課程設(shè)計(jì)（論文）橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)三維設(shè)計(jì)

1、華 北 科 技 學(xué) 院 課 程 設(shè) 計(jì)目錄摘要1、前言2、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算2.1、設(shè)計(jì)方案的確定2.2、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2.3、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算2.3（1）、切削力計(jì)算2.3（2）、進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算2.3（3）、絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算2.3（4）、齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算2.3（5）、步進(jìn)電機(jī)的選擇3、進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1絲杠螺母副的設(shè)計(jì)3.2齒輪傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)3.3齒輪箱的設(shè)計(jì)3.4床身及導(dǎo)軌3.5中間軸的設(shè)計(jì)3.6軸承端蓋的設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)參考文獻(xiàn)摘 要本設(shè)計(jì)是把普通數(shù)控車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床就是指價(jià)格低廉、操作使用方便、比較適合我國(guó)國(guó)情的，動(dòng)化的機(jī)床。采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工

2、人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候具體進(jìn)行了詳細(xì)的各部件的選型和計(jì)算。比如：導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)選型、絲杠螺母副的選型與計(jì)算。還進(jìn)行了進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差分析、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型計(jì)算、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與絲杠的聯(lián)接、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析等?！娟P(guān)鍵詞】車床、數(shù)控、傳動(dòng)系統(tǒng)一、前言我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6。這些機(jī)床中,役齡10年以

3、上的占60以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20，fmc/fms等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上）。可見我們的大多數(shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性：1、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 2、可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。

4、4、可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 5、擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。 因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。 此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行fmc（柔性制造單元）、fms（柔性制造系統(tǒng)）以及cims（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。二、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1、設(shè)計(jì)方案的確定利用微機(jī)對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行半閉環(huán)控制，脈沖當(dāng)量為0.01mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系

5、統(tǒng)采用絲杠副。采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由i/o接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪減速絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.2、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用半閉環(huán)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)減速齒輪傳動(dòng)副，絲桿拖動(dòng)工作臺(tái)。傳感器與電機(jī)軸相聯(lián)，用來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，傳感器采用脈沖編碼器。2.3、進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)重量： mt=600kg f=1500n時(shí)間常數(shù)： t=25 ms絲杠基本導(dǎo)程： lo=6mm行程： sw=700mm步距角： /step快速進(jìn)給速度： （1）切削力計(jì)算 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，切削功率式中：n-電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書，n=7.5 kw；-主傳動(dòng)系統(tǒng)

6、總效率，一般為0.70.85取=0.7；k-進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為k=0.96。則有： nc=7.50.70.96=5.04 kw切向銑削力： f=10 n式中： v-主軸傳遞全部功率時(shí)的最底切削速度（m/s）則有： v=d95/60000=1.7m/s=102m/min f=2964（n）（2）進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算:從數(shù)控銑床中表2-1可得知，在一般立式銑削時(shí)，工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷： f=0.4fz=0.42964=1185 n（3)絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算：由數(shù)控技術(shù)可知，采用燕尾導(dǎo)軌，導(dǎo)軌銑床絲杠的軸向力：采用矩型導(dǎo)軌:式中k=1.1 =0.15則有：1）強(qiáng)度計(jì)算：壽命值： 式中：n-為絲桿轉(zhuǎn)速（r

7、/min）v-為最大切削力下的進(jìn)給速度（m/min）,取最高進(jìn)給速度的1/3t-額定壽命，查表得 t=15000h -絲桿導(dǎo)程，取=6mm則有：v=r/minl最大動(dòng)負(fù)載c ：c查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù) 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷c的值，可選則絲杠的型號(hào)。查表2-5得，選取絲杠直徑為50mm，型號(hào)為nd5006，其額定載荷為29350n，所以強(qiáng)度足夠。2） 效率計(jì)算：根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：式中：-為絲桿螺旋升角，查得：-為摩擦角，絲桿副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.0030.004,其摩擦角約等于 則有： 3） 剛度驗(yàn)算：絲杠受工作負(fù)載f引起的導(dǎo)程的變化量，絲桿的拉壓變形量式中：mm=0.6cm

