[工學(xué)]設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)

1、 河南理工大學(xué)萬(wàn)方科技學(xué)院本科畢業(yè)論文 1 提升機(jī)簡(jiǎn)介 圖為JK-2×1.5提升機(jī)1.1提升機(jī)的分類根據(jù)礦井提升機(jī)工作原理和結(jié)構(gòu)的不同，可分為如下類型：礦井提升機(jī)分為：纏繞提升機(jī)和摩擦提升機(jī);其中：纏繞提升機(jī)可分為單繩纏繞，多繩纏繞-布雷爾式單繩纏繞又分為：?jiǎn)尉硗?，可分離單卷筒和雙卷筒。摩擦提升機(jī)可分為單繩摩擦和多繩摩擦式單繩摩擦包括塔式和落地式，多繩摩擦也分為塔式和落地式。 1.1.1單繩纏繞式提升機(jī)： 單繩纏繞式提升機(jī)是較早出現(xiàn)的一種，它工作可靠，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但僅適用于淺井及中等深度的礦井，且終端載荷不能太大。對(duì)于深井且終端載荷較大時(shí)，提升鋼絲繩和提升機(jī)卷筒的直徑很大，從而造成體積

2、龐大，重力猛增，使得提升鋼絲繩和提升機(jī)在制造、運(yùn)輸和使用上都有諸多不便。因此在一定程度上限制了單繩纏繞式提升機(jī)在深井條件下的使用。 1.2提升機(jī)的用途礦井提升機(jī)是礦山重要和關(guān)鍵的設(shè)備之一。主要用于煤礦、 金屬礦及非金屬礦提升和下放人員、 提升煤炭、 礦石、 矸石及運(yùn)輸材料和設(shè)備。單筒提升機(jī)主軸裝置由卷筒、主軸、左右輪轂等組成。左輪轂與軸為過(guò)渡配合，采用鍵連接。右輪轂與主軸為過(guò)盈配合，用溫差法將輪轂重壓配在主軸上。卷筒與輪轂的聯(lián)接采用高強(qiáng)度螺栓。主軸是礦井提升機(jī)核心部件， 主軸裝置是單繩纏繞式礦井提升機(jī)的工作部分。纏纏繞式提升機(jī)是機(jī)械工業(yè)和工礦企業(yè)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的礦山機(jī)械，在國(guó)民生產(chǎn)中占有重要的

3、位置。它具有承載能力大、工作可靠性高、制造工藝相對(duì)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。1.3 JK-2×1.5提升機(jī)特點(diǎn)：該型提升機(jī)旋轉(zhuǎn)部分為全滾傳動(dòng)，整機(jī)效率高；滾筒筒殼依據(jù)彈性理論設(shè)計(jì)，選用優(yōu)質(zhì)高強(qiáng)度鋼板焊接而成，強(qiáng)度大，為整體結(jié)構(gòu)，根據(jù)客戶要求便于運(yùn)輸亦可制成剖分式；制動(dòng)盤(pán)采用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，用螺栓與滾筒相連，便于維修和更換；盤(pán)型制動(dòng)器為油缸后置式，動(dòng)作靈活，不油污制動(dòng)盤(pán)；液壓站為雙系統(tǒng)二級(jí)制動(dòng)，過(guò)卷為一級(jí)制動(dòng)；雙筒提升機(jī)離合器為齒塊式液壓調(diào)繩離合器；牌坊式深度指示器，醒目準(zhǔn)確；帶冷卻器的液壓泵站；行星齒輪減速器，體積小，噪音小，重量輕，運(yùn)行可靠，安裝時(shí)無(wú)需地坑； 可采用交流和直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，交流配套電控

4、為T(mén)KD型和TKD2-PC（即PLC）。1.4 JK-2×1.5提升機(jī)參數(shù)表1.1產(chǎn)品型號(hào) JK-2.0×1.5卷筒個(gè)數(shù) (個(gè))1直徑 (mm)2000寬度 (mm)1500鋼絲繩最大靜張力載人 (KN)60載物 (KN)60鋼絲繩最大張力差載人 (KN)60載物 (KN)60鋼絲繩最大直徑mm24.5鋼絲繩破斷拉力總和KN388提升高度一層 (m)275二層 (m)613三層 (m)998最大提升速度m/s5.11減速比 20電動(dòng)機(jī)功率 (KW)/轉(zhuǎn)速(r/min)326/975主機(jī)重量T(電動(dòng)機(jī),電控設(shè)備未計(jì))26.91.5機(jī)械部分結(jié)構(gòu)概述 提升機(jī)機(jī)械部分主要包括主軸裝

5、置、行星減速器、盤(pán)形制動(dòng)器、液壓站、潤(rùn)滑站、深度指示器等部件。采用交流或直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)。纏繞式礦井提升機(jī)有單卷筒和雙卷筒兩種，鋼絲繩在卷筒上的纏繞方式與一般絞車(chē)類似。單筒大多只有一根鋼絲繩，連接一個(gè)容器。 1.5.1主軸裝置卷筒有剖分式(便于下井)和整體式兩種型式。卷筒焊接后進(jìn)行整體退火處理以消除內(nèi)應(yīng)力。主軸材質(zhì)為45號(hào)鋼鍛件、正火處理，并進(jìn)行嚴(yán)格理化實(shí)驗(yàn)和探傷檢查。提升機(jī)主軸軸承座用螺栓分別固定在兩個(gè)軸承梁上，軸承選用雙列向心球面滾子軸承，其穩(wěn)定可靠，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝、維護(hù)方便，傳動(dòng)效率高等特點(diǎn)。圖1.1-提升機(jī)主軸1-主軸承 2-潤(rùn)滑油杯 3-左輪轂 4-主軸 5-輻板 6-擋繩板7-木襯

6、 8-筒殼 9-制動(dòng)盤(pán) 10-精制螺栓 11-右輪轂 12-切向鍵 1.5.2盤(pán)形制動(dòng)器 制動(dòng)器為油缸后置式的盤(pán)形制動(dòng)器，制動(dòng)力由盤(pán)形彈簧提供、液壓控制。其結(jié)構(gòu)緊湊，動(dòng)作靈敏，安全可靠。制動(dòng)器的制動(dòng)力矩三倍最大靜力矩設(shè)計(jì)。 1.5.3行星齒輪減速器 兩級(jí)行星傳動(dòng)。該種減速器為硬齒面?zhèn)鲃?dòng)，具有結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)能力大，運(yùn)行平穩(wěn)，噪音小，壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，并配有潤(rùn)滑站強(qiáng)力潤(rùn)滑。 1.5.4液壓站 采用可調(diào)電氣延時(shí)二級(jí)制動(dòng)液壓站，采用比例閥調(diào)節(jié)壓力，配置兩套電動(dòng)機(jī)、泵及調(diào)壓裝置，一套運(yùn)行，一套備用，以保證提升機(jī)可靠運(yùn)行。液壓元件均采用集成方式布置在油箱面板上面，便于檢修維護(hù)。 1.5.5潤(rùn)滑站 潤(rùn)滑站供給行

