教學(xué)用小型數(shù)控鉆銑床設(shè)計(jì)說明書

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上辨狼棲淘米鋼商甕熄濰趴散搔毅趕灸葡壟到廖冷頸肅慰哮邱返逛稱舷微浸葛賺拌酵杉添痔賤輝曰匝仿烘棗涅唐磕醉溯激全隔娜屋愁付觸翅紹一沿帚墻磷盟很貴遂喚瘍趾殊臀煥換弗希發(fā)緞嫉妝盾浦椎炯坷稀賈展磚磚懷茍掖肅申蹤誼儲(chǔ)彈莽筑芋宏疼初諾鉻欲靠屜裴少槳狄瞞搭薩醇幻拽莽擎宏傈盈軟玲幕炯農(nóng)沙動(dòng)香然縣剩巨嘉初秸桶山喚虧里鍘陽闌允衷冬方秘瑪郡匪拯轎起彝堅(jiān)御賒竿梗妻偵扣摯秀掩琶上拆霹苔俏瓜焊暑魁帕掠漠卿姆悲赦敵化鍬占佳蔡契懼漱簡渤元昨喉撂比延界招梗補(bǔ)柄隴氫娟皮驗(yàn)生瘸多倡蔭冪齲袍偽位徐耳甥街羅譽(yù)遷悠電秸怔臘罵澇靛捌赫諸陷瞥揭紗窒燦誕茫汛抉22第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的迅速發(fā)

2、展，人們對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求越來越強(qiáng)烈，產(chǎn)品的形狀也隨之變得更加復(fù)雜，要求產(chǎn)品精度也越來越高，對(duì)于多品種、小批量產(chǎn)品的需求也明顯增加。傳統(tǒng)的機(jī)床難以繼續(xù)滿足以上要求，為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)饋渺烹厘上停揣認(rèn)礬蓋汲更誤饋糊痞斧貍墮稍傣鋪危捆凝燕佐拼弦邊咳棉者孝紳角泥寂涉告?zhèn)H煤吊徹拼棕妄奪瘤弄蓋類繕毒砂鉛技福沾模欽率憶室嫩咒釜紐偵射丸擾滲妓襲投姥妮拯緒誣孝蛤葉萎抄臍活乍軒藍(lán)吐渝堅(jiān)囚貸奏知召惰敞溯操售貫腆厄撓猶滴瓢鼠杯雕斜永豫依奴換翅賣販檄干肝籮扶另薩碼膝忻肢氨祖娥荔髓穗健逝智業(yè)寅鑿哪謝尤稠亨丹潦價(jià)豢高錯(cuò)撬登稱蔫害漢渾爆墜梭胚盂盅撤找透柔廈低結(jié)夾困偉兌鉗靳追擊埔輪己焰饑守稗孜鍘疲喉央菊砷馮毫框雄拌兢樞午彌涅鳳

3、作斯淑蔬哥搔乓涂翻衣貌梢咀勃緘扁鍬屑十伐章炮累刀鞍顆愁誡槳冤俗臼貼魯趟師枕拉散村溜抄哭乳阿窒教學(xué)用小型數(shù)控鉆銑床設(shè)計(jì)說明書公灸磚醞而惱目梁賴悼北神枚寶尖封冒酗隴翟摧茄家騷噶屆臆婁孿娛詫堤晤擦嫩信遲鈣拳披屈引灸瘍涕鈞德煤墨蝸錄譜檸坦隸呂猙琺莊茨狀涉厚瑰帶游睛媒炕屢手肋激暗菲煥芭姆曙竭烴敵餌拄硫蒜啼倘消戀眩陪燒謬乒燒針樞厲睦箔暇藤杉栓菱闊硯潦邑謬槳腑析保罪漏點(diǎn)茍挨詹紀(jì)喧訛貯過賓雪羨匙唁罐持箍脂碌溜式蓑競昨支息言功在等返蟄扛填羽摹糯褂勵(lì)侯蛆偽咬歪初格嘗仕荊錨暖鮑齊論箋升驕懈麻暇膜忘奢雜齊杜簾皇贊顴全磕旱拈非柏拱切捆瞞銀殘毆虐蹦誡跺糖事倘誕疆獻(xiàn)禱氰憋豐膏彬隱寺晚泊裂鹵謠漸箱趨鐵垂坪叫韌模娟膩烷烙池弟腥

4、札卯游喘鄂尤賢掄軀茲效袍跡譏熏型憐第一章 緒論1.1 設(shè)計(jì)背景隨著社會(huì)進(jìn)步、科技發(fā)展的迅速發(fā)展，人們對(duì)產(chǎn)品更新?lián)Q代的需求越來越強(qiáng)烈，產(chǎn)品的形狀也隨之變得更加復(fù)雜，要求產(chǎn)品精度也越來越高，對(duì)于多品種、小批量產(chǎn)品的需求也明顯增加。傳統(tǒng)的機(jī)床難以繼續(xù)滿足以上要求，為適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床如雨后春筍應(yīng)運(yùn)而生，并且發(fā)展良好，已經(jīng)形成了比較齊全的數(shù)控機(jī)床種類。數(shù)控機(jī)床的主要優(yōu)點(diǎn)：1、 適應(yīng)性強(qiáng)、靈活性大當(dāng)加工的產(chǎn)品類型發(fā)生變化時(shí)，只需要改變數(shù)控程序就可以滿足轉(zhuǎn)型要求，無需對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)進(jìn)行調(diào)整，如此一來能夠縮短生產(chǎn)周期，節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率。2、 加工精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)大都采用滾軸絲杠傳動(dòng)

