數控龍門鏜銑床設計論文

【摘要】數控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進器、機車車輛、軍工、汽車、機械工程、重型機床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設備。本文內容關于定梁數控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設計，包括機床的整體方案、傳動系統(tǒng)結構、導軌、液壓系統(tǒng)等方面的研究。通過對定梁數控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設計使我們初步熟悉數控機床主運動系統(tǒng)的設計方法、步驟，提高對數控機床結構的分析能力及設計計算能力，培養(yǎng)我們熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力以提高我們專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神、團隊合作精神，增強參與競爭的能力。【關 】 數控龍門鏜銑床 溜板箱進給系統(tǒng) 導軌液壓【Abstract】 CNC boring and milling machine gantry energy, aviation, aerospace, ship, ship propulsion, rolling stock, military, automotive, mechanical engineering, heavy machine tool industry an important and indispensable processing equipment. In this paper, the content on the fixed beam gantry CNC boring and milling machine crate slipped into the design of the system, including the machines overall program, transmission structures, rail, hydraulic systems research. Beams of CNC boring and milling machine gantry crate slipped into the design of the system so that we are familiar with numerical control machine tool main preliminary design methods movement, steps to improve the structure of the CNC machine tool design and calculation of analytical capacity and ability to nurture our familiar with available information, manuals and the use of information, the ability of the manual in order to improve our professionalism, dedication, team spirit and enhance the ability to compete.【Key Words】CNC boring and milling machine gantry； crate slipped into the system； Guide hydraulic目錄1 體方案 、 1.1 要 .41.2 控 型 的 和分析1.2.1 進給 系統(tǒng) . .41.2.2 與 進給 系統(tǒng) . .41.3 動 的 和分析 .51.4 傳動 的 和分析1.4.1 傳動 .61.4.1傳動 .61.4.3傳動 .61.4.4傳動 .61.4.5currency1“ .61.5 導軌1.5.1導軌的本fi型 .71.5.2導軌的本要 .71.5.3fl用的導軌及 .71.5.4導軌的 整、 .131.5.5 導軌的”fi定 .141.6 體方案的 .142 設計計算2.1 系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的設計 .152.1.1 的計算 .152.1.2 計算 .162.1.3 動機力計算 .182.1.4 機械傳動系統(tǒng)的動分析 .212.1.5系統(tǒng)增K的定 .222.1.6 算動 能 的 加 22 .22主要參文 .23設計說明書數控龍門鏜銑床是能源、航空、航天、船舶、艦船推進器、機車車輛、軍工、汽車、機械工程、重型機床行業(yè)不可缺少的重要工藝加工設備。本文內容關于定梁數控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設計，包括機床的整體方案、傳動系統(tǒng)結構、導軌、液壓系統(tǒng)等方面的研究。通過對定梁數控龍門鏜銑床溜板箱進給系統(tǒng)的設計，使我們初步熟悉數控機床主運動系統(tǒng)的設計方法、步驟，提高對數控機床結構的分析能力及設計計算能力，培養(yǎng)我們熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力以提高我們專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神、團隊合作精神，增強參與競爭的能力。2 1 總體方案比較、論證1.1 課題技術要求1.通過 業(yè)設計培養(yǎng) 合運用過 分析 、 的能力。2.初步熟悉數控機床主運動系統(tǒng)的設計方法、步驟 提高對數控機床結構的分析能 力及設計計算能力。3.培養(yǎng) 熟悉查閱資料、手冊和運用資料、手冊的能力。4.本 內容 ，參加 分 業(yè)設計過程 要 合作精神，以提高 專業(yè)素養(yǎng)、敬業(yè)精神 、團隊合作精神，增強參與競爭的能力。1.2 控制型式的選擇和分析1.2.1 開環(huán)進給伺服系統(tǒng)：系統(tǒng) 步進動機和步進動機 動 。數控 ， 過運算 給步進動機 動 ， 動工作 動 定 離。這” 系統(tǒng) 簡單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精和 的提高受限 。只用于 濟型數控機床。 控 系統(tǒng)的數控機床結構簡單， 本 低。但是，系統(tǒng)對動 的實際位不進行監(jiān)測，也不能進行誤差校正。因此，步進動機的失步、步 角誤差、 與currency1等傳動誤差都將影響被加工零 的精。 控 系統(tǒng)僅適用于加工精要 不很高的 小型數控機床，別是簡易 濟型數控機床。 1.2.2 閉環(huán)與半閉環(huán)進給伺服系統(tǒng)：機構的工作原理和 與 機構相同，只是位 檢測器安 工作 上，可直接測工作 的實際位 ，故反饋精高于 控 ，但掌握 的難 ，fl用于高精和 型數控機床。 機構 用 馬 與 相同，位 檢測器則用長光柵、長感應同步器或長磁柵。控 數控機床是 機床動 上直接安 直 位檢測 ，直接對工作 的實際位進行檢測，將測的實際位值反饋數控 ，與 的 位值進行 ，用差值對機床進行控 ，使動 按照實際需要的位運動，終實現動 的精運動和定位。 理 上講， 系統(tǒng)的運動精主要取 于檢測 的檢測精，也與傳動的誤差無關，因此 控精高。控 數控機床的定位精高，但 和維修都 困難，系統(tǒng)復雜， 本高。：機構是 、 放 、 馬 、 檢測器和位 檢測器 。位 檢測器 currency1或 馬 的端 ，利用currency1的回轉角接3測工作 的位 。fl用的 馬 寬 直流動機、寬 交流動機和液 馬 。位 檢測器旋轉變壓器、光 器和圓光柵等。這” 機構 能 的精、 和動優(yōu)于 機構，為 數 小型數控機床 采用。控 數控系統(tǒng)的 方便，并且具很好的穩(wěn)定。目前 將角檢測 和 動機設計 體，這樣，使結構更加緊湊。以 控 形 。圖 11 系統(tǒng)結構圖1.3伺服驅動裝置的選擇和分析進給 以數控機床的各坐標為控 對象，產 機床的切削進給運動。為此，要進給 能快 節(jié)坐標軸的運動 ，并能精地進行位 控 。具體要 范圍寬、位精高、穩(wěn)定好、動響應快。 