7、星齒輪減速器潤(rùn)滑油以保證行星減速器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。供油量為63升/分，可保證齒面充分潤(rùn)滑。潤(rùn)滑站設(shè)有冷卻器并配置兩套電動(dòng)機(jī)和齒輪泵，一套運(yùn)行，一套備用。 1.5.6深度指示器 深度指示器的作用是向司機(jī)指示容器在井筒中的位置容器接近井口停車(chē)位置時(shí)發(fā)出減速信號(hào)及減速控制指令當(dāng)提升容器過(guò)卷時(shí)使裝在指示器上的終點(diǎn)開(kāi)關(guān)動(dòng)作，切斷安全回路，實(shí)現(xiàn)安全制動(dòng)減速階段提供給定速度并通過(guò)限速裝置實(shí)現(xiàn)過(guò)速保護(hù) 1.5.7配套電控 提升機(jī)電控部分可選配普通電控、PLC電控或變頻電控成套系統(tǒng)。根據(jù)要求提供動(dòng)力制動(dòng)。 2 盤(pán)形制動(dòng)器盤(pán)形閘的工作原理盤(pán)式制動(dòng)器是依靠盤(pán)形彈簧產(chǎn)生制動(dòng)力，靠油壓松閘的。當(dāng)壓力油充入油缸，推動(dòng)活塞壓縮

8、盤(pán)形彈簧，并帶動(dòng)筒體和閘瓦離開(kāi)制動(dòng)盤(pán)，呈松閘狀態(tài)；當(dāng)油缸內(nèi)油壓降低，盤(pán)形彈簧就恢復(fù)其壓縮變形，靠彈簧力推動(dòng)筒體、閘瓦，帶動(dòng)活塞移動(dòng)，使閘瓦壓向制動(dòng)盤(pán)進(jìn)行制動(dòng)。2.1盤(pán)式制動(dòng)器組成： 提升機(jī)可靠性盤(pán)式制動(dòng)器，它包括制動(dòng)油缸，隨制動(dòng)油缸動(dòng)作的碟形彈簧，固定閘瓦的襯板，其特征在于：所述的制動(dòng)油缸包括開(kāi)有通孔的制動(dòng)器筒體，與制動(dòng)器筒體相配合的呈凸臺(tái)狀的制動(dòng)活塞，與制動(dòng)活塞尾部凹槽相配合的測(cè)壓活塞、套裝在測(cè)壓活塞尾部并與制動(dòng)器筒體螺紋連接的制動(dòng)器缸蓋；所述的襯板中部設(shè)有階梯通孔，階梯通孔緊靠閘瓦一端嵌裝有壓板，襯板與閘瓦之間設(shè)有將其固定為一體的壓套。 呈凸臺(tái)狀的制動(dòng)活塞頭部插裝在襯板中部的階梯通孔內(nèi)，壓

9、板上設(shè)有連接制動(dòng)活塞與襯板的沉頭螺釘；測(cè)壓活塞呈字形，其尾端中部設(shè)有與字形頭部相通的測(cè)壓油口，其尾部外徑上設(shè)有放置碟形彈簧的活塞環(huán)；測(cè)壓活塞與制動(dòng)活塞相配合之間設(shè)有形密封圈，制動(dòng)活塞與制動(dòng)器筒體通孔配合之間設(shè)有形密封圈，與制動(dòng)器筒體內(nèi)筒壁相配合之間設(shè)有形密封圈；制動(dòng)器筒體一側(cè)設(shè)有測(cè)量閘瓦位移量的電渦流傳感器。 2.2盤(pán)式制動(dòng)器的主要特點(diǎn)：JK提升機(jī)盤(pán)式制動(dòng)器的主要特點(diǎn)是閘瓦不作用于制動(dòng)輪上，而是作用在制動(dòng)盤(pán)上。由于盤(pán)式制動(dòng)器反應(yīng)迅速、動(dòng)作快，它的安全制動(dòng)空行程不超過(guò)0.3s，比油壓塊閘制動(dòng)器安全制動(dòng)空行程時(shí)間0.6s縮短了一倍。閘瓦為耐磨材料制成，摩擦系數(shù)大，耐磨性好。閘間隙及碟簧疲勞狀況有電

10、控相關(guān)保護(hù)設(shè)置功能時(shí)刻監(jiān)護(hù)。盤(pán)式制動(dòng)器是執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其驅(qū)動(dòng)和調(diào)節(jié)則有單獨(dú)的液壓站及其電控系統(tǒng)配合共同完成工作制動(dòng)和安全制動(dòng)的任務(wù)。圖2.1-制動(dòng)盤(pán)1-墊板；2-支座；3-油缸；4-碟形彈簧；5-調(diào)整螺栓；7-螺釘；8-蓋；9-筒體；10-密封圈；11-柱塞；12-銷(xiāo)子；13-村板；14-閘瓦；15-放氣螺釘；16-回復(fù)彈簧17-螺栓；18-墊；19-螺母；20-塞頭；21-墊片2.3工作原理：制動(dòng)力靠碟形彈簧產(chǎn)生，松閘靠油壓。當(dāng)壓力油充人油缸，推動(dòng)活塞壓縮碟形彈簧，并帶動(dòng)調(diào)整螺栓6、螺釘7及柱塞11右移時(shí)，筒體和閘瓦在回復(fù)彈簧16和缸緊螺栓17的作用下一起右移，閘瓦離開(kāi)制動(dòng)盤(pán)，呈松閘狀態(tài)。當(dāng)油缸

11、內(nèi)油壓降低，碟形彈簧回復(fù)其壓縮變形，推動(dòng)活塞5向左移動(dòng)，同時(shí)帶動(dòng)調(diào)整螺栓6，螺釘7，柱塞11推動(dòng)筒體左移，使閘瓦壓向制動(dòng)盤(pán)，達(dá)到制動(dòng)的目的。閘瓦壓向制動(dòng)盤(pán)的正壓力大小取決于油缸內(nèi)的壓力，當(dāng)缸內(nèi)壓力為最小值時(shí)(一般不等于零，有殘壓)，彈簧力幾乎全部作用在活塞上，呈全制動(dòng)狀態(tài)。反之，當(dāng)工作油壓為系統(tǒng)最大油壓時(shí)，機(jī)器全松閘。 螺釘15(C-C截面)是放空氣用的，第一次向制動(dòng)油缸充油之前，或使用一段時(shí)間之后，應(yīng)把排氣螺釘擰松并將油缸內(nèi)空氣排盡，以免影響制動(dòng)缸的正常工作。塞頭20(c-c截面)是排油用的，在使用過(guò)程中，油缸有可能微量滲油，需定期將塞頭擰開(kāi)排油，應(yīng)避免滲油沾污閘瓦及制動(dòng)盤(pán)。 2.4提升機(jī)制

