X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)【4張CAD圖紙+畢業(yè)論文】

X-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì) 39頁(yè) 20000字?jǐn)?shù)+說(shuō)明書(shū)+任務(wù)書(shū)+4張CAD圖紙【詳情如下】X-Y數(shù)控工作臺(tái)裝配圖.dwgX-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì) 任務(wù)書(shū).docX-Y數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū).doc導(dǎo)軌底座.dwg工作平臺(tái).dwg滾珠絲桿裝配圖.dwg目  錄摘    要3Abstract4第一章 緒論5第二章 X-Y工作臺(tái)的總體設(shè)計(jì)81.總方案的擬定81.1研究問(wèn)題81.2擬訂方案82.總體方案的確定8第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)101導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算102銑削力的計(jì)算103.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型103.1直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型103.2 滑塊承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取143.3距離額定壽命L的計(jì)算144.滾珠絲杠副的選型與計(jì)算154.1滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)154.2滾珠絲杠副的標(biāo)注方法及精度等級(jí)164.3滾珠絲杠副的支承形式174.4滾珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊184.5剛性絲杠副的技術(shù)與選型184.6滾珠絲杠副的安裝聯(lián)接尺寸214.7滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型225.步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇245.1步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)245.2步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類245.3步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及其選擇255.4步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型275.5步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選295.6步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定316.聯(lián)軸器的選用366.1聯(lián)軸器的分類366.2聯(lián)軸器選用36第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的回顧與展望38結(jié)束語(yǔ)39參考文獻(xiàn)40 摘    要當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué)科技術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的CNC系統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì)Abstract Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotion effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the computer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. New generation's CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops. key words: Integration of machinery foundation，basic component elements ，characteristic ，trend of development.設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求）數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電等多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可，如不齊備，則數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)數(shù)控機(jī)床還是存在很大的差距，因此，必須從大學(xué)生做起努力，為機(jī)床事業(yè)的發(fā)展做出自己的微薄貢獻(xiàn)。X-Y數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱-橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。所以本課題針對(duì)需要，設(shè)計(jì)一種立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)。1.完成工作臺(tái)裝配圖一張；2.設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；3.完成調(diào)研報(bào)告不少于4000字。4.完成外文翻譯不少于3000字。5.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于12000字。2.原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等）1.主要參數(shù)如下：1）立銑刀最大直徑d=15mm；立銑刀齒數(shù)Z=3；2）工作臺(tái)面尺寸為230mm * 230mm，加工范圍250mm * 250mm設(shè)計(jì)工作臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)，選用滾珠絲杠作為傳動(dòng)部件帶動(dòng)工作臺(tái)完成在X-Y方向的直線移動(dòng)。任務(wù)及要求：1.設(shè)計(jì)（研究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求）數(shù)控機(jī)床是機(jī)、電等多學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可，如不齊備，則數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展。與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)數(shù)控機(jī)床還是存在很大的差距，因此，必須從大學(xué)生做起努力，為機(jī)床事業(yè)的發(fā)展做出自己的微薄貢獻(xiàn)。X-Y數(shù)控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱-橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床和數(shù)控鉆床的X-Y工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。所以本課題針對(duì)需要，設(shè)計(jì)一種立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)。1.完成工作臺(tái)裝配圖一張；2.設(shè)計(jì)一套完整的控制系統(tǒng)，選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)；3.完成調(diào)研報(bào)告不少于4000字。4.完成外文翻譯不少于3000字。5.撰寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于12000字。2.原始依據(jù)（包括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等）1.主要參數(shù)如下：1）立銑刀最大直徑d=15mm；立銑刀齒數(shù)Z=3；2）工作臺(tái)面尺寸為230mm * 230mm，加工范圍250mm * 250mm設(shè)計(jì)工作臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)，選用滾珠絲杠作為傳動(dòng)部件帶動(dòng)工作臺(tái)完成在X-Y方向的直線移動(dòng)。3.主要參考文獻(xiàn)1 李曉輝，葉志仁.數(shù)控機(jī)床與加工中心的編程與操作.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2005.  2 徐宏海，謝福春.數(shù)控銑床.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.  3 太遠(yuǎn)金屬切削刀具協(xié)會(huì).金屬切削使用刀具技術(shù).北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002. 1 控工作臺(tái)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 . 2 . 3 第一章 緒論 . 4 第二章 . 7 . 7 究問(wèn)題 . 7 訂方案 . 7 . 8 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 9 1導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 . 9 2銑削力的計(jì)算 . 9 . 10 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型 . 10 塊承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 . 13 離額定壽命 L 的計(jì)算 . 14 . 14 珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) . 14 珠絲杠副的標(biāo)注方法及精度等級(jí) . 15 珠絲杠副的支承形式 . 16 珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 . 17 性絲杠副的技術(shù)與選型 . 17 珠絲杠副的安裝聯(lián)接尺寸 . 21 珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 . 21 . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類 . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及其選擇 . 24 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 . 26 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選 . 29 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定 . 30 . 35 軸器的分類 . 35 軸器選用 . 35 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的回顧與展望 . 37 結(jié)束語(yǔ) . 38 參考文獻(xiàn) . 39 2 摘 要 當(dāng)今世界 電子 技術(shù)迅速 發(fā)展 ，微處理器、微型 計(jì)算 機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛 應(yīng)用 ，對(duì) 各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué) 科技 術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的 統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì) 3 ow in of to A of of is so on of s of of as as of of 4 第一章 緒論 總方案的擬訂 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造和自動(dòng)化領(lǐng)域，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ 車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前代表數(shù)控機(jī)床最前沿的坐標(biāo)機(jī)床在世界某些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展到 6經(jīng)實(shí)現(xiàn)了比較完善的閉環(huán)伺服控制。 工作臺(tái)是機(jī)床上必不可少的部件，工作臺(tái)的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中還有很多現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的許多普通機(jī)床和閑置 設(shè)備，經(jīng)過(guò)數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 步進(jìn)電機(jī)的選用、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、電氣控制部分的設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)。 