數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構設計【說明書+CAD】

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件提供的強烈需求，這就必須要使用日益增加的自動柔性機床，例如數字控制組合 加工中心。這些加工中心能夠通過金剛石磨削來實現大量的操作指令。現在還沒有 對這樣的作業(yè)實行切屑過程優(yōu)化的研究，所以，一種時而不完美的解決方法已經被 接受。優(yōu)化就意味著降低加工成本 切屑時間 改進不同的影響因素所得到的產品 質量，例如切屑力、刀具的性質、過程溫度和振動。決定性的一點就是現行的刀具 。與磨損 過程相關的刀具性質的優(yōu)化會帶來整個過程的優(yōu)化?，F在的研究目的是理 解金剛石刀具的磨損過程。這種研究對能量損耗和刀具壽命有很大的影響。特殊地 ，金剛石刀具磨損需要適當的界定和測量?？偠灾郧逦鞔_的方式建立相關 參數是非常必要的，這些參數可以通過可靠并且可利用的程序來描述磨損過程和測 量方法。目前研究的目的是確定一個關于金剛石燒結刀具磨損的測試 草案 。由于缺 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 3 少用來指導有關金剛石燒結刀具磨損試驗方法的書目參考和標準，而且還要進行可 獲得應用性和比較性較好的試驗結果的宏幾何學磨損試驗，這使得制定一個可提供 普遍正確樣式的適 應性好的測試 草案 變得緊迫。此 草案 是正確地進行試驗和可靠地 解釋試驗結果必不可少的工具。它為石料切削公司比較生產商所賣相似刀具的性能 提供了可行性。但是，在切削過程中，存在的性能還是有所不同。實際上，從目前 的狀況看，現在市場上的金剛石刀具完全通過它們所擁有的材料的性能來描述，而 其他的技術特性都受限于產業(yè)專利，所以，云石和花崗巖加工公司卻全然不知。這 個 草案 能夠讓刀具生產商通過和其他競爭者比較來評價他們的刀具性能，與此同時 ，還可以利用賣方刀具的有效期信息來配備他們的供應。這最后的方面代表一種服 務，即變換器要求增加持續(xù) 的強迫動作。對于單刃刀具來說，組成這個 草案 的指標 已經從現存的標準中去除。發(fā)展到迄今的 草案 認為試驗是在實驗室中進行的，指定 試驗涉及的精度和遲緩性。此 草案 容許金剛石過程磨損知識的發(fā)展，這種金剛石是 構成加工天然石材的刀具，也是構成加工優(yōu)化方法的基本。下面的段落用來描述加 工天然石材的金剛石刀具的性能，以及它們自身與磨損的關系。測試 草案 及其在兩 種刀具上的應用將在接下來的段落里描述。 2 加工天然石材的金剛石燒結刀具的磨損 應用于天然石材加工的金剛石刀具可以根據刀削工具來分類：如線狀刀具、片 狀刀具、盤狀刀具和磨削刀 具，還有加工平面的機床，例如具有不同類型和輪廓的 磨床和銑床。兩個例子中的刀具都由支承、超級 -金剛研磨料顆粒和結合體組成。支 承是研磨料顆粒固定在刀具的那部分，它賦予刀具適當的形式，它把機械能從機床 輥子傳遞到研磨料顆粒，同時吸收加工過程中產生的力。超級 -金剛研磨料顆粒擔負 著去除材料的任務，它的性能是粒度測量、造型和限制基體密集度。粒度測量表示 對超級 -金剛研磨料顆粒尺寸的測量，根據實際存在的晶粒性質判斷，研磨料顆粒的 形式可能是規(guī)則的，也可能是不規(guī)則的。密集度是扇形單位容量的重量值。結合體 是用研磨料顆粒來阻塞刀具支 承的硅鋁合金，利用工業(yè)上正確的技術方法，它能夠 更加經濟地用來實現切屑加工、銑削加工、磨削加工、精加工以及仿形加工等。此 結合體必須保證兩個相反的要素：提高切屑能力和延長刀具壽命。最后，結合體必 須具有適用于超級 -金剛研磨類型刀具磨損的抵抗力，例如允許試驗過程中出現與之 相關的隆起以及被加工材料的性征，但最重要的是此結合體必須要允許存在于母體 內部新的晶粒積極的彌補已磨損晶體的損失。配制此結合體混合物的金屬有鐵、銅 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 4 、鎢、鈷、以及鎳。金剛石刀具磨損是金剛石晶粒和刀具材料結合物磨損發(fā)展的結 果。它可以用下面的步驟順序來描述 。 首先，由于結合面的腐蝕，結合體表面的晶體隆起不斷增加使晶粒和工件相接 觸。一種突起的結晶物出現在刀具表面。這種微小高度的隆起導致刀具切屑能力的 下降。這種堅硬的結合體將會使超級 -金剛研磨料顆粒曝光變得很困難，以至于在金 剛石晶粒完全出現在結合體上之前，刀具區(qū)段就產生了研磨。結合體的逐漸腐蝕使 全部的結晶物出現在刀具區(qū)段的表面上所有的結晶體是具有較大高度隆起和微小表 面破壞的金剛石顆粒。它具有很好的切屑性能。一旦工件被接觸，晶粒便大量地環(huán) 繞形成，以至于在晶粒頂部好似形成一個小高原，它可以產生磨光晶粒的機械摩擦 和熱作 用。部分晶粒的高百分率使刀具區(qū)段的表面變得透明，這會導致效率較低的 切屑能力。刀具旋轉所帶來與工件的間歇性接觸，導致金剛石晶粒產生周期性載荷 。由于工件的不同特性和機械振動，這種現象會被擴大。金剛石晶粒的產物可以通 過增加晶體表面的切屑邊緣數量的微裂縫和微裂紋來描述，盡管他們會減小滲透深 度。磨損的逐漸加劇會導致完全破碎的微?；蛘吣阁w的破損，這種磨損會使金剛石 晶粒被釋放。由于結合體金剛石晶粒的釋放以及產生的組織分裂，使得這種脫落成 為一種現象。當金剛石晶粒在其有效期結束前從金屬粘合物上脫落，這會加速刀具 的磨損。在這個 例子中，最終的分裂將會很大，它將包括在金剛研磨料顆粒出現前 所考慮到的結合體磨損。相反地，如果晶粒在它的使用壽命結束后從金屬結合體上 脫落，分裂將不會很深，移動新的晶粒也不需要消耗太多的結合體體積。脫落現象 歸結為切屑力或保持固定金剛石結構的凝聚力的增加。新的晶粒將會出現在刀具加 工表面，此時，磨損周期將再一次開始。 金剛石刀具磨損的進程消耗組成刀具的金剛石和結合物質。這就意味著整個刀 具的重量和直徑尺寸的減少以及金剛石刀具圓柱形狀的改變。刀具從它原始的 圓柱 邊界線處開始移動我們通過決定于整個刀具的四個變量對金剛石磨頭 的耗損進行評 價：刀具重量的減少；刀具直徑的減??；刀具外形圓柱度和磨削率的變化。圓柱度 是旋轉表面上所有的點與公共軸線等距離的狀態(tài)。 這三個宏幾何學變量都與磨損進程直接相關，同時，它們的測量都很容易?？?以用來監(jiān)視石料加工過程中的磨頭磨損。它們被叫做宏幾何學磨損變量。 3 燒結金剛石刀具的宏幾何學磨損測試 草案 關于宏幾何學磨損的 草案 明確了測試過程中的待加工材料，工件的標準條件， 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 5 工件的性質；使用的冷卻液和應用的切削條件。在進行試驗的過程中，機床必須具 有剛性的結構，不能有振動的傾向和不規(guī)則的變形。試驗用的機床要有控制 速度持 續(xù)變化的指令，來補償現行加工過程中應用的整個速度范圍。實現有關刀具壽命試 驗所采用的方法與完成有關注釋觀測結果和測量的方法相同。宏幾何學磨損試驗由 順次進行的各種切削過程和插入介于兩切口之間的宏幾何學磨損參數測量值組成。 試驗報告要由關于去除材料體積的紅幾何學磨損參數相關趨勢的圖表，下面是我們 草案 的全部正文。 3.1 機床材料 使用在天然石材加工領域的材料有很大的數目，利用不同性質的材料或者性質 相似的材料進行對比性試驗是不可取的。由于此原因，所用機床材料的性能必須規(guī) 定在試驗一覽表中根據表 2 所列出了兩種論述的 花崗巖的具體細節(jié)，這兩種花崗石 是：黑色非洲花崗巖和撒丁島花崗巖。 3.2 工件的標準條件 切屑試驗必須包含整個刀具的表面（例如，切屑徑向深度必須要等于刀具的直 徑）。在試驗過程中，必須要在能夠減小工件的振動且具有一定面積的板坯上進行試 驗。固定工件的轉軸和平臺必須要保持良好穩(wěn)定性和平衡性。必須要避免工件定位 在工作臺時產生的變形。 3.3 刀具 刀具的劇烈磨損決定于現行刀具的組成材料。在繼續(xù)的試驗過程中，所使用的 刀具的特性必須根據表 3中論述的兩種刀具的指示信息進行規(guī)定。 3.4 切削液 所有切削液不變的切屑試驗都 必須利用水作為切削液，這樣才能完成。切削液 必需直接噴濺在刀具表面上并且完全作用在刀具的工作部分，如果可能的話，最好 顯示后續(xù)試驗過程的噴濺能力和噴流壓力。 3.5 切削條件 所有切削試驗中的進給速度 f、軸向切削深度 a和切削速度 vt不能組成主要的試 驗變量切削條件必須要用到表 4 中所示的參考值。如果研究的目的是評價刀具磨損 和切削參數之間的關系，那么切削條件必須通過實驗技術方法（ DOE）的設計制定許 多不同的等級，使其包含在來自產業(yè)觀點興趣的范圍內。 3.6 宏幾何學磨損試驗法 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 6 3 .6 .1 引言 刀具耐用度試驗的 目的是通過實驗性檢驗確定一個或幾個參數如何產生對切削 刀具壽命的影響。由于加工方法的不同，決定特殊材料切削刀具壽命結束的原因也 常常是不同的。最簡單的例子就是發(fā)生在刀具完全報廢的時候。