12、動(dòng)盤(pán)結(jié)構(gòu)和要求小型提升機(jī)制動(dòng)盤(pán)多焊在筒殼上。稱之為固定閘盤(pán)或死闡盤(pán)：大型提升橇多采用制動(dòng)盤(pán)與摩擦輪可拆組合聯(lián)結(jié)，即制動(dòng)盤(pán)做成兩半用高強(qiáng)度螺栓與縻擦輪聯(lián)結(jié)。主軸裝置安裝好要檢查制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)面全跳動(dòng)公差值：摩擦輪直徑小于等于4m時(shí)端面跳動(dòng)小于等于O5 mm：摩擦輪直徑大于等于4 m時(shí)端面跳動(dòng)應(yīng)小于等于07 mm：若大予規(guī)定值應(yīng)進(jìn)行調(diào)整或車(chē)削制動(dòng)盤(pán)。制動(dòng)盤(pán)兩側(cè)面的表面粗糙度小于等于32m，光潔度低于6及端面跳動(dòng)超過(guò)0.5mm時(shí), 應(yīng)重新進(jìn)行加工否則要進(jìn)行重新車(chē)削制動(dòng)盤(pán)。2.5 制動(dòng)盤(pán)跳動(dòng)危害礦井提升設(shè)備是礦山較復(fù)雜而龐大的機(jī)電設(shè)備，且周期動(dòng)作式輸送設(shè)備，需要頻繁地啟動(dòng)和停車(chē)，工作條件苛刻。所以必須正確

13、的使用和維護(hù)，在工作中一旦發(fā)生故障，不僅影響到礦井的生產(chǎn)，而且涉及人員的生命安全。因此保障礦井提升機(jī)的安全性極為重要。其中用盤(pán)形制動(dòng)器制動(dòng)的礦井提升機(jī)由于安裝偏差、長(zhǎng)期使用、運(yùn)行時(shí)用力不均等因素，往往會(huì)造成制動(dòng)盤(pán)偏擺、變形，從而會(huì)導(dǎo)致提升機(jī)主軸軸向竄動(dòng)、盤(pán)形制動(dòng)器閘瓦快速磨損、制動(dòng)器制動(dòng)失靈，很有可能造成重大設(shè)備與人身事故。因此。對(duì)由于提升機(jī)制動(dòng)盤(pán)變形弓|起的主軸竄動(dòng)進(jìn)行整形是非常必要的。2.6解決礦井提升機(jī)制動(dòng)盤(pán)偏擺的方法對(duì)于處理礦井提升機(jī)制動(dòng)盤(pán)偏擺的問(wèn)題，我國(guó)已有一套成熟的技術(shù)，很多煤礦都有自己的處理方法。 2.6.1熱處理法即利用氧氣和乙炔焊槍均勻加熱后快速用自來(lái)水冷卻制動(dòng)盤(pán)所加熱面和部

14、位，然后進(jìn)行冷卻處理，以達(dá)到目的。 (1)工具準(zhǔn)備。磁性百分表CZ一6A型一塊、彩粉筆10只、氧氣乙炔各一瓶、氧氣帶乙炔帶各一盤(pán)、氧氣乙炔表一套、割炬一把，A3白紙兩張、鉛筆一支。(2)百分表安裝。表座安裝在盤(pán)形制動(dòng)器上，表測(cè)試制動(dòng)盤(pán)并調(diào)零。(3)慢速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸并隨時(shí)在制動(dòng)盤(pán)上用彩粉筆記錄百分表讀數(shù)(每100記錄一次)。 (4)分析數(shù)據(jù)，找出超過(guò)其規(guī)定值05mm制動(dòng)盤(pán)具體位置并用彩粉筆劃出需加熱具體位置：制動(dòng)盤(pán)底沿主軸徑向向外2030 mm的區(qū)域，讓電氣焊工在該區(qū)背面位置加熱，直到加熱位置發(fā)藍(lán)。 (5)均勻加熱后快速用自來(lái)水冷卻制動(dòng)盤(pán)所加熱面和部位，直到制動(dòng)盤(pán)溫度降到3040。(6)再次慢速轉(zhuǎn)動(dòng)

15、主軸并隨時(shí)在制動(dòng)盤(pán)上用彩粉筆記錄百分表讀數(shù)(每100記錄一次)，來(lái)校驗(yàn)制動(dòng)盤(pán)變形效果，如果還有點(diǎn)超過(guò)其規(guī)定值O5 mm，再次(一般重復(fù)一次就可以了)重復(fù)第四步和第五步直到符合制動(dòng)盤(pán)偏擺要求。由于加熱和冷卻時(shí)掌握得好。我礦一240 m盲罐籠井225 m礦井提升機(jī)制動(dòng)盤(pán)一次整形就達(dá)到0203 mm。小于其規(guī)定值05 mm。此時(shí)整個(gè)工藝完成，達(dá)到整形目的。熱處理法整形制動(dòng)盤(pán)缺點(diǎn)是工藝復(fù)雜，操作難度大。其在礦井下使用氧氣乙炔燃燒加熱具有危險(xiǎn)性。 2.6.2加裝輔助支輪法 針對(duì)固定滾筒偏擺超限情況，可以在不改變?cè)鬏S、滾筒等部件的情況下，在固定滾筒上另設(shè)輔助支輪，并與左支輪輪轂焊接。在附加支輪與左支輪之

16、間再加設(shè)6塊6=30mm的筋板來(lái)加固滾筒輔助支輪的兩半銅軸瓦用M20mm的螺栓與支輪連接，銅軸瓦上有4個(gè)M16mm的頂絲孔，銅瓦磨損嚴(yán)重時(shí)，可方便地予以更換。在輔助支輪外軸套中間位置，設(shè)有一個(gè)注油孔，通過(guò)導(dǎo)油槽潤(rùn)滑對(duì)銅軸瓦與主軸進(jìn)行潤(rùn)滑。 2.6.3車(chē)削磨光法其包括低速車(chē)削和高速車(chē)削兩種：（1）低速車(chē)削磨光采用低速車(chē)削的方法, 有以下缺點(diǎn): 速度慢, 效率低, 一臺(tái)中2-2.5m的提升機(jī), 制動(dòng)盤(pán)全部加工完, 大約需240-260小時(shí)。每天以兩班計(jì), 要15 天左右; 表面光潔度低, 質(zhì)量差, 采用低速車(chē)削很難達(dá)到要求。這是因?yàn)榍邢髦泻苋菀仔纬傻读? 其硬度超過(guò)制動(dòng)盤(pán)的盤(pán)面硬度, 稍不注意,