系統(tǒng)使用的動機，進給 可細分為步進 、直流 、交流 和直 。 動元 為： FANUC30交流 動機交流 系統(tǒng)：對直流動機的缺 ， 將 的 理， 定 、轉 為 磁 分， 轉 軸上的 器測磁 位 ， 構 磁無動機，同 控 方法的實用 ，使交流 系統(tǒng)具 好的 。 寬 范圍、高穩(wěn) 精、快 動響應及 象限運行等 好的 能使 動、 可與直流 系統(tǒng)相。同 可實現磁高 控 ，寬 系統(tǒng)的 范圍，適應 高能 動的要 。目前， 機床進給 采用的主要是 磁同步交流 系統(tǒng)，”fi型：形 、數currency1形 和 形 。 用“單 ，只接，位控 通fl 上位機實現。數currency1 可實現 機 用， 、力、位 控 可接 和 ，各”參數fi以數currency1方 設定，穩(wěn)定好。具 fl的、 能。 是于 理器的 數currency1 系統(tǒng)。 將各”控 方 和不同、”的 機的監(jiān)控程以 實現。使用 可 用設定 與相關的數 動進 工作 。數currency1接 ，變工作方 、更動機 ，只需重設 可，故也能 。4交流 機床進給 的主導地位，并 的 不，具體體現 方面。 是系統(tǒng)” 動 的力 器 不高 方， 能 ”及與應用 是于 理器 的 熟，將 進 進控 算法的應用 是 的推 及現的 熟，將使于 的 控 為可能。步進 機 進給系統(tǒng) 濟型數控機床直流 機 進給系統(tǒng) 數控機床交流 機 進給系統(tǒng) 高 數控機床直 動機 進給系統(tǒng) 高 機床1.4傳動部件的選擇和分析1.4.1齒輪傳動裝置 傳動是應用 fl 的 ”機械傳動，各”機床的傳動 都 傳動。 數控機床 進給系統(tǒng) 采用 傳動 的目的 。 是將高轉 的轉的 機 步進機、直流和交流 機等 的 變?yōu)榈娃D 轉的行 的 是使currency1和工作 的轉動 系統(tǒng) 專 小的 重。此 ，對于 系統(tǒng) 可以 要 的運動精。 為 小 對數控機床加工精的影響， fl 結構上采取，以小或 的空程誤差。 采用 法、利用 整 或采用軸 整法 。 與采用同步 形相 ， 數控機床進給傳動 采用 ，更易產 低 ，因此 機構 fl 器 動能。 1.4.2帶傳動傳動 ”應用很 的機械傳動。傳動主動， 動和適 緊 上的 傳動 ， 利用傳動作為 的 ， 傳動與 的 力 傳遞運動的。1.4.3鏈傳動 傳動是 合的撓 形 條和主， 動說 ， 殊 形的 ， 的節(jié)的嚙合 傳遞運動和動力，傳動 屬于 撓的嚙合傳動。1.4.4蝸桿傳動 傳動是用 傳遞空年交 軸 的運動與動力，般 軸交角為90。傳動方 為 傳動 體方案 定 。1.4.5滾珠絲杠螺母副 為 提高進給系統(tǒng)的靈敏、定位精和止爬行，必須低數控機床進給系統(tǒng)的 并少 、動 系數 差。因此，形 不太長的直 運動機構fl用currency1。 currency1的傳動效”高 85% 98%，是通動currency1的2 4倍。currency1的 角小于1，因此不鎖。 currency1 動升運動 主軸箱5或升 的升 ，則必須 動 。 currency1的 、動 系數實際上 沒什么差別。可以 反并加預載，助于提高定位精和剛。currency1 專門工廠 。 數控加工 ，需將旋轉運動轉變 直 運動，故采用currency1“傳動機構。數控機床上 般采用currency1，可將動 變?yōu)閯?，滿足進給系統(tǒng)少 的本要 。該傳動傳動效”高， 力小，并可 ，無反空行程 但 本高，不能鎖，尺寸亦不能太 ， 般用于 小型數控機床的直 進給。動currency1“用于舊機床的數控 、 濟型數控機床等 currency1“用于 、高 數控機床 壓currency1“用于高精數控機床、重型機床。currency1“循 方 fl用 ”： 循 與內循 。以 currency1傳動 。1.5導軌的選擇與設計導軌的主要能是導和承載。導軌使運動 沿 定的軌跡運動， 各 的相對位 精。導軌主要 機床上 相對運動 的合 對導軌， ，不動的合面為支承導軌，運動的合面為運動導軌。1.5.1導軌的基本類型導軌按運動軌跡可以分為直 運動導軌和圓周運動導軌 按 質可以分為動導軌和動導軌。 動導軌通動導軌、液體動壓導軌、液體 壓導軌 分。