在大量的實例中， 刀具的逐漸磨損和所實行的切削操作都令人感到很不滿意，例如，切削力的增加和 加工過程中的變形和振動。固定比較性的因素決定刀具壽命的終止。 金剛石刀具磨損是金剛石和結合體逐漸消耗的結果。金剛石晶粒的磨損與晶粒 的性質的關系緊密相關，粘結體的消耗是粘結硬化的函數，宏幾何作用就是組成區(qū) 段層的金剛石晶粒消失和損壞以及結合體的腐蝕 。宏幾何作用的結果會導致刀具直 徑和重量隨著刀具柱狀形狀的適時變化而減小。金剛石刀具磨損的發(fā)展強烈地影響 刀具的性能，而且還會影響到石材加工的效果和效率。實際上，一個磨損的刀具會 加快切屑能力的損失，增加制造切屑過程中的振動的數目以及產生斷續(xù)切屑過程的 可能性。所以，最終的石材制品上就會出現片狀或波浪形誤差。因此，刀具的性能 是石材加工的關鍵因素。 3 .6 .2 機床 在測試過程中，應用于試驗的機床一定要具備剛性結構，而且不能具有不規(guī)則 振動和彎曲變形的趨勢。試驗用的機床要有控制速度持續(xù)變化的指令，來補償現行 加工過 程中應用的整個速度范圍。此外，變化的速度指令容許切屑速度的精確設定 ，還可以減少獲得刀具壽命曲線所需要的時間。 3 .6 .3 儀器設備 為了能夠驗證顯示在當時指示儀器上的誤差，必須要準備好實行必要測量并且 制造準確的下列儀器： 記錄切屑時間的秒表 測量刀具尺寸的具有測微裝置的光學顯微鏡 靈敏度為 0.01g 的電子秤 測量切屑液流速的儀器（可以通過測量已知容積容器的排空時間來獲得） 3.7 宏幾何磨損試驗的過程 由于每個具體例子的情況是變化的，所以，刀具壽命的試驗過程只能泛泛地描 述。完成刀具壽命試驗采用的方法與 完成良好加工過程所用的方法相同，此加工過 程包括采用必要的預防措施，記錄觀測值以及進行必要的測量。 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 7 在開始試驗之前，必須保證機床、工件和刀具與當時 草案 中的指示相一致。 3.8 試驗的概況總結與試驗結果的表達 由此試驗，可以得出以下結論： 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 4 應用舉例 這個可靠的 草案 已經被一個加工兩種類型花崗巖的知名生產商用來研究投入市 場的兩種刀具的磨損（見表 1）。關于非洲黑色花崗巖和撒丁島花崗巖的切屑試驗已 經 被實施，這兩種花崗巖的特性必須要根據表 2 中所給出的測試 草案 來報表。線性 切屑要在尺寸為 1000mmX500mm 的板坯上實行，為了得到機床工作臺上適用于 M9Z3 磨床 30mm厚和 M9BN磨床 40mm厚的卡具，切屑加工處必須與下一個切屑加工處要保 持一定的距離，以保證彼此間的完全獨立性。兩種類型刀具的特征參數參見表 3?？?慮到現行磨床要適當布置噴油系統(tǒng)和防塵系統(tǒng)的因素，水被直接噴濺在切屑區(qū)域。 水也是加工中普遍運用的切削液。表 5 中所給定的試驗條件正用于 3 軸數控加工中 心，使其具有連續(xù)控制卡盤旋轉速度和進給的速度的裝置。在每次切屑結束時，為 了清除加工尾渣，刀具必須要遠離主軸放置，清潔好刀具，然后，對刀具的直徑、 重量 和圓柱度進行評析。磨頭的重量通過靈敏度為 0.01g 的電子秤來測量，直徑利 用雷卡光學顯微鏡在均勻分布在刀具分界面上的六個位置的測量值來獲得，磨頭直 徑被看作這六次相關測量的平均值。顯微鏡具有 0.5m 的分辨率和大約 2.6m 的 測量誤差。直徑的測量也被用于評析刀具的圓柱度。直徑在一組同軸圓柱中的測量 值已被確定兩同軸圓柱間的徑向距離等于圓柱度引起的公差值。 表 1. 測試 草案 舉例 機床材料 黑色非洲花崗巖 參見表 2中所示性質 撒丁島花崗巖 參見表 2中所示性質 測試 草案 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 8 工件的標準條件 板坯 尺寸 1000mmX500mmX30mm 尺寸 1000mmX500mmX30mm 刀具 M9Z3 參見表 3中所示性質 M9BN 參見表 3中所示性質 切屑液 水 壓強 0.2MPa 流速 10 lmin 切屑條件 進給速度 f 見表 4 軸向切削深 度 a 見表 4 切削速度 vt 見表 4 宏幾何磨損試驗過程 機床 3軸數控加工中心 儀器 雷卡光學顯微鏡 靈敏度 0.5m 電子秤 靈敏度 0.01g 秒表 靈敏度 0.1s 刀具磨損測試過程 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 9 均勻分布在刀具長度方向上直徑的 6次測量值 每個工部后刀具重量的 3次測量值 結論概括 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 表 2. 加工材料的性質 密度 kg/m3 2608 3010 吸水率 % 0.25 0.05 抗壓強度 MPa 145 180 抗磨強度 Ha 40 65 沖擊抗力 cm 90 90 努氏硬度 MPa 5000 3000 4.1 結果與討論 試驗已經得出：預定義宏幾何學變量變化的限定條件是石料減少體積的函數， 這就意味著要及時監(jiān)視宏幾何學磨損變量。 圖 1 表明了兩種磨削刀具直徑的變化趨勢。 M9Z3 磨床的曲線是關于石材減少體 積擴大到大約 90000cm3時的直徑的變化，它們具有線性趨勢。 M9BN 磨床的曲線是石 材減少體積達到 50000cm3 時的直徑變化，它們具有 非線性的趨勢。磨頭直徑總的減 少量與這兩種論述的刀具相同：大約 6mm，這就意味著在刀具報廢前， M9BN 磨床的 機械切削加工量為 M9Z3 磨床石料數量的一半。線性趨勢涉及適時的恒定磨損率，所 材料特性 撒丁島花崗巖 黑色非洲花崗巖 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 10 以，磨頭的進一步磨損可以很容易的預見。圖 2 表明了兩種磨頭重量的減小，兩種 曲線的對比應用在前面出現的直徑減小分析的圖樣論述中。 M9Z3 磨床的重量是成線 性減少的，顯示了線性磨損率和均勻降低的切屑能力。圖 3 表明了兩種磨床刀具圓 柱度是石料減少體積的函數。 M9Z3磨床的曲線顯示了位于原始值附近大約 0.02mm不 規(guī)則的阻尼振動。 M9BN 磨床 的圓柱度曲線從 0.01mm 急劇增加到 0.1mm，這就意味著 M9Z3磨頭的柱狀分布圖不伴隨著刀具的漸進磨損而改變，而 M9BN磨頭隨著金剛石以 及結合體的損耗快速地改變其柱狀外形。在磨損進行到快結束時， M9BN 磨頭的圓柱 分界面出現大約 0.10mm 的基體分布（ 75%重量減少值）。石材加工過程中記錄的曲線 圖樣隨著逐漸磨損急劇變化，切削槽的結合體表面形成凸起的分布輪廓，這使得與 其余鋪設裝飾物相聯(lián)結變得十分困難。所以，為了獲得更高的圓柱度等級，必須要 在進行的磨光過程中，減少或降低由磨損的加工磨頭所帶來的圓角外形輪廓。最后 ，已論述的 3 個宏幾何學變量表明 M9Z3 磨床具有比 M9BN 磨床更高的切屑性能，在 報廢前，它可以加工較大數量的石材。刀具重量和直徑的減少量與減少花崗巖的體 積是成線性的，因此，我們可以非常容易地計算由磨損的逐漸進行所引起的磨頭直 徑的變化，這通常被用來調整數控加工磨頭軸線的方向，此外，磨頭的柱 狀外形不 隨磨損的進行而變化?？傮w 來說，我們可以說此先進的 草案 可以讓我們按照刀具的 特性來完成結果的測量以及對具有不同特征的刀具進行比較分析。 石材減少體積（ cm3） 圖 1. 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 平均磨頭直徑（ mm ） 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 11 表 3. 刀具特性 刀具特性 M9Z3 M9BN 結合物化學組成 Co-Cu-Al-Fe-Si Co-Cu-Al-Fe-Si Cu/Co=0.285 Cu/Co=0.51 菱形金屬網 # 45/50 45/50 金剛石密度 Kts/cm3 0.9 1.0 刀具重量 g 238 177 刀具直徑 mm 23 20 區(qū)段數 5 6 區(qū)段深度 mm 35 44 表 4. 切削標準條件 石材 軸向切削深度 mm 切削速度 rpm 進給率 mm/min 花崗巖 20mm 5000 300 大理巖 20mm 5000 400 花崗巖 30mm 4500 200 大理巖 30mm 5000 400 花崗巖 40mm 4500 200 大理巖 40mm 4500 400 表 5. 實驗設定 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 12 試驗 磨床類型 切削速度 rpm 過程變量 進給率 mm/min 軸向切削 深度 mm M9Z3 4500 200 30 M9BN 4500 200 40 石材減少體積 cm3 圖 2. 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 石材減少體積 cm3 磨頭重量的減少 g 磨頭圓柱度 m m 南京工程學院畢業(yè)設計外文翻譯 13 圖 3. 