_的直線運動的整個機械傳動鏈及其附屬結(jié)構(gòu)。包括齒輪減速機，絲杠螺母副，導(dǎo)軌、工作臺等。在數(shù)控機床數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)當(dāng)中，傳動裝置是伺服系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)，因此，數(shù)控機床的傳動裝置與普通機床中傳動裝置上有重要差別，故它的設(shè)計與普通機床傳動裝置的設(shè)計不同。數(shù)控機床傳動裝置的設(shè)計要求除了有較高的定位精度外，還應(yīng)具有良好的動態(tài)響應(yīng)特性，即系統(tǒng)跟蹤指令信號的響應(yīng)要快，穩(wěn)定性要好，為確保數(shù)控機床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動精度和工作穩(wěn)定性，在設(shè)計機械傳動裝置時，通常提出了無間隙， 低摩擦、低慣量、高剛度、高 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 諧振頻率有適應(yīng)阻尼比的要求。 設(shè)計任務(wù)要完成的設(shè)計是縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計，一般來說此種系統(tǒng)的傳動裝置采用螺旋傳動。 螺旋傳動主要用來把旋轉(zhuǎn)傳動變?yōu)橹本€運動，或把直線傳動變?yōu)樾D(zhuǎn)運動。其中，有傳遞能量為主的傳力螺旋；有以傳遞運動為主，并要求有較高的傳動精度的傳動螺旋；還有調(diào)節(jié)零件相互位置的調(diào)整螺旋。螺旋傳動機構(gòu)又有滑動絲杠螺母、滾珠絲杠螺母和液壓絲杠螺母機構(gòu)。 在經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機床的進(jìn)給系統(tǒng)中，螺旋傳動主要來實現(xiàn)精密的進(jìn)給運動，并廣泛采用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)。 選用滾珠絲杠副傳動機構(gòu)，因為此 種機構(gòu)有如下特點： a. 傳動效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動效率為： 常規(guī)的絲杠螺母副提高了 3 4倍（滑動絲杠效率為 ,因此，功率消耗只當(dāng)于常規(guī)絲杠副的 1/4 1/3。 b. 給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時就可以消除空程死區(qū)。定位精度高，剛度好。 c. 有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線傳動，也可以從直線傳動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運動，即絲杠和螺母都可以作為主動件。 d. 磨損小，使用壽命長，精度保持性好。 3 3 選擇潤滑方式 潤滑方式總體來說分為手動 潤滑和自動潤滑，前者在現(xiàn)代化的加工制造業(yè)中使用己變得越來越少。 本課題的潤滑系統(tǒng)有六個潤滑點： 床鞍的兩個導(dǎo)軌（ 2點） 拖板上的兩個導(dǎo)軌（ 2點） 縱向進(jìn)給絲杠螺母副的潤滑（ 1點） 橫向滾珠絲杠副的潤滑（ 1點） 子程控潤滑器 C 型。由一套電子裝置控制電子齒輪泵，以時間或計數(shù)的周期方式工作，適用于單阻尼的潤滑系統(tǒng)。廣泛用于機械制造、紡織、沖壓、包裝機械、印刷機械等領(lǐng)域，是一種多用途，高性能的程控潤滑設(shè)備。因此選擇 子程控潤滑器能滿足潤滑系統(tǒng)的要求。 8 4 具體設(shè)計說明 伺服控制系統(tǒng) 一般都是閉環(huán)或半閉環(huán)控制系統(tǒng)： 圖 3服控制系統(tǒng)框圖 圖 3給出了典型的伺服控制系統(tǒng)的框圖。這是一個三環(huán)控制系統(tǒng)，外環(huán)是位置控制環(huán)，是決定系統(tǒng)主要性質(zhì)的基本控制環(huán)，它決定著系統(tǒng)的位置控制精度；速度控制環(huán)用于實現(xiàn)速度的調(diào)節(jié)和速度大小控制精度；電壓控制環(huán)可實現(xiàn)對伺服放大器的電壓控制。 