間滑臺(tái)、底座等零部件組成 ,各自之間均以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副相聯(lián) ,以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。設(shè)下底座的傳動(dòng)系統(tǒng)為橫向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 導(dǎo)軌為縱向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 一般來(lái)說(shuō) ,數(shù)控切割機(jī)床的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦力可忽略不計(jì) ,但滾珠絲杠副 ,以及齒輪 之間的滑動(dòng)摩擦不能忽略 ,這些摩擦力矩會(huì)影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施 ,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)控制在很小的范圍， 當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀 在我國(guó)對(duì)外開(kāi)放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程 5 度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最 基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。 （一）、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 ,他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè) 車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看 ,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面 : (1)、 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率 ,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。從 會(huì)情況來(lái)看 ,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/ 甚至更高 ,空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/ 前世界上許多汽車廠 ,包括我國(guó)的上海通用汽車公司 ,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。在加工精度方面 ,近 10 年來(lái) ,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 5 m ,精密級(jí)加工中心則從 3 5 m ,提 高到 1 m 并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) m 。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工 ,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 (2) 、 5 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工 ,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削 ,不僅光潔度高 ,而且效率也大幅度提高。但過(guò)去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因 ,其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍 ,加之編程技術(shù)難度較大 ,制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn) ,使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化 ,其制造難度和成本大幅度降低 ,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床 含 5 面加工機(jī)床 的發(fā)展。 (3) 、智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng) ,智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面 :為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化 ,如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制 ,工藝參數(shù)自動(dòng)生成 ;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智 能化 ,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。目前開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求 ,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估 計(jì) 我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階段。在此階段 ,由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的制 ,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進(jìn)技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立 6 起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段 ,由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視 ,以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善 ,我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和 “九五”期間 ,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段?？v觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程 ,特別是經(jīng)過(guò) 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻關(guān) ,總體來(lái)看取得的成績(jī)還是不小。 （三）、對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 (1) 、戰(zhàn)略考慮。我國(guó)是制造大國(guó) ,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移 ,所以 ,我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。首先從社會(huì)安全看 ,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè) ,制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平 ,而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力 ,保障社會(huì)的穩(wěn)定 ;其次從 國(guó)防安全看 ,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì) ,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。 (2)、發(fā)展策略。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā) ,以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機(jī)如量大面廣的數(shù) 控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件 數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等 的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品 ;沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品 ;當(dāng)然 ,沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。 7 第二章 作臺(tái)的總體設(shè)計(jì) 究問(wèn)題 本次課程設(shè)計(jì)所要求設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)型 控工作臺(tái)，用于數(shù)控銑床上 面以提高工作效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)要求中，工作臺(tái)尺寸并不大，切削力小，重復(fù)定位精度也不高。工作臺(tái)行程也比較小，經(jīng)比較傳動(dòng)部分選滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)更有利于結(jié)構(gòu)的緊湊性。 訂方案 1） 導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向和承載，在數(shù)控機(jī)床上常使用塑料導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料，可與淬硬的鑄鐵支承導(dǎo)軌或鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副，它具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速不易爬行、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)。故本設(shè)計(jì)中采用貼塑導(dǎo)軌，并選用承載能力大，剛度高的雙矩形導(dǎo)軌。 2） 將原有的絲杠螺母副改為摩擦阻力矩小，傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副。 3） 伺服電機(jī)采用被廣泛應(yīng)用的步進(jìn)電機(jī)。 及目前國(guó)內(nèi)外很多機(jī)床廠生產(chǎn)的此 類機(jī)床均采了開(kāi)環(huán)控制并取得了很好的效果，因此本次設(shè)計(jì)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，選用 8 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 軌副的選用 要設(shè)計(jì)的 作臺(tái)是用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定 位精度高，因此，決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 桿螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足 定位精度，滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到。滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除方向間隙。 服電動(dòng)機(jī)的選用 任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快速度也只有 3000mm/因此，本設(shè)計(jì)不必要采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可以選擇開(kāi)環(huán)控制，也可以選擇閉環(huán)控制。任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高的，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式編碼器，用以測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。 考慮到 X、 Y 兩個(gè)方向的加工范圍相同， 承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量， X、 Y 兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)，以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。 