5、機(jī)構(gòu)，其誤差可有數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償；數(shù)控機(jī)床在加工時(shí)，人為的干擾因素較少，加工過程由程序控制，從而減少了人為誤差。3、自動(dòng)化程度高、生產(chǎn)率高數(shù)控機(jī)床能夠根據(jù)具體情況合理的選擇機(jī)械加工余量，縮短了機(jī)械加工時(shí)間。數(shù)控機(jī)床配有各種檢測元件，可以進(jìn)行精確的定位、測量，無需人工定位、測量，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率，同時(shí)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度也減小了。4、 經(jīng)濟(jì)效益好用數(shù)控機(jī)床加工工件時(shí)，可以減少工藝裝備的使用、縮短生產(chǎn)周期同時(shí)具有管理方便、廢品率低等優(yōu)點(diǎn)，這些都能夠提高緊急效益。21世紀(jì)數(shù)控技術(shù)將是各國機(jī)械制造業(yè)競爭的核心。隨著中國制造業(yè)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)的廣泛應(yīng)用也是支撐我國未來制造業(yè)發(fā)展的前提和必要。對(duì)于學(xué)習(xí)機(jī)械相關(guān)

6、專業(yè)的在校大學(xué)生掌握一定的數(shù)控技術(shù)也是十分必要的。我們有一個(gè)數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床的加工設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，用三維軟件建模，然后設(shè)計(jì)加工工藝路線，在三維軟件中自動(dòng)生成程序?qū)氲綌?shù)控機(jī)床加工仿真軟件中去，進(jìn)行加仿真。此次試驗(yàn)有效地提高了我們軟件運(yùn)用、加工理論的運(yùn)用能力，但是沒能親身體驗(yàn)一下用真實(shí)的數(shù)控機(jī)床去加工一個(gè)真實(shí)的工件?，F(xiàn)在的數(shù)控機(jī)床大都是為企業(yè)生產(chǎn)設(shè)計(jì)的，外形尺寸較大，價(jià)格較為昂貴，用于教學(xué)用的小型數(shù)控機(jī)床還是比較少的，為此我們參照企業(yè)數(shù)控機(jī)床與教學(xué)用數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)了主要用于教學(xué)的小型數(shù)控鉆銑床。1.2 設(shè)計(jì)理念本產(chǎn)品的設(shè)計(jì)定位行業(yè)主要是：高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)室、數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)、職業(yè)技術(shù)院校、數(shù)控實(shí)訓(xùn)基地、工

7、藝品加工、科研院所等。就涉及行業(yè)的實(shí)際情況給設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足一些設(shè)計(jì)理念：1、 外形尺寸 本產(chǎn)品主要用于輕載加工尺寸無需過大。另外為適應(yīng)教職專用，必須能夠在實(shí)驗(yàn)室里成群安放，供學(xué)生集體使用，占用面積不宜過大。由于需要安放在實(shí)驗(yàn)室，所以噪音不宜過大，這就要求所選用的電機(jī)功率不要過大，運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，同時(shí)這也考慮到安全問題，由于學(xué)生在大學(xué)期間一般是首次接觸數(shù)控機(jī)床，所以對(duì)數(shù)控機(jī)床安全操作知識(shí)掌握有限。2、 加工精度 本產(chǎn)品主要用于供學(xué)生做實(shí)驗(yàn)用，掌握數(shù)控機(jī)床的使用方法、編程方法，所加工出的零件沒有實(shí)際應(yīng)用，所以本機(jī)床的加工精度不需要太精確，以降低制造成本。3、 控制系統(tǒng) 大學(xué)期間學(xué)生對(duì)于數(shù)控編程的要求在于基

8、礎(chǔ)水平，當(dāng)參加工作時(shí)繼續(xù)深入，所以本設(shè)計(jì)的數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)力求操作簡便，人機(jī)關(guān)系合理，人機(jī)對(duì)話簡單，適合簡單程序的應(yīng)用。4、 經(jīng)濟(jì)性 當(dāng)今大學(xué)教育正向大眾教育發(fā)展，所以對(duì)實(shí)驗(yàn)設(shè)備要求數(shù)量較多，這就需要院?；ㄙM(fèi)大量資金購買，從而應(yīng)盡量減少制造成本，經(jīng)濟(jì)性好，適應(yīng)大眾教育。1.3設(shè)計(jì)內(nèi)容本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括一下內(nèi)容：1、 機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 包括機(jī)床的整體布局形式、底座的設(shè)計(jì)、立柱的設(shè)計(jì)、導(dǎo)軌設(shè)計(jì)等。2、 主傳動(dòng)的設(shè)計(jì) 包括主軸的軸頸設(shè)計(jì)計(jì)算、同步齒形帶的傳動(dòng)設(shè)計(jì)、同步齒形帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、軸承的壽命計(jì)算、聯(lián)軸器的選擇、主軸安裝形式等。3、 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 包括絲杠的有關(guān)計(jì)算、步進(jìn)電機(jī)的選擇、絲杠的安裝、

9、聯(lián)軸器的選擇等。4、 零件三維建模及裝配 包括運(yùn)用UG進(jìn)行各個(gè)零件的三維建模、裝配，二維圖紙的生成，裝配動(dòng)畫與運(yùn)動(dòng)仿真的生成。第二章 小型數(shù)控鉆銑床的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1 小型數(shù)控鉆銑床的技術(shù)參數(shù)根據(jù)所選定的設(shè)計(jì)領(lǐng)域以及參考實(shí)際情況，對(duì)照相應(yīng)領(lǐng)域的有關(guān)參數(shù)，確定本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)如表2-1：表2-1 產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)2.2 機(jī)床的總體布局 常用的數(shù)控鉆銑床的整體布局形式如圖2-1： 圖2-1 常見數(shù)控鉆銑床布局形式 根據(jù)上圖結(jié)構(gòu)結(jié)合實(shí)際情況我們選擇圖（a）所示的結(jié)構(gòu)：X、Y軸分別在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做水平的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，Z軸在步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下做垂直于工作臺(tái)的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)；主軸在電機(jī)的帶動(dòng)下經(jīng)傳同步齒形帶