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 5 結論 目前的研究提出了關于金剛石刀具宏幾何學磨 損測量的測試 草案 ，應用這種方 式我們有可能獲得關于燒結金剛石刀具磨損的可比較和利用的結果。 草案 明確了被 加工材料、工件的標準條件、刀具特性、采用的切削液和試驗過程中應用的切削條 件。測試報告包括了描述與加工材料體積相關的宏幾何學磨損參數變化趨勢的圖表 ，此先進的 草案 已被一個從事加工兩種花崗巖的知名生產商用于研究投放于市場上 的兩種類型刀具的磨損。 確認通知 ： 該著作由 M.I.U.R（ Ministry of Instruction， University and Research ）提供的資金實行出版，它包含在名 為 “ 石材加工技術 ” 的工程方案中（ COFIN01） ，作者衷心地感謝位于卡希諾的 CO.MARMI s.n.c 公司為實驗測試提供的石材 參考文獻 1. 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Carrino L,Polini W,Turchetta S ( 2002) 金剛石磨頭的漸進磨損，宏幾何學 研究。 論文集 PM2002 關于金剛石刀具和硬質材料的歐洲會議， Lausanne， Switzerland ， 7-9 2002.11 ， pp156-161 本科畢業(yè)設計（論文）開題報告題目：數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構設計專 業(yè) ： 機械設計制造及其自動化 班 級： D機加工121 學 號： 231120333 學生姓名： 謝 順 指導教師： 卞榮/劉桂芝 2016年 2月 23日本科畢業(yè)設計(論文)開題報告學生姓名謝順學 號231120333專 業(yè)機械設計制造及其自動指導教師姓名卞榮/劉桂芝職 稱講師/教授級高工所在院系工業(yè)中心課題來源自擬課題課題性質工程設計課題名稱數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構設計畢業(yè)設計的內容和意義采用類比的方法，進行數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構的設計，使其滿足對刀具和工件進給運動速度及位置的自動控制。畢業(yè)設計的具體內容：1、進行Z軸向慣量匹配的計算2、進行Z軸向轉矩匹配的計算3、進行Z向進給力的計算4、進行Z向滾珠絲杠預拉伸量的計算5、確定數控銑床進給系統(tǒng)的結構設計，其主要零件：Z向滾珠絲杠，軸承座,法蘭，齒形皮帶輪，隔套,支柱，電機安裝板，聯(lián)接漲套, 鎖緊螺帽, 法蘭,限位塊等 。 6、CAD繪制共2.5張0號圖紙，其中數控銑床Z軸驅動裝配圖0號圖 1張，數控銑床Z軸運動簡圖,CAD圖紙折合0號1.5張（約15個零件）。7、進行技術經濟分析。8、撰寫畢業(yè)設計說明書（論文），不少于15000。本課題研究的意義：本課題對數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構進行了設計，其意義如下：1、數控銑床其傳動系統(tǒng)的精度和剛度是數控銑床Z軸進給系統(tǒng)設計的主要內容。它決定了數控銑床的加工精度，其精度越高，工廠的自動化效率就越高，為工廠創(chuàng)造的價值也就越大。2、Z軸與Y/Y兩軸驅動的伺服進給機構不僅對刀具和工件進給運動的速度實現自動控制，還要對工件相對于刀具的位置實現自動控制。該部件的性能直接影響工件的加工質量和切削生產率,是決定機床性能和技術經濟指標的重要因素。3、通過此次數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構的設計將我大學四年所學的專業(yè)方面的知識進行了一番梳理，將其運用于實踐設計。使得原本并不深刻清晰的專業(yè)知識，變得更加形象具體。并且在查找相關資料的同時也了解到了數控機床的發(fā)展歷史，現階段高端技術，發(fā)展前景等。提高了文獻搜索的能力。英文期刊文章引用：作者. 題名. 期刊名, 出版年份，期號：起止頁碼文獻綜述數控機床是集機械、電氣、液壓、氣動、微電子和信息等多項技術為一體的機電一體化產品。是機械制造設備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點的工作母機1。隨著電子信息技術的發(fā)展，世界制造業(yè)已進入了以數字化制造技術為核心的機電一體化時代，其中數控機床就是代表產品之一。目前，歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數控機床產業(yè)化進程，而中國從20 世紀80 年代開始起步，仍處于發(fā)展階段。近年來，隨著計算機技術的發(fā)展，數字控制技術已經廣泛應用于工業(yè)控制的各個領域，尤其是機械制造業(yè)中，普通機械正逐漸被高效率、高精度、高自動化的數控機械所代替2。大力發(fā)展以數控技術為核心的先進制造技術，已成為世界各發(fā)達國家加速經濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑3。其中，高速數控銑床成為世界各工業(yè)發(fā)達國家主要發(fā)展的項目之一4。數控銑床進給系統(tǒng)是由數控銑床工作臺及X/Y/Z三軸驅動機構組成，其中Z軸是直接影響工件的加工質量和切削生產率,是決定機床性能和技術經濟指標的重要因素。對于數控銑床進給傳動系統(tǒng)設計主要從控制類型選擇、驅動裝置選擇、傳動部件選擇和導軌選擇四個方面進行。對于伺服系統(tǒng)一般要求調速范圍比較寬、精確度高、穩(wěn)定性能好、反應迅速。而且根據發(fā)電機不同可以分為交流、直流和步進伺服等，一般步進伺服比較常用5。為了提高進給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行，必須降低數控機床進給系統(tǒng)的摩擦并減少靜、動摩擦系數之差。因此，形成不太長的直線運動機構常用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副的傳動效率高達85%- 98%，是普通滑動絲杠副的2- 4 倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于1，因此不自鎖6。滾珠運動的摩擦熱、液壓流體、電動機、齒輪箱機械運轉熱所造成的熱膨脹會造成定位精度的降低。如果在導軌或床身上產生變形，即使能夠防止?jié)L珠絲桿的溫升，也不可能獲得高的精度。在分析精度的時候，來自所有熱源的熱影響都必須加以考慮。在計算由滾珠絲桿本身產生的熱量時，高的工作負載是一個最大的潛在原因。通常，工作負載大約是滾珠絲桿頂緊力的3倍7。在現代機械中，特別是數控系統(tǒng)和測量系統(tǒng)中，直線滾動導軌已經成為一種重要的支撐部件。它不僅使得安裝簡便、維護和潤滑容易，還降低了勞動強度和能耗，極大降低了設備全壽命周期的成本8。受傳統(tǒng)機床設計思維的影響，人們在數控機床設計中往往只重視轉矩(功率)匹配，而忽視慣量匹配，從而嚴重影響整機性能，導致數控機床不能適應高速精密加工的要求9。因此，為了提高機床整體性能，高精度，高性能，必須進行慣量匹配和轉矩匹配的計算。 為了適應現代科學技術的迅速發(fā)展，機械設計在近30年來發(fā)生了相當大的變化。設計理論，設計方法，設計工具更為先進，計算精度更高，計算速度更快10。參考文獻：1. 師鴻飛,鄒翠波,張彩虹.我國數控車床的現狀和發(fā)展趨勢. CAD/CAM與制造業(yè)信息化，2004，6:83-872. 馮銀蘭，周會成.數控設備的發(fā)展及人才狀況.科學之友，2008，14:136-1383. 崔陳龍. 數控銑床結構及功能特點淺析.裝備制造技術，2011，5:135-1394. 岳少雷,任妍欣.高速切削技術在敏捷制造中的重要地位J,2005，10:33- 34.5. 苑忠春. 數控銑床進給傳動系統(tǒng)的設計分析.研究與探討，2015，12：1316. 王澤蛟. 銑床數控軸進給系統(tǒng)設計. 裝備制造技術，2012，3：226-2287. 張巧云. 如何保持滾珠絲桿的精度. 精密制造與自動化，2013，2：598. 高飛. 直線滾動滾子導軌壽命分析. 機床與液壓，2015，11：59-629. 余清華，朱宏杰，郭軍， 田紅陽，楊沛湛. 數控機床進給系統(tǒng)必須慣量匹配.金屬加工，2011，3：53-5410. 董剛，李建功，潘鳳章.機械設計.北京：機械工業(yè)出版社，2000：3 研究內容1.數控銑床Z軸進給系統(tǒng)總體方案確定該進給機構由伺服電機驅動，經Z向齒形帶傳動，驅動滾珠絲杠轉動，從而實現數控銑床Z軸進給運動。2.慣量匹配為提高銑床整體性能，高速度，高精度等，需進行慣量匹配。角加速度越小，則數控系統(tǒng)發(fā)出指令到進給系統(tǒng)執(zhí)行完畢之間的時間越長，也就是通常所說的系統(tǒng)反應慢。如果角加速度變化，則系統(tǒng)的反應將忽快忽慢，影響加工精度。