8、; e-為材料彈性模量，對(duì)鋼a-為絲杠截面積 則有： 與螺紋滾道間的接觸變形量 ,有預(yù)緊：式中：-為直徑，查表得=3.969mmz圈數(shù)列數(shù)2513=75-為預(yù)緊力則有:則絲桿的總變形量 :查表知e級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15um/m 故剛度足夠。4)穩(wěn)定性驗(yàn)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷式中:e-為絲桿材料彈性模量,對(duì)鋼i-為截面慣性矩,對(duì)絲桿圓截面-為絲桿底徑,=48mm則有： l-為絲桿最大工作長(zhǎng)度,取l=375mm -為絲桿支承方式系數(shù),參考圖2-13和表2-7,取=2.0則有:穩(wěn)定安全系數(shù)：所選絲桿穩(wěn)定安全系數(shù)，查表得：則有 ，故穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。（4）齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪

9、計(jì)算傳動(dòng)比故取 m=2 mmb=20 mm 則有 2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很少，可以忽略因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 式中 -空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； -折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； -由于絲杠預(yù)金所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；式中：-為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ -為電機(jī)最大角加速度（） -為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（） t-為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)進(jìn)給速度所需時(shí)間（s）,取t=0.025s則有： 空載摩擦力矩：式中： g-運(yùn)

10、動(dòng)部件總重力（n） -為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取0.2 i-齒輪傳動(dòng)降速比，i=1.25 -傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，取=0.8 -基本導(dǎo)程，取=0.6cm則有：附加摩擦力矩：式中： -為絲桿預(yù)加載荷，取的1/3 -為絲桿預(yù)緊是的傳動(dòng)效率，取=0.9則有：(5) 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為滿足最小步距要求，電機(jī)選用五相十拍工作方式，查表知所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩：步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：綜合考慮，查表選用 130bf001 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。三、進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1絲杠螺母副的設(shè)計(jì)絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在

11、一起時(shí)便形成了的螺旋滾道。螺母上有的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母軸向移動(dòng)。絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為0.92-0.96，比普通絲杠高3-4倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的1/4-/3.（2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高，剛度好。（3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。（4）具有可逆性，既可以從螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，絲杠和螺母可

12、以作為主動(dòng)件。（5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。（6）制造工藝復(fù)雜。絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。（7）不能自鎖。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增加制動(dòng)裝置。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為3級(jí)，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。它是在螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)的導(dǎo)程突變量，從而使兩列在軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。絲杠中常用的滾動(dòng)軸承有以下兩種：滾針推力圓柱滾子組合軸承和接觸角為6

13、0角接觸軸承，在這兩種軸承中，60角接觸軸承的摩擦力矩小于后者，而且可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，但剛度較后者低，目前在一般中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。60角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，又由于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。3.2齒輪傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。兩片齒輪周向可調(diào)彈簧錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu)。兩個(gè)相同齒數(shù)的薄片齒輪與另一個(gè)寬齒輪嚙合，兩薄片齒輪

14、可相對(duì)回轉(zhuǎn)。在兩個(gè)薄片齒輪的端面均勻分布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸耳。通過(guò)螺母調(diào)節(jié)彈簧的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母鎖緊。彈簧的拉力使薄片齒輪錯(cuò)位，從而消除了齒側(cè)間隙。3.3齒輪箱的設(shè)計(jì)齒輪箱主要把齒輪裝入，通過(guò)軸連接電動(dòng)機(jī)和絲杠。主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)方形的箱，然后要加工出一些孔裝軸、絲杠、端蓋等等。在右側(cè)內(nèi)壁也要加工一個(gè)孔來(lái)支承軸承。同時(shí)還要通過(guò)兩個(gè)凸耳用螺栓與導(dǎo)軌聯(lián)接。3.4床身及導(dǎo)軌對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影