動導軌按動體的形 可以分為導軌和柱導軌。動導軌 進給運動導軌 使用 。1.5.2導軌的基本要求1 導精。導精主要是運動 沿導軌運動軌跡的直 對直 運動導軌 或圓對圓周運動導軌 導軌的 何精直接影響導精，因此 導軌檢標準 對縱直 及 導軌面 行都定。影響導精的主要因素 誤差 ， 與導軌的結構形 、 質、導軌及 支承 的剛和熱變形等關。2 耐磨。耐磨直接影響機床的精壽命，是導軌設計、 的關 ，也是衡機床質好壞的重要標志。提高導軌的耐磨是提高導軌使用壽命的重要“徑。影響導軌耐磨的主要因素導軌的 質、材料、熱 理及 加工方法、受力情況、和 等。3 剛。導軌受力后變形會影響 的相對位 和導精，因此要 導軌足夠高的剛。導軌變形包括導軌受力后的接觸變形、扭轉變形、彎曲變形以及 于導軌支承 的變形 引起的導軌變形。導軌變形主要取 于導軌的形 尺寸及與支承 的連接方 與受力情況等。4 低 運動 穩(wěn)。運動 低 動 易產 爬行現象。進給運動 現爬行，會使工藝系統(tǒng)產 動，增 被加工表面的粗糙 定位運動 現爬行，會低定位精，故要 導軌低 運動 穩(wěn)。影響導軌低 運動 穩(wěn)的因素： 、動 系數的差值，傳動系統(tǒng)的剛，運動 的質及導軌的結構和情況。1.5.3常用的導軌及其特點61滑動導軌1)動導軌的結構動導軌fl見的截面形 圖11 示。 各 面 起的作用各不相同形和角形導軌 ，M面主要起支撐作用，N面是 直 動精的導面，J面是止運動 抬起的壓板面 燕尾形導軌 ，M面起導和壓 板 作 用 ， J 面 起 支 撐 作 用 。圖12動導軌fl見的截面形 (a)形導軌 (b)角形導軌 (c)燕尾槽導軌 (d)圓柱形導軌 形導軌。圖11 示的形導軌 簡單，剛和承載力 ，水 方和豎直方上的位互不影響，因此安 、 整都 方便。M面是 垂直面內直 動精的導面，是承受載荷的主要支承面 N面是 水 面內直 動精的導面。因N面磨損后不能動補償， 以需要 整。 角形導軌。圖11 示的山形導軌及V形導軌fi為角形導軌，當 水 布 ， 豎直載荷的作用下，導軌磨損后能動補償，不會產 ，因此導好。但壓板面仍需要 整 。導能與頂角關，頂角越小，導越好 頂角加 ，承載能力增加。支承導軌為凸角形 ，不易積存切削，也不易積存油。 燕尾槽導軌。圖11 示的燕尾導軌可視為角形導軌的變形，磨損后不能動補償，需用鑲條 整。 燕尾面起壓板面作用，用 鑲條 可以 整水 、豎直方的。這”導軌 、檢和修理fi 復雜， 力 。當承受豎直作用力 ，以支承面為主要工作面， 剛與形導軌的相近 當承受顛覆力 ， 斜面為主要工作面， 剛 低。燕尾形導軌 般用于高小的 層動 。 導軌面的 角為55。圓柱形導軌。圖11 示的圓柱形導軌 簡單，內 可 磨， 圓 過磨削可 精 合，但磨損后 整困難。為止轉動，可 圓柱表面上 槽或加工 面，但不能承受 的轉。圓柱形導軌主要用于承受軸載荷的合，適用于同 作直 運動和轉動的 合， 床、 磨機及機械手等。2 動導軌的 合形 與應用動導軌 般 條導軌 ，不同的 合形 是為 滿足不同機床的工作要 。 數控機床上，動導軌的 合形 主要是角形形 和形形 。只少 分結構采用燕尾 。71 角形 合。這”導軌同 起支承、導作用，磨損后相對位 不變能行補償豎直方及 水 方的磨損，導精高，但要 表面 削或磨削后接觸，工藝 差。床 與運動 熱變形不 樣，不易 表面同 接觸。這”導軌fl用于龍門 床與高精車床。2 V形 導軌 合。V形 導軌 合，不需要用鑲條 整，導精高，加工 也 方便， 變 不會變導軌面的接觸情況，但熱變形會使動 水 ，fl用于磨床、精 鏜床上。3 形導軌是用 導，當采用 條導軌的 導 為 導圖12a ， 分別采用 條導軌的 面 導則為寬 導圖12b 。 導 容易，受熱變形影響小。圖13 導與寬 導(a) 導 (b)寬 導角形 形 合。角形 形 合導軌 導好、 方便等優(yōu)，應用為 ，fl用于車床、磨床、精 鏜床、 機等機床上。角形導軌作主要導面， 導 形 合導軌要好。角形導軌磨損后不能 整對位 精影響。角形 合。當龍門銑床工作 寬 于3000 、龍門 床工作 寬 于5000 ，為 不使工作 撓過 ，可用導軌的 合導軌。該導軌是重型龍門 床工作 導軌的 ”形 ，角形導軌主要起導作用， 導軌主要起承載作用，不需要鑲條 整。3 圓周運動導軌。