當進給伺服電動機已選定，則電動機轉矩的最大值基本不變。如果希望角加速度的變化小，應使電動機本身的慣量+折合到電動機軸的負載慣量的變化盡量小，則最好使電動機本身的慣量+折合到電動機軸的負載慣量所占比例小一些。這就是“ 慣量匹配”原則。3.轉矩匹配為提高銑床整體性能，高速度，高精度等，需進行轉矩匹配。選擇伺服電動機時，最大切削負載轉矩不得超過電動機的額定轉矩。折算至電動機軸的最大切削負載轉矩。 4. 滾珠絲杠的計算及校核 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成，可將旋轉運動轉化成直線運動，或將扭矩轉換成軸向反復作用力精度和效率高。首先根據絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度，計算工作載荷，查表選型號然后進行校核。研究計劃研究周期與時間安排畢業(yè)設計起止日期：2.226.03（第1周第15周）第1周 (2.22-2.26) 收集資料，學習有關書籍文獻，參觀工廠，搜集設計過程中所要遵照的有關國家標準并進行學習第2周 (2.29-3.04) 提出完成課題的基本思路和方法，暨完成該課題所采用的技術路線、方案，要設計和完成的任務第3周 (3.07-3.11） 開題報告及外文材料翻譯第4周 (3.14-3.18) 完成裝配圖草圖設計，繪制進給系統(tǒng)運動簡圖第5周 (3.21-3.25) 完成Z軸向慣量,轉矩,匹配的計算、完成Z向進給力,Z向滾珠絲杠預拉伸量的計算第6周 (3.28-4.01) 完成裝配圖設計第7周 (4.04-4.08） 畢業(yè)設計中期檢查第8周 (4.11-4.15） 進行零件圖計算機繪圖第9周 (4.18-4.22) 完成零件圖計算機繪圖第10周 (4.25-4.29） 完成各零件及課題成本分析，完成各零件成本及課題成本計算第11周 (5.02-5.06) 遞交論文初稿第12周 (5.09-5.13) 修改論文并定稿第13周 (5.16-5.20) 論文評審 第14周 (5.23-5.27) 答辯資格確定第15周 (5.30-6.03) 畢業(yè)設計（論文）答辯第16周（6.06-6.10） 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新本論文特色與創(chuàng)新如下：(1)設計時進行了Z軸向慣量匹配的計算，從而提高了數控銑床的加工速度以及加工精度。(2)設計時進行了Z軸向轉矩匹配的計算，從而保障驅動和電機的穩(wěn)定性，提高了進給系統(tǒng)的動態(tài)響應性能。(3)設計時進行了Z向滾珠絲杠預拉伸量的計算，從而消除了軸向間隙，增加滾珠絲杠副的剛性，減少滾珠體、絲杠及螺母間的彈性變形，達到更高的精度。指導教師意 見 指導教師簽名： 年 月 日 分中心意見中心意見 分中心主任簽名： 年 月 日 教學主任簽名： 年 月 日南京工程學院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設計說明書（論文） 題 目： 數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構設計 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： D機加工121 學 號： 231120333 學生姓名： 謝 順 指導教師： 卞榮（講師）/ 劉桂芝（教授級高工） 起迄日期： 2016.2.222016.6.3 設計地點： 工程中心5號樓206 畢業(yè)設計說明書（論文）中文摘要摘要：數字控制機床就是人們常說的數控機床，是一種由計算機程序來進行控制系統(tǒng)從而實現自動化加工的機床。數控機床是一種典型的機電一體化產品，是一種高效能、柔性的的自動化機床，它能夠較為容易地解決哪些精密、復雜、多品種、小批量的零件的加工問題。本次畢業(yè)設計的意義在于通過類比的方式進行了對數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構的設計，研究其Z軸向的慣量匹配，轉矩匹配以及滾珠絲杠預拉伸量的相關計算，進而提高數控銑床的整體性能、加工精度等，以達到提升工廠自動化效率，為其創(chuàng)造更大價值以及提高自身能力的目的。 關鍵詞：數控銑床；Z軸；進給系統(tǒng)；滾珠絲杠畢業(yè)設計說明書（論文）英文摘要Title CNC milling machine spindle feed system architecture designAbstract：Digital control machine tool CNC machine tools is often said, is a program performed by a computer control system to achieve automatic processing machine. CNC machine tools is a typical mechatronics products, is a high-performance, flexible automation tools, it can be more easily solved what sophisticated, complex, multi-species, small batch processing problem parts. This graduation project meaning that by analogy was designed for CNC milling Z-axis feed system architecture, study Z-axis inertia matching, matching torque and associated pre-calculate the amount of stretch of the ball screw, and then CNC milling machine to improve overall performance, precision machining, factory automation to enhance efficiency in order to achieve, for the creation of greater value and improve their ability purposes. Key words: CNC milling machine; Z axis; feed system; ball screwII南京工程學院工業(yè)中心畢業(yè)設計說明書（論文）目 錄前言1第一章緒論21.1數控銑床概述21.2機床的國內外發(fā)展現狀21.3數控機床的發(fā)展及存在問題41.3.1數控機床的發(fā)展41.3.2數控機床的存在問題41.4 數控銑床的應用分類及特點51.4.1 數控銑床的分類：51.4.2 數控銑床的應用51.4.3 數控銑床的主要功能及特點6第二章 進給系統(tǒng)機械結構的設計72.1設計要求72.2數控銑床對于進給系統(tǒng)設計的基本要求72.3數控銑床的進給傳動機構的選擇82.3.1 滾珠絲杠螺母副82.3.2靜壓絲杠螺母副82.3.3靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副92.3.4由帶自鎖的電動機直接驅動9第三章 傳動部件的設計與計算103.1 Z軸的工作載荷分析103.2 Z軸的工作載荷計算103.3滾珠絲杠螺母副的計算及其選型103.4滾珠絲杠螺母副的支撐選擇143.5滾珠絲杠螺母副的間隙消除與預緊16第四章 主要部件的設計計算174.1軸承的選擇及校核174.2電機的選擇與計算194.3慣量匹配的計算204.4轉矩匹配的計算214.4導軌的選擇224.4.1導軌的選擇224.4.2導軌的間隙調整24第五章 技術經濟分析255.1技術經濟分析的目的與意義255.2成本材料分析255.2.1 非標準件255.2.2標準件265.3課題技術經濟成本計算依據275.3.1成本計算依據275.4課題技術經濟成本計算28第六章 總結30致 謝31參考文獻33南京工程學院工業(yè)中心畢業(yè)設計說明書（論文）前言制造業(yè)是經濟建設與發(fā)展的基礎，一個國家制造業(yè)的發(fā)展水平決定了該國的經濟水平，生活水準，科技發(fā)展等等。因此，一個國家發(fā)達與否，其國內的制造業(yè)的發(fā)展水平是重中之重，首要之首。自從工業(yè)革命之后，世紀工業(yè)格局發(fā)生了重大改變，使之生產能力得到了巨大提升，往后幾十年里科學技術得到了飛速發(fā)展?，F今的機械制造產品無論是性能還是其質量都是當初不可想象的，新舊產品之間的更新?lián)Q代也是日新月異。如今的機床早已完成了從最初的實際加工需求到后來的追求其在生產加工時擁有較高的加工精度和生產率的過程，而為了大大提高機床生產時的加工精度以及生產率，世界上第一臺數控機床于1952年在美國誕生了。