半閉環(huán)控制： 圖 3半閉環(huán)控制系統(tǒng)不但有前向的指令控制通道，而且有檢測元件輸出的反饋控制通道，而檢測元件 是安裝在絲杠軸或電機軸上的，檢測同角位移后，推算出工作臺的實際位移。以偏差值實現(xiàn)位置控制。此系統(tǒng)由于檢測元件檢測的反饋信號不包含 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 從旋轉(zhuǎn)軸到工作臺之間的傳動鏈的誤差，這部分誤差將不能被自動補償。因此這種由等效反饋信號組成的控制系統(tǒng)為半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 閉環(huán)控制： 圖 3閉環(huán)控制與半閉環(huán)控制其組成原理及控制方法基本相同。在閉環(huán)控制系統(tǒng)中，要求以工作臺（或刀架）的最終控制輸出作為反饋信號，即要求測量元件安裝在工作臺上，而不是安裝在絲杠或電機軸上。但因直接 測量工作臺的實際位移，需配備如光柵、磁柵或感應(yīng)同步器等安裝和維修要求都比較高的位置檢測元件，這使整個系統(tǒng)的價格提高。由于閉環(huán)控制能對整個系統(tǒng)誤差進(jìn)行自動補償，因此，其精度比半閉環(huán)控制要高，精度取決于位置檢測元件的測量精度。總之，這種控制方式的優(yōu)點是精度高、速度快，但調(diào)試和維修比較復(fù)雜，適宜于大型和精密的數(shù)控機床。 4 1 伺服電機型號選擇 4 給電機功率的確定 2 在進(jìn)給運動的速度較低的情況下，空載功率很小，計算時可以略去，進(jìn)給電機的功率可根據(jù)進(jìn)給的有效功率和傳動件的機械效率來計算： 即： 6120(3式中： 斤力） /分） 般可取 根據(jù)資料顯示 ,=2750N 即 750N 故進(jìn)給力 ： 1375N s=8m/入 (3式 0 813 75 10 4 服電機型號 考慮到進(jìn)給系統(tǒng)的過載現(xiàn)象 ,選擇型號為 110永磁無刷伺服電機。 參數(shù)如下表： 表 參數(shù)表 額定功率 額定轉(zhuǎn)矩 額定轉(zhuǎn)速 額定電流 轉(zhuǎn)子慣量 電機時間常數(shù) 機械時間常數(shù) 2 縱向進(jìn)給滾珠絲杠副的 設(shè)計選擇 在一般情況下，設(shè)計滾珠絲杠時，必須知道下列條件：最大工作負(fù)載 平均工作負(fù)載 用下的使用壽命 T，絲杠的工作長度 L（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速 n（平均轉(zhuǎn)速 n），滾道的硬度 后按下列步驟進(jìn)行設(shè)計。 a、 計算作用在滾珠絲杠上的最大動負(fù)載 b、 從滾珠絲杠設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)中，找出相應(yīng)尺寸系列對應(yīng)的最大動載荷 初選型號。 c、 根據(jù)具體工作要求，對于結(jié)果尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動效率等方面的要求，從初選的幾個型號中再挑選出比較合適的公 稱直徑 程 珠列數(shù) k、滾珠圈數(shù) d、 根據(jù)所選出的型號，列出（或算出）其主要參數(shù)的數(shù)值；驗算其剛度及穩(wěn)定性系數(shù)是否滿足要求。若不滿足要求，則需要另選其它型號，再做上述的計算和驗算直至滿足要求為止。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4 2 1確定滾珠絲杠的支承方式： 螺母座，絲杠的軸承及其支架等剛度不足將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副的傳動剛度。因此螺母座應(yīng)有加強筋，以減少受力后的變形，螺母與床身的接觸面積宜大些，其聯(lián)接螺釘?shù)膭偠纫矐?yīng)與高位銷要緊密配合，不能松動。 