17、就會(huì)把盤(pán)面拉成一道道深溝。若刀瘤嵌在盤(pán)面上, 給加工帶來(lái)更大的困難。加上車(chē)刀的讓刀和刀桿傲振動(dòng)打顫等原因, 在盤(pán)面上形成波紋、刀痕, 加工的盤(pán)面很不理想, 再磨也難以達(dá)到要求。 需要增加一套傳動(dòng)裝置, 同時(shí)也增加了安裝費(fèi)用。（2）高速車(chē)削磨光高速車(chē)削磨光技術(shù)成熟，可以設(shè)計(jì)或改裝現(xiàn)有的一套成熟的車(chē)床的縱向進(jìn)給系統(tǒng)，然后安裝在設(shè)計(jì)的支架上，利用滾筒自身的高速旋轉(zhuǎn)（可以用電機(jī)直接帶動(dòng)滾筒達(dá)到高速旋轉(zhuǎn)的目的）進(jìn)行車(chē)削，也可以用銑刀，進(jìn)行銑削，方法類似。車(chē)（銑）削之后，在進(jìn)行磨光，以達(dá)到表面粗糙度的要求，進(jìn)而達(dá)到制動(dòng)盤(pán)的性能要求。刀瘤的形成與切削速度有關(guān), 當(dāng)切削速度高時(shí), 刀瘤來(lái)不及形成就被鏟除了。表

18、面光潔度也與切削速度有關(guān), 一般說(shuō)來(lái), 切削速度越高, 表面光潔度越好, 誤差也越小, 6的光潔度, 只要精車(chē)即可達(dá)到, 無(wú)需再進(jìn)行磨削加工。高速車(chē)削操作方便簡(jiǎn)單，成本較低，較易達(dá)到制動(dòng)盤(pán)端面的表面光潔度和表面粗糙度，從而解決制動(dòng)盤(pán)跳動(dòng)問(wèn)題。所以，綜合各方面考慮本次設(shè)計(jì)選用高速車(chē)削磨光的方法消除制動(dòng)盤(pán)的軸向跳動(dòng)，偏擺問(wèn)題。3車(chē)削裝置各部件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算車(chē)削裝置由步進(jìn)電機(jī)提供進(jìn)給的動(dòng)力，通過(guò)聯(lián)軸器帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使?jié)L定在刀將上的螺母沿導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，達(dá)到進(jìn)給切削的目的。車(chē)削裝置的設(shè)計(jì)和計(jì)算主要包括：滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副的選擇和校核，步進(jìn)電機(jī)的選擇，導(dǎo)軌的選擇，刀架、底座、支撐彎板的設(shè)計(jì)。3.1傳動(dòng)

19、方式的選擇（1）帶有齒輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)機(jī)床在機(jī)械進(jìn)給裝置中一般采用齒輪傳動(dòng)副來(lái)達(dá)到一定的降速比要求，如圖3-1（a）所示。由于齒輪在制造中不可能達(dá)到理想齒面要求，總存在著一定的齒側(cè)間隙才能正常工作，但齒側(cè)間隙會(huì)造成進(jìn)給系統(tǒng)的反向失動(dòng)量，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，齒側(cè)間隙會(huì)影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，齒輪傳動(dòng)副常采用消除措施來(lái)盡量減小齒輪側(cè)隙。但這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。5364213-1（a）-齒輪傳動(dòng)1-步進(jìn)電機(jī)；2-傳動(dòng)齒輪；3-軸承；4-滾珠絲杠螺母；5-工作臺(tái)；6-滾珠絲杠。 （2）經(jīng)同步帶輪傳動(dòng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)如圖3-1（b）所示，這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。同步帶傳動(dòng)綜合了帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的優(yōu)

20、點(diǎn)，可以避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，但只能適于低扭矩特性要求的場(chǎng)所。安裝時(shí)中心距要求嚴(yán)格，且同步帶與帶輪的制造工藝復(fù)雜。 1 1-傳送帶 3-1（b）-帶傳動(dòng) （3)電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接 如圖3-1（c）所示，此結(jié)構(gòu)通常是電機(jī)軸與絲杠之間采用錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸器聯(lián)接，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。在加工中心和精度較高的數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中，普遍采用這種聯(lián)接形式。根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的要求及設(shè)計(jì)要求，選擇電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器直接與絲杠聯(lián)接的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)具有較高的傳動(dòng)精度和傳動(dòng)剛度，并大大簡(jiǎn)化了機(jī)械結(jié)構(gòu)。2 2-聯(lián)軸器3-1（c）-聯(lián)

21、軸器3.2滾珠絲杠副 3.2.1滾珠絲桿螺母副工作原理 滾珠絲桿螺母副是數(shù)控機(jī)床中回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)常用的傳動(dòng)裝置。它以滾珠的滾動(dòng)代替絲桿螺母副中的滑動(dòng)，摩擦力小，具有良好的性能。（1）組成及工作原理：圖3.2-滾珠絲杠螺母副·組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器）、螺母座等組成。·工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動(dòng)，并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)。回珠管兩端還起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。（2）特點(diǎn)： ·傳動(dòng)效率高：機(jī)械效率可高達(dá)92%98%。·摩擦力?。褐饕?/p>

22、是用滾珠的滾動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng)。·軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預(yù)緊后可消除間隙。·使用壽命長(zhǎng)、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。（3）滾珠絲桿螺母副的消隙圖3.3雙螺母墊片調(diào)隙滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)（類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu)）。通過(guò)改變墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而使兩個(gè)螺母分別與絲桿的兩側(cè)面貼合。當(dāng)工作臺(tái)反向時(shí)，由于消除了側(cè)隙，工作臺(tái)會(huì)跟隨CNC的運(yùn)動(dòng)指令反向而不會(huì)出現(xiàn)滯后。圖3.4-雙螺母螺紋調(diào)隙圖3.5-鎖緊螺母調(diào)整預(yù)緊力圖示為利用兩個(gè)鎖緊螺母調(diào)整預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)工作螺母以平鍵與外套相

23、聯(lián)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。當(dāng)兩個(gè)鎖緊螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正是由于平鍵限制了工作螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，才使得帶外螺紋的工作螺母能相對(duì)于鎖緊螺母軸向移動(dòng)。間隙調(diào)整好后，對(duì)擰兩鎖緊螺母即可。結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，應(yīng)用較廣。例：當(dāng)Z1=99，Z2=100時(shí)，mS1?？梢赃_(dá)到很高的調(diào)整精度。 3.2.2滾珠絲桿螺母副概況 滾珠絲桿螺母副的設(shè)計(jì)首先要選擇結(jié)構(gòu)類型：確定滾珠循環(huán)方式，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方式。結(jié)構(gòu)類型確定之后，在計(jì)算和確定其他技術(shù)參數(shù)，包括：公稱直徑d0(或絲杠外徑d)、導(dǎo)程L0、滾珠的工作圈數(shù)j、列數(shù)K、精度等級(jí)等。 滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類，外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。 滾珠絲杠

24、螺母副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊、雙螺母螺紋式預(yù)緊、雙螺母齒差式預(yù)緊、單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等幾種。 滾珠絲桿螺母副是在絲杠和螺母的軌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)。滾珠絲桿螺母副具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、使用壽命長(zhǎng)等特性。滾珠絲桿螺母副由專門(mén)工廠制造，當(dāng)型號(hào)計(jì)算選定后，可以外購(gòu)或定制。3.3步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開(kāi)環(huán)控制元步進(jìn)電機(jī)件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)