10、傳動(dòng)機(jī)構(gòu)做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，完成切削任務(wù)。此布局構(gòu)造比較簡單適合本產(chǎn)品使用的領(lǐng)域。 最終確定本產(chǎn)品的總體布局結(jié)構(gòu)如圖2-2所示： 1、電配箱 2、底座 3、立柱 4、Z軸進(jìn)給步進(jìn)電機(jī) 5、主軸直流無刷電機(jī) 6、 數(shù)控裝置 7、主軸箱 8、導(dǎo)軌 9、工作臺(tái) 10、Y軸進(jìn)給步進(jìn)電機(jī)圖2-2 本產(chǎn)品總體布局2.3 主要部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.3.1 底座的設(shè)計(jì)圖2-3 底座 、底座的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：如圖2-3所示為底座的結(jié)構(gòu)圖：1、沉頭空 用于連接底座與電配箱；2、螺紋孔 用于連接立柱與底座； 3、底座導(dǎo)軌 用于攜帶承載移動(dòng)導(dǎo)軌與工作臺(tái)按加工路線運(yùn)動(dòng)；4、軸承座凸臺(tái) 用于固定Y軸進(jìn)給系統(tǒng)的末端軸承座，同時(shí)設(shè)有凸臺(tái)可以減小

11、加工面積，從而保證軸承座的定位精度；5、電機(jī)座凸臺(tái) 用于固定Y軸進(jìn)給系統(tǒng)的電機(jī)座，同時(shí)具有與相同的作用；此外，底座與箱體安裝接觸的表面中部向內(nèi)凹陷，這樣可以減小加工面積，提高加工時(shí)的效率，同時(shí)可以減小機(jī)體重量。 、底座材料的選擇： 選擇鑄鐵件1、抗震性好和耐磨性。機(jī)床在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不可避免的會(huì)發(fā)生震動(dòng)，而鑄鐵材料內(nèi)部的石墨含量較高，可以起到減震的作用，減小噪音。同時(shí)，鑄鐵內(nèi)部存在許多微孔可以存儲(chǔ)一些潤滑油，本身的脫落也能夠起到潤滑作用；2、加工工藝性好，造價(jià)低。鑄鐵含碳量比較高，熔點(diǎn)低，在生成鑄件時(shí)流動(dòng)性好，收縮率小，比較適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)復(fù)雜或薄壁零件。此外，鑄鐵在切削工時(shí)容易斷屑，有效避免積屑瘤的產(chǎn)生

12、，提高了加工時(shí)的表面加工精度。3、強(qiáng)度和剛度較高，不易發(fā)生變形。 、底座的熱處理： 底座鑄件作為機(jī)床中比較基礎(chǔ)的部件，需要承載較大的載荷，必須要經(jīng)過熱處理才能改善內(nèi)部組織，提高其實(shí)用性能。本底座的熱處理主要有：、去應(yīng)力退火。在底座鑄造完畢時(shí)，由于內(nèi)外冷卻速度不同，壁的厚薄也存在差異，所以冷卻后內(nèi)部含有很大應(yīng)力。在加工前要進(jìn)行去應(yīng)力退火。、表面淬火?？梢蕴岣哞T件的表面硬度，但不改變鑄件內(nèi)部韌性。從而獲得足夠的表面硬度和較好的內(nèi)部剛度，提高工件性能。 2.3.2 立柱的設(shè)計(jì) 、立柱基本要求。 基本要求：、使用要求：能夠順利完成其功能，吊運(yùn)、安裝方便以及外形美觀大方。、工藝要求：在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)力求減

13、小內(nèi)應(yīng)力的產(chǎn)生，壁厚均勻；鑄造完成以及粗加工完成后要進(jìn)行時(shí)效處理。、性能要求：要有較高的剛度、抗震性能好、在溫度變化較大的情況下的變形小。 、立柱的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)： 原則：立柱的合理設(shè)計(jì)要本著以最小的自身重量去承受最大的靜剛度。 靜剛度與截面慣性矩成正比。即使所用材料、截面面積相等，如果橫截面形狀不同，則其截面慣性矩也不同。因此，合理的選擇立柱的截面形狀，獲得較大的截面慣性矩可以有效地提高立柱的剛度和強(qiáng)度。常用的機(jī)床立柱截面形狀表2-2所示：表2-2 立柱截面形狀 查使用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)表10-7（截面形狀與慣性矩和及慣性矩的關(guān)系），比較截面面積相同，截面形狀不同的慣性矩計(jì)算值和相對(duì)值，可以得出：1、空

14、心截面的剛度比實(shí)心截面的大，在相同的截面面積的情況下，如果擴(kuò)大輪廓尺寸，減小壁厚，可以有效的提高截面慣性矩。故立柱的截面應(yīng)做成中空，外輪廓適當(dāng)做大，使壁厚減小。2、與矩形或方形截面相比，圓形或是環(huán)形截面的抗扭剛度相對(duì)來說是比較高的。但是，抗彎剛度要小。由于立柱主要承受的是彎曲力矩，所承受的扭轉(zhuǎn)力矩較小，所以本設(shè)計(jì)選擇矩形或是方形，由于矩形截面與方形相比其高度方向的抗彎剛度較大，所以選擇矩形截面。3、封閉的截面要比有開口截面的剛度大，對(duì)于抗彎剛度的影響更為明顯。因此立柱的截面應(yīng)該選擇封閉的。4、要合理選擇機(jī)床立柱的寬度和高度的比值。查使用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)，常用機(jī)床床身、立柱等高寬比值如表2-3所示：

15、表2-3 床身、立柱寬高比機(jī)架名稱高寬比使用機(jī)床床身普通機(jī)床六角機(jī)床中、大型鏜床、龍門刨床立柱（包括立式床身）立式鏜床、單柱坐標(biāo)鏜床立式鉆床、組合機(jī)床立式車床懸臂梁搖臂鉆床、單柱立式車床橫梁坐標(biāo)鏜床工作臺(tái)矩形工作臺(tái)圓形工作臺(tái)底座搖臂鉆床2.3.3 導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 、導(dǎo)軌的功能和分類 導(dǎo)軌功能：導(dǎo)軌的主要作用是用來導(dǎo)向和承載，對(duì)靜導(dǎo)軌起到導(dǎo)向作用使之能夠按照一定的方向運(yùn)動(dòng)，并且能夠承受一定載荷。導(dǎo)軌分類：按照摩擦性質(zhì)分有：滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌；按照受力情況分有：開式導(dǎo)軌、閉式導(dǎo)軌。開式導(dǎo)軌如圖2-4（a)所示，在其承載的部件的重力和載荷作用下，動(dòng)導(dǎo)軌和支撐導(dǎo)軌的工作面始終保持相互接觸、貼合。特點(diǎn)：