15、響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對(duì)位置精度和車床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車床對(duì)床身的要求。數(shù)控車床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜45的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)在加工工件時(shí)，切

16、屑和切削液可以從斜面的前方(即床身的一側(cè))落下，就無(wú)需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。(2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。(3)由于在床身上無(wú)需開排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性?；谝陨咸攸c(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，

17、床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類似矩形的床身截面形式，同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類似圓形截面。床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵

18、具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的ht250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。車床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)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)，在各類機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)

19、床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。由于矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜45后，側(cè)面磨損能自動(dòng)補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕?，使其?dǎo)向性更好。本次設(shè)計(jì)我采用的是燕尾槽導(dǎo)軌。鑲條是用來(lái)調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。如圖5.5，是用磨或刮壓板3的e面和d面來(lái)調(diào)整間隙。壓板的d面和e面用空刀

20、槽分開，間隙大磨刮d面，太緊時(shí)則修e面。這種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩。3.5中間軸的設(shè)計(jì)中間軸上的齒輪是電機(jī)輸出與絲杠的傳力結(jié)構(gòu)，它主要通過(guò)鍵連接齒輪2和齒輪3.所以要設(shè)計(jì)鍵槽，可設(shè)計(jì)一個(gè)鍵槽為兩個(gè)齒輪傳力。兩邊要留軸頸上軸承。絲杠兩端有軸承端蓋，它的作用是軸承外圈的軸向定位，和防塵和密封，除它本身可以防塵和密封外，它常和密封件配合以達(dá)到密封的作用。左側(cè)端蓋因?yàn)榻z杠要通過(guò)所以設(shè)計(jì)了一個(gè)孔用氈墊來(lái)封油。右邊可以設(shè)計(jì)成封閉式的端蓋可以減小加工難度?？偨Y(jié)與體會(huì)畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)與運(yùn)用，是對(duì)以前每門課程設(shè)計(jì)的綜合，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的徹底檢驗(yàn)。剛開始選擇課題的時(shí)候，我

21、因?yàn)閷?duì)數(shù)控車床比較感興趣，所以選擇了關(guān)于數(shù)控車床方面的課題。我所在的組設(shè)計(jì)的是一臺(tái)數(shù)控車床，我主要對(duì)其中的進(jìn)給系統(tǒng)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。開始設(shè)計(jì)之前，我首先上網(wǎng)搜索了有關(guān)車床方面的知識(shí)，對(duì)數(shù)控車床的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有了進(jìn)一步的了解，也讓我學(xué)習(xí)到了很多新的知識(shí)。設(shè)計(jì)的時(shí)候，我們對(duì)學(xué)校的一些數(shù)控車床進(jìn)行了觀察，我主要觀察了機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，同時(shí)并結(jié)合自己的課題對(duì)機(jī)床的總體布局做了進(jìn)一步的研究，并通過(guò)查閱資料和相關(guān)圖冊(cè)，設(shè)計(jì)出了滿足數(shù)控車床需要的進(jìn)給系統(tǒng)及縱向進(jìn)給系統(tǒng)。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們走向工作崗位的最后一次練兵，是一次理論和實(shí)踐完美結(jié)合的過(guò)程。在近三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)當(dāng)中，使我更加認(rèn)識(shí)到理論聯(lián)系實(shí)際