1） 立銑刀的最大直徑 d=152） 立銑刀的齒數(shù) Z=33） 最大銑削寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =154） 最大背吃刀量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =85） 加工材料為碳素鋼或有色金屬 ; 6） X、 Y 方向的脈沖當(dāng)量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 沖 ; 7） X 、 Y 方向的定位精度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 8）工作臺(tái)面尺 寸為 230mm x 230加工范圍為 250mm x 2509）工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 3000mm/10）工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 9 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為 800N。 2銑削力的計(jì)算 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。立銑刀的計(jì)算公式為 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =118 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 先選擇銑刀直徑 d=15數(shù) Z=3,為了計(jì)算最大的銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，取最大銑削寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =15吃刀量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。=8齒進(jìn)給量 錯(cuò)誤 !未找到引用 源。 =刀轉(zhuǎn)速 n=300r/由公式求得最大銑削力為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =118x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 463N 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，考慮逆銑時(shí)的情況，可估計(jì)三個(gè)方向的銑削力分別：錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =未找到引用源。 =1609N,錯(cuò)誤 !未找到引用源。=未找到引用源。 =556N,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =未找到引用源。 =366N. 現(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =556N,受到水平方向的銑削力分別為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲杠軸線方向），則縱向銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1609N,徑向銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =366N。 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的工作原理與裝配方式 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成，一般滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會(huì)經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回導(dǎo)軌返回，在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。 裝 配時(shí)常將兩根導(dǎo)軌固定在支承件上，每根導(dǎo)軌上一般有兩個(gè)滑塊，滑塊固定在移動(dòng)件上。若移動(dòng)件較長(zhǎng)，可在一根導(dǎo)軌上裝兩個(gè)以上的滑塊；若移動(dòng)件較寬，可選用兩根以上的導(dǎo)軌。兩根導(dǎo)軌中，一根為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，另一根為從動(dòng)導(dǎo) 10 軌，基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面 A，其上滑塊有基準(zhǔn)面 B。安裝時(shí)先固定基準(zhǔn)導(dǎo)軌，之后以基準(zhǔn)導(dǎo)軌校正從動(dòng)導(dǎo)軌，達(dá)到裝配要求時(shí)再緊固從動(dòng)導(dǎo)軌。 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的標(biāo)注方法及導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列 不同廠商的標(biāo)注方法略有不同。濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)軌副標(biāo)注示例 A 2 2(2) J 滾動(dòng)功能部件代號(hào) 產(chǎn)品分類代號(hào) 導(dǎo)軌規(guī)格代號(hào) 滑塊形式代號(hào) 單根導(dǎo)軌上使用的滑塊數(shù) 預(yù)加載荷類型代號(hào) 同一平面上使用的導(dǎo)軌數(shù) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度尺寸 單根導(dǎo)軌接長(zhǎng)件數(shù) 精度等級(jí) 基準(zhǔn)導(dǎo)軌代號(hào) 向等載荷型 軌長(zhǎng)度系列 導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列一般由廠家給出， (單位： 導(dǎo)軌副型號(hào) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列 80 340 400 460 520 580 640 700 820 940 40 400 520 580 640 760 820 1000 1120 1240 60 640 800 1000 1240 1360 1480 1840 1960 3000 20 600 840 1000 1080 1240 1480 2200 2440 3000 50 650 750 850 950 1250 1450 2050 2550 3000 60 780 900 1020 1260 1380 1500 2220 2700 3000 20 970 1120 1270 1420 1570 1720 2320 2770 3000 11 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 作載荷的計(jì)算 工作載荷是影響導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)，多采用雙向?qū)к?、四滑塊的支承形式。常見(jiàn)的工作臺(tái)受力，任一滑塊所受到的工作載荷可由以下公式進(jìn)行計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未 找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 ) 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 位 位 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 位為 離額定壽命的計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算，是以在一定載荷下行走一定距離后， 90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,該行走距離稱為距離額定壽命。滾動(dòng)體不同時(shí)，距離額定壽命 L 的計(jì)算公式也不同。 滾動(dòng)體為球時(shí)： L=(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 )=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 中 位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 硬度系數(shù) 滾道硬度（ 50 55 5864 度系數(shù) 12 工作溫度 / 100 100150 150200 200250 觸系數(shù) 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) 1 2 3 4 5 度系數(shù) 精度系數(shù) 2 3 4 5 荷系數(shù) 工況 無(wú)外部沖擊或振動(dòng)的低速場(chǎng)合，速度小于 15m/明顯沖擊或振動(dòng)的中速場(chǎng)合，速度為1560m/外部沖擊或振動(dòng)的高速場(chǎng)合，速度對(duì)于60m/ 2時(shí)額定壽命的計(jì)算 根據(jù)距離額定壽命，可以計(jì)算出導(dǎo)軌副的小時(shí)額定壽命，計(jì)算公式為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 h; L 位為 位為 m; n 品選型 從產(chǎn)品樣本中選定導(dǎo)軌副的型號(hào)后，可根據(jù)給定的額定載荷計(jì)算出導(dǎo)軌副的距離額定壽命和小時(shí)額定壽命。常見(jiàn)球?qū)к壍木嚯x期望壽命為 50子導(dǎo)軌為100所得結(jié)果大于導(dǎo)軌的預(yù)期壽命，則初選的型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，也可以先給出導(dǎo)軌副的期望壽命，再反推出額定載 荷，據(jù)此選擇合適的型號(hào)。 當(dāng)滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作速度較低、靜載荷較大時(shí)，選型時(shí)還應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 不小于工作靜載荷的兩倍。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的安裝聯(lián)接尺寸 安裝聯(lián)接尺寸一般由廠家提供。 塊承受工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 13 工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本設(shè)計(jì)中的 作臺(tái)為水平放置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +動(dòng)部件重量 G=800N，外加載荷 F=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =556N,代入上式得到最大的工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =756N= 根據(jù)工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =選直線導(dǎo)軌副的型號(hào)為 列的，其額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 任務(wù)書(shū)規(guī)定工作臺(tái)面的尺寸為 230工范圍為 250慮到工作行程應(yīng)該留 有一定的余量，按照標(biāo)準(zhǔn)的系列，選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 520 的計(jì)算 上述選取的 列 導(dǎo)軌副的滾道為 60溫度不超過(guò) 100 度，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為 4 級(jí)，工作速度較低，載荷不大。分別選取硬度為系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =度系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =度系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =荷系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =入公式得到距離壽命： L=(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 )649 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 期望值 50距離額定壽命滿足要求。 ：直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副具有摩擦因素小、不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器等。其缺點(diǎn)是抗振性較差、成本較高。 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母的滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，滾珠通過(guò)此裝置自動(dòng)返回其入口，形成循環(huán)回路。 滾珠絲桿副具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、試用 壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器和數(shù)控機(jī)床等。滾珠絲杠副由專門的工廠制造，當(dāng)型號(hào)計(jì)算選定后，可以外購(gòu)或定制。 