25、定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度，稱為“步距角”，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過(guò)控制脈沖個(gè)數(shù)來(lái)控制角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的；同時(shí)可以通過(guò)控制脈沖頻率來(lái)控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度，從而達(dá)到調(diào)速的目的。 3.3.1工作原理步進(jìn)電機(jī)是一種感應(yīng)電機(jī)，它的工作原理是利用電子電路，將直流電變成分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制電流，用這種電流為步進(jìn)電機(jī)供電，步進(jìn)電機(jī)才能正常工作，驅(qū)動(dòng)器就是為步進(jìn)電機(jī)分時(shí)供電的，多相時(shí)序控制器 雖然步進(jìn)電機(jī)已被廣泛地應(yīng)用，但步進(jìn)電機(jī)并不能象普通的直流電機(jī)，交流電機(jī)在常規(guī)下使用。它必須由雙環(huán)形脈沖信號(hào)、功率驅(qū)動(dòng)電路等組成控制系統(tǒng)方可使用。因此用好步進(jìn)電機(jī)卻非易事，它涉

26、及到機(jī)械、電機(jī)、電子及計(jì)算機(jī)等許多專業(yè)知識(shí)。步進(jìn)電機(jī)作為執(zhí)行元件，是機(jī)電一體化的關(guān)鍵產(chǎn)品之一, 廣泛應(yīng)用在各種自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，步進(jìn)電機(jī)的需求量與日俱增，在各個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域都有應(yīng)用。 3.3.2分類 感應(yīng)子式電機(jī)以相數(shù)可分為：二相電機(jī)、三相電機(jī)、四相電機(jī)、五相電機(jī)等。以機(jī)座號(hào)（電機(jī)外徑）可分為：42BYG(BYG為感應(yīng)子式步進(jìn)電機(jī)代號(hào)）、57BYG、86BYG、110BYG、（國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)），而像70BYG、90BYG、130BYG等均為國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)。 3.3.3優(yōu)點(diǎn)（1）電機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度正比于脈沖數(shù)； （2）電機(jī)停轉(zhuǎn)的時(shí)候具有最大的轉(zhuǎn)矩（當(dāng)繞組激磁時(shí)）； （3）由于每步的

27、精度在百分之三到百分之五，而且不會(huì)將一步的誤差積累到下一步因而有較好的位置精度和運(yùn)動(dòng)的重復(fù)性； （4）優(yōu)秀的起停和反轉(zhuǎn)響應(yīng)； （5）由于沒(méi)有電刷，可靠性較高，因此電機(jī)的壽命僅僅取決于軸承的壽命； （6）電機(jī)的響應(yīng)僅由數(shù)字輸入脈沖確定，因而可以采用開(kāi)環(huán)控制，這使得電機(jī)的結(jié)構(gòu)可以比較簡(jiǎn)單而且控 制成本 （7）僅僅將負(fù)載直接連接到電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上也可以極低速的同步旋轉(zhuǎn)。 （8）由于速度正比于脈沖頻率，因而有比較寬的轉(zhuǎn)速范圍。3.4計(jì)算切削力此次切削為橫切端面，主切削力可取縱切削力的1/2：此時(shí)走刀抗力為，吃刀抗力為。各分力比例粗略計(jì)算：3.5滾珠絲杠的計(jì)算及選擇已知參數(shù)：最大行程：350mm，失動(dòng)量：，

28、工作臺(tái)最高轉(zhuǎn)速： 工作臺(tái)最高速度：查表選擇絲桿預(yù)期壽命： 小時(shí) ， 摩擦系數(shù)。溜板及刀架估計(jì)尺寸（長(zhǎng)×寬×高）：500mm×200mmm×100mm溜板及刀架估計(jì)重量：80kg估算溜板及刀架重量： 3.5.1滾珠絲杠導(dǎo)程的確定在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則由公式(3.1)可得絲杠導(dǎo)程為： 3.5.2確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速： 由公式得 ，最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 絲杠等效轉(zhuǎn)速為： 3.5.3滾珠絲杠的負(fù)載（1）導(dǎo)軌的靜摩擦力FO。-導(dǎo)軌摩擦系數(shù)為取 0.2（2）計(jì)算進(jìn)給牽引力：式中：K-考慮顛

29、覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，取K=1.4 -滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)，取0.2 G-溜板及刀架重量，G=800N（3)計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載式中 : -滾珠絲桿導(dǎo)程，初選5mm； -最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高進(jìn)給速度的1/21/3，此處為2m/min； T-使用壽命，按15000h； -運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取1.21.5； L-壽命以轉(zhuǎn)為1單位。 3.5.4滾珠絲桿螺母副的選型查閱附錄滾珠絲桿螺母副表，可采用外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲桿，1列2.5圈，其額定負(fù)載為8800N，精度等級(jí)按表選為3級(jí)（大致相當(dāng)于老標(biāo)準(zhǔn)的E級(jí)）. 3.5.5傳動(dòng)效率計(jì)算式中：-螺旋升角，= -摩擦角取滾動(dòng)摩擦系數(shù)0.0030.

30、004 3.5.6剛度驗(yàn)算 先畫(huà)出此縱向進(jìn)給滾珠絲桿支撐方式草圖如圖所示。最大牽引力為2570N。支撐間距L=400mm絲桿螺母及軸承均進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊力為最大軸向負(fù)載的1/3.圖3.5-傳動(dòng)方式計(jì)算如下：（1）絲桿的拉伸或壓縮變形量（mm） 查滾珠絲杠軸向拉伸壓縮變形圖，根據(jù) ，查出，可算出：（2）滾珠與螺紋滾道間接觸變形 查W系列2.5圈1列絲杠副滾珠和螺紋滾道的接觸變形圖，（3） 支撐滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形采用8102型推力球軸承，滾動(dòng)體數(shù)量Z=12， 考慮到進(jìn)行了預(yù)緊，故綜合以上幾項(xiàng)變形量之和： 顯然此變形量已大于定位精度的要求，應(yīng)采用相應(yīng)的措施修改設(shè)計(jì)。因橫行溜板空間限制，不宜再加

31、大滾珠絲杠直徑，故采用貼塑導(dǎo)軌減小摩擦力，從而減小最大牽引力。重新計(jì)算如下： 查滾珠絲杠軸向拉伸壓縮變形圖，查出當(dāng)時(shí)，。 由于采用貼塑導(dǎo)軌，減小了最大牽引力，故需重新計(jì)算或查圖標(biāo)確定和。 查W系列2.5圈1列絲杠副滾珠和螺紋滾道的接觸變形圖，則 橫向進(jìn)給定位精度應(yīng)為縱向進(jìn)給定位精度的1/2，應(yīng)為。此變形量 已能滿足定位精度的要求。（4)穩(wěn)定性校核計(jì)算臨界負(fù)載（N） 式中 E-材料彈性模量，鋼為； I-截面慣性矩，對(duì)于絲杠為（為絲杠內(nèi)徑）； L-絲杠兩支承端距離（cm）； -絲杠支撐方式系數(shù)，從表：滾珠絲杠的支撐方式系數(shù)，查出一端固定一端簡(jiǎn)支，為2.00。表3.1：滾珠絲杠的支撐方式系數(shù)方式一端