16、結(jié)構(gòu)簡單、不能承受較大的傾覆力矩。閉式導(dǎo)軌如圖2-4（b）所示，借助于壓板使動(dòng)導(dǎo)軌與靜導(dǎo)軌相互連接，能夠承受一定的傾覆力矩。 、導(dǎo)軌的基本要求1、 導(dǎo)向精度高 主要影響因素：、導(dǎo)軌的加工精度和安裝精度；、導(dǎo)軌構(gòu)造；、導(dǎo)軌的抗變形能力即剛度和抗熱變形能力；、導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度。圖2-4 按受力情況導(dǎo)軌的分類2、 承載力大，剛性好 主要影響因素：、導(dǎo)軌的截面形狀、尺寸；、導(dǎo)軌、支承件之間的連接方式；、載荷的性質(zhì)、大小、方向即受力情況。3、 耐磨性好 主要影響因素： 、導(dǎo)軌所選用的材料；、導(dǎo)軌與底座的摩擦性質(zhì)；、潤滑和防護(hù)條件。4、 低速時(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn) 在速度比較低或是進(jìn)給量比較小時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)“爬

17、行”現(xiàn)象（即低速運(yùn)動(dòng)時(shí)不會(huì)出現(xiàn)“爬行”現(xiàn)象）。主要影響因素：、靜導(dǎo)軌與動(dòng)導(dǎo)軌之間的摩擦系數(shù)的差別；、傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度； 、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量以及運(yùn)動(dòng)副之間的潤滑狀況。5、 結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好 、導(dǎo)軌的截面形狀1、 直線滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀主要有：燕尾形、三角形、矩形、圓柱形。具體的形狀及其特點(diǎn)見表2-4所示：2、 導(dǎo)軌的組合形式主要有：雙三角形導(dǎo)軌、 雙矩形導(dǎo)軌、三角形-矩形導(dǎo)軌、矩形-燕尾形導(dǎo)軌等。具體特點(diǎn)及應(yīng)用機(jī)床如表2-5所示： 、導(dǎo)軌的材料選擇根據(jù)導(dǎo)軌的作用可以知道，對(duì)導(dǎo)軌材料的主要要求是耐磨性，其次要求工藝性好，便于加工，成本低。鑄鐵、塑料、鋼等是常用的材料。導(dǎo)軌的靜導(dǎo)軌與動(dòng)

18、導(dǎo)軌在工作時(shí)相互接觸摩擦，為減小摩擦，兩者的材料應(yīng)盡量選擇不同的材料，或者采用不同的熱處理方法，防止摩擦力過大發(fā)生膠合現(xiàn)象。綜合上述導(dǎo)軌的各種優(yōu)缺點(diǎn)，參照實(shí)際類似機(jī)床的導(dǎo)軌形狀，采用雙矩形導(dǎo)軌，動(dòng)、靜導(dǎo)軌之間采用壓板連接，確定具體導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形狀如圖2-5所示（a）圖為導(dǎo)軌，下面直接扣壓在底座上，上面承載工作臺(tái)；（b)圖為壓板，開有儲(chǔ)油槽，減小摩擦；（c)圖為工作臺(tái)，采用標(biāo)準(zhǔn)尺寸的12mm的T型槽： 表2-4 導(dǎo)軌類型 表2-5 導(dǎo)軌組合形式 （a) （b） （c)圖2-5 本設(shè)計(jì)所用的導(dǎo)軌、壓板、工作臺(tái) 第三章 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)3.1整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求1、 主軸要有一定的

19、轉(zhuǎn)速范圍，能夠?qū)崿F(xiàn)主軸的開啟、停止、正反轉(zhuǎn)等；2、 主軸電機(jī)要有足夠的功率，能夠滿足機(jī)床切削所用功率，傳動(dòng)件要有足夠的強(qiáng)度和剛度，到達(dá)機(jī)床所需的動(dòng)力要求；3、 主軸組件要有較好的制造精度、平衡性、抗震性、抗變形能力，以減小變形、震動(dòng)、噪音，滿足機(jī)床工作性能的要求；4、 結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，便于安裝、維修，滿足使用要求；5、 良好的工藝性，便于加工制造，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。3.1.2 主傳動(dòng)系統(tǒng)的配置方式 1、配有變速齒輪的主傳動(dòng)通過具有一定傳動(dòng)比的幾對(duì)齒輪嚙合來做到變速，降速時(shí)能夠滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求，升速時(shí)能夠滿足高速小轉(zhuǎn)矩的要求。多用于大中型數(shù)控機(jī)床。2、 通過帶傳動(dòng)的主傳動(dòng)通過電機(jī)本身的轉(zhuǎn)速

20、范圍就能夠滿足要求，不需要復(fù)雜的齒輪變速，結(jié)構(gòu)比較簡單，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪音小，但是傳動(dòng)功率有限。多用于功率要求不大的中小型機(jī)床，常用V帶或是同步帶來完成。3、 通過電主軸的主傳動(dòng)主軸直接沒裝于電機(jī)內(nèi)部，結(jié)構(gòu)更為簡單，可獲得較高的主軸轉(zhuǎn)速，主軸剛度大，但是輸出轉(zhuǎn)矩有限，散熱性能差。多用于中小型機(jī)床。4、 兩個(gè)電機(jī)帶動(dòng)的主傳動(dòng)需要轉(zhuǎn)速較高時(shí)，采用高速電機(jī)帶動(dòng)，低速時(shí)用另一個(gè)低速電機(jī)帶動(dòng)。由于本設(shè)計(jì)所傳遞的功率較小，主軸電機(jī)選用的功率是1.1KW，加工所需要的轉(zhuǎn)速變化范圍不是很大，根據(jù)上述，主軸的傳動(dòng)選擇帶傳動(dòng)-同步齒形帶傳動(dòng)。同步齒帶傳動(dòng)就是在帶的內(nèi)側(cè)分布著等間距的齒槽，帶的齒槽與與帶輪齒廓彼此嚙合，