17587 1998） 滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)如下： （ 1）公稱直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 用于標(biāo)識(shí)的尺寸值 （ 2）節(jié)圓直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠與滾珠螺母體及滾珠絲杠位于理論接觸點(diǎn)時(shí)，滾珠球心包絡(luò)的圓柱直徑。節(jié)圓直徑通常與滾珠絲杠的公稱直徑相等。 （ 3）導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠螺母相對(duì)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn) 2 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 弧度時(shí)的行程。 14 （ 4）公稱導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 通常用作尺寸標(biāo)識(shí)的導(dǎo)程值 （ 5）行程 l 轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠或滾珠螺母時(shí)，滾珠絲杠或滾珠螺母的軸向位移量。 （ 6）有效行程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 有指定精度要求的行程部分 (即行程加上滾珠螺母體的長(zhǎng)度 )。 此外，還有絲杠螺紋外徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、絲杠螺紋底徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體外徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體螺紋 底徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體螺紋內(nèi)徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、滾珠直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、絲杠螺紋全長(zhǎng) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 等。 注方法 15 滾珠絲杠副國(guó)家標(biāo)識(shí)符號(hào)的內(nèi)容如圖所示。不同生產(chǎn)廠家的標(biāo)注方法略有不同，一般廠商往往省略 符，以其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型號(hào)開(kāi)頭。以山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司滾珠絲桿副為列， 標(biāo)注方法如下圖所示。 C D M 50 10 3 精度等級(jí)（ 1， 2， 3， 4， 5， 7， 10 類型（ P 為定位型， T 為傳動(dòng)型） 負(fù)荷鋼球圈數(shù)（ 3， 4， 5） 旋向（右旋不標(biāo)，左旋標(biāo) 公稱導(dǎo)程 公稱直徑 結(jié)構(gòu)特征 (M 為埋入式， T 為凸出式 ) 預(yù)緊方式（ D 為墊片預(yù)緊， B 為變位導(dǎo)程預(yù)緊） 循環(huán)方式（ C 為外循環(huán)插管式， G 為內(nèi)循環(huán)固定式） 度等級(jí) 根據(jù) 1998 標(biāo)準(zhǔn)，滾珠絲杠副的精度被分為 1、 2、 3、 4、 5、 7、10 七個(gè)等級(jí)，其中最高精度等級(jí)為 1 級(jí)，最低精度為 10 級(jí)。不同設(shè)備推薦選用的精度等級(jí)不同，不同的滾珠絲杠副類型，需要進(jìn)行項(xiàng)目檢驗(yàn)。 滾珠 絲杠副的支承形式主要用來(lái)約束絲杠的軸向竄動(dòng)，其結(jié)構(gòu)形式可分為四種類型，具體分類及特點(diǎn)如下表： 滾珠絲杠副的支承形式 支承形式 特點(diǎn) 雙推 自由 1. 剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性低 2. 設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉伸 3. 試用于較短和垂直安裝的絲杠 雙推 簡(jiǎn)支 1. 臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高 2. 絲杠有熱膨脹的余地 3. 適用于較長(zhǎng)的臥式安裝的絲杠 16 單推 單推 可根據(jù)預(yù)計(jì)溫升產(chǎn)生的熱膨脹量進(jìn)行預(yù)拉伸 雙推 雙推 1. 絲杠的軸向剛度高 2. 絲杠一般不會(huì)受壓，無(wú)壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題 3. 可用預(yù)拉伸減小因絲杠自重引起的下垂 4. 適用于對(duì)剛度和位移精度要求高的場(chǎng)合 為了提高滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和軸向剛度，安裝時(shí)需要消除絲杠與螺母之間的傳動(dòng)間隙，并對(duì)絲杠 螺母的絲杠副，在出廠前通常采用過(guò)盈滾珠預(yù)緊或變導(dǎo)程自預(yù)緊，絲杠與螺母之間幾乎沒(méi)有間隙，用戶試用時(shí)不必考慮。對(duì)于雙螺母的絲杠副，常用墊片調(diào)整預(yù)緊和螺紋調(diào)整預(yù)緊兩種方式。 （ 1）墊片調(diào)整預(yù)緊 通過(guò)調(diào)整墊片的厚度，可使兩螺母產(chǎn)生軸向位移，從而達(dá)到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊的目的。該方式結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、剛度高，修磨墊片的厚度即可控制預(yù)緊。 （ 2）螺紋調(diào)整預(yù)緊 調(diào)整旋轉(zhuǎn)圓螺 母，即可消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，再用圓螺母鎖緊防松。預(yù)緊后，螺母 3 和螺母 4 中滾珠的受力方向相反，從而消除了軸向間隙。這種方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，缺點(diǎn)是不精確定量調(diào)整。 大工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算 最大工作載荷是 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠副的進(jìn)給力、移動(dòng)部件的重力，以及作用在導(dǎo)軌上的切削分力所產(chǎn)生的摩擦力?？梢钥闯?，拖板所承受載荷與切削力存在以下對(duì)應(yīng)關(guān) 系：進(jìn)給方向載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，橫向載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，垂直載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 最大工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式如下表所示： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及參考系數(shù) 導(dǎo)軌類型 實(shí)驗(yàn)公式 K 矩形導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +G) 尾導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 ! 17 用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源 。 +G) 三角形或綜合導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +G) ：上述摩擦因素 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 均指滑動(dòng)導(dǎo)軌。對(duì)于貼塑導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =動(dòng)導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 表中， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為進(jìn)給方向載荷， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為橫向載荷，錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為垂直載荷，單位均為 N; G 為移動(dòng)部件總重力，單位為 N；K 為顛覆力矩影響系數(shù)； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為導(dǎo)軌的摩擦因素。 大動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算 最大動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算公式如下： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠絲杠副的壽命，單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =60誤 !未找到引用源。 (其中 通機(jī)械取 T=500010000h，數(shù)控機(jī)床及一般機(jī)電設(shè)備取 T=15000h;n 為絲桿每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) )； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 載荷系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 硬度系數(shù)（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 58，于 55，取 于 ，取 于 50 于 45，取 ; 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為 N。 格型號(hào)的初選 初選滾珠絲杠副的規(guī)格時(shí)，應(yīng)使用額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下（ n 10r/時(shí)間承受工作載荷時(shí)，還應(yīng)使其額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (23)錯(cuò)誤 !未找 到引用源。 。 載荷系數(shù) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 平穩(wěn)或輕度沖擊 等沖擊 大沖擊或振動(dòng) 據(jù)額定動(dòng)載 荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，選擇滾珠絲杠副的規(guī)格型號(hào)和有關(guān)參數(shù)時(shí)要注意公稱直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 應(yīng)盡量選用優(yōu)先組合，同時(shí)還要滿足控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)程的要求。 動(dòng)效率的計(jì)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 一般在 間，可由下式計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 絲杠的螺旋升角，由 誤 !未找到引用源。 /錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ); 18 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦角，一般取 10。 度的驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響定位精準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。 （ 1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 在總變形量中占的比重較大，可按下式計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 a 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 絲杠的最大工作載荷，單位為 N； 位為 的 E=誤 !未找到引用源。 誤 !未找到引用源。 確定的截面積，單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ; 位為 誤 !未找到引用源。 確定的截面慣性矩（ I=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 /64） ,單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 其中，“ +”號(hào)用于拉伸，“ -”號(hào)用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩 M 一般較小，式中第 2 項(xiàng)在計(jì)算時(shí)可以酌情忽略。 （ 2） 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 可從產(chǎn)品型號(hào)中查出，或由下式計(jì)算： 無(wú)預(yù)緊壓力時(shí) 錯(cuò) 誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 有預(yù)緊壓力時(shí) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 -任務(wù)及要求： 究）內(nèi)容和要求（包括設(shè)計(jì)或研究?jī)?nèi)容、主要指標(biāo)與技術(shù)參數(shù)，并根據(jù)課題性質(zhì)對(duì)學(xué)生提出具體要求） 數(shù)控機(jī)床 是機(jī)、電 等多 學(xué)科各種高科技的綜合性組合，特別是以電子、計(jì)算機(jī)等現(xiàn)代先進(jìn)技術(shù)為基石，必須具有鞏固的技術(shù)基礎(chǔ)，互相配套，缺一不可 ， 如不齊備 ，則數(shù)控機(jī)床難以順利發(fā)展。 與發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)數(shù)控機(jī)床還是存在很大的差距，因此，必須從大學(xué)生做起努力，為機(jī)床事業(yè)的發(fā)展做出自己的微薄貢獻(xiàn)。 控工作臺(tái)是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 控銑床和數(shù)控鉆床的 作臺(tái) 、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。所以本課題針對(duì)需要，設(shè)計(jì)一種立式數(shù)控銑床使用的 用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)； 000字。 000字。 2000字。 括設(shè)計(jì)或論文的工作基礎(chǔ)、研究條件、應(yīng)用環(huán)境、工作目的等） 1）立銑刀最大直徑 d=15銑刀齒數(shù) Z=3； 2）工作臺(tái)面尺寸為 230 230工范圍 250 250計(jì)工作臺(tái)機(jī)械機(jī)構(gòu)，選用滾珠絲杠作為傳動(dòng)部件帶動(dòng)工作臺(tái)完成在 向的直線移動(dòng)。 1 李曉輝，葉志仁 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2005. 2 徐宏海，謝福春 北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2003. 3 太遠(yuǎn)金屬切削刀具協(xié)會(huì) 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2002. 指導(dǎo)教師簽字： 教研室主任簽字： 年 月 日 1 控工作臺(tái)設(shè)計(jì) 目 錄 摘 要 . 2 . 3 第一章 緒論 . 4 第二章 . 7 . 7 究問(wèn)題 . 7 訂方案 . 7 . 8 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) . 9 1導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 . 9 2銑削力的計(jì)算 . 9 . 10 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的選型 . 10 塊承受工作載荷 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 . 13 離額定壽命 L 的計(jì)算 . 14 . 14 珠絲杠副的主要尺寸參數(shù) . 14 珠絲杠副的標(biāo)注方法及精度等級(jí) . 15 珠絲杠副的支承形式 . 16 珠絲杠副軸向間隙的調(diào)整與預(yù)緊 . 17 性絲杠副的技術(shù)與選型 . 17 珠絲杠副的安裝聯(lián)接尺寸 . 21 珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 . 21 . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn) . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的分類 . 23 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的參數(shù)及其選擇 . 24 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算與選型 . 26 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的初選 . 29 進(jìn)電動(dòng)機(jī)的確定 . 30 . 35 軸器的分類 . 35 軸器選用 . 35 第四章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的回顧與展望 . 37 結(jié)束語(yǔ) . 38 參考文獻(xiàn) . 39 2 摘 要 當(dāng)今世界 電子 技術(shù)迅速 發(fā)展 ，微處理器、微型 計(jì)算 機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛 應(yīng)用 ，對(duì) 各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。一個(gè)較完善的機(jī)電一體化系統(tǒng)，應(yīng)包含以下幾個(gè)基本要素：機(jī)械本體、動(dòng)力與驅(qū)動(dòng)部分、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、傳感測(cè)試部分、控制及信息處理部分。機(jī)電一體化是系統(tǒng)技術(shù)、計(jì)算機(jī)與信息處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)、檢測(cè)傳感技術(shù)、伺服傳動(dòng)技術(shù)和機(jī)械技術(shù)等多學(xué) 科技 術(shù)領(lǐng)域綜合交叉的技術(shù)密集型系統(tǒng)工程。新一代的 統(tǒng)這類典型機(jī)電一體化產(chǎn)品正朝著高性能、智能化、系統(tǒng)化以及輕量、微型化方向發(fā)展。 關(guān)鍵字：機(jī)電一體化的基礎(chǔ) 基本組成要素 特點(diǎn) 發(fā)展趨勢(shì) 3 ow in of to A of of is so on of s of of as as of of 4 第一章 緒論 總方案的擬訂 數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字指令來(lái)實(shí)現(xiàn)一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)械設(shè)備動(dòng)作控制的技術(shù)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造和自動(dòng)化領(lǐng)域，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且 隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè)（ 車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用 隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也正朝著高性能、高精度、高速度、高柔性化、模塊化和網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展。目前代表數(shù)控機(jī)床最前沿的坐標(biāo)機(jī)床在世界某些發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)發(fā)展到 6經(jīng)實(shí)現(xiàn)了比較完善的閉環(huán)伺服控制。 工作臺(tái)是機(jī)床上必不可少的部件，工作臺(tái)的自動(dòng)化能大大減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。數(shù)控工作臺(tái)設(shè)計(jì)在生產(chǎn)實(shí)踐中還有很多現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)效益。隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，機(jī)械行業(yè)的許多普通機(jī)床和閑置 設(shè)備，經(jīng)過(guò)數(shù)控改造以后，不但可以提高加工精度和勞動(dòng)生產(chǎn)率，而且能有效的適應(yīng)多品種，小批量的市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要，使之更有效的發(fā)揮經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 步進(jìn)電機(jī)的選用、傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)、電氣控制部分的設(shè)計(jì)和相關(guān)軟件的設(shè)計(jì)。 間滑臺(tái)、底座等零部件組成 ,各自之間均以滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副相聯(lián) ,以保證相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度。設(shè)下底座的傳動(dòng)系統(tǒng)為橫向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 導(dǎo)軌為縱向傳動(dòng)系統(tǒng)，即 一般來(lái)說(shuō) ,數(shù)控切割機(jī)床的滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的摩擦力可忽略不計(jì) ,但滾珠絲杠副 ,以及齒輪 之間的滑動(dòng)摩擦不能忽略 ,這些摩擦力矩會(huì)影響電機(jī)的步距精度。另外由于采取了一系列的消隙、預(yù)緊措施 ,其產(chǎn)生的負(fù)載波動(dòng)應(yīng)控制在很小的范圍， 當(dāng)今世界數(shù)控技術(shù)及裝備發(fā)展的趨勢(shì)及我國(guó)數(shù)控裝備技術(shù)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化的現(xiàn)狀 在我國(guó)對(duì)外開(kāi)放進(jìn)一步深化的新環(huán)境下 ,發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備、提高我國(guó)制造業(yè)信息化水平和國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)能力的重要性 ,并從戰(zhàn)略和策略兩個(gè)層面提出了發(fā)展我國(guó)數(shù)控技術(shù)及裝備的幾點(diǎn)看法。 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程 5 度 ,數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的使能技術(shù)和最 基本的裝備 ,又是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。數(shù)控技術(shù)是用數(shù)字信息對(duì)機(jī)械運(yùn)動(dòng)和工作過(guò)程進(jìn)行控制的技術(shù) ,而數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù)為代表的新技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)制造產(chǎn)業(yè)和新興制造業(yè)的滲透形成的機(jī)電一體化產(chǎn)品 ,其技術(shù)范圍覆蓋很多領(lǐng)域。 （一）、數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)。 數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來(lái)了革命性的變化 ,使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征 ,而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大 ,他對(duì)國(guó)計(jì)民生的一些重要行業(yè) 車、輕工、醫(yī)療等的發(fā)展起著越來(lái)越重要的作用。從目前世界上數(shù)控技術(shù)及其裝備發(fā)展的趨勢(shì)來(lái)看 ,其主要研究熱點(diǎn)有以下幾個(gè)方面 : (1)、 高速、高精加工技術(shù)及裝備的新趨勢(shì) 效率、質(zhì)量是先進(jìn)制造技術(shù)的主體。高速、高精加工技術(shù)可極大地提高效率 ,提高產(chǎn)品的質(zhì)量和檔次 ,縮短生產(chǎn)周期和提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。從 會(huì)情況來(lái)看 ,高速加工中心進(jìn)給速度可達(dá) 80m/ 甚至更高 ,空運(yùn)行速度可達(dá) 100m/ 前世界上許多汽車廠 ,包括我國(guó)的上海通用汽車公司 ,已經(jīng)采用以高速加工中心組成的生產(chǎn)線部分替代組合機(jī)床。在加工精度方面 ,近 10 年來(lái) ,普通級(jí)數(shù)控機(jī)床的加工精度已由 10 5 m ,精密級(jí)加工中心則從 3 5 m ,提 高到 1 m 并且超精密加工精度已開(kāi)始進(jìn)入納米級(jí) m 。為了實(shí)現(xiàn)高速、高精加工 ,與這配套的功能部件如電主軸、直線電機(jī)得到了快速的發(fā)展 ,應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)一步擴(kuò)大。 (2) 、 5 軸聯(lián)動(dòng)加工和復(fù)合加工機(jī)床快速發(fā)展 采用 5 軸聯(lián)動(dòng)對(duì)三維曲面零件的加工 ,可用刀具最佳幾何形狀進(jìn)行切削 ,不僅光潔度高 ,而且效率也大幅度提高。但過(guò)去因 5 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控系統(tǒng)、主機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等原因 ,其價(jià)格要比 3 軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床高出數(shù)倍 ,加之編程技術(shù)難度較大 ,制約了 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床的發(fā)展。當(dāng)前由于電主軸的出現(xiàn) ,使得實(shí)現(xiàn) 5 軸聯(lián)動(dòng)加工的復(fù)合主軸頭結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化 ,其制造難度和成本大幅度降低 ,數(shù)控系統(tǒng)的價(jià)格差距縮小。因此促進(jìn)了復(fù)合主軸頭類型 5 軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床和復(fù)合加工機(jī)床 含 5 面加工機(jī)床 的發(fā)展。 (3) 、智能化、開(kāi)放式、網(wǎng)絡(luò)化成為當(dāng)代數(shù)控系統(tǒng)發(fā)展的主要趨勢(shì) 21 世紀(jì)的數(shù)控裝備將是具有一定智能化的系統(tǒng) ,智能化的內(nèi)容包括在數(shù)控系統(tǒng)中的各個(gè)方面 :為追求加工效率和加工質(zhì)量方面的智能化 ,如加工過(guò)程的自適應(yīng)控制 ,工藝參數(shù)自動(dòng)生成 ;為提高驅(qū)動(dòng)性能及使用連接方便的智 能化 ,如前饋控制、電機(jī)參數(shù)的自適應(yīng)運(yùn)算、自動(dòng)識(shí)別負(fù)載自動(dòng)選定模型、自整定等。數(shù)控系統(tǒng)開(kāi)放化已經(jīng)成為數(shù)控系統(tǒng)的未來(lái)之路。目前開(kāi)放數(shù)控系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)規(guī)范、通信規(guī)范、配置規(guī)范、運(yùn)行平臺(tái)、數(shù)控系統(tǒng)功能庫(kù)以及數(shù)控系統(tǒng)功能軟件開(kāi)發(fā)工具等是當(dāng)前研究的核心。網(wǎng)絡(luò)化數(shù)控裝備是近兩年國(guó)際著名機(jī)床博覽會(huì)的一個(gè)新亮點(diǎn)。數(shù)控裝備的網(wǎng)絡(luò)化將極大地滿足生產(chǎn)線、制造系統(tǒng)、制造企業(yè)對(duì)信息集成的需求 ,也是實(shí)現(xiàn)新的制造模式如敏捷制造、虛擬企業(yè)、全球制造的基礎(chǔ)單元 ,反映了數(shù)控機(jī)床加工向網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展的趨勢(shì)。對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基本估 計(jì) 我國(guó)數(shù)控技術(shù)起步于 1958 年 ,近 50 年的發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)階段：第一階段從 1958 年到 1979 年 ,即封閉式發(fā)展階段。在此階段 ,由于國(guó)外的技術(shù)封鎖和我國(guó)的基礎(chǔ)條件的制 ,數(shù)控技術(shù)的發(fā)展較為緩慢。第二階段是在國(guó)家的“六五”、“七五”期間以及“八五”的前期 ,即引進(jìn)技術(shù) ,消化吸收 ,初步建立 6 起國(guó)產(chǎn)化體系階段。在此階段 ,由于改革開(kāi)放和國(guó)家的重視 ,以及研究開(kāi)發(fā)環(huán)境和國(guó)際環(huán)境的改善 ,我國(guó)數(shù)控技術(shù)的研究、開(kāi)發(fā)以及在產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化方面都取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。第三階段是在國(guó)家的“八五”的后期和 “九五”期間 ,即實(shí)施產(chǎn)業(yè)化的研究 ,進(jìn)入市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)階段?？v觀我國(guó)數(shù)控技術(shù)近 50 年的發(fā)展歷程 ,特別是經(jīng)過(guò) 4 個(gè) 5 年計(jì)劃的攻關(guān) ,總體來(lái)看取得的成績(jī)還是不小。 （三）、對(duì)我國(guó)數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的戰(zhàn)略思考 (1) 、戰(zhàn)略考慮。我國(guó)是制造大國(guó) ,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移 ,所以 ,我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái)重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。首先從社會(huì)安全看 ,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè) ,制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平 ,而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力 ,保障社會(huì)的穩(wěn)定 ;其次從 國(guó)防安全看 ,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì) ,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。 (2)、發(fā)展策略。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā) ,以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā)展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開(kāi)發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機(jī)如量大面廣的數(shù) 控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件 數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等 的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品 ;沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品 ;當(dāng)然 ,沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。 7 第二章 作臺(tái)的總體設(shè)計(jì) 究問(wèn)題 本次課程設(shè)計(jì)所要求設(shè)計(jì)的是簡(jiǎn)單的經(jīng)濟(jì)型 控工作臺(tái)，用于數(shù)控銑床上 面以提高工作效率和減輕勞動(dòng)強(qiáng)度。在設(shè)計(jì)要求中，工作臺(tái)尺寸并不大，切削力小，重復(fù)定位精度也不高。工作臺(tái)行程也比較小，經(jīng)比較傳動(dòng)部分選滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)更有利于結(jié)構(gòu)的緊湊性。 訂方案 1） 導(dǎo)軌的作用是導(dǎo)向和承載，在數(shù)控機(jī)床上常使用塑料導(dǎo)軌。動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料，可與淬硬的鑄鐵支承導(dǎo)軌或鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副，它具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速不易爬行、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)。故本設(shè)計(jì)中采用貼塑導(dǎo)軌，并選用承載能力大，剛度高的雙矩形導(dǎo)軌。 2） 將原有的絲杠螺母副改為摩擦阻力矩小，傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副。 3） 伺服電機(jī)采用被廣泛應(yīng)用的步進(jìn)電機(jī)。 及目前國(guó)內(nèi)外很多機(jī)床廠生產(chǎn)的此 類機(jī)床均采了開(kāi)環(huán)控制并取得了很好的效果，因此本次設(shè)計(jì)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，選用 8 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 軌副的選用 要設(shè)計(jì)的 作臺(tái)是用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定 位精度高，因此，決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 桿螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足 定位精度，滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲杠副才能達(dá)到。滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除方向間隙。 服電動(dòng)機(jī)的選用 任務(wù)書(shū)規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快速度也只有 3000mm/因此，本設(shè)計(jì)不必要采用高檔次的伺服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可以選擇開(kāi)環(huán)控制，也可以選擇閉環(huán)控制。任務(wù)書(shū)所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是偏高的，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)的過(guò)程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用半閉環(huán)控制，擬在電動(dòng)機(jī)的尾部轉(zhuǎn)軸上安裝增量式編碼器，用以測(cè)量電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的分辨率應(yīng)與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角相匹配。 考慮到 X、 Y 兩個(gè)方向的加工范圍相同， 承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量， X、 Y 兩個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、減速裝置、伺服電動(dòng)機(jī)，以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。 1） 立銑刀的最大直徑 d=152） 立銑刀的齒數(shù) Z=33） 最大銑削寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =154） 最大背吃刀量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =85） 加工材料為碳素鋼或有色金屬 ; 6） X、 Y 方向的脈沖當(dāng)量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 沖 ; 7） X 、 Y 方向的定位精度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 8）工作臺(tái)面尺 寸為 230mm x 230加工范圍為 250mm x 2509）工作臺(tái)空載最快移動(dòng)速度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 3000mm/10）工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 9 第三章 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為 800N。 2銑削力的計(jì)算 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。立銑刀的計(jì)算公式為 ： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =118 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 先選擇銑刀直徑 d=15數(shù) Z=3,為了計(jì)算最大的銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，取最大銑削寬度 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =15吃刀量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。