為了進一步解決那些形狀十分復雜且生產批量又不大的特殊零件的實際加工問題；也為了不斷的提升其加工的精度，提高其加工后零件的質量以及其生產的能力，不斷研發(fā)新型的數控機床都是必要的。但是因為在實際研發(fā)設計過程中有著種種的條件制約，像：研究經費、技術支持等等的問題。所以從總體上來說，其數控機床的整體技術是很難在短時間內得到大步度的提升。因此，本論文只對數控機床的Z軸進給系統(tǒng)的結構做出了設計，因為該部件的性能對于整臺數控機床來說尤為重要，其進給系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響到零件加工完成后的質量和生產加工時的效率,是評價一臺機床的整體性能和其技術經濟指標的重要因素。其中包括了數控機床對進給系統(tǒng)的基本要求，數控銑床的進給傳動機構的選擇，Z軸的工作載荷的分析與計算，滾珠絲桿螺母副的計算與選型，軸承的計算與選擇，電機的計算與選用，負載轉動慣量的計算，負載力的計算，導軌的計算與選型以及技術經濟分析等等。第一章 緒論1.1數控銑床概述面對如今多樣化的加工環(huán)境以及復雜化的加工零件，其傳統(tǒng)數控銑床已經逐漸無法滿足其加工需求，于是為了應對這種問題，人們在傳統(tǒng)數控銑床的基礎之上加以改進發(fā)展，最終研究出了加工中心，但是說到底也離不開數控機床的影子。由于數控銑床在實際加工過程中所需要用到的工藝過程最是復雜，因此，在人們研發(fā)新型的數控機床的時候其銑床的基本功能的突破一直是研究的重點以及研究的基礎。銑床可以應用于多種加工環(huán)境，可以用于加工各種面、溝槽、多齒零件上齒槽、螺旋形表面及各種曲面。不僅如此，在加工回轉體零件的表面和內孔的時候也可以用銑床來完成加工，甚至在一些零件需要切斷的時候也能用銑床來完成。隨著時代的不斷前行，由計算機技術所衍生出來的數控技術也得到了越來越多的普及式應用，而由于數控銑床可以說就是一種裝備了數控系統(tǒng)的銑床，所以導致數控銑床也變得越來越普遍了。在數控行業(yè)中人們通常將數控銑床分為臥式數控銑床和立式數控銑床兩種。而其他沒包含在這兩類里的數控銑床都是指那種規(guī)格比較小的升降臺數控銑床，判斷其規(guī)格大小的標準則是看其工作臺的寬度大小，如果其寬度沒有超過400mm，就可判定為規(guī)格較小；而如果數控銑床的工作臺的寬度超過了500mm，則可判定其規(guī)格較大，而這種數控銑床所能實現的功能就已經向加工中心靠攏了，繼而改進成了柔性制造單元。在大多數的時候，數控銑床的坐標軸一共有三個，分別是X、Y、Z三個坐標軸，并且可以實現兩坐標軸之間的聯(lián)動功能。這樣的數控銑床只可以加工出平面零件或者零件上的曲線，而如果需要其去加工像葉片、旋轉槽那樣的有立體曲面的特殊零件的話，就需要加進一個回轉的A坐標或C坐標，使三坐標數控銑床變?yōu)樗淖鴺藬悼劂姶病?.2機床的國內外發(fā)展現狀在20世紀的眾多科技成果之中，最為偉大的應當要數計算機的發(fā)明與應用以了，自從 1952年世界上的第一臺數控機床誕生于美國，距今也已經有50個年頭了。隨著現今科技的不斷發(fā)展，在本世紀內制造業(yè)得到了巨大的發(fā)展，其中最重大的技術進步應該要算是計算機及控制技術在機械制造設備中的應用了。數控設備包括有：車床、銑床、磨床、鏜床、沖壓、電加工、加工中心等各類的專用型機床，全世界的機床制造業(yè)一年的產量就達到了10萬臺20萬臺。在20世紀末的那十幾年當中世界制造業(yè)經歷了好幾次的興衰，甚至曾經一度成為了夕陽工業(yè)，而這種情況下由美國最先提出了要振興現代制造業(yè)的想法。因此各個國家的數控機床制造企業(yè)都在90年代的時候經歷了重大的改革變遷。像德國和美國等幾大制造國都在這一時期經歷了較大的變動，正是由于這些變動引發(fā)全世界范圍內制造業(yè)的新技術更新浪潮。 從上個世紀80年代開始我國的數控機床制造業(yè)進入到了快速發(fā)展的時期，大多數的機床廠都開始嘗試從傳統(tǒng)機床產品開始向著數控化機床產品轉型?？墒且驗槲覈圃鞓I(yè)的總體技術水平并不高，而且生產出來的產品品質也不高，所以導致了我國在1990年國家經濟由計劃性經濟開始向著市場經濟變化，在經濟轉型的過程中我國的機床制造業(yè)經歷了幾年最為蕭條的困難時期，那時候的生產能力最低時只能達到上個世紀80年代時期的一半，庫存時間也超過了4個月。幸好從1995年開始國家新立了許多相關政策來對大力扶持機床市場，如：加強了進口數控設備時一系列的審批，嚴格控制了設備的進口；對于關鍵性數控設備系統(tǒng)、技術攻關項目進行重點投資支持。這些舉措對于國內數控設備的制造和發(fā)展所起到的促進作用十分巨大，21世紀開始其效果更為顯著，能夠看到各項產品之間相互競爭、技術突破的繁榮景象。但也反映了下列問題： 1技術水平不高的產品之間相互通過壓低價格的方式來進行惡性促銷，導致競爭激烈，并且擾亂了正常市場； 2技術水平高、功能齊全的產品以及一些功能部件和配套系統(tǒng)則過于依賴國外進口，導致國內技術難以突破，對于國內制造業(yè)長遠發(fā)展極為不利； 3實際應用技術水平不高，各技術研發(fā)單位之間沒有良好的合作以及信息共享機制； 4自行開發(fā)新產品的能力較差，技術突破較為困難。 1.3數控機床的發(fā)展及存在問題1.3.1數控機床的發(fā)展1952年，世界上第一臺數控機床誕生在美國的帕森斯公司與麻省理工學院的聯(lián)合研究室內，這是一臺三坐標的數控銑床。美國最早提出研制數控機床的設想是在1948年研制直升機葉片的加工任務的時候。但是直到1949年，帕森斯公司才在在美國空軍部門的大力支持之下正式的接受了此項委托任務，并和麻省理工學院的伺服機構實驗室確立了聯(lián)合研究關系，開始致力于研制工作。之后在克服了諸多技術難關和實踐困難后，終于在1952 年成功制作出了世界上第一臺數控機床的試驗性樣機，這臺耗時3年研制的樣機采用了當時最為先進的直線插補三坐標連續(xù)控制系統(tǒng)來控制銑床。但是其體積過于龐大，光是其控制裝置就需要由2000多個電子管來組成，所占用的面積就要整整一個實驗室那么大。但是隨著這臺樣機的誕生，標志著機械制造業(yè)由原先的人工控制時代進入到了數字控制的時代。數控系統(tǒng)的發(fā)展史和計算機技術的發(fā)展史相似，基本都是由電子管、分立式晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、小型計算機、超大規(guī)模集成電路、微機式的數控系統(tǒng)等幾個發(fā)展階段組成的。從1990年以后，由于技術上的改革創(chuàng)新以及實際的加工需求數控系統(tǒng)的發(fā)展方向發(fā)生了改變，開始朝著以高速度高精密化、高可靠性和智能化的方向發(fā)展。以前的數控系統(tǒng)皆是計算機硬件和軟件所構成的，然后再通過其存儲器內部的軟件進行控制來完成工作，稱之為CNC系統(tǒng)。這種系統(tǒng)于實際應用中有諸多優(yōu)點，比如：能夠擴大機床功能，加工時的整體精度高，柔性好。1.3.2數控機床的存在問題目前，數控機床經過這么多年的發(fā)展，技術已經成熟，開始向著高速度高密度化、高可靠性、工藝復合、多軸控制、智能化、集成網絡化和環(huán)保化的方向發(fā)展。我國的數控技術與世界上先進技術相比仍然存在著較為顯著的差距，其主要表現在下面幾個方面：1就技術的水平而言，現如今我國的加工中心的總體技術水平相對于國外的先進技術要落后10到15年左右，尤其在關于“高速度高密度化、高可靠性精、智能化”方面的水平相差的則更為巨大。2就產品的結構而言，其高端市場基本上已經被日本、美國和其他歐洲發(fā)達工業(yè)國家所壟斷而我國卻難以發(fā)展其市場，主要是因為由國內所開發(fā)的復合式加工中心、五軸聯(lián)動數控機床等產品，雖然數年前就已研制成功并且投入量產，但是大部分的產品其技術水平距離國際上的頂尖水平任然相去甚遠。而其低端市場則因為與周邊國家之間的競爭過于激烈，導致其市場十分混亂。所以一直以來，我國自產機床的產量一直不大，而進口產品的量卻一直過大。3就新產品的開發(fā)能力而言，國內的制造業(yè)沒有將新技術的開發(fā)當做是研究數控技術的重點，更不用說是在加工中心的應用領域了。具體來說表現在：相較于生產已有產品，對于新型產品的開發(fā)熱情普遍不高，其研發(fā)的水平也普遍不高，對于產品的各項規(guī)范的制定以及各項新標準的研究相對滯后。最終導致了生產出來的產品在市場上競爭力不強。4就產業(yè)化的水平而言，在市場所占的份額不大，各品種的包含率小。具體來說：加工中心和一些特殊的功能型部件及其配套件的生產水平任然未能達到量產的水平；產品的生產質量不高，可靠性不高；數控系統(tǒng)的推廣應用還不夠等等。1.4 數控銑床的應用分類及特點1.4.1 數控銑床的分類： 按照其運動方式的不同可以分為： （1）直線控制式 ； (2）點位控制式 （3）輪廓控制式。按照其控制方式的不同可以分為： (1）閉環(huán)控制式 ； (2）開環(huán)控制式 (3）半閉環(huán)控制式。按照其主軸的布局形式的不同可以分為： （1）臥式 ； （2）立式 （3）立臥兩用式。