這”導軌主要用于圓形工作 、轉 和轉 等旋轉運動 ，fl用的圓周運動導軌 面圓 導軌、 形圓 導軌、V形圓 導軌。 面圓 導軌。這”導軌容易 ，熱變形后仍能接觸，適用于 直徑的工作 和轉 ，便于鑲 耐磨材料及采用動壓、 壓導軌，少 。當只能承受軸力，不能單 承受徑力，需與徑動軸承的主軸相合 承受徑力。此”導軌 損失小，精高，目前使用 ， 用于 機、 車床等。 形圓 導軌。這”導軌能承受軸力與 的徑力，但不能承受的顛覆力，熱變形也不影響導軌接觸， 導 面圓 導軌的好，但要 面和主軸的同軸 困難， 斜角 般為30，fl用于徑力 的機床。 V形圓 導軌。這”導軌能承受 的軸力、徑力和顛覆力，能 很好的，當 復雜，需 V形 面和主軸同 。V形 般用 對形 。當床 熱變形和工作 的熱變形不同 ， 導軌面將不同 8接觸。4 料動導軌。傳統(tǒng)的 和 的導軌， 系數 ，且動 系數 變 變 ， 損失 ，低 易現 爬行 現象，影響運動 穩(wěn)和定位精，因此 數控機床上 很少采用，取 的是 料動導軌或鑲 料動導軌。目前， 料導軌的材料可分為 ”： 材料和材料。目前 內 產使用的 材料主要 料導軌板和 料導軌 ”，們是 和 ”屬材料 的復合材料。 ， 料導軌板采用的是 currency1 板上“結 層 ， 層 及fi料，fl 適當 理形 屬 料的復合體導軌板。這”材料的導軌板的 系數小 為004008 ，并具 好的作用，別適用于垂直導軌。料導軌是以 F 為體，加 和”等”fi料 構 的復合材料。 油 下， 系數 為00，使用壽命為通 導軌的810倍。 料導軌各”，長與寬 用行 ，采用 的方法定。 于 料導軌 ，容易被 ，因此要 好的 。括起 ， 料導軌與 導軌相 ，以下：1 系數低 穩(wěn)定， 導軌低 數。 2 動、 系數相近，運動 穩(wěn)和爬行能 導軌好。3 動，具 好的，優(yōu)于接觸剛 低的動導軌和易 的 壓導軌。4 耐磨好， 作用，無也能工作， 磨的 好。5 穩(wěn)定好，耐低 ，耐強、強、強 及各”機 。 維修理方便，耐磨，損壞后更容易。 濟好，結構簡單， 本低， 為動導軌 本的1 20。 圖14鑲 料 屬導軌結構料動導軌可分為 ”： 導軌。導軌 的材料或耐磨 料的材料是以 和為體，加 增 ， 合 為 分， 為 分的 分9 料。這” 料 力強，具 好的可加工，可 車削、銑削、 削、 削、磨削和 削加工，也 好的 和耐磨， 且 壓強 導軌的要高， 體積不 ，尺寸穩(wěn)定。這”導軌的 是可 整好定導軌和運動導軌的相關位 精后 料，因此可節(jié) 加工工 ，別適用于重型機床和不能用導軌的復雜合型面。 導軌。這”導軌是 導軌動面上 層耐磨的 料導軌，對與 相的導軌動面進行 和磨削加工。 料導軌以 為材，加合和 。 料導軌可切 小和形 ，用 接 導軌面上。 于這fi導軌用 接方法加工，故為 導軌。的 工藝工程是： 將導軌 面加工表面粗糙 a 為32 1 (為 對起定位作用，導軌 面應加工 05 10 的槽)，fl以 面，用 槽上，加壓初 1 2小后，合 對的定導軌或專用 具 上，加 定的壓力，并 下 24 ， 后取下對的導軌， ， 上面 油槽，進行精加工。2滾動導軌1 動導軌的結構形 1 動導軌。這是 ”以動體作循 的動體。動 動 ，動體沿 軌 作循 運動。動體為或柱。數控機床上采用的柱 動導軌 圖14 示， 用于 等荷導軌。動導軌 專業(yè)廠 產， ”、形 用 用。使用 ，導軌 運動 上， 導軌應少用 或更 ，導軌的數目取 于導軌的長和載的 小。與 相對的導軌 用鑲 導軌。圖15柱 動導軌(a)單元動 (b) 加工 上的應用(2)直 動導軌。直 動導軌單元直 動導軌。 導 能承受顛覆力， 精高，可高 運行，并能長 精，通過預加載可提高剛，具 的能力，安 面 誤差 。直 動導軌的 形和結構 圖15 示。導軌體定 不動 上，定 運動 上。當沿導軌體動 ， 導軌體和 的圓 直槽內動，并通過端內的 ， 工作荷 工作荷， 后fl動回工作載，不循 ， 動體和 的動變 的動。為止 和進導軌 ， 端及下 fi 料 。上 油 油，只要10定 將 放 油 油 可實現。圖1直 動導軌的 形和結構2 動導軌的fi型動導軌 動體的形 不同，可以分為導軌、柱或 導軌等。1 導軌。這”導軌的結構為與導軌 接觸， 力小，承載能力 差，剛低， 結構緊湊、 容易、 本 低。通過合理設計圓 可 低接觸應力，提高承載能力。導軌 般適用于運動 質小于200 g，切削力和顛覆力都 小的機床。2 柱導軌。這”導軌的結構為動體與導軌 是 接觸，承載能力 同導軌高 數，剛高。柱導軌對導軌面的 面敏感精要 導軌高，適用于載荷 的機床。3)動導軌的預緊為 提高動導軌的剛，應對動導軌進行預緊。預緊可提高接觸剛， 動導軌上，預緊可止動體脫落和歪斜。fl見的預緊方法以下 ”：1 采用過盈合。預加載荷 于 載荷，預緊力產 過盈23 ，過 會使牽引力增加。 運動 重， 重力可起預加載荷作用， 剛滿足要 ，可不預加載荷。2 整法。 整“釘、斜或 進行預緊。圖1為動導軌的預緊方法。圖1 動導軌的預緊方法11(a)柱或 導軌 支撐(b)柱或 導軌預加載荷 (c)交叉 柱導軌 (d)循 動導軌3液壓導軌液壓導軌 機床上的使用主要是 壓導軌。 壓導軌 相對運動的導軌面通 壓力油，可使運動 起。 工作過程 ，導軌面上油腔 的油壓能 加載的變 動 節(jié)，以 衡 加載， 導軌面始終 于純液體 。 以 壓導軌的 系數 小 00005 、” 耗小、導軌不會磨損，因 導軌的精 好，壽命長。油膜 不受 的影響，油膜承載能力 、剛高、 好，導軌運行 穩(wěn)，無爬行，也不會產 動。但壓導軌結構復雜，并需要 好過濾效 的液壓 ，因此 本 高。目前， 壓導軌 應用 型、重型數控機床上。壓導軌按導軌形 可分為 和 ”，數控機床用 的 壓導軌。壓導軌按 油方 可分為恒壓 定壓 油和恒流 定 油 ”。恒壓 油方 以毛細管節(jié)流和單面薄膜反饋節(jié)流用 ， 原理 圖1 示。 圖18 壓導軌恒壓 油原理1.5.4導軌間隙的調整、潤滑與防護1導軌的1)方法導軌簡單的方 是 工定 加油或用油 油。這”方法簡單、 本低，但不可 ， 般用于 節(jié)輔助導軌及運動 低、工作不繁的動導軌。對運動 高的導軌 都采用泵，以壓力油強 。這樣不但可連續(xù)或歇 油給導軌進行， 且可利用油的流動 和冷卻導軌表面。為實現強，機床必須備專門的 油系統(tǒng)。圖18為某加工 導軌的系統(tǒng)。12圖19加工 導軌的系統(tǒng)2)對油的要 工作 變 ，油 變 要小，要 好的能和足夠的油膜剛，油 雜質 少且不浸蝕機 。fl用的 損耗系統(tǒng)用油L AN10、15、32、42、8，精 機床導軌油L HG8，汽機油L SA32、4等。2導軌的為 止切屑、磨或冷卻液散落 導軌面上 引起磨損、 和銹蝕，導軌面上應可 的 。fl用的 板 、卷簾 和疊層 罩， 用于長導軌機床上， 龍門 床、導軌磨床等。 ， 手風琴 的伸 罩等。 機床使用過程 應止損壞罩，對疊層 罩應 fl用 蘸機油理動接縫，以避免 碰殼現象。3 整方法：1 采用壓板 整并承受顛覆力。2 采用鑲條 整形和燕尾形導軌的3 采用壓條鑲條 整。這”方法 標準 1.5.5選擇導軌的種類確定阻尼比進給系統(tǒng) 力的 小主要 定于導軌fi型。為 可能少 力，采用各”fi型的 導軌。 慮進給系統(tǒng)的穩(wěn)定，并為適當增加導軌 ，flfl采用動導軌加預載的結構以及采用動、動復合導軌和 壓卸荷導軌等等。 動、動復合導軌同 具動和動導軌的優(yōu)，也 是具 小的 系數，很好的剛和力，因此近 年 應用日增 。導軌 導軌”fi 等價 動導軌 00203 般015 壓導軌 002動導軌 002005于我們設計是數控龍門鏜銑床的溜板箱進給系統(tǒng)，數控龍門鏜銑床屬于重型機床，承載能力 ，導精要 好， 以可以 用截面是 形的 合導13軌，同 料動導軌具 好的定位精和運動 穩(wěn)，維維修方便， 濟好，可以采用 導軌。數控龍門鏜銑床承受的顛覆力 ，故采用 導軌形 。以 導軌。1.6總體方案的選擇采用 控 型 導軌為 導軌 currency1“ ：10mm 動元 為FANUC30交流 動機。 ：初 currency1“ ：12mm 動元 為FANUC30R交流 動機。 校核不滿足要 ，計算過程 略，后 方案計算過程 下 第2章 設計計算2.1 伺服系統(tǒng)傳動系統(tǒng)的設計動元 為FANUC30交流 動機，這”型的 動機參數 下：”：3.3 kW 額定轉：37.2 Nm 轉：225 Nm轉 ：0.025 2N m s販 機械 fl數：5ms 高轉 ：1200r/min 2.1.1 降速比的計算：對于 ，工作原理和 相似，主要是 動馬 的額定 或轉與機床要 的進給 或載轉 定。