滾珠絲杠常用推力軸承支承， 以提高軸向剛度，當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)荷很小時，也可用角接觸球軸承支承，滾珠絲杠在機床上的安裝支承方式有以下幾種： 一端固定： 圖 4 滾珠絲杠一端固定圖 這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低。只適用于短絲杠，一般用于數(shù)控機床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控銑床的立向坐標(biāo)中。 兩端支持： 圖 4 滾珠絲杠兩端支持 此種方式可用于絲杠較長的情況。應(yīng)將止推軸承離液壓馬達(dá)及絲杠的常用段，以減 12 少絲杠熱變形的影響。 一端固定，一端支持： 圖 4 滾珠絲杠一端固定一端支持 把角 接觸球軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并旋加預(yù)緊拉力，這樣有助于提高剛度，但這種安裝時絲杠的熱變形較為敏感，軸承壽命較兩端裝推力軸承及向心球軸承方式低。 兩端固定： 圖 4 滾珠絲杠兩端固定 兩端裝推力軸承，為使絲杠具有最大的剛度的兩端可用雙重支承，并加預(yù)緊力。這種結(jié)構(gòu)方式不能精確地預(yù)先測定預(yù)緊力，預(yù)緊力大小是由絲杠的溫度轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的設(shè)計時要求提高推力軸承的承載能力和支架強度。 根據(jù)設(shè)計所要的絲杠副的高精度，中等轉(zhuǎn)速，選擇 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 4 2 滾珠絲杠副參數(shù)的確定： 2 額定 動載荷 滾珠絲杠在工作過程中承受軸向負(fù)載，使得滾珠和滾道型面產(chǎn)生接觸應(yīng)力，對滾道型面上某一點，是交變接觸應(yīng)力。在這種交變應(yīng)力的作用下，經(jīng)過一定的應(yīng)力循環(huán)次數(shù)后，滾珠或滾道型面產(chǎn)生疲勞損傷，從而使得滾珠絲杠喪失工作性能，這是滾珠絲杠副破壞的主要形式。在設(shè)計滾珠絲杠副時，必須保證它在一定的軸向負(fù)載的作用下，在回轉(zhuǎn) 10 轉(zhuǎn)后，滾道上雖然受滾珠壓力，但不應(yīng)有點蝕現(xiàn)象發(fā)生，此時所能隨的軸向負(fù)載稱為這種滾珠絲杠能承受的最大動負(fù)荷 工作負(fù)荷 P 是指數(shù)按機床工作時，實際作用在滾珠絲杠上的軸向 壓力，它的數(shù)值可用下列進(jìn)給牽引力的實驗公式計算： 對于燕尾形導(dǎo)軌的機床 )2( 式中： Y、 Z 方向上的切削分力（ N） G 動部件的質(zhì)量（ N）； f 在正常情況下， K、 f 可以下列數(shù)值： 對于燕尾形導(dǎo)軌 K= f =設(shè)計滾珠絲杠副時，首先從工作負(fù)荷 算出最大動負(fù)荷 計時可采用計算滾珠軸承的方法，由疲勞強度公式知： 3 即： 3 式中 106轉(zhuǎn)為單位 1） 61060 式中 (r/通機床 10000h） 14 L=20 610 轉(zhuǎn) 如果工作負(fù)荷在 其平均負(fù)荷按下式近似計算 3 m a 式中 大工作負(fù)荷 (N)； 小工作負(fù)荷 (N)。 則： 375N 5%以： 2 7 5 0 4 8 1 . 2 5 10773F m N故： 912N 額定靜載荷 如果滾珠絲杠副是在低速（ n=要求，從系列列表中選定所設(shè)計絲杠副的公稱直徑的 查處相應(yīng)的其它尺寸。 計算靜負(fù)荷 r 2 1375=4125N 根據(jù) 919N； 125N 來選擇絲杠，選擇 滾珠絲杠副，其參數(shù)如下： 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 表 滾珠絲杠參數(shù)表 主要尺寸： 計算公式 公稱直徑 0本導(dǎo)程 珠直徑 觸角 滾道圓弧半徑 R 211.1 =旋升角 172o 滾道圓弧偏心距 e 52 =杠大徑 d 杠小徑 母大徑 D 43220 母小徑 對選定的滾珠絲杠副參數(shù)進(jìn)行核算： 1 滾珠絲杠副的預(yù)加負(fù)荷： 在滾珠絲杠副上施加預(yù)緊力后，可提高軸向剛度和傳動精度。但預(yù)緊力不可過大，過大則影響絲杠副的使用壽命。