1.4.2 數控銑床的應用數控銑床可以用于多種零件的加工，一般用于加工曲面和平面輪廓以及擁有一些復雜型面的零件，如模具、樣板等。在有需要的時候也可以用于鉸孔、鉆孔、锪孔、擴孔以及鏜孔的加工，但是因為數控銑床沒有自動換刀的裝置，因此不能實現其自動換刀，導致在加工一些構造十分復雜的孔時會十分的難以進行加工。如今數控銑床主要應用于制造模具、生產汽車零部件、機床制造業(yè)、制造軍工設備等。1.4.3 數控銑床的主要功能及特點數控銑床由其主軸的安裝位置及形式的不同可以分為立式數控銑床、臥式數控銑床和立臥兩用式數控銑床3種類型，不同類型的數控銑床之間其所采用的數控系統(tǒng)也各不相同，因而所能實現的功能也各有不同。但就一般通常而言應該都具有下列幾種主要功能：點位控制功能；連續(xù)輪廓控制功能；刀具半徑自動補償功能；刀具長度補償功能；鏡像加工功能；固定循環(huán)功能；特殊功能 。數控銑床之所以能夠大規(guī)模的普及應用，主要是由于其擁有高柔性以及工序復合化，生產批量大且耗時短，而且加工出來的零件具有很高的精度，同時又能夠大幅度的減輕操作者的勞動強度。第二章 進給系統(tǒng)機械結構的設計2.1設計要求1 . Z向快速移動速度為： 10m/min2 .Z向工進速度為： 4000mm/min 最小進給單位為：Z：0.001mm 3 .Z向的行程為：300mm. 4 .進給系統(tǒng)Z向傳動齒形皮帶降速比30/602.2數控銑床對于進給系統(tǒng)設計的基本要求傳動系統(tǒng)機械結構的設計最終影響著其慣量以及剛度，而傳動系統(tǒng)的摩擦死區(qū)和間隙則是造成傳動系統(tǒng)非線性的主要原因。所以數控銑床對于機械傳動系統(tǒng)有如下要求：1. 提高傳動部件的剛度一般來說，回轉運動的分辨率以及定位精度都需要達到角秒級，數控銑床直線運動的分辨率以及定位精度則需要達到微米級。因此，如果其傳動部件的剛度達不到傳動要求，必然會因為其剛度不夠從而導致傳動部件發(fā)生彈性變形進而影響系統(tǒng)的動態(tài)穩(wěn)定性、定位精度和響應快速性。而如果想要提高傳動系統(tǒng)的剛度有最為有效便捷的措施就是加大傳動系統(tǒng)中滾珠絲杠的直徑，對滾珠絲杠進行預拉伸以及對滾珠絲杠螺母副進行預緊。 2. 減小傳動部件的慣量在驅動電動機不變的前提下，其傳動部件的慣量大小將會影響進給系統(tǒng)快速性。尤其是在那些需要快速進行加工的數控機床上，因為在進給時所要求的加速度特別高，所以在能夠滿足其系統(tǒng)運行時的剛度和強度的前提下，為了能夠降低其慣量，從而提高快速性，應當要盡可能的減小其零部件的直徑以及減輕其重量。3. 減小系統(tǒng)的摩擦阻力進給系統(tǒng)由于摩擦所產生的阻力不但會減小其傳動效率使其產生發(fā)熱情況，還會對系統(tǒng)的快速性產生致命的影響。因此需采用靜壓絲杠螺母副、滾珠絲杠螺母副、靜壓導軌、直線滾動導軌和塑型導軌等一些高效執(zhí)行部件，以減少系統(tǒng)由于摩擦所產生的阻力，從而提高了其在運動時的精度，以此來避免發(fā)生低速爬行的情況出現。2.3數控銑床的進給傳動機構的選擇2.3.1 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副具有以下幾個主要特點：（1）傳動的效率較高，由摩擦所導致的損失較?。唬?）絲杠螺母在進過預緊之后，可以消除之間的間隙，從而在傳動時的剛度得到了提升；（3）摩擦阻力小，而且它基本與運動速度沒有關系，靜、動摩擦力的變化也很小，因此難以發(fā)生低速爬行的現象；（4）長期工作時產生的磨損較小，能夠較好的保持精度，使用年限久。 但是因為它在運動時一方面能將旋轉運動轉換為直線運動，反過來也能將直線運動轉換為旋轉運動，不能實現自鎖的功能存在著可逆性，因此當在水平放置或者垂直傳動的高速大慣量傳動中心中就必須要有制動裝置的存在，而直接使用自身就帶有制動裝置的伺服驅動電動機是最為方便和簡單的。此外，為了不讓在安裝或者使用時螺母發(fā)生脫離絲杠的情況，一般還會在機床上安裝超程保護裝置，這一點對于需要高速加工的數控機床來說尤為重要。2.3.2靜壓絲杠螺母副靜壓絲杠螺母副是通過一層油膜使得絲杠和螺母之間由原本的邊界摩擦轉變?yōu)橐后w摩擦。當絲杠轉動時便可以通過油膜來推動螺母實現直線移動，反之螺母轉動也可以使絲杠實現直線移動。靜壓絲杠螺母具有：傳動靈敏，起動力矩小，不會出現爬行現象；在加工運動時十分平穩(wěn)；機床的光潔度和精度高；對絲杠的誤差可以起到“均化”的作用（即可以使絲杠的傳動誤差小于絲杠本身的制造誤差）；承載能力與供油壓力成正比，與其轉速無關等優(yōu)點。但是靜壓絲杠螺母副應有一套供油系統(tǒng)，并且對于油的清潔度要求很高，因而如果在運動中突然停止供油，將會造成不良后果。2.3.3靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副在行程較長的大型機床上大多使用齒輪齒條副傳動，可以得到較大的傳動比，剛度及機械效率也高，并能進行高速直線運動。但是也有顯著的缺點：其傳動精度不高，傳動不夠平穩(wěn)，而且還不能自鎖。齒輪齒條副運動必須采取措施消除其齒側間隙。方法如下：當傳動負載大時，可以采用雙厚齒輪傳動結構，從而消除齒側間隙；當傳動負載小是也可采用雙片薄齒輪調整法，分別與齒條齒槽的左、右兩側貼緊，從而消除齒側間隙2.3.4由帶自鎖的電動機直接驅動近幾年來直流電動機是發(fā)展起來的高精度、高速數控機床中最具有代表性的先進技術之一。利用直流電動機直接驅動，可以通過省去傳動系統(tǒng)中將旋轉運動變?yōu)橹本€運動的部分，從而大大簡化機械傳動系統(tǒng)的結構組成，進而實現所謂的“零傳動”。它可以從根本上消除傳動環(huán)節(jié)對于剛度、精度、穩(wěn)定性和快速性的影響，因此可以獲得比以往傳統(tǒng)進給驅動系統(tǒng)更高的快進速度、加速度以及定位精度。本次畢業(yè)設計根據各傳動機構的特點，最后選擇滾珠絲杠的傳動方式。第三章 傳動部件的設計與計算3.1 Z軸的工作載荷分析滾珠絲杠上的工作載荷即為滾珠絲杠副在驅動工作臺時滾珠絲杠所承受的軸向力（也稱作進給牽引力）。它包括作用在導軌上的其他切削分力相關的摩檫力和滾珠絲杠的走刀抗力及與移動體重力3.2 Z軸的工作載荷計算根據主軸切削力的計算，可以得出以下幾點：切向銑削力 縱向切削力 橫向切削力 垂直切削力 絲杠承重初估 3.3滾珠絲杠螺母副的計算及其選型(1) 滾珠絲杠的導程的確定:在次畢業(yè)設計中，電機與絲杠之間的連接是通過同步齒輪帶連接的間接性連接，因此傳動比在經過其同步齒形帶的降速之后為，選擇電機的最高工作轉速，最大轉矩，則絲杠的導程為： （3.3.1）(2) 絲杠的等效轉速的確定:在最大進給時，絲杠的轉速為 （3.3.2）在最慢進給時，絲杠的轉速為 （3.3.3）最后得到絲杠的等效轉速（估算）為 (3.3.4)式中： 軸向載荷F1，F2作用下的轉速，單位為； 軸向載荷F1，F2作用下的時間，單位為s。(3) 確定絲杠的等效負載:滾珠絲桿的工作負載只是指在機床正常工作的時候，實際上作用與滾珠絲杠軸向方向的壓力，它的具體數值可以根據進給牽引力的試驗公式計算得出。機床所用的導軌選定為滾動導軌，就一般而言，滾動導軌的摩擦系數在到0.0050之間，此處取摩擦系數為，則絲杠所受的最大工作負載為： (3.3.5)式中： 顛覆力矩影響系數，一般取為。 而絲杠的最小工作負載為 (3.3.6)故其等效負載可按下式計算（估算；）： (3.3.7)(4) 確定絲杠所受的最大動載荷:假設取絲杠的工作壽命為，同時取精度系數，負荷性質系數，硬度系數，溫度系數，可靠性系數；平均轉速為。 (3.3.8)則最大動載荷為： (3.3.9)根據動載荷的要求，選用雙螺母墊片預緊滾珠絲杠副，其型號為。絲杠的公稱直徑為，基本導程，其額定動載荷（），額定靜載荷，圈數列數=，絲杠螺母副的接觸剛度為，螺母長度為，取絲杠的精度為級。在本次畢業(yè)設計中采用雙螺母墊片式預緊。(5) 臨界壓縮負荷:確定絲杠螺紋部分的長度。等于工作臺的最大行程（）加上螺母長度（）加兩端余程（）。為。支承跨距應略大于，取為。絲杠全長。臨界壓縮負荷為： (3.3.10) 式中： 絲杠支承方式系數； 材料的彈性模量，； 絲杠最小截面慣性矩，單位為； 最大受壓長度，單位為； 安全系數，一般取； 最大軸向工作載荷，單位為慣性矩 (3.3.11)式中： 絲杠螺紋底徑，單位為； 絲杠公稱直徑，單位為； 鋼球直徑，單位為。由于滾珠絲杠副支承方式采用雙推簡支形式，查表得支承系數。將上述參數代入公式（3.1）得 (3.3.12)可見遠大于，故能滿足要求。(6) 臨界轉速驗算:臨界轉速經驗公式： (3.3.13) 式中： 絲杠最小橫截面，單位為； 臨界轉速計算長度，單位為； 安全系數，一般取0.8； 材料的密度，碳鋼； 絲杠支承方式系數。由于滾珠絲杠副支承方式采用雙推簡支形式，查表得支承系數。絲杠最小橫截面為： (3.3.14)式中： 絲杠螺紋底徑，單位為； 臨界轉速計算長度： (3.3.15)將上述參數代入公式，則臨界轉速為： (3.3.16)可見遠大于，故能滿足要求。(7) 精度計算數控機床的定位精度取決于滾珠絲杠的精度，在滾珠絲杠的精度參數中，其導程誤差對機床定位精度的影響最明顯。