currency1傳動 公 為： maxmaxn liv=：機 轉 max 1200 /minn r=currency1“ 0 10L mm= 進給 max 4000 /minv mm= 數 則： maxmax1200 /min 10 34000 /minn l r mmiv mm= = =按小的要 ，該 器采用1傳動，傳動 為i=3。 結構需要，定傳動 的 數分別為 1z =20、 2z =60，數m=4， 寬 1b=40mm、 2b =35mm，那么14小 1z 的直徑 1 1 4 20 80d mz mm= = 2z 的直徑 2 2 4 60 240d mz mm= = 嚙合 的 1 21 1( ) 4 (20 60) 1602 2a m z z mm= + = + =創(chuàng)小 頂圓直徑 1 1( 2) 4 (20 2) 88ad m z mm= + = =小 圓直徑 1 1( 2.5) 4 (20 2.5) 70fd m z mm= = = 頂圓直徑 2 2( 2) 4 (60 2) 248ad m z mm= + = = 圓直徑 2 2( 2.5) 4 (60 2.5) 230fd m z mm= = =2.1.2 慣量計算： 必須對 進行算，以滿足折算機軸上的載不能過 的要 。對于 ，應滿足以下的匹：交流機 動 ：2 23 tMJJ： MJ 機本 的tJ 折算機軸上的 實踐 ， MrJJ 值具 定的范圍。這 值不能太 ，也不能太小。值太小，則機床動主要 定于載，此 不同質和行程的各坐標的將很 別，并且很容易受切削力、 力等干的影響。 以為便于 整以及為 穩(wěn)定運行，應定 MrJJ 的小值。 MrJJ 也不能過 。1 計算currency1的轉動 sJ般計算公 為 212J mR=currency1 轉動為：151 2 3 4 54 44 4 22(1.3394 10 7.0037 1033.8246 10 6.17057 10 0.10722)0.11205sJ J J J J JN m sN m s = + + + + =+ = 販2 工作 折算currency1上的轉動20( )2LWJg pi=：W工作 重，W=50000N 0L currency1的“ ， 0L =10mm g=9.8m/ 2s 數 計算：202 2 2( )250000 0.01( ) 0.012939.8 2LWJgN m s N m spipi= 捶 販3 計算各 的轉動的轉動計算公 為： 412J R L pi=：質 2,m V V R L pi= = ， 3 37.8 10 /kg m =1 小 轉動 1J為：414 21J212.58 10R LN m s pi= 捶2 轉動 2J 為 ： 4221J20.084R LN m s pi= 販4 計算折算機軸上的 currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的載 tJ 為：16201 221( ) ( ) 2t sLWJ J J Ji g pi= + + +： 1J 小 及 軸的轉動2J 及 軸的轉動sJ currency1的轉動20( )2LWg pi 工作 折算currency1上的轉動201 224 2 2221( ) ( ) 2112.58 10 (0.084 0.0922) 0.012930.0223t sLWJ J J Ji gN m s N m sN m spi= + + += + +捶 販= 販currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的 rJ 為：r t MJ J J= +： tJ 為currency1傳動 傳動系統(tǒng)折算機軸上的載，MJ 為機本 的，20.025MJ N m s= 販2 220.0223 0.0250.0473r t MJ J J N m s N m sN m s= + = +販 販= 販0.0223 20.892 ,20.025 3tMJJ = =符合匹2.1.3 電動機力矩計算：快 空載啟動 需力：max 0a fM M M M= + + 切削載 需力：0at f tM M M M M= + + +快 進給 需力：170fM M M= +： maxaM 空載啟動 折算動機軸上的加 力N m fM 折算動機軸上的 力N m 0M 于currency1預緊引起的折算動機軸上的 加 力N matM 切削 折算動機軸上的加 力N m tM 折算動機軸上的切削載力N m 對數控機床 言，因為動要 高， 以動機力主要是用 產 加的，載力的 重很小， 以通fl可 按 max 0a fM M M M= + + 動機，要快 空載啟動力小于動機 轉， maxaM M ， maxaM為動機 轉的 值， 峰值轉。1 計算空載啟動 折算動機軸上的加 力空載啟動 ，折算動機軸上的加 力公 為：2109.6raJ nM N mT= 捶： rJ 折算動機軸上的 2N m s販 T系統(tǒng) fl數s n動機轉 r/min 當 maxn n= ，計算 maxaM 當 tn n= ，計算 atM 。當 maxn n= ， 于 的是FANUC30型的交流 機， 轉 maxn =1200r/min ，20.0473rJ N m s= 販 ，那么2 230.0473 120010 10 11.8259.6 9.6 5 10raJ nM N m N m N mT = = =捶 捶創(chuàng)2 計算折算動機軸上的 力折算動機軸上的 力公 為：0 02fF LMipi =：180F 空載 的導軌 力N ， 0 0.04 50000 2000F W N = = 0L currency1的“ ， 0L =10mm 傳動效”， =0.8 那么0 0 2000 0.01 1.332 2 0.8 3fF LM N m N m N mipi pi= 創(chuàng)3 計算 currency1預緊力 pF 產 的并折算動機軸上的 加 力currency1預緊力 pF 產 的并折算動機軸上的 加 力公 為：00 0(1 )2pF LMi pi = ： pF currency1預加載荷N ，10000pF N=0L currency1“ ， 0L =10mm 傳動 效”， =0.8 0 currency1未預緊 的效”， 0 0.9 ，取 0 0.9 = 00 010000 0.01(1 ) (1 0.9) 0.66352 2 0.8 3pF LM N mi pi pi= = =創(chuàng)4 計算折算動機軸上的切削力折算動機軸上的切削力的計算公 為：02atF LM N mipi =： aF 切削 下的軸載力N ， 30000aF N= 0L currency1“ ， 0L =10mm 傳動的 效”， =0.8 i 的 ，i=3 tM =(30001210 )/(2pi 083)10=199N m則動機快 空載啟動 的力M為：19max 011.825 1.33 0.663513.8185a fM M M MN m N m N mN m= + += =快 進給 需力：0 1.33 0.66351.9935fM M M N m N mN m= + = = 切削載 需力：011.825 1.33 0.6635 19.933.7185a f tM M M M MN m N m N m N mN m= + + += =FANUC 30型的交流 機， 轉 max 225M N m= ， 額定轉 37.2M N m= 。進給系統(tǒng) 需的折算動機軸上的各”力都要小于動機的額定轉和 轉，符合轉匹。2.1.4 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析：1 計算currency1 工作 縱系統(tǒng)的低” nc0 /ncK rad sm =： 0K currency1“的 合 壓剛N/m ，取 0K =6min 1055 10 /K N m= Mcurrency1“和機床行 的等效質kg ，1 213m m m= + 1m 、 2m 分別是機床行 的質和currency1“的質 150000 51029.8m kg= =( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 232 3.14 7.8 10 0.025 0.028 0.0275 0.1 0.03 0.341 0.04 3.42143.82mkg輊= 創(chuàng) 臌=1 21 (