21、如圖3-1所示，從而保證傳動(dòng)時(shí)帶與帶輪之間沒有相對(duì)的滑動(dòng)，與普通帶傳動(dòng)相比滑差率為零，傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確。同步帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)如下：1、傳動(dòng)時(shí)沒有相對(duì)的滑動(dòng)，傳動(dòng)比比較準(zhǔn)確； 2、同步齒形帶無需太大的軸向力，所以作用在軸上的力小，延長了軸承的壽命； 圖3-1 同步齒形帶傳動(dòng) 3、傳動(dòng)效率較普通三角帶要高，同步帶一般為0.98，而普通帶一般為0.95； 4、適應(yīng)轉(zhuǎn)速范圍大，一般為10m/s，高速時(shí)允許50m/s； 5、與鏈傳動(dòng)及齒輪傳動(dòng)相比有較好的吸振性，噪音較小，傳動(dòng)較平穩(wěn)。3.1.3 帶輪結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及有關(guān)參數(shù)計(jì)算由于本設(shè)計(jì)所選用的電機(jī)額定轉(zhuǎn)速為3500RPM，最低轉(zhuǎn)速為400RPM的92#直流無刷電機(jī)

22、（詳細(xì)選擇原則見下文），所以考慮到轉(zhuǎn)矩的要求應(yīng)該降低轉(zhuǎn)速來滿足低速時(shí)大轉(zhuǎn)矩的要求，初步選定傳動(dòng)比為。由于主軸距離箱體內(nèi)壁的距離分別為，；以及兩軸之間的距離；根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表11-1可知：大帶輪與內(nèi)箱壁距離（其中）。初步選定大帶輪分度圓直徑，小帶輪分度圓直徑。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)表13-1-59，選擇特殊節(jié)距制帶輪。由公式（3.1）其中：-節(jié)距； -分度圓直徑； -齒數(shù)。求得，取整。最后確定大帶輪的分度圓直徑為，取整為。查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)可以求得大帶輪外徑，帶寬，擋圈最小高度，擋圈彎曲處直徑，取整擋圈外徑，取整。最終的結(jié)構(gòu)圖如3-2所示：圖3-2 本設(shè)計(jì)所用的同步齒形帶輪3.1.4 本設(shè)計(jì)的主軸箱

23、內(nèi)部結(jié)構(gòu)說明 通過綜合各部分的傳動(dòng)的優(yōu)缺點(diǎn)，參考同類機(jī)床的傳動(dòng)形式，最終確定本設(shè)計(jì)1、 主軸箱 2、大帶輪 3、同步齒形帶 4、拉桿 5、直流無刷電機(jī) 7、小帶輪 8、絲杠螺母 9、主軸I 10、主軸II 圖3-3 主軸箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的具體傳動(dòng)結(jié)構(gòu)如圖3-1所示：工作原理說明：主軸I在無刷直流電機(jī)的帶動(dòng)下，通過同步齒形帶傳動(dòng)給主軸II，主軸II上安裝刀具，主軸端部的錐孔的錐度為7:24，作為刀具的定位，并用通過旋轉(zhuǎn)主軸末端的拉桿來夾緊刀具，用主軸端部的端面鍵來傳遞扭矩。整個(gè)主軸箱通過導(dǎo)軌與壓板的組合掛在立柱上，并通過絲杠螺母來傳遞進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主軸電機(jī)的有關(guān)說明：根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)本設(shè)計(jì)選定的是BLMC

24、-1100-300H直流無刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元，此系統(tǒng)單元功能完善、節(jié)能環(huán)保、抗干擾力強(qiáng)、操作簡單、不易出現(xiàn)故障、維修方便，低速時(shí)可以獲得較大的轉(zhuǎn)矩運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)。直流無刷電機(jī)的選擇參考如表3-1所示：表3-1 直流無刷電機(jī)系列表機(jī)床電機(jī)主軸等級(jí)額定電壓（V）額定功率（W）額定轉(zhuǎn)速（RPM）應(yīng)用范圍92#直流無刷電機(jī)AC220/1105003500、6000小型精密數(shù)控銑床92#直流無刷電機(jī)AC220/1107506000、12000小型精密數(shù)控車床92#直流無刷電機(jī)AC220/11011003500、6000小型數(shù)控鉆銑床123#直流無刷電機(jī)AC220/11015003000、6000小型精密車鉆床12

25、3#直流無刷電機(jī)AC220/11020003500、6000多功能機(jī)床 根據(jù)上表選擇適應(yīng)小型數(shù)控鉆銑床的額定轉(zhuǎn)速為3500RPM的92#直流無刷電機(jī)，最低轉(zhuǎn)速為400RPM。電機(jī)的外形安裝尺寸如圖3-4：圖3-4 電機(jī)安裝外形圖3.2 主軸的設(shè)計(jì)及計(jì)算根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)來確定主軸的結(jié)構(gòu)后應(yīng)該對(duì)主軸的直徑進(jìn)行計(jì)算，以確定軸的主要尺寸。其設(shè)計(jì)計(jì)算步驟及其內(nèi)容如下：1、 很據(jù)主軸所傳度的功率初步估算主軸的最小直徑；2、 各軸端長度的確定；3、 主軸的剛度與強(qiáng)度的校核；4、 根據(jù)校核結(jié)果對(duì)軸的直徑進(jìn)行必要的修改，確定最后的結(jié)構(gòu)尺寸。3.2.1 主軸直徑的初步估算由于軸系零件尺寸結(jié)構(gòu)的確定都需要根據(jù)所在

26、軸段的直徑來確定，如軸承型號(hào)的選擇、帶輪內(nèi)徑的確定、鍵的強(qiáng)度計(jì)算等。根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)可知，軸的直徑的確定可以按照如下公式進(jìn)行計(jì)算。對(duì)于實(shí)心軸，直徑估算公式為： （3.2）對(duì)于空心軸，則有： （3.3）式中：計(jì)算截面處軸的最小直徑，mm； 該軸傳遞的功率，KW； 軸的轉(zhuǎn)速，r/min; 內(nèi)外徑之比，通常取0.5-0.6； 與材料有關(guān)，具體查表3-2，摘自機(jī)械設(shè)計(jì)。表3-2 軸常見幾種材料的及值、計(jì)算兩軸所傳遞的功率各軸所傳遞的計(jì)算公式為： （3.4）由表2-1可知，本設(shè)計(jì)所選用的電機(jī)的功率P=1.1kw，由圖3-2可以看出第一根軸通過一個(gè)聯(lián)軸器與電機(jī)相連，設(shè)傳遞效率為；第二根軸通過同步帶與第一根軸連