=8齒進(jìn)給量 錯(cuò)誤 !未找到引用 源。 =刀轉(zhuǎn)速 n=300r/由公式求得最大銑削力為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =118x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 x 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 463N 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，考慮逆銑時(shí)的情況，可估計(jì)三個(gè)方向的銑削力分別：錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =未找到引用源。 =1609N,錯(cuò)誤 !未找到引用源。=未找到引用源。 =556N,錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =未找到引用源。 =366N. 現(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =556N,受到水平方向的銑削力分別為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。今將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲杠軸線方向），則縱向銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =1609N,徑向銑削力 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =366N。 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的工作原理與裝配方式 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副由導(dǎo)軌和滑塊兩部分組成，一般滑塊中裝有兩組滾珠，當(dāng)滾珠從工作軌道滾到滑塊端部時(shí)，會(huì)經(jīng)端面擋板和滑塊中的返回導(dǎo)軌返回，在導(dǎo)軌和滑塊之間的滾道內(nèi)循環(huán)滾動(dòng)。 裝 配時(shí)常將兩根導(dǎo)軌固定在支承件上，每根導(dǎo)軌上一般有兩個(gè)滑塊，滑塊固定在移動(dòng)件上。若移動(dòng)件較長(zhǎng)，可在一根導(dǎo)軌上裝兩個(gè)以上的滑塊；若移動(dòng)件較寬，可選用兩根以上的導(dǎo)軌。兩根導(dǎo)軌中，一根為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，另一根為從動(dòng)導(dǎo) 10 軌，基準(zhǔn)導(dǎo)軌上有基準(zhǔn)面 A，其上滑塊有基準(zhǔn)面 B。安裝時(shí)先固定基準(zhǔn)導(dǎo)軌，之后以基準(zhǔn)導(dǎo)軌校正從動(dòng)導(dǎo)軌，達(dá)到裝配要求時(shí)再緊固從動(dòng)導(dǎo)軌。 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的標(biāo)注方法及導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列 不同廠商的標(biāo)注方法略有不同。濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的導(dǎo)軌副標(biāo)注示例 A 2 2(2) J 滾動(dòng)功能部件代號(hào) 產(chǎn)品分類代號(hào) 導(dǎo)軌規(guī)格代號(hào) 滑塊形式代號(hào) 單根導(dǎo)軌上使用的滑塊數(shù) 預(yù)加載荷類型代號(hào) 同一平面上使用的導(dǎo)軌數(shù) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度尺寸 單根導(dǎo)軌接長(zhǎng)件數(shù) 精度等級(jí) 基準(zhǔn)導(dǎo)軌代號(hào) 向等載荷型 軌長(zhǎng)度系列 導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列一般由廠家給出， (單位： 導(dǎo)軌副型號(hào) 導(dǎo)軌長(zhǎng)度系列 80 340 400 460 520 580 640 700 820 940 40 400 520 580 640 760 820 1000 1120 1240 60 640 800 1000 1240 1360 1480 1840 1960 3000 20 600 840 1000 1080 1240 1480 2200 2440 3000 50 650 750 850 950 1250 1450 2050 2550 3000 60 780 900 1020 1260 1380 1500 2220 2700 3000 20 970 1120 1270 1420 1570 1720 2320 2770 3000 11 線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的計(jì)算與選型 作載荷的計(jì)算 工作載荷是影響導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)，多采用雙向?qū)к墶⑺幕瑝K的支承形式。常見(jiàn)的工作臺(tái)受力，任一滑塊所受到的工作載荷可由以下公式進(jìn)行計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未 找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 - 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 + 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 X(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 ) 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 位 位 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 位為 離額定壽命的計(jì)算 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的壽命計(jì)算，是以在一定載荷下行走一定距離后， 90%的支承不發(fā)生點(diǎn)蝕為依據(jù)。這個(gè)載荷稱為額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ,該行走距離稱為距離額定壽命。滾動(dòng)體不同時(shí)，距離額定壽命 L 的計(jì)算公式也不同。 滾動(dòng)體為球時(shí)： L=(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 )=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ) 中 位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 硬度系數(shù) 滾道硬度（ 50 55 5864 度系數(shù) 12 工作溫度 / 100 100150 150200 200250 觸系數(shù) 每根導(dǎo)軌上的滑塊數(shù) 1 2 3 4 5 度系數(shù) 精度系數(shù) 2 3 4 5 荷系數(shù) 工況 無(wú)外部沖擊或振動(dòng)的低速場(chǎng)合，速度小于 15m/明顯沖擊或振動(dòng)的中速場(chǎng)合，速度為1560m/外部沖擊或振動(dòng)的高速場(chǎng)合，速度對(duì)于60m/ 2時(shí)額定壽命的計(jì)算 根據(jù)距離額定壽命，可以計(jì)算出導(dǎo)軌副的小時(shí)額定壽命，計(jì)算公式為： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 位為 h; L 位為 位為 m; n 品選型 從產(chǎn)品樣本中選定導(dǎo)軌副的型號(hào)后，可根據(jù)給定的額定載荷計(jì)算出導(dǎo)軌副的距離額定壽命和小時(shí)額定壽命。常見(jiàn)球?qū)к壍木嚯x期望壽命為 50子導(dǎo)軌為100所得結(jié)果大于導(dǎo)軌的預(yù)期壽命，則初選的型號(hào)滿足設(shè)計(jì)要求。當(dāng)然，也可以先給出導(dǎo)軌副的期望壽命，再反推出額定載 荷，據(jù)此選擇合適的型號(hào)。 當(dāng)滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作速度較低、靜載荷較大時(shí)，選型時(shí)還應(yīng)考慮相應(yīng)的額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 不小于工作靜載荷的兩倍。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的安裝聯(lián)接尺寸 安裝聯(lián)接尺寸一般由廠家提供。 塊承受工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 計(jì)算及導(dǎo)軌型號(hào)的選取 13 工作載荷是影響直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副使用壽命的重要因素。本設(shè)計(jì)中的 作臺(tái)為水平放置，采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所受的最大垂直方向： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +動(dòng)部件重量 G=800N，外加載荷 F=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =556N,代入上式得到最大的工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =756N= 根據(jù)工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =選直線導(dǎo)軌副的型號(hào)為 列的，其額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 任務(wù)書(shū)規(guī)定工作臺(tái)面的尺寸為 230工范圍為 250慮到工作行程應(yīng)該留 有一定的余量，按照標(biāo)準(zhǔn)的系列，選取導(dǎo)軌的長(zhǎng)度為 520 的計(jì)算 上述選取的 列 導(dǎo)軌副的滾道為 60溫度不超過(guò) 100 度，每根導(dǎo)軌上配有兩只滑塊，精度為 4 級(jí)，工作速度較低，載荷不大。分別選取硬度為系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =度系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =度系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =荷系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =入公式得到距離壽命： L=(錯(cuò)誤 !未找到引用源。 )649 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 期望值 50距離額定壽命滿足要求。 ：直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副具有摩擦因素小、不易爬行、便于安裝和預(yù)緊、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床和測(cè)量?jī)x器等。其缺點(diǎn)是抗振性較差、成本較高。 滾珠絲杠副是在絲杠和螺母的滾道之間放入適量的滾珠，使螺紋間產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦。其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，滾珠通過(guò)此裝置自動(dòng)返回其入口，形成循環(huán)回路。 滾珠絲桿副具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、試用 壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器和數(shù)控機(jī)床等。滾珠絲杠副由專門的工廠制造，當(dāng)型號(hào)計(jì)算選定后，可以外購(gòu)或定制。 17587 1998） 滾珠絲杠副的主要尺寸參數(shù)如下： （ 1）公稱直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 用于標(biāo)識(shí)的尺寸值 （ 2）節(jié)圓直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠與滾珠螺母體及滾珠絲杠位于理論接觸點(diǎn)時(shí)，滾珠球心包絡(luò)的圓柱直徑。節(jié)圓直徑通常與滾珠絲杠的公稱直徑相等。 （ 3）導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠螺母相對(duì)滾珠絲杠旋轉(zhuǎn) 2 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 弧度時(shí)的行程。 14 （ 4）公稱導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 通常用作尺寸標(biāo)識(shí)的導(dǎo)程值 （ 5）行程 l 轉(zhuǎn)動(dòng)滾珠絲杠或滾珠螺母時(shí)，滾珠絲杠或滾珠螺母的軸向位移量。 （ 6）有效行程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 有指定精度要求的行程部分 (即行程加上滾珠螺母體的長(zhǎng)度 )。 此外，還有絲杠螺紋外徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、絲杠螺紋底徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體外徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體螺紋 底徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、螺母體螺紋內(nèi)徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、滾珠直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 、絲杠螺紋全長(zhǎng) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 等。 注方法 15 滾珠絲杠副國(guó)家標(biāo)識(shí)符號(hào)的內(nèi)容如圖所示。不同生產(chǎn)廠家的標(biāo)注方法略有不同，一般廠商往往省略 符，以其產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)類型號(hào)開(kāi)頭。以山東濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司滾珠絲桿副為列， 標(biāo)注方法如下圖所示。 C D M 50 10 3 精度等級(jí)（ 1， 2， 3， 4， 5， 7， 10 類型（ P 為定位型， T 為傳動(dòng)型） 負(fù)荷鋼球圈數(shù)（ 3， 4， 5） 旋向（右旋不標(biāo)，左旋標(biāo) 公稱導(dǎo)程 公稱直徑 結(jié)構(gòu)特征 (M 為埋入式， T 為凸出式 ) 預(yù)緊方式（ D 為墊片預(yù)緊， B 為變位導(dǎo)程預(yù)緊） 循環(huán)方式（ C 為外循環(huán)插管式， G 為內(nèi)循環(huán)固定式） 度等級(jí) 根據(jù) 1998 標(biāo)準(zhǔn)，滾珠絲杠副的精度被分為 1、 2、 3、 4、 5、 7、10 七個(gè)等級(jí)，其中最高精度等級(jí)為 1 級(jí)，最低精度為 10 級(jí)。不同設(shè)備推薦選用的精度等級(jí)不同，不同的滾珠絲杠副類型，需要進(jìn)行項(xiàng)目檢驗(yàn)。 滾珠 絲杠副的支承形式主要用來(lái)約束絲杠的軸向竄動(dòng)，其結(jié)構(gòu)形式可分為四種類型，具體分類及特點(diǎn)如下表： 滾珠絲杠副的支承形式 支承形式 特點(diǎn) 雙推 自由 1. 剛度、臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性低 2. 設(shè)計(jì)時(shí)盡量使絲杠受拉伸 3. 試用于較短和垂直安裝的絲杠 雙推 簡(jiǎn)支 1. 臨界轉(zhuǎn)速、壓桿穩(wěn)定性高 2. 絲杠有熱膨脹的余地 3. 適用于較長(zhǎng)的臥式安裝的絲杠 16 單推 單推 可根據(jù)預(yù)計(jì)溫升產(chǎn)生的熱膨脹量進(jìn)行預(yù)拉伸 雙推 雙推 1. 絲杠的軸向剛度高 2. 絲杠一般不會(huì)受壓，無(wú)壓桿穩(wěn)定性問(wèn)題 3. 可用預(yù)拉伸減小因絲杠自重引起的下垂 4. 適用于對(duì)剛度和位移精度要求高的場(chǎng)合 為了提高滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和軸向剛度，安裝時(shí)需要消除絲杠與螺母之間的傳動(dòng)間隙，并對(duì)絲杠 螺母的絲杠副，在出廠前通常采用過(guò)盈滾珠預(yù)緊或變導(dǎo)程自預(yù)緊，絲杠與螺母之間幾乎沒(méi)有間隙，用戶試用時(shí)不必考慮。對(duì)于雙螺母的絲杠副，常用墊片調(diào)整預(yù)緊和螺紋調(diào)整預(yù)緊兩種方式。 （ 1）墊片調(diào)整預(yù)緊 通過(guò)調(diào)整墊片的厚度，可使兩螺母產(chǎn)生軸向位移，從而達(dá)到消除間隙、產(chǎn)生預(yù)緊的目的。該方式結(jié)構(gòu)緊湊、工作可靠、剛度高，修磨墊片的厚度即可控制預(yù)緊。 （ 2）螺紋調(diào)整預(yù)緊 調(diào)整旋轉(zhuǎn)圓螺 母，即可消除軸向間隙并產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，再用圓螺母鎖緊防松。預(yù)緊后，螺母 3 和螺母 4 中滾珠的受力方向相反，從而消除了軸向間隙。這種方式的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、剛性好、預(yù)緊可靠，缺點(diǎn)是不精確定量調(diào)整。 大工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算 最大工作載荷是 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 是指滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)所承受的最大軸向力，也叫進(jìn)給牽引力。它包括滾珠絲杠副的進(jìn)給力、移動(dòng)部件的重力，以及作用在導(dǎo)軌上的切削分力所產(chǎn)生的摩擦力。可以看出，拖板所承受載荷與切削力存在以下對(duì)應(yīng)關(guān) 系：進(jìn)給方向載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，橫向載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，垂直載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 最大工作載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式如下表所示： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 實(shí)驗(yàn)計(jì)算公式及參考系數(shù) 導(dǎo)軌類型 實(shí)驗(yàn)公式 K 矩形導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +G) 尾導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 ! 17 用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源 。 +G) 三角形或綜合導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =K 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (錯(cuò)誤 !未找到引用源。 +G) ：上述摩擦因素 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 均指滑動(dòng)導(dǎo)軌。對(duì)于貼塑導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =動(dòng)導(dǎo)軌 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 = 表中， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為進(jìn)給方向載荷， 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為橫向載荷，錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為垂直載荷，單位均為 N; G 為移動(dòng)部件總重力，單位為 N；K 為顛覆力矩影響系數(shù)； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 為導(dǎo)軌的摩擦因素。 大動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算 最大動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 的計(jì)算公式如下： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠絲杠副的壽命，單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =60誤 !未找到引用源。 (其中 通機(jī)械取 T=500010000h，數(shù)控機(jī)床及一般機(jī)電設(shè)備取 T=15000h;n 為絲桿每分鐘轉(zhuǎn)數(shù) )； 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 載荷系數(shù) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 硬度系數(shù)（ 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 58，于 55，取 于 ，取 于 50 于 45，取 ; 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 滾珠絲杠副的最大工作載荷，單位為 N。 格型號(hào)的初選 初選滾珠絲杠副的規(guī)格時(shí)，應(yīng)使用額定動(dòng)載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 當(dāng)滾珠絲杠副在靜態(tài)或低速狀態(tài)下（ n 10r/時(shí)間承受工作載荷時(shí)，還應(yīng)使其額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 (23)錯(cuò)誤 !未找 到引用源。 。 載荷系數(shù) 運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài) 平穩(wěn)或輕度沖擊 等沖擊 大沖擊或振動(dòng) 據(jù)額定動(dòng)載 荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和額定靜載荷 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ，選擇滾珠絲杠副的規(guī)格型號(hào)和有關(guān)參數(shù)時(shí)要注意公稱直徑 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 和導(dǎo)程 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 應(yīng)盡量選用優(yōu)先組合，同時(shí)還要滿足控制系統(tǒng)和伺服系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)程的要求。 動(dòng)效率的計(jì)算 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 一般在 間，可由下式計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 絲杠的螺旋升角，由 誤 !未找到引用源。 /錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ); 18 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 摩擦角，一般取 10。 度的驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起絲杠導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響定位精準(zhǔn)和運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性。軸向變形主要包括絲杠的拉伸或壓縮變形、絲杠與螺母之間滾道的接觸變形等。 （ 1） 絲杠的拉伸或壓縮變形量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 在總變形量中占的比重較大，可按下式計(jì)算： 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =錯(cuò)誤 !未找到引用源。 a 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 絲杠的最大工作載荷，單位為 N； 位為 的 E=誤 !未找到引用源。 誤 !未找到引用源。 確定的截面積，單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 ; 位為 誤 !未找到引用源。 確定的截面慣性矩（ I=錯(cuò)誤 !未找到引用源。 未找到引用源。 /64） ,單位為 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 。 其中，“ +”號(hào)用于拉伸，“ -”號(hào)用于壓縮。由于轉(zhuǎn)矩 M 一般較小，式中第 2 項(xiàng)在計(jì)算時(shí)可以酌情忽略。 （ 2） 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 可從產(chǎn)品型號(hào)中查出，或由下式計(jì)算： 無(wú)預(yù)緊壓力時(shí) 錯(cuò) 誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 有預(yù)緊壓力時(shí) 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 =誤 !未找到引用源。 式中 錯(cuò)誤 !未找到引用源。 -