32、固定一端自由兩端簡(jiǎn)支一端固定一端簡(jiǎn)支兩端固定0.251.002.004.00一般=2.54此滾珠絲桿不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)。(5)滾珠絲杠副幾何參數(shù)其幾何參數(shù)見(jiàn)下表： 表3.2：及滾珠絲杠幾何參數(shù)參數(shù)名稱符號(hào)關(guān)系式 螺紋滾道公稱直徑4020導(dǎo)程65接觸角鋼球直徑3.9693.175滾道法面半徑R2.0641.651偏心距e0.0560.045螺紋升角螺桿外徑d3919.4內(nèi)徑35.98416.789接觸直徑36.035516.835螺母螺紋直徑D44.01623.212內(nèi)徑40.793820.6353.6齒輪傳動(dòng)比計(jì)算已確定縱向進(jìn)給脈沖當(dāng)量=0.005，滾珠絲杠導(dǎo)程=5mm，初選步進(jìn)電機(jī)步距角，可計(jì)算傳

33、動(dòng)比i： 考慮帶結(jié)構(gòu)上的原因，不使大齒輪直徑太大，以免影響到橫行溜板的有效行程，故此可采用兩級(jí)齒輪將速： 因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒輪受力不大，模數(shù)m取2。有關(guān)參數(shù)參照下表： 表3.3：傳動(dòng)齒輪幾何參數(shù)齒數(shù)Z324024402025分度圓d=mz648048804050齒頂圓688452844454齒根圓597543753545齒寬（610）202020202020中心距7264453.7步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 3.7.1 初選步進(jìn)電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩 式中 -脈沖當(dāng)量（mm/step）; -進(jìn)給牽引力（N）； -步距角，初選雙拍制為; -電機(jī)絲杠的傳動(dòng)效率，為齒輪、 軸承、 絲杠效率之積，分別為0.98 、0.99

34、、0.99和0.94；3.7.2估算步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩 3.7.3計(jì)算最大靜轉(zhuǎn)矩查下表 表3.4：步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系 步進(jìn)電機(jī)相數(shù) 三相四相五相六相拍數(shù)36485106120.50.8660.7070.7070.8090.9510.8660.866 取五相十拍則 3.7.4計(jì)算步進(jìn)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)頻率和最高啟動(dòng)頻率 式中 -最大切削進(jìn)給速度（m/min）； -最大快移速度（m/min）； -脈沖當(dāng)量。3.7.5初選步進(jìn)電機(jī)型號(hào) 根據(jù)估算出的最大靜轉(zhuǎn)矩在國(guó)產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出110BF004最大靜轉(zhuǎn)矩為490可以滿足要求?？紤]到此經(jīng)濟(jì)數(shù)控車(chē)床有可能使用較大的切削用量，應(yīng)該稍

35、大轉(zhuǎn)矩的步進(jìn)電機(jī)，以留有一定余量。另一方面，與國(guó)內(nèi)同類型機(jī)床進(jìn)行類比，決定采用130BF001步進(jìn)電機(jī)。單從表中看出，130BF001步進(jìn)電機(jī)最高空載啟動(dòng)頻率為3000Hz，不能滿足（4000Hz）的要求，此項(xiàng)指標(biāo)可暫不考慮，可采用軟件升降速程序來(lái)解決。3.8校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩 3.8.1等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算 據(jù)表轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算，傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下式計(jì)算： 式中 -步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量; 、-齒輪、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； -滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。參考同類型機(jī)床，初選反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)130BF001，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=4.7 代入上式： 考慮步進(jìn)電機(jī)與傳動(dòng)系統(tǒng)慣量匹配問(wèn)題， 基本滿足慣量匹配的要求

36、。3.8.2電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算機(jī)床在不同工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按給階段計(jì)算。（1）快速空載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩M 在快速空載啟動(dòng)階段，加速轉(zhuǎn)矩占的比例較大，具體計(jì)算公式如下： 將前面數(shù)據(jù)代入，式中各符號(hào)意義同前。 啟動(dòng)加速時(shí)間 折算到電機(jī)軸上的摩擦轉(zhuǎn)矩 式中 -導(dǎo)軌的摩擦力（N）; -垂直方向的切削力（N） G-運(yùn)動(dòng)部件的總重量（N） -導(dǎo)軌摩擦系數(shù)； i-齒輪降速比； -傳動(dòng)鏈總效率，一般可取0.70.85。附加摩擦轉(zhuǎn)矩： 式中 -滾珠絲杠預(yù)加負(fù)荷，一般去1/3，為進(jìn)給牽引力（N）； -滾珠絲杠導(dǎo)程（cm）； -滾珠絲杠未預(yù)緊時(shí)的傳動(dòng)效率，一般取。以上綜合計(jì)算： （2）快速移動(dòng)時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 3）最大切

37、削負(fù)載時(shí)所需轉(zhuǎn)矩 從上面計(jì)算可以看出，、和三種工況下，以快速空載啟動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩最大，即以此項(xiàng)作為校核步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)矩的依據(jù)。從表：步進(jìn)電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系中可以查出，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)為五相十拍時(shí)，則最大靜轉(zhuǎn)矩為 從文獻(xiàn)中表看出國(guó)產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)中查出90BYG5502型步進(jìn)電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩為9.31大于所需最大靜轉(zhuǎn)矩，可以滿足此要求。 3.8.3校核步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性 前面已經(jīng)計(jì)算出此機(jī)床最大快移時(shí)需步進(jìn)電機(jī)的最高起動(dòng)頻率為4000Hz，切削進(jìn)給時(shí)所需步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行頻率為833Hz。 從表：國(guó)產(chǎn)BF反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)技術(shù)參數(shù)中查出130BF001型步進(jìn)電機(jī)允許的最高空載起動(dòng)頻率

38、為3000Hz，運(yùn)行頻率為16000Hz，再?gòu)牟竭M(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性圖中查出130BF001步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)矩頻特性和運(yùn)行矩頻特性如下圖所示?？闯?，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)起動(dòng)時(shí)，=2400Hz時(shí)，=100不能滿足此機(jī)床說(shuō)要求的空載起動(dòng)力矩（188.85）直接使用會(huì)產(chǎn)生失步現(xiàn)象，所以必須采用升降速控制（用軟件實(shí)現(xiàn)），將啟動(dòng)頻率降到2000Hz時(shí)，起動(dòng)轉(zhuǎn)矩可增高到180，然后再電路上在采用高低壓驅(qū)動(dòng)電路，還可將步進(jìn)電機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩?cái)U(kuò)大一倍左右。 當(dāng)快速運(yùn)動(dòng)和切削進(jìn)給時(shí)，130BF001型步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行距頻特性完全可以滿足要求。3.9減速箱體的設(shè)計(jì) 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)減速箱體和附件設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)減速箱體。 減速器