一般在初步設計時，設定絲杠的任意300mm行程內的變動量V 300應該要比目標設定定位精度值的1/31/2小。因此根據V300=0.006mm0.01mm，查表可得，滾珠絲杠的精度等級為2級。本小節(jié)中所用到的所有公式（3.3.1）到（3.3.16）皆是出自：吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M. 第五版.北京：高等教育出版社，2006.3.4滾珠絲杠螺母副的支撐選擇滾珠絲杠兩端的支承的軸向固定方式有以下三種3種情況（如圖所示）。（1）圖3-1為一端軸向固定另一端自由的支承固定方式，絲杠的軸向剛度比兩端固定低，絲杠的臨界轉速以及壓桿穩(wěn)定性都較低，因此在設計時應盡量使絲杠受拉伸。（2）圖3-2為一端軸向固定一端游動的支承固定方式，在一些加工速度相對不高但是對于加工的零部件精度要求較高的機床，為了避免其滾珠絲杠發(fā)生熱變形經常采用一端軸向固定的支承固定方式。（3）圖3-3為兩端固定方式，在一個高的精確度以及高旋轉的環(huán)境中，它是不適合于上述的滾珠絲杠的安裝方式，為了使絲桿的預加載荷，可以以一致的方式在兩端固定，并且在絲桿的一端安裝彈簧和調整螺母，這樣既可補償絲桿的熱變形誤差，又能施加載荷使其保持預緊力近乎不變。圖3-1一端固定一端自由圖3-2一端固定一端游動圖3-3兩端固定根據本次畢業(yè)設計的行程要求為300mm以及其他要求，因此綜合考慮采用兩端固定的支撐方式作為本次畢業(yè)設計的滾珠絲杠螺母副的支持方式。3.5滾珠絲杠螺母副的間隙消除與預緊為了提高滾珠絲桿副的剛度以及消除間隙，可以通過預加載荷，使它在過盈的狀態(tài)下工作。預緊后的剛度可以提升至原來的2倍。但是由于預緊載荷過大，將會導致其摩擦力矩加大以及使用壽命下降。一般有如下幾種預緊方式：雙螺母螺紋式預緊：具體操作為通過調整端部的圓螺母，使螺母產生軸向位移。優(yōu)缺點：其結構緊湊，操作簡單，工作可靠，但是其預緊方式并不能夠保證準確性且易失效，因此只適用于可隨時調節(jié)預緊或剛度要求低的傳動。雙螺母墊片式預緊：具體操作為通過調整墊片的厚度，以達到其螺母進行軸向位移的目的。優(yōu)缺點：結構簡單，剛度高，便于裝拆，但是操作不易，在其滾道出現磨損的情況下，將無法發(fā)揮其功能，因此只有在一些高剛度以及重載荷的傳動中較為適用。雙螺母齒差式預緊：具體操作為兩邊的下螺母的凸緣上有外齒，分別與緊固的螺母座兩端的內齒圈相嚙合，兩個螺母向同一方向旋轉，每轉過一個齒，調整軸向位移。優(yōu)缺點：對預緊力的調整能夠精確控制，但是由于實際操作過于繁雜，因此只宜用于高度精度的傳動機構。在本次畢業(yè)設計中滾珠絲桿的運動是垂直進行的，因此需要隨時能夠調節(jié)其絲杠的預緊力，綜合考慮最終選用雙螺母螺紋式預緊。第四章 主要部件的設計計算4.1軸承的選擇及校核本課題中絲杠既受軸向力又受徑向力，因此其兩固定端選用的是成對的角接觸軸承，型號為D46205。 (1) 軸承D46205的動負荷驗算過程如下:圖3-4為絲杠的受力圖。已知：切向負荷，徑向負荷，軸向負荷，絲杠承重。 （4.1.1）得 得(a)(b)(c)圖3-4 絲杠受力圖軸承的徑向合力為： （4.1.2）已知軸承D46205所受的軸向負荷，徑向負荷，基本額定徑向靜載荷。則相對軸向載荷為： （4.1.3）式中： 徑向接觸系數，一般取。查表得分界判斷系數。 （4.1.4）查表得徑向動載荷系數X=0.56，軸向動載荷系數Y=1.55。查表得查得載荷系數一般為，取。則軸承的當量動載荷為： （4.1.5）查表得，軸承預期計算壽命。該軸承應具有的基本額定動載荷 （4.1.6）式中： 失效率（可靠度）的基本額定壽命（） 軸承的轉速，單位為； 基本額定動載荷，單位為； 當量動載荷，單位為； 壽命指數，對球軸承，滾子軸承。查表得基本額定動載荷。由于，所以能夠滿足要求。本小節(jié)中所用到的所有公式（4.1.1）到（4.1.6）皆是出自：中國機械工程協(xié)會中國機械設計大典編委會，中國機械設計大典.南昌；江西科學技術出版社，20014.2電機的選擇與計算(1) 傳動效率根據本課題的結構設計，其進給部分中的主要機械傳動效率由同步齒形帶、滾珠軸承及滾動絲杠傳動組成。其中，同步齒形帶效率為0.99，滾珠軸承效率為0.99，滾動絲杠傳動效率為0.95?？倐鲃有剩?（4.2.1）(2) 電動機功率估算 （4.2.2）式中： 進給傳動電動機功率，； 進給牽引力，； 進給速度，； 進給傳動鏈的總機械效率。(3) 進給電動機選擇 根據估算得出的電動機功率，選用西門子的1FK7060-5型電動機，其主要性能指標如下：型號：1FK7060-5AF71-1FH5-Z功能：計量伺服驅動元件類型：機電控制方式：開環(huán)功率：0.75kw額定電壓：480V速度響應頻率：50/60KHz加工定制：否外形尺寸：180mm重量：3kg本小節(jié)中所用到的所有公式（4.2.1）到（4.2.2）皆是出自：付豐禮，唐孝稿.電動機設計手冊M. 第二版.北京：機械工業(yè)出版社，2007.4.3慣量匹配的計算由于負載轉矩情況不同，負載慣量只能由精確的計算得到。由電動機驅動的所有運動部件，無論是旋轉運動還是直線運動部件，都成為電機的負載慣量?？偟膽T量可以通過計算各個被驅動部件的慣量，并以一定的規(guī)律將其加起來即可。1絲杠折算到電動機的轉動慣量滾珠絲杠螺母副的轉動慣量見公式：= （4.3.1）2 工作臺折算到絲杠上的轉動慣量主軸箱折算到絲杠上的轉動慣量，可由下述公式得到： （4.3.2）式中 w工作臺的質量；kg； s絲杠的螺距，mm； g重力加速度； 由題目參數可知wg=160，選用絲杠的參數可知P=6mm；因此，可以得出Jt=0.000146 3小齒輪的轉動慣量可由下述公式得到：J1=MD28=0.44*0.0628=0.000198 （4.3.3）4傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總轉動慣量絲杠傳動，傳動系統(tǒng)折算到電動機軸上的總轉動慣量的計算公式， （4.3.4）由前面的計算可知，=0.0011992。5匹配計算可由下述公式得到：JLJm=0.00119920.00273=0.44 （4.3.5）因為 14J1 ，所以符合要求。4.4轉矩匹配的計算1計算折算到電動機主軸上切削負載力矩已知在切削狀態(tài)下的軸向負載力Fm=1300N，每當絲杠轉一圈，機床的執(zhí)行部件軸向移動5 mm的距離即L=5mm，進給傳動比i=1，總效率=0.9，則有公式：=13000.005（20.91）=1.15Nm （4.4.1）2計算折算到電動機上的摩擦負載力矩可由以下公式計算：= （4.4.2）=14000.005（20.851）=0.13 Nm取0.85，F為導軌摩擦力140N,S為絲杠螺距5mm，i=13計算附加負載力矩已知滾珠絲杠螺母副的效率=0.98，最大軸向載荷F=2191N，S絲杠導程，絲杠未預緊時的效率則有公式=0.114 Nm （4.4.3）4加速力矩加速力矩可由以下公式計算： （4.4.4）Jr折算到電動機軸上的總慣量，n1000r/min，T系統(tǒng)時間常數0.03s=2.8 Nm5計算空載時的快進力矩快進力矩可由以下公式計算： （4.4.5）=0.244 Nm6計算切削時的工進力矩工進力矩可由以下公式計算： （4.4.6）=1.264 Nm7計算空載啟動力矩空載啟動力矩可由以下公式計算： （4.4.7）=3.044Nm8確定步進電動機的最大靜轉矩電動機的最大靜轉矩可由以下公式計算：機械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩Tq與所需的步進電動機的最大靜轉矩的關系為：=0.951 （4.4.8） 所以=3.2Nm9.31 Nm因此，所選的步進電動機滿足系統(tǒng)的加速要求。本小節(jié)中所用到的所有公式（4.3.1）到（4.4.8）皆是出自：編寫組，機床設計手冊第三冊.北京，機械工業(yè)出版社：1986.4.4導軌的選擇 4.4.1導軌的選擇導軌是一種用來支撐和引導運動部件沿其一定的軌道進行往復運動的零件。機床的導軌一般可以分成滑動與滾動兩種。滑動導軌的結構組成較為簡單，其制造過程也極為便捷，有較大的接觸剛度；但是其傳統(tǒng)的滑動導軌摩擦力大，因而阻力與磨損也大，動態(tài)摩擦系數與靜態(tài)摩擦系數之間的差別較大，很容易在速度較低時發(fā)生爬行現象。而新型的塑料滑動導軌主要運用于那些精密度高的重型機床上。滾動導軌具有較小的摩擦因數，其動態(tài)摩擦系數與靜態(tài)摩擦系數之間的差別也較小，啟動時的阻力也不大，能夠做到微能量的準確移動，栽低速運動時也不會發(fā)生爬行現象，運動平穩(wěn)，但是由于其制造成本以及加工費用過于昂貴，所以常用于那些要求定位精度高且運動靈活的場合。本次設計根據各部件傳動要求以及經濟要求，綜合考慮最后選擇使用滑動導軌。導軌的種類選定為滑動導軌之后，還要確定其截面形狀，而常用的滑動導軌截面形狀有如下幾種：（1） 山形和V形形狀截面 如下圖4-3（a），這類截面形狀導軌的導向性能非常好，擁有自磨損修復的能力，但是其制造非常復雜。下導軌假如采用凸形雖然排污很容易，但使保存油液困難，而采用用凹形則恰恰相反。