22、的重要性，只有理論而不去進(jìn)行實(shí)踐是不行的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我參考了一些圖紙，在參考的基礎(chǔ)上，理解并分析其優(yōu)缺點(diǎn)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，對(duì)自己其中不合理的部分進(jìn)行了充分改進(jìn)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，自己在查閱資料、運(yùn)用資料、中英文翻譯、運(yùn)用專業(yè)知識(shí)及cad繪圖等方面的能力有了較大地提高，對(duì)如何將機(jī)、電互相結(jié)合起來(lái)有了較深刻的認(rèn)識(shí)，彌補(bǔ)了原來(lái)學(xué)習(xí)中的很多不足之處，為以后從事機(jī)械方面的工作打下了一定的基礎(chǔ)，積累了一定的經(jīng)驗(yàn)，對(duì)設(shè)計(jì)工作有了一定的認(rèn)識(shí)?？傊@次設(shè)計(jì)順利完成使我受益匪淺，不但鞏固了我以前學(xué)習(xí)的東西，而且學(xué)到了很多新東西，為我走向社會(huì)打下了深厚的基礎(chǔ)。同時(shí)也使我懂得了一個(gè)真正設(shè)計(jì)的步驟以及方法。目錄摘要1、前言

23、2、進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述3、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算3.1、設(shè)計(jì)方案的確定3.2、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)3.3、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算3.3（1）、切削力計(jì)算3.3（2）、進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算3.3（3）、滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算3.3（4）、齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算3.3（5）、步進(jìn)電機(jī)的選擇4、進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)4.2齒輪傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)4.3齒輪箱的設(shè)計(jì)4.4床身及導(dǎo)軌4.5中間軸的設(shè)計(jì)4.6軸承端蓋的設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)參考文獻(xiàn)摘 要本設(shè)計(jì)是把普通數(shù)控車床改造成經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床就是指價(jià)格低廉、操作使用方便、比較適合我國(guó)國(guó)情的，動(dòng)化的機(jī)床。采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省

24、勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。在設(shè)計(jì)的時(shí)候具體進(jìn)行了詳細(xì)的各部件的選型和計(jì)算。比如：導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)選型、滾珠絲杠螺母副的選型與計(jì)算。還進(jìn)行了進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算、進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差分析、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型計(jì)算、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與滾珠絲杠的聯(lián)接、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析等?！娟P(guān)鍵詞】車床、數(shù)控、傳動(dòng)系統(tǒng)一、前言我國(guó)目前機(jī)床總量380余萬(wàn)臺(tái)，而其中數(shù)控機(jī)床總數(shù)只有11.34萬(wàn)臺(tái)，即我國(guó)機(jī)床數(shù)控化率不到3。近10年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量約為0.60.8萬(wàn)臺(tái)，年產(chǎn)值約為18億元。機(jī)床的數(shù)控化率僅為6。這些機(jī)床中,役齡10年以上的占60

25、以上；10年以下的機(jī)床中，自動(dòng)/半自動(dòng)機(jī)床不到20，fmc/fms等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占60以上）?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機(jī)床，而且半數(shù)以上是役齡在10年以上的舊機(jī)床。用這種裝備加工出來(lái)的產(chǎn)品國(guó)內(nèi)、外市場(chǎng)上缺乏競(jìng)爭(zhēng)力，直接影響一個(gè)企業(yè)的的生存和發(fā)展。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。 而相對(duì)于傳統(tǒng)機(jī)床，數(shù)控機(jī)床有以下明顯的優(yōu)越性：1、可以加工出傳統(tǒng)機(jī)床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。 2、可以實(shí)現(xiàn)加工的柔性自動(dòng)化，從而效率比傳統(tǒng)機(jī)床提高37倍。 3、加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 4、可實(shí)現(xiàn)

26、多工序的集中，減少零件在機(jī)床間的頻繁搬運(yùn)。 5、擁有自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償?shù)榷喾N自律功能，可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人看管加工。 因此，采用數(shù)控機(jī)床，可以降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省勞動(dòng)力（一個(gè)人可以看管多臺(tái)機(jī)床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求作出快速反應(yīng)。 此外，機(jī)床數(shù)控化還是推行fmc（柔性制造單元）、fms（柔性制造系統(tǒng)）以及cims（計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)）等企業(yè)信息化改造的基礎(chǔ)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動(dòng)化的核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)。二、進(jìn)給伺服系統(tǒng)概述數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示：由于各種數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐?/p>