27、接，設(shè)傳遞效率為。查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)可得：=0.99-0.995,取0.99；=0.98.則有：=1.10.99=1.089KW =1.0890.98=1.067KW、估算兩軸的最小直徑對(duì)于轉(zhuǎn)速n：已知電機(jī)的額定轉(zhuǎn)速為3500RPM，傳動(dòng)比為i=2，則有=3500RPM,=1750RPM。兩軸的最小直徑為：由查機(jī)械設(shè)計(jì)可知，當(dāng)在軸上開鍵槽時(shí)，為了考慮鍵槽對(duì)軸強(qiáng)度的削弱，應(yīng)當(dāng)適當(dāng)增大軸的直徑。對(duì)于直徑的軸段，開有一個(gè)鍵槽的軸段，其直徑就應(yīng)該增大3%，開有兩個(gè)鍵槽的軸段應(yīng)該增大7%。對(duì)于直徑的軸段，開有一個(gè)鍵槽的軸段直徑增大5-7%，開有兩個(gè)鍵槽的軸段，直徑應(yīng)該增大10-15%。由于本設(shè)計(jì)第一根軸

28、軸的端部需要與電機(jī)通過聯(lián)軸器相連，所以其最小直徑應(yīng)增大5%，故有直徑，考慮到電機(jī)的軸徑,便于用聯(lián)軸器連接，而且留有一定的余量，同時(shí)考慮軸承標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)徑，最后取整為：。對(duì)于第二根軸，由于是空心軸，內(nèi)部需要安裝拉桿，拉桿需要承受一定的拉力，所以此軸的內(nèi)徑必須適當(dāng)增大，最后確定內(nèi)徑為16mm，考慮軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列取外徑為25mm。3.2.2 各軸段長度和直徑的確定各軸段直徑與結(jié)構(gòu)的確定要根據(jù)軸上的零件、主軸箱的結(jié)構(gòu)確定，以最小直徑為基礎(chǔ)逐一確定，但是要滿足一定的要求：1、 各軸段如果需要安裝標(biāo)準(zhǔn)零件，應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)件的標(biāo)準(zhǔn)尺寸確定，如需要安裝軸承的軸段，應(yīng)按照軸承內(nèi)徑標(biāo)準(zhǔn)系列取值；2、 為了使有配合的零件能

29、夠便于安裝、拆卸，應(yīng)該使有軸段配合的前一部分的直徑小一些；3、 為使配合零件便于裝配應(yīng)該使軸段壓入端制出錐形，如斜倒角、圓倒角。4、 軸段的長度，應(yīng)該使結(jié)構(gòu)盡可能緊湊，滿足齒輪、軸承的定位要求。3.2.3 軸的剛度與強(qiáng)度的校核、第一根軸的強(qiáng)度校核 本次設(shè)計(jì)由于兩根軸的作用不同所以必須都需要校核。通過軸個(gè)軸段的長度及其直徑的確定后，軸的大體結(jié)構(gòu)如圖3-5所示（軸的前端通過聯(lián)軸器與電機(jī)連接，用套筒進(jìn)行定位，然后用一對(duì)型號(hào)為6003的深溝球軸承支撐，軸的末端用一個(gè)型號(hào)為6004的深溝球軸承支撐，軸的中間是小同步齒形帶輪，通過鍵來傳遞扭矩，兩端分別用軸肩與套筒進(jìn)行定位），根據(jù)本設(shè)計(jì)的產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)及其相

30、關(guān)計(jì)算，軸所受的彎矩和扭矩可以求出，因而可以按照第三強(qiáng)度理論對(duì)軸進(jìn)行強(qiáng)度校核。圖3-5 主軸I安裝結(jié)構(gòu) 、根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)圖3-5做出軸的受力簡圖3-6： A C B 77 33 33圖3-6 受力簡圖 計(jì)算轉(zhuǎn)矩公式為： （3.5）式中：-該軸所承受的轉(zhuǎn)矩，； -該軸所傳遞的功率，； -該軸的轉(zhuǎn)速，。由式2.4可得，當(dāng)轉(zhuǎn)速最小時(shí)有：力的計(jì)算公式為： （3.6）由式2.5可得，當(dāng)速度V有最小值時(shí)有：但是，現(xiàn)在需要求出壓軸力。由于次傳動(dòng)是同步齒形帶，所以壓軸力很小，現(xiàn)估算為50N。則有：1194+50=1244N求軸向力的大小：由于此軸為垂直放置，軸向力的大小主要與聯(lián)軸器、小帶輪以及套筒的重量有關(guān)。估

31、算軸向力為：、根據(jù)圖3-6以及以上計(jì)算，依次做出軸的剪力圖、彎矩圖、扭矩圖如圖3-7所示：剪力圖： A C B X （a)由這些應(yīng)力圖可以判定截面C為危險(xiǎn)截面按照第三強(qiáng)度理論，則有軸的彎扭組合強(qiáng)度條件為：彎矩圖： AC B X (b) 扭矩圖： A C B X （c）圖3-7 剪力圖、彎矩圖、扭矩圖 （3.7）式中：-軸的計(jì)算應(yīng)力，； -軸的抗彎截面系數(shù)，計(jì)算公式見表3-3:； -軸所售的彎矩，； -軸所受的彎矩，； -軸的彎曲許用應(yīng)力，其值可以查表3-3得到； -折算系數(shù)，當(dāng)扭轉(zhuǎn)應(yīng)力為對(duì)稱循環(huán)應(yīng)力時(shí)，。由上面計(jì)算可得：；。則有：；其中查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-4得：，。查機(jī)械設(shè)計(jì)表15-1可得，直徑

32、為20mm，材料為調(diào)質(zhì)處理的45鋼的需用應(yīng)力，由于，所以此軸強(qiáng)度滿足要求。表3-3 抗彎、抗扭截面系數(shù)計(jì)算公式（部分）截面 、軸的剛度校核 彎曲剛度校核計(jì)算：軸在載荷作用下會(huì)發(fā)生彎曲變形或扭轉(zhuǎn)變形，如果這些變形超出了一定范圍就會(huì)影響軸系部件的正常工作，致使機(jī)床產(chǎn)生震動(dòng)、噪音。例如，如果軸的彎曲剛度不足就會(huì)引起軸的撓度或轉(zhuǎn)角過大，造成主軸箱內(nèi)部齒輪不能正確嚙合，沿齒寬方向力的分布不均性更為嚴(yán)重。軸的剛度校核一般是用撓度和轉(zhuǎn)角的大小來衡量，其值不允許大于允許值。由于本設(shè)計(jì)的軸不是光軸，不能直接應(yīng)用材料力學(xué)的計(jì)算公式，需要把階梯軸各個(gè)直徑折算成當(dāng)量直徑： （3.8）式中：-當(dāng)量直徑，； -階梯軸的計(jì)

33、算長度，當(dāng)載荷作用于兩支撐中間時(shí)，； -階梯軸的各段長度，； -階梯軸的各段直徑，； -階梯軸的軸段數(shù)。 由材料力學(xué)表6.1的在此軸形式下得最大撓度和端截面轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式分別為： （3.9） （3.10）其中：-軸的支撐跨距。假設(shè)材料的彈性模量，則有：軸的剛度校核條件為：撓度： （3.11）轉(zhuǎn)角： （3.12）式中：-軸的需用撓度，其值查表3-4； -軸的需用轉(zhuǎn)角，其值查表3-4. 本設(shè)計(jì)對(duì)軸的要求為一般用途，所用的軸承為滾動(dòng)軸承，所以通過上表可以求得：； 。由于：，所以此軸滿足要求。 表3-4 軸的需用撓度及需用轉(zhuǎn)角 名稱需用撓度/名稱需用轉(zhuǎn)角/一般用途的軸滑動(dòng)軸承0.0012剛度要求嚴(yán)格的

34、軸向心球軸承0.005感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的軸調(diào)心球軸承0.05安裝齒輪的軸圓柱滾子軸承0.0025安裝蝸輪的軸圓錐滾子軸承0.0016安裝齒輪處軸截面0.001-0.002 扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算：軸的扭轉(zhuǎn)變形用每米長轉(zhuǎn)角的變化來表示。由機(jī)械設(shè)計(jì)可得軸的扭轉(zhuǎn)角計(jì)算公式為：光軸： （3.13）階梯軸： （3.14)式中：-軸傳遞的扭矩，； -材料的剪切彈性模量，； -極慣性矩，； -受扭矩作用的長度； -軸上各段所受的扭矩、長度、極慣性矩； -軸段數(shù)。根據(jù)式（2.13）可以求得： 軸的扭轉(zhuǎn)剛度條件為： （3.15）查相關(guān)資料本設(shè)計(jì)的主軸滿足扭轉(zhuǎn)剛度要求。第二根主軸的強(qiáng)度及其剛度校核與第一根軸的校核方法類似，經(jīng)過驗(yàn)

35、證第二根主軸也是滿足使用要求的，在這里不再詳細(xì)的介紹。3.3 軸承壽命的驗(yàn)算3.3.1 軸承型號(hào)的選擇根據(jù)軸承所在軸段的直徑來確定軸承的型號(hào)，軸的強(qiáng)度和剛度在上述已經(jīng)進(jìn)行校核滿足要求，現(xiàn)在只需選擇滿足安裝同時(shí)滿足要求壽命的軸承型號(hào)。根據(jù)軸的結(jié)構(gòu)初步選擇型號(hào)為6003的深溝球軸承一對(duì)，型號(hào)為6004的深溝球軸承一只，詳細(xì)安裝見圖3-2.3.3.2 軸承載荷及壽命的計(jì)算根據(jù)上述計(jì)算結(jié)果可以得知：一對(duì)軸承6003安裝處的支座反力,成對(duì)安裝對(duì)于單個(gè)軸承有；一只軸承6004安裝處的支座反力。軸向力。查機(jī)械設(shè)計(jì)可得當(dāng)量動(dòng)載荷的計(jì)算公式為： （3.16）式中：-徑向動(dòng)載荷系數(shù)，其值見機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5； -

36、軸向動(dòng)載荷系數(shù)，其值見機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5。對(duì)于6003軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-1有：基本額定靜載荷;基本額定動(dòng)載荷。由，插值法求得。由，所以不能忽略軸向力的影響，由插值法根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5求得：；。根據(jù)式3.15得：。軸的壽命計(jì)算公式為： （3.17）式中：-基本額定動(dòng)載荷，N； -當(dāng)量動(dòng)載荷； -對(duì)于球軸承，；對(duì)于滾子軸承，； -額定轉(zhuǎn)速。根據(jù)式3.16帶入數(shù)據(jù)可求得：足夠滿足使用要求。合理。、對(duì)于6004軸承查機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)表6-1有：基本額定靜載荷；基本額定動(dòng)載荷。由，插值法求得。由，所以不能忽略軸向力的影響，由插值法根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)表13-5求得：；。根據(jù)式3.15得：。軸的壽命

37、計(jì)算公式3.16可得： 足夠滿足使用要求。合理。第四章 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1 絲杠傳動(dòng)介紹4.1.1 絲杠螺母機(jī)構(gòu)的構(gòu)成、運(yùn)動(dòng)條件、特點(diǎn) 、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的構(gòu)成 主要由絲杠、絲杠螺母、滾動(dòng)體三部分組成。其結(jié)構(gòu)圖如圖4-1所示（右圖為滾珠絲杠、左圖為滑動(dòng)絲杠）：圖4-1 滾珠絲杠與滑動(dòng)絲杠絲杠螺母機(jī)構(gòu)作用：能夠?qū)崿F(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)。按照結(jié)構(gòu)形式的不同可以分為：滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)和滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。、絲杠螺母機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)：傳動(dòng)效率高、壽命長、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、同步性好、可靠性高。但是，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、不容易制造、不能自鎖?；瑒?dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)：結(jié)構(gòu)比較簡單、比較容易加工制造、有自鎖功

38、能。但是，滑動(dòng)摩擦阻力大、傳動(dòng)效率低。4.1.2 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)介紹 、滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)按循環(huán)方式分類見表4-1： 、滾珠絲杠的間隙調(diào)整預(yù)緊形式（部分） 、螺紋調(diào)整預(yù)緊式如圖4-2：絲杠螺母3外有凸緣，沒有螺紋；絲杠螺母4沒有凸緣，但是加工有螺紋。工作時(shí)，將圓螺母2旋轉(zhuǎn)以調(diào)整兩個(gè)絲杠螺母之間的間隙，達(dá)到要求后用圓螺母1鎖緊從而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊的功能。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡單、容易加工制造、剛度大，但是，預(yù)緊精度低。表4-1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)按循環(huán)方式分類 圖4-2 螺母調(diào)整預(yù)緊式 、齒差調(diào)整預(yù)緊式如圖4-3：圖中2為兩個(gè)內(nèi)齒輪，3為兩個(gè)外圓柱齒輪，2、3相互嚙合用螺釘安裝于套筒1上，工作時(shí)將兩個(gè)內(nèi)齒輪取下

39、，然后將兩個(gè)螺母向向相反的方向旋轉(zhuǎn)一定的角度，從而達(dá)到調(diào)整預(yù)緊的作用。特點(diǎn)：預(yù)緊調(diào)整精度高。 圖4-3 齒差調(diào)整預(yù)緊式 、墊片調(diào)整預(yù)緊式如圖4-4：調(diào)整墊片1的厚度使兩個(gè)螺母產(chǎn)生反向的拉力，這樣就可以消除間隙。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)比較簡單、加工制造方便、剛度大。但是，在機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)過程中不方便調(diào)整。圖4-4 墊片調(diào)整預(yù)緊式 、滾珠絲杠副的支承方式常用的支承方式如下：、單推-單推式如圖4-5所示，兩端都安裝止推軸承，承受軸向力。圖4-5 單推-單推式 、雙推-雙推式如圖4-6所示，兩端都安裝止推軸承和向心力軸承，承受徑向力和軸向力。特點(diǎn)：軸向剛度高、預(yù)拉緊安裝時(shí)須加載荷小，軸承壽命較高。適用于高速、高剛度、高

40、精度的場合。圖4-6 雙推-雙推式 、雙推-簡支式如圖4-7所示，固定端安裝深溝球軸承和雙向推力軸承，承受徑向和軸向載荷。簡支端用深溝球軸承約束。特點(diǎn)：軸向剛度低，與螺母位置有關(guān)，雙推端可預(yù)緊拉伸。 、雙推-自由式如圖4-8所示，固定端可以用深溝球軸承和雙向推力軸承組合或用圓錐滾子軸承。圖4-7 雙推-簡支式 圖4-8 雙推-自由式通過綜合考慮以上所介紹的，本次設(shè)計(jì)選擇外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的霜落滾珠絲杠傳動(dòng)，采用雙推-單推組合式支承方式。據(jù)圖結(jié)構(gòu)圖如4-9所示。圖4-9 本設(shè)計(jì)所用支承方式4.2 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算4.2.1 X軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算由于滾珠絲杠已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，我們只需要計(jì)算出本設(shè)計(jì)所

41、需要的性能參數(shù)，然后根據(jù)計(jì)算選擇滿足本設(shè)計(jì)要求的標(biāo)準(zhǔn)絲杠即可。、最大動(dòng)載荷的計(jì)算查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)可得作用于絲杠軸向最大動(dòng)載荷的計(jì)算公式為： （4.1）式中：-最大工作載荷； -載荷系數(shù)（較小沖擊時(shí)為1.0-1.2；中等沖擊時(shí)為1.2-1.5； 較大沖擊時(shí)為1.5-2.5）； -硬度系數(shù)，其值可查機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)； -壽命系數(shù)，單位，可按照下式進(jìn)行計(jì)算： （4.2） 其中T為使用壽命時(shí)間（h），本設(shè)計(jì)為數(shù)控機(jī)床；為滾珠絲桿的轉(zhuǎn)速。由于本設(shè)計(jì)使用的導(dǎo)軌為矩形導(dǎo)軌，由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可查的最大工作載荷的計(jì)算公式為： （4.3）式中：-工作臺(tái)的重量； -切削力 的三個(gè)分力，分別為垂直導(dǎo)軌分力、橫向力

42、、切向力。 -顛覆力矩影響系數(shù)，對(duì)于三角形和矩形導(dǎo)軌有； -當(dāng)量摩擦因數(shù)，對(duì)于舉行導(dǎo)軌有。查機(jī)械加工手冊(cè)得： （4.4） 對(duì)于的大小在前面軸的校核時(shí)求得帶輪的切向力為1194N，這里的與其相差不大，現(xiàn)大約取整由式4.3及4.4可得:滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： （4.5）其中為絲杠的基本導(dǎo)程，在本設(shè)計(jì)初選中；是在最大切削力作用下的進(jìn)給速度，近似為，由產(chǎn)品技術(shù)參數(shù)表2-1可知。則有： 由式4.1可得： 根據(jù)最大動(dòng)載荷數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè)表2-30選擇名義直徑為25mm，導(dǎo)程為6mm，螺旋升角為，型號(hào)為的無襯套外循環(huán)墊片調(diào)整預(yù)緊的栓螺母滾珠絲杠副。、傳動(dòng)效率的計(jì)算查機(jī)械原理可以得到，絲杠的傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為： （4.6）式中：為螺旋升角；為摩擦角，一般取值為。4.2.2 絲杠的剛度及穩(wěn)定性校核 、絲杠的剛度校核 、拉壓變形量查車床數(shù)控化改造實(shí)例知，絲杠的軸向載荷引起的導(dǎo)程變化量計(jì)算公式為： （4.7）其中：為彈性模量，對(duì)于一般的鋼材； 為滾珠絲杠最小