39、箱體起著支持和固定軸系零件、保證軸系運(yùn)轉(zhuǎn)精度、良好的潤(rùn)滑及可靠密封等重要作用，設(shè)計(jì)箱體結(jié)構(gòu)，應(yīng)保證有足夠的剛度和良好的工藝性。（1）箱體的壁厚及其結(jié)構(gòu)尺寸的確定（2）箱蓋頂部外表面輪廓的確定（3）油面位置及箱座的確定（4）箱體結(jié)合面的密封4導(dǎo)軌的計(jì)算和選型4.1對(duì)導(dǎo)軌的基本要求 機(jī)床上的運(yùn)動(dòng)部件（如刀架、工作臺(tái)）都是沿著床身、立柱、橫梁等基礎(chǔ)件上的導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的。因此，導(dǎo)軌的功能就是的支承和導(dǎo)向，支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力（運(yùn)動(dòng)部件本身的重量、工件的重量、切削力、牽引力等）的作用下，能準(zhǔn)確地沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌性能的好壞，直接影響機(jī)床的加工精度、承載能力和使用性能。因此，導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下

40、基本要求。 4.1.1導(dǎo)向精度 是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準(zhǔn)確性，無(wú)論在空載或功削加工時(shí)，導(dǎo)軌都應(yīng)有足夠的導(dǎo)向精度。影響導(dǎo)向主要因素有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌的制造精度和裝配質(zhì)量，以及導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件的剛度等。 4.1.2精度保持性 是指導(dǎo)軌載長(zhǎng)期使用中保持導(dǎo)向精度的能力。導(dǎo)軌的耐磨性是保持精度的決定性因素，它與導(dǎo)軌的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌的材料等有關(guān)。除了力求減少磨損量外，還應(yīng)使導(dǎo)軌面載磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償和便于調(diào)整。 4.1.3低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 運(yùn)動(dòng)不見(jiàn)載導(dǎo)軌上低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)， 無(wú)爬行現(xiàn)象。這一要求對(duì)數(shù)控機(jī)床尤為重要，它與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、潤(rùn)滑條件大等有關(guān)

41、，要求導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)要小、以減少摩擦阻力，而且動(dòng)靜摩擦系數(shù)應(yīng)盡量接近，以及有良好的阻尼性。2) 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性能。要求導(dǎo)軌便于加工、裝配、調(diào)整和維修。4.2導(dǎo)軌的分類機(jī)床上常用的導(dǎo)軌，安運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和調(diào)整導(dǎo)軌；按接觸面間的摩擦性質(zhì)補(bǔ)同，可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌三大類。按導(dǎo)軌承導(dǎo)面的截面形狀，滑動(dòng)導(dǎo)軌可分為圓柱面導(dǎo)軌和棱柱面導(dǎo)軌（圖3-31）。其中凸形導(dǎo)軌不易積存切屑、臟物，但也不易保存潤(rùn)滑油，故宜作低速導(dǎo)軌，例如車(chē)床的床身導(dǎo)軌。凹形導(dǎo)軌則相反，可作高速導(dǎo)軌，如磨床的床身導(dǎo)軌，但需有良好的保護(hù)裝置，以防切屑、臟物掉

42、入。 圖4.1 滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌截面形狀 4.2.1圓柱面導(dǎo)軌圓柱面導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是導(dǎo)軌面的加工和檢驗(yàn)比較簡(jiǎn)單，易于達(dá)到較高的精度；缺點(diǎn)是對(duì)溫度變化比較敏感，間隙不能調(diào)整。圖4.2 圓柱面導(dǎo)軌 在圖3-32所示的結(jié)構(gòu)中，支臂3和立柱5構(gòu)成圓柱面導(dǎo)軌。立柱5的圓柱面上加工有螺紋槽，轉(zhuǎn)動(dòng)螺母1即可帶動(dòng)支臂3上下移動(dòng)，螺釘2用于鎖緊，墊塊4用于防止螺釘2壓傷圓柱表面。 在多數(shù)情況下，圓柱面導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)件不允許轉(zhuǎn)動(dòng)，為此，可采用各種防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。最簡(jiǎn)單的防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)是在運(yùn)動(dòng)件和承導(dǎo)件的接觸表面上作出平面、凸起或凹槽。圖3-33a、b、c是這種防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的幾個(gè)例子。利用輔助導(dǎo)向面可以更好地限制運(yùn)動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)（圖3-33d），

43、適當(dāng)增大輔助導(dǎo)向面與基本導(dǎo)向面之間的距離，可減小由導(dǎo)軌間的間隙所引起的轉(zhuǎn)角誤差。當(dāng)輔助導(dǎo)向面也為圓柱面時(shí)，即構(gòu)成雙圓柱面導(dǎo)軌（圖3-33e），它既能保證較高的導(dǎo)向精度,又能保證較大的承載能力。 圖4.3-有防轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)的圓柱面導(dǎo)軌 為了提高圓柱面導(dǎo)軌的精度，必須正確選擇圓柱面導(dǎo)軌的配合。當(dāng)導(dǎo)向精度要求較高時(shí)，常選用H7f7或H7S6配合。當(dāng)導(dǎo)向精度要求不高時(shí)，可選用H8f7或H8s7配合。若儀器在溫度變化不大的環(huán)境下工作，可按H7h6或H7巧s6配合加工，然后再進(jìn)行研磨直到能夠平滑移動(dòng)時(shí)為止。導(dǎo)軌的表面粗糙度可根據(jù)相應(yīng)的精度等級(jí)決定。通常，被包容零件外表面的粗糙度小于包容件的內(nèi)表面的粗糙度。 4.

44、2.2棱柱面導(dǎo)軌 常用的棱柱面導(dǎo)軌有三角形導(dǎo)軌、矩形導(dǎo)軌、燕尾形導(dǎo)軌以及它們的組合式導(dǎo)軌。（1）雙三角形導(dǎo)軌 如圖334a所示兩條導(dǎo)軌同時(shí)起著支承和導(dǎo)向作用，故導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度高，承載能力大，兩條導(dǎo)軌磨損均勻，磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，精度保持性好。但這種導(dǎo)軌的制造、檢驗(yàn)和維修都比較困難，因?yàn)樗笏膫€(gè)導(dǎo)軌面都均勻接觸，刮研勞動(dòng)量較大。此外，這種導(dǎo)軌對(duì)溫度變化比較敏感。 （2）三角形一平面導(dǎo)軌(圖3-34b) 這種導(dǎo)軌保持了雙三角形導(dǎo)軌導(dǎo)向精度高、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，避免了由于熱變形所引起的配合狀況的變化，且工藝性比雙三角形導(dǎo)軌大為改善，因而應(yīng)用很廣。缺點(diǎn)是兩條導(dǎo)軌磨損不均勻，磨損后不能自動(dòng)調(diào)整間隙。