27、下幾方面：可逆運(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求：（1）從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。（2）電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4-6倍而不損壞。（3）為了滿足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。（4）電機(jī)應(yīng)能隨頻

28、繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)按其控制方式不同可分為開環(huán)系統(tǒng)和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)控制方式通常是具有位置反饋的伺服系統(tǒng)。根據(jù)位置檢測(cè)裝置所在位置的不同，閉環(huán)系統(tǒng)又分為半閉環(huán)系統(tǒng)和全閉環(huán)系統(tǒng)。半閉環(huán)系統(tǒng)具有將位置檢測(cè)裝置裝在絲杠端頭和裝在電機(jī)軸端兩種類型。前者把絲杠包括在位置環(huán)內(nèi)，后者則完全置機(jī)械傳動(dòng)部件于位置環(huán)之外。全閉環(huán)系統(tǒng)的位置檢測(cè)裝置安裝在工作臺(tái)上，機(jī)械傳動(dòng)部件整個(gè)被包括在位置環(huán)之內(nèi)。 開環(huán)系統(tǒng)的定位精度比閉環(huán)系統(tǒng)低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉。由于影響定位精度的機(jī)械傳動(dòng)裝置的磨損、慣性及間隙的存在，故開環(huán)系統(tǒng)的精度和快速性較差。 全閉環(huán)系統(tǒng)控制精度高、快速性能好，但由于機(jī)械傳動(dòng)部件

29、在控制環(huán)內(nèi)，所以系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能不僅取決于驅(qū)動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)和參數(shù)，而且還與機(jī)械傳動(dòng)部件的剛度、阻尼特性、慣性、間隙和磨損等因素有很大關(guān)系，故必須對(duì)機(jī)電部件的結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行綜合考慮才能滿足系統(tǒng)的要求。因此全閉環(huán)系統(tǒng)對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)也較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置檢測(cè)裝置有：脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)之分。交流伺服電機(jī)由于具有可靠性高、基本上不需要維護(hù)和造價(jià)低等特點(diǎn)而被廣泛采用。三、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1、設(shè)計(jì)方案的確定利用微機(jī)對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行半閉環(huán)控制，脈沖當(dāng)量為

30、0.01mm/脈沖，驅(qū)動(dòng)元件采用步進(jìn)電機(jī)，傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠副。采用微機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算處理，由i/o接口輸出步進(jìn)脈沖，經(jīng)一級(jí)齒輪減速滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.2、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用半閉環(huán)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)，步進(jìn)電機(jī)經(jīng)一級(jí)減速齒輪傳動(dòng)副，滾珠絲桿拖動(dòng)工作臺(tái)。傳感器與電機(jī)軸相聯(lián)，用來(lái)檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，并把它們轉(zhuǎn)換為電信號(hào)反饋給數(shù)控裝置，傳感器采用脈沖編碼器。3.3、橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算工作臺(tái)重量： w=889.2kgf=8892n時(shí)間常數(shù)： t=25 ms滾珠絲杠基本導(dǎo)程： lo=6mm行程： s=375mm步距角： /step快速進(jìn)給速度： （1）切削力計(jì)算 由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知

31、，切削功率式中：n-電機(jī)功率，查機(jī)床說(shuō)明書，n=7.5 kw；-主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為0.70.85取=0.7；k-進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取為k=0.96。則有： nc=7.50.70.96=5.04 kw切向銑削力： f=10 n式中： v-主軸傳遞全部功率時(shí)的最底切削速度（m/s）則有： v=d95/60000=1.7m/s=102m/min f=2964（n）（2）進(jìn)給工作臺(tái)工作載荷計(jì)算:從數(shù)控銑床中表2-1可得知，在一般立式銑削時(shí)，工作臺(tái)橫向進(jìn)給方向載荷： f=0.4fz=0.42964=1185 n（3)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算：由數(shù)控技術(shù)可知，采用燕尾導(dǎo)軌，導(dǎo)軌銑床絲杠的軸向力：采用矩型導(dǎo)軌