（2） 矩形形狀截面 如下圖4-3（b），這類截面形狀導軌承載能力非常大，制造容易，維修起來比較方便，新導軌導向精度非常高，由于沒有自動補償間隙的功能，因此一定要設置間隙調整裝置，例如鑲條的導軌精度就會受到一定的影響。（3） 圓柱形形狀截面 如下圖4-3（c），這類截面形狀的導軌制造非常簡單，可以精密配合，易對溫度發(fā)生很大敏感力，在間隙小的時候容易卡住，間隙如果太大了則又會讓導向精度降低，所以很少采用。（4） 平面環(huán)形狀截面 如下圖4-3（d），這類截面形狀導軌在旋轉運動中常常采用，制造非常簡單，可以承受很大的軸向力，但是不可以用在導向精度高的工作場合。假如可以換成圓錐形狀環(huán)形截面（如下圖4-3（e），那么導向性能就會有一定的提高。（5） 燕尾形狀截面 如下圖4-3（f），這類截面形狀類型的導軌結構非常地緊湊，可以承受的傾側力矩較大，但是其剛性非常差，不易進行維修，制造困難，不可以用在導向精度非常高的工作場合。通過以上特點，最后綜合考慮使用矩形導軌。4.4.2導軌的間隙調整 為確保導軌正常運動，矩形和燕尾形導軌都一定要設置間隙調整裝置。間隙如果過小會導致摩擦力變大，運動會變得不靈活；而如果間隙過大則會導致導向精度減小。因此其導軌間隙的調整方式大致有以下兩種：（1） 通過壓板的方式消除其導軌間隙。（2）通過鑲條的方式消除其導軌間隙，通常有直鑲條與斜鑲條兩種方式。第五章 技術經濟分析5.1技術經濟分析的目的與意義進行技術經濟分析的根本目的是為了在能夠滿足其各功能部件之間正常工作為前提下，有效的減少其經濟成本，進而實現技術突破。是經濟與技術這兩種科學的有機結合，這二者之間看似關系不大卻又有著必然的聯(lián)系。就比如說一個國家的某一項科技在技術方面得到了重大突破，那么其經濟發(fā)展亦會受到影響，從而加快其發(fā)展，反來說其科學技術想要得到重大突破就必然要以經濟水平為基礎，兩者之間相輔相成。技術經濟分析是通過所有零部件的成本來分析其合理程度，以及研究尋找節(jié)約其成本的方法。其成本的分析是技術經濟分析的基礎部分，也是一名合格的設計人員在完成結構設計乃至設計其結構之前首先要考慮的問題。而生產企業(yè)也正是依靠著技術經濟分析來了解一樣產品從研發(fā)制造到實際生產是否盈虧，以保證其生產企業(yè)的正常運作。因此，在生產企業(yè)制定出新的經營決策之前，一份合格的技術經濟分析是其作出決定的重要的依據。綜上所述，技術經濟分析是設計人員在一樣產品設計完成之后所必須做的一件事，否則很難體現出此產品的具體價值。5.2成本材料分析5.2.1 非標準件裝配圖中非標準件的統(tǒng)計，如表6-1所示；非標準件外購費用統(tǒng)計，如表6-2所示。表 6-1 非標準件統(tǒng)計序號名稱材料數量凈重（Kg）1立柱導軌Q2351752軸端蓋Q23520.9333軸套4520.694軸承座4521.455軸端擋圈4520.456軸套4520.2877吊環(huán)4540.468軸套4510.2739大帶輪4511.510小帶輪4510.7511大帶輪端蓋4510.5612支撐座4510.7813支撐柱4540.8914頂蓋4520.34315輪4520.74816支撐架4525.245鋼總凈重：G1=75.933Kg，合金鋼總凈重：G2=14.381Kg。目前，45鋼的價格為3400元/噸，合金鋼的價格5850元/噸。表 6-2 非標準件外購費用序號名稱數量單價（元/件）1電機125002軸承233軸承864絲杠13000非標準件外購總費用為5554元。5.2.2標準件裝配圖中標準件的統(tǒng)計，如表6-3所示。表6-3 標準件外購費用統(tǒng)計序號名稱規(guī)格數量單價（元/件）1內六角圓柱螺釘M62540.012內六角圓柱螺釘M84080.013內六角圓柱螺釘M52540.014內六圓柱頭螺釘M83040.015鎖緊螺母M244540.016螺母M81617螺母M16618圓錐銷M161620.539彈簧墊圈16320.0210O型密封503.5512.1611O型密封453.512.16標準件的外購件費用為54.3元。5.3課題技術經濟成本計算依據5.3.1成本計算依據根據零件的總數量，再求出加工費用，就可以求得課題設計的總成本。依據計算公式：零件成本=材料費用+加工工時費用材料費用=材料的單價材料的毛坯重量毛坯的重量=凈重/材料的利用率材料的利用率：,45鋼為0.60.7，合金鋼為0.60.7，矩形鋼管為0.60.7，。 工時費：主要件=材料費8 一般件=材料費（45） （1）材料費的計算由計算公式可得： 45鋼毛坯重量=10.18736/0.65=116.82Kg 合金鋼=0.385/0.65=22.12 Kg(2) 工時費的計算 主要的零件：主要的工時費用=324.328=2594.56元 一般的零件：一般的工時費用=（18.18+29.3）4.5=213.66元 （3）熱處理工時的費用熱處理零件統(tǒng)計如表 6-4 所示：表 6-4 熱處理零件統(tǒng)計序號名稱材料熱處理要求凈重（Kg）1立柱導軌Q235表面鍍鋅0.9332支撐柱LY12涂灰色油漆0.8883軸套45發(fā)藍3.7154支撐架45表面鍍鋅3.35支撐座45調制0.2436軸45調制2.5547套45發(fā)藍0.032熱處理的價格如下表 6-5 所示。表 6-5 目前熱處理的價格序號名稱單價（元/Kg）1鍍鋅1.12涂油漆1.53發(fā)藍14調制1.5因此熱處理加工費用為120.32元。5.4課題技術經濟成本計算課題總的成本=材料費用（45鋼+合金鋼+）+工時費用（一般零件+主要零件）+熱處理的費用+外購件的費用 =1045.2+5554+2594.56+213.66+54.3 =9461.72元通過對以上成本的計算，可以使我們很好地進行選型，根據材料、熱處理、加工工藝等各方面去合理地選擇能夠在滿足其各部件正常工作運轉的前提下降低其個功能部件的實際生產成本，能夠將其整體產品的性價比大幅提高。能否合理的計算成本是檢驗一家企業(yè)各方面水平的重要衡量標準，同時也能為企業(yè)減少不必要的支出，為自己以后進入企業(yè)能更好的工作打下基礎，為企業(yè)帶來更高的經濟效益。第六章 總結本次畢業(yè)設計課題為數控銑床Z軸進給系統(tǒng)結構設計，一開始我對于這個課題只有一個模糊的概念，之后通過對數控銑床各部件結構及其功能的了解，對Z軸進給系統(tǒng)進行了一系列的設計和分析，并在老師的指導下完成了設計任務。而且用CAD繪圖軟件繪制出了1.張0號總裝配圖以及若干零件圖，總共2.5張的0號圖紙。本次畢業(yè)設計一共用時3個月，在這3個月里我通過查找大量的資料文獻，了解到了數控機床在當下國內外的發(fā)展形勢以及各自的先進技術。之后的各項設計計算，更是使我將這大學四年里所學習的的理論知識做了十分全面的溫習與實踐。本次所設計出來的Z軸進給機構是由西門子伺服電機來驅動的，再經由同步齒形帶傳動，之后驅動滾珠絲桿轉動，從而實現了數控銑床的Z軸進給運動。在設計計算的時候，我通過對其進給系統(tǒng)進行慣量匹配和轉矩匹配，起到了提高其數控銑床的整體性能；對滾珠絲桿的預拉伸量的計算，消除了軸向間隙，以求能夠達到更高的精度；最后的技術經濟分析則讓我對各零部件的價值以及其各自的熱處理方式有了更為直觀的感受。這些實際計算及分析與我過去在書本上所學到的理論知識相結合，對其進給系統(tǒng)結構中所用到的各部件的型號尺寸做了全面的數據分析和強度校核，最終滿足了任務書中的各項要求。致 謝首先十分的感謝劉桂芝老師和卞榮老師在我大學的最后一段學習時間里給予了我非常詳盡并且耐心的指導。從一開始設計的定題，到收集各種相關文獻資料，到設計計算各部件的型號尺寸，到繪制裝配圖零件圖，到撰寫論文，兩位老師都給予了我悉心的指導和必要的幫助。為了指導我們的畢業(yè)設計，兩位老師放棄了自己的休息時間，每天從早上8點鐘開始一直到下午4點多鐘，這期間8個小時左右的時間讓我們能夠在我們遇到設計困難的時候隨時向他們請教詢問，并能在回答我們的問題時十分的耐心講解教導。而且由于我們用來做畢業(yè)設計的教室和兩位老師的辦公室并不在同一教學樓里，所以在這大夏天或者一些下雨天里當我們有問題時還有入兩位老師在大太陽下或者冒雨過來我們教室，這種無私奉獻的敬業(yè)精神令人欽佩，在此我向他們表示我誠摯的感激之情。通過這3個月的不斷努力，我終于完成了我的畢業(yè)設計，這份畢業(yè)設計所包含的絕不止我一個人的心血，雖然這個課題是由我設計出來的，但是在設計之初到完善設計的這個過程還有許多其他人的幫助在里面，比如兩位指導老師，是他們解答了我在設計上所遇到的疑難；又比如和我在同一組的其他同學們，是他們將他們搜集到的資料書籍和我分享，讓我了解到了設計時所需要用到的一些相關標準和公式。在大學這四年里，我在學習上和思想上都受益非淺，這除去我自身的努力之外，還和各位老師、同學和朋友平日里的關心、支持和鼓勵是分不開的。雖然如今我四年的大學生活即將結束了，但是在這四年里發(fā)生的點點滴滴，無論是收獲還是付出，所有的一切我都將一直記憶猶新。在本次畢業(yè)設計完成的過程中，我的兩位指導老師傾注了大量的時間和心血，從開題報告、外文翻譯、尺寸計算、型號設計、裝配圖草圖、零件圖草圖、論文大綱、論文草稿、論