45、 圖 4.4- 三角形導(dǎo)軌（3）矩形導(dǎo)軌 矩形導(dǎo)軌可以做得較寬，因而承載能力和剛度較大。優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單制造、檢驗(yàn)、修理較易。缺點(diǎn)是磨損后不能自動(dòng)補(bǔ)償間隙，導(dǎo)向精度不如三角形導(dǎo)軌。圖3-35所示結(jié)構(gòu)是將矩形導(dǎo)軌的導(dǎo)向面A與承載面B、C分開(kāi)，從而減小導(dǎo)向面的磨損，有利于保持導(dǎo)向精度。圖3-35a中的導(dǎo)向面A是同一導(dǎo)軌的內(nèi)外側(cè)，兩者之間的距離較小，熱膨脹變形較小，可使導(dǎo)軌的間隙相應(yīng)減小，導(dǎo)向精度較高。但此時(shí)兩導(dǎo)軌面的摩擦力將不相同，因此應(yīng)合理布置驅(qū)動(dòng)元件的位置，以避免工作臺(tái)傾斜或被卡住。圖3-35b所示結(jié)構(gòu)以兩導(dǎo)軌面的外側(cè)作為導(dǎo)向面，克服了上述缺點(diǎn)，但因?qū)к壝骈g距離較大，容易受熱膨脹的影響，要求間隙

46、不宜過(guò)小，從而影響導(dǎo)向精度。圖 4.5-矩形導(dǎo)軌(4）燕尾導(dǎo)軌 主要優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便。缺點(diǎn)是幾何形狀比較復(fù)雜，難于達(dá)到很高的配合精度，并且導(dǎo)軌中的摩擦力較大，運(yùn)動(dòng)靈活性較差，因此，通常用在結(jié)構(gòu)尺寸較小及導(dǎo)向精度與運(yùn)動(dòng)靈便性要求不高的場(chǎng)合。圖3-36為燕尾導(dǎo)軌的應(yīng)用舉例，其中圖3-36c所示結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是把燕尾槽分成幾塊，便于制造、裝配和調(diào)整。 圖 4.6- 燕尾導(dǎo)軌應(yīng)用舉例 綜合各方面的考慮，刀架上的導(dǎo)軌選用燕尾槽導(dǎo)軌 結(jié)構(gòu)緊湊，高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊、調(diào)整間隙方便常用于多層次移動(dòng)部件中（如車(chē)床刀架）。如下圖所示4.3導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動(dòng)表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。

47、間隙過(guò)小會(huì)增大摩擦力，間隙過(guò)大又會(huì)降低導(dǎo)向精度。為此常采用以下辦法，以獲得必要的間隙。 采用磨、刮相應(yīng)的結(jié)合面或加墊片的方法以獲得合適的間隙。如圖3-36a所示燕尾導(dǎo)軌，為了獲得合適的間隙，可在零件1與2之間加上墊片3或采取直接鏟刮承導(dǎo)件與運(yùn)動(dòng)件的結(jié)合面A的辦法達(dá)到。 圖 4.7-平鑲條調(diào)整導(dǎo)軌間隙5刀架 由于擋繩板和制動(dòng)盤(pán)之間的間距為300mm，所以車(chē)削裝置的刀架必須不能超過(guò)這個(gè)值，否則將碰到制動(dòng)盤(pán)或者擋繩板，造成事故，或者車(chē)削精度達(dá)不到要求。轉(zhuǎn)塔刀架的寬度大于300mm，同時(shí)考慮到車(chē)削裝置刀架的選用應(yīng)盡量簡(jiǎn)單，所以采用自制的刀架。1-車(chē)刀；2-固定車(chē)刀螺釘；3-小刀架；4-大刀架。 小刀架

48、和大刀架之間是焊接在一起的，車(chē)刀使用固定螺釘固定，固定螺釘為4個(gè)M10的螺釘。車(chē)削一個(gè)端面時(shí)用兩個(gè)螺釘當(dāng)車(chē)削另外一個(gè)端面的時(shí)候?qū)④?chē)刀倒轉(zhuǎn)，用另外兩個(gè)螺釘夾持固定。6車(chē)削裝置支承裝置 車(chē)削支承裝置式由底座，彎板支架，制動(dòng)器支架組成。（1）考慮到減速箱和步進(jìn)電機(jī)都裝在床鞍上，所以床鞍需要一個(gè)底座支承，底座的材料為HT200，將其焊接在床鞍上。（2）彎板支架是由兩塊HT200的鑄鐵焊接成的，將其中一塊打孔，用五個(gè)M38的螺栓固定在制動(dòng)器支架上，承受車(chē)削裝置的重力。（3）制動(dòng)器支架是提升機(jī)本身的制動(dòng)器支架，將其兩側(cè)共四個(gè)制動(dòng)閘塊取下，將彎板支架裝在制動(dòng)器支架上。制動(dòng)器需要車(chē)削的是兩個(gè)端面，故車(chē)削另一個(gè)

49、端面時(shí)應(yīng)將彎板裝在制動(dòng)器支架另一側(cè)。7刀具的選擇7.1刀具的選擇原則（1） 盡可能選擇大的刀桿橫截面尺寸，較短的長(zhǎng)度尺寸提高刀具的強(qiáng)度和剛度，減小刀具振動(dòng)；（2）選擇較大主偏角（大于75°，接近90°）；粗加工時(shí)選用負(fù)刃傾角（3）精加工時(shí)選用無(wú)涂層刀片及小的刀尖圓弧半徑；（4）盡可能選擇標(biāo)準(zhǔn)化、系統(tǒng)化刀具；（5) 選擇正確的、快速裝夾的刀桿刀柄。7.2刀桿刀頭的材料選擇 刀架要有足夠的強(qiáng)度和剛度, 可采用車(chē)床刀架, 也可自制土刀架。安裝要平穩(wěn)牢固, 以防振動(dòng)。在使甩前要調(diào)整側(cè)定,保證精度, 使誤差調(diào)整在規(guī)定的范圍內(nèi)。刀架可安裝在固定盤(pán)形閘的地腳螺栓上, 刀架最好是自動(dòng)進(jìn)刀, 以提升機(jī)卷筒每轉(zhuǎn)一圈能進(jìn)刀一次為宜。刀桿有主刀桿和副刀桿, 主刀桿為了減少振動(dòng), 可采用鑄鐵件, 規(guī)格為70*80。也可采用100mm的圓鋼刨平上下兩面,主刀桿一根即可, 副刀桿至少要6根, 其中, 根作粗車(chē)用, 刀頭材質(zhì)為YG8。或YT15兩根作精車(chē)用, 刀頭材質(zhì)為YT303 。8車(chē)削工藝8.1車(chē)刀安裝 車(chē)刀安裝得是否正確，將直接影響切削能否順利進(jìn)行和工件的加工質(zhì)量。即使刃磨合理的車(chē)刀，如果安裝得不正確，也會(huì)改變車(chē)刀工作時(shí)的實(shí)際角度。因此車(chē)刀安裝后，必須保證做到： （1）車(chē)刀的伸出長(zhǎng)度不宜過(guò)長(zhǎng)，否則在切削過(guò)程中會(huì)減弱刀桿的剛性，容易產(chǎn)生振動(dòng)，影響工件的表面粗糙