32、:式中k=1.1 =0.15則有：1）強(qiáng)度計(jì)算：壽命值： 式中：n-為絲桿轉(zhuǎn)速（r/min）v-為最大切削力下的進(jìn)給速度（m/min）,取最高進(jìn)給速度的1/3t-額定壽命，查表得 t=15000h -滾珠絲桿導(dǎo)程，取=6mm則有：v=r/minl最大動(dòng)負(fù)載c ：c查表得：運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù) 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷c的值，可選則滾珠絲杠的型號(hào)。查表2-5得，選取滾珠絲杠直徑為50mm，型號(hào)為nd5006，其額定載荷為29350n，所以強(qiáng)度足夠。2） 效率計(jì)算：根據(jù)機(jī)械原理的公式，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為：式中：-為絲桿螺旋升角，查得：-為摩擦角，滾珠絲桿副的滾動(dòng)摩擦系數(shù)f=0.0030.004,其摩擦角約等于

33、則有： 3） 剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載f引起的導(dǎo)程的變化量，絲桿的拉壓變形量式中：mm=0.6cm; e-為材料彈性模量，對(duì)鋼a-為滾珠絲杠截面積 則有： 滾珠與螺紋滾道間的接觸變形量 ,有預(yù)緊：式中：-為滾珠直徑，查表得=3.969mmz圈數(shù)列數(shù)2513=75-為預(yù)緊力則有:則絲桿的總變形量 :查表知e級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為15um/m 故剛度足夠。4)穩(wěn)定性驗(yàn)算失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷式中:e-為絲桿材料彈性模量,對(duì)鋼i-為截面慣性矩,對(duì)絲桿圓截面-為絲桿底徑,=48mm則有： l-為絲桿最大工作長(zhǎng)度,取l=375mm -為絲桿支承方式系數(shù),參考圖2-13和表2-7,取=2.0則

34、有:穩(wěn)定安全系數(shù)：所選絲桿穩(wěn)定安全系數(shù)，查表得：則有 ，故穩(wěn)定性不存在問(wèn)題。（4）齒輪及轉(zhuǎn)矩的有關(guān)計(jì)算1）有關(guān)齒輪計(jì)算傳動(dòng)比故取 m=2 mmb=20 mm 則有 2)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很少，可以忽略因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力矩 式中 -空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩； -折算到電機(jī)軸上的摩擦力矩； -由于絲杠預(yù)金所引起，折算到電機(jī)軸上的附加摩擦力矩；式中：-為傳動(dòng)系統(tǒng)各部件慣量折算到電機(jī)軸上的總等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（ -為電機(jī)最大角加速度（） -為運(yùn)動(dòng)部件最大快進(jìn)速度對(duì)應(yīng)的電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（） t

35、-為運(yùn)動(dòng)部件從靜止啟動(dòng)加速到最大快進(jìn)進(jìn)給速度所需時(shí)間（s）,取t=0.025s則有： 空載摩擦力矩：式中： g-運(yùn)動(dòng)部件總重力（n） -為導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取0.2 i-齒輪傳動(dòng)降速比，i=1.25 -傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，取=0.8 -基本導(dǎo)程，取=0.6cm則有：附加摩擦力矩：式中： -為滾珠絲桿預(yù)加載荷，取的1/3 -為滾珠絲桿預(yù)緊是的傳動(dòng)效率，取=0.9則有：(5) 步進(jìn)電機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)的名義啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩為滿足最小步距要求，電機(jī)選用五相十拍工作方式，查表知所以，步進(jìn)電機(jī)最大靜轉(zhuǎn)矩：步進(jìn)電機(jī)最高工作頻率：綜合考慮，查表選用 130bf001 型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。四、進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.