因此，要在 滿足所需壽命和精度要求的條件下，合理決定預(yù)緊力的大小。 滾珠和螺紋滾道間由于受軸向力的作用而產(chǎn)生軸向變形，在彈性變形范圍內(nèi)，變形量的大小可按赫茲公式計算： 32 式中 k與滾道的曲率半徑、材料的彈性模具有關(guān)的系數(shù)。 對與一確定的絲杠副來說， K 是常數(shù)。因此，只是 P 的函數(shù)，將隨 P 的變化關(guān) 16 系做出曲線，如圖所示，在曲線起始段，隨 P 的變化較快，當(dāng) P 增加到 ，變化較慢，接近于某斜率直線。在實際應(yīng)用時，總希望受載后絲杠變形 盡可能小些，即剛度性能好。據(jù)此，可施加一定的預(yù)緊力 P 預(yù) =P 0,對應(yīng)于絲杠變形為 0，這樣在受到軸向工作載荷 P，變形就進(jìn)入曲線后半部的直線段了，載荷的變化對變形的影響就非常小了。 圖 4 預(yù)緊力確定關(guān)系圖 在上圖中，設(shè)對螺母 A、 B 施加了預(yù)緊力 應(yīng)的變形 0。當(dāng)外加軸向工作載荷 P 時，螺母 B 在接觸點處產(chǎn)生了的彈性變形，而螺母 A 由于彈性恢復(fù)（ P 與 向之故），其接觸點上的變形量反而減少了，其結(jié)果螺母 A、 B 在 共同作用下，總變形量為： A =0 B =0此時，若繼續(xù)增大 P，則螺母 A 中的滾珠負(fù)荷減少，變形 A 亦隨之減少，當(dāng) P 增加到一定數(shù)值時，與 0 相等， A 0 0，這時螺母 A 中滾珠和滾道剛好接觸，如果再繼續(xù)增大 P，就會出現(xiàn)間歇。因此，要保證絲杠在最大軸向載荷 用下沒有間歇， 必須滿足一定的關(guān)系。下面求出這種關(guān)系： 當(dāng) A 0 0 時， 0，此時螺母的變形為： B =0+ =20又因為 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 B = 32=K 320 32 K 320 預(yù) =31此得到結(jié)論：在雙螺母預(yù)緊力的滾珠絲杠副中，為使螺母和絲杠之間不出現(xiàn)間歇，應(yīng)使預(yù)緊力近似等于最大軸向載荷的 1/3。 小，不能保證無間歇傳動； 大，會降低傳動效率和承載能力。 =458N 最大軸向壓縮載荷： 機床的進(jìn)給絲杠通常是受軸向力的壓桿，若軸向力過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生翹曲。 滾珠絲杠受壓力作用后在彈性范圍的臨界穩(wěn)定載荷 24 采用 撐形式時： m=20 104 （2 L 為絲杠軸的支撐距離（ 則： 水平位置時許用穩(wěn)定安全系數(shù) n =4 244 4 6 1 7 c 即： F 為絲杠最大軸向壓縮載荷珠絲杠的極限轉(zhuǎn)速 : 18 極限轉(zhuǎn)速的計算為使絲杠副在高速運轉(zhuǎn)時不發(fā)生共振現(xiàn)象，應(yīng)對其極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行核算。當(dāng)絲杠發(fā)生共振時轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速，以 示： m i n )/(1012126 式中 ： 絲杠軸的支撐結(jié)構(gòu)系數(shù)，采用 式 K=限轉(zhuǎn)速 n 滿足： 21 m 4 6 26 rN0 3 r 滾珠絲杠副的剛度 : 滾珠絲杠副的剛度 K： 式中： K 為滾 珠絲杠副的剛度； K j 為滾珠的軸向接觸剛度； 螺母的安裝剛度； 絲杠軸的安裝剛度 當(dāng)有預(yù)加負(fù)荷 為額定動載荷的 1/10 時， )/( 2 式中： N） 滾珠直徑，（ Z Z 圈數(shù)列數(shù) Z 為一圈滾珠數(shù) 內(nèi)循環(huán) Z =d0/ 5)粒 4 3 9 61 7 （ 103 N/ m 螺母支撐剛度 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 )/(10 其中： E 105 螺母支承面至有效滾延間的長度 A 103 ， 103 105） /（ 1000 103） 103（ N/ m） 絲杠軸的支承剛性 4 滾珠絲杠一端固定一端支持 當(dāng)采用圖示的支承方式： 10=( )/（ 1546 108） 103（ N/ m） 滾珠絲杠副的剛度 K： 因為： 所以 K=1/( )=103 （ N/ m） 驅(qū)動力矩及驅(qū)動功率： 使絲杠旋轉(zhuǎn)運動所需驅(qū)動力矩： F （ 2000 ） (公稱導(dǎo)程 5 所以 預(yù)緊力所產(chǎn)生的摩擦力矩 20 K8102 （ 10381025458v 驅(qū)動力矩： M =f=需功率 W95500M（ W= )( 式中： F 為軸向載荷 公稱直徑 為效率 選擇絲杠軸承 3： 絲杠采取一端軸向固定，一端簡支的方式，固定端采取一對推力角接觸球軸承，面對面組配。型號 為 7205C。內(nèi)徑外徑寬為 255215定動載荷為C 加載荷 58N,平均載荷 077N 所選絲杠的基本導(dǎo)程 求快進(jìn)速度 8m/3 38 1 0 1 . 6 1 05 r/絲杠的最小轉(zhuǎn)速 r/平均速度 3 32 1 . 6 1 0 1 1 . 0 6 7 1 03 r/承壽命： L )10(109045810771 5 8 0 0 630 66 431 0 1 0 9 0 1 0 1 . 7 1 06 0 6 0 1 . 0 6 7 1 0h 能滿足要求。簡支端軸承只承受絲杠的部分重量，不需計算。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 滾珠絲杠與伺服電機的連接 : 圖 4 連軸器關(guān)系圖 滾珠絲杠可通過聯(lián)軸器與伺服電機直接聯(lián)結(jié)，為了消除絲杠與電機軸之間的同軸度和垂直度誤差，可用彈性聯(lián)軸器。如上圖所示，彈性片分別用螺釘和兩邊的聯(lián)軸器通過柔性片傳遞力矩。 在實際生產(chǎn)過程中，為了滿足絲杠既能電動控制又能手動調(diào)整的特點，在絲杠與電機之 間設(shè)計了連接軸，三者的連接方式如下圖。 圖 4 連接軸關(guān)系圖 22 結(jié) 論 至今為止，基本上完成了本課程的設(shè)計要求，課題的主要設(shè)計內(nèi)容包括：伺服電機的選擇，絲杠結(jié)構(gòu)設(shè)計，伺服電機與絲杠的連接形式設(shè)計、絲杠與床鞍的連接設(shè)計、絲杠的支承方式設(shè)計、進(jìn)給系統(tǒng)的潤滑設(shè)計。 進(jìn)給系統(tǒng)運轉(zhuǎn)精度、直接將導(dǎo)致整個機床的加工精度。因此，絲杠精度的選擇，絲杠的支承如何保證軸向定位精度等關(guān)鍵性問題是急需解決的。由于自身的經(jīng)驗有限，面對這些關(guān)鍵性問題只能從理論上去尋求解決 的方法。因此，自己所設(shè)計的結(jié)構(gòu)和運用到生產(chǎn)實踐中仍相距甚遠(yuǎn)。 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 參考文獻(xiàn) 1張新義 北京：機械工業(yè)出版社， 2范云漲 ,陳兆年 . 金屬切削機床設(shè)計簡明手冊 械工業(yè)出版社， 3戴曙 北京：機械工業(yè)出版社 4李 洪 沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 ,5王啟義 ,蔡群禮 ,胡寶珍 東北工學(xué)院出版社 , 6成大先 北京 :化工出版社 ,2004. 1 7黃祖德 北京 :理工大學(xué)出版社 ,8吳宗澤 00例 機械出版社 , 1996 9黃鶴訂 0冊 機械出版社 ,10滾珠絲杠 川浦機械實業(yè)公司樣本 11電動潤滑泵 貝奇爾機械產(chǎn)品有限公司樣本 12鋼帶保護(hù)套 長城機械制品有限公司樣本 24 附件清單 縱向進(jìn)給系統(tǒng)裝配圖 1 張 連接軸 1 張 隔套 1 1 張 隔套 2 1 張 隔套 3 1 張 隔套 4 1 張 軸承端蓋 1 張 法蘭支架 1 張 螺母座側(cè)護(hù)殼 2 張 法蘭 A 1 張 法蘭 B 1 張 螺母座 1 張 法蘭 C 1 張 縱向滾珠絲杠副 1 張 法蘭 D 1 張 絲杠支架封蓋 1 張 絲杠支架 1 張 連軸器護(hù)殼 1 張 電機支座 1張 8圓錐銷 1 張 前擋板 1 張 絲杠防護(hù)罩 1 張 購買設(shè)計文檔后加 費領(lǐng)取圖紙 油管 1 張 床鞍 1 張 潤滑系統(tǒng)裝配圖 1 張