36、1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)他們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠的回路管道，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)構(gòu)成封閉的螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母軸向移動(dòng)。滾珠絲杠螺母副具有以下特點(diǎn)：（1）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為0.92-0.96，比普通絲杠高3-4倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠的1/4-/3.（2）若給于適當(dāng)預(yù)緊，可以消除絲杠和螺母之間的螺紋間隙，反向時(shí)還可以消除空載死區(qū)，從而使絲杠的定位精度高

37、，剛度好。（3）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。（4）具有可逆性，既可以從螺旋運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。也就是說(shuō)，絲杠和螺母可以作為主動(dòng)件。（5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。（6）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。（7）不能自鎖。特別是垂直安裝的絲杠，由于其自重和慣性力的不同，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故還需要增加制動(dòng)裝置。本次設(shè)計(jì)采用的是內(nèi)循環(huán)的絲杠螺母副，精度為3級(jí)，兩端采用了小圓螺母為軸向定位絲杠螺母副采用的預(yù)緊方式為單螺母消除間隙方法。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間，使內(nèi)螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)的

38、導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但載荷量須預(yù)先設(shè)定而且不能改變。絲杠中常用的滾動(dòng)軸承有以下兩種：滾針推力圓柱滾子組合軸承和接觸角為60角接觸軸承，在這兩種軸承中，60角接觸軸承的摩擦力矩小于后者，而且可以根據(jù)需要進(jìn)行組合，但剛度較后者低，目前在一般中小型數(shù)控機(jī)床中被廣泛應(yīng)用。滾針圓柱滾子軸承多用于重載和要求高剛度的地方。60角接觸軸承的組合配置形式有面對(duì)面的組合、背靠背組合、同向組合、一對(duì)同向與左邊一個(gè)面對(duì)面組合。由于螺母與絲杠的同軸度在制造安裝的過(guò)程中難免有誤差，又由于面對(duì)面組合方式，兩接觸線與軸線交點(diǎn)間的距離比背對(duì)背時(shí)小，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)整較易。因此在進(jìn)給傳

39、動(dòng)中面對(duì)面組合用得較多。下圖為滾珠絲杠螺母及其支承結(jié)構(gòu)圖。4.2齒輪傳動(dòng)副的設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用的是雙片齒輪錯(cuò)齒調(diào)整法。兩片齒輪周向可調(diào)彈簧錯(cuò)齒消除間隙結(jié)構(gòu)。兩個(gè)相同齒數(shù)的薄片齒輪與另一個(gè)寬齒輪嚙合，兩薄片齒輪可相對(duì)回轉(zhuǎn)。在兩個(gè)薄片齒輪的端面均勻分布著四個(gè)螺孔，分別裝上凸耳。通過(guò)螺母調(diào)節(jié)彈簧的拉力，調(diào)節(jié)完后用螺母鎖緊。彈簧的拉力使薄片齒輪錯(cuò)位，從而消除了齒側(cè)間隙。齒輪傳動(dòng)副的零件圖見下圖：4.3齒輪箱的設(shè)計(jì)齒輪箱主要把齒輪裝入，通過(guò)軸連接電動(dòng)機(jī)和絲杠。主要結(jié)構(gòu)是一個(gè)方形的箱，然后要加工出一些孔裝軸、絲杠、端蓋等等。在右側(cè)內(nèi)壁也要加工一個(gè)孔來(lái)支承軸承。同時(shí)還要通過(guò)兩個(gè)凸耳用螺栓與導(dǎo)軌聯(lián)接。齒輪箱結(jié)構(gòu)如

40、下圖： 4.4床身及導(dǎo)軌對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對(duì)位置精度和車床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動(dòng)態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車床對(duì)床

41、身的要求。數(shù)控車床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長(zhǎng)的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾斜45的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是：(1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方(即床身的一側(cè))落下，就無(wú)需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。(2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。(3)由于在床身上無(wú)需開排屑孔，就

42、可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。基于以上特點(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。為此，在設(shè)計(jì)床身截面時(shí)，綜合考

43、慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類似矩形的床身截面形式，同時(shí)，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計(jì)一個(gè)較小的類似圓形截面。床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的ht250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。車床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)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)，在各類機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀主