數(shù)控技術(shù)綜合訓(xùn)練

數(shù)控技術(shù)綜合訓(xùn)練（三）機(jī)自15-4

xxx目錄第一章緒論第二章機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)第三章伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)第四章數(shù)控銑床XYZ軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)第五章機(jī)床導(dǎo)軌設(shè)計(jì)第一章緒論1.XK712銑床的結(jié)構(gòu)及使用要求分析1.1銑床介紹XK712立式數(shù)控鉆銑床是一種小型規(guī)格、高效通用的自動(dòng)化機(jī)床，機(jī)床操作系統(tǒng)為廣州數(shù)控980MD系統(tǒng)，該系統(tǒng)可控制三個(gè)坐標(biāo)軸：X、Y、Z三軸直線(xiàn)插補(bǔ),該機(jī)配有先進(jìn)的數(shù)字控制系統(tǒng)，通過(guò)CNC編程，在一次裝夾中可自動(dòng)完成銑、鏜、鉆、鉸等多種工序的加工節(jié)省工裝，縮短生產(chǎn)周期，提高加工精度。進(jìn)給速度倍率隨時(shí)可調(diào)，160*128點(diǎn)陣液晶顯示器。機(jī)床適用于加工批量鉆、銑、鏜中、小型零件，可一人操作多臺(tái)機(jī)床，大大提高加工效率，降低加工效率，降低人工成本，操作簡(jiǎn)單，普通工人稍加培訓(xùn)即可操作。是機(jī)械制造、模具制造以及教學(xué)等應(yīng)配置的重要設(shè)備。若選用數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)，可擴(kuò)大為四軸控制，實(shí)現(xiàn)多面加工。第二章機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)2.1機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖2.1主軸的材料選擇從多方面考慮選用40Cr為本次數(shù)控銑床主軸材料。2.2主軸主要結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定主軸的主要結(jié)構(gòu)參數(shù)有：主軸前、后軸頸D1和D2，主軸內(nèi)孔直徑d，主軸主要支撐間的跨距L。這些參數(shù)直接影響主軸旋轉(zhuǎn)精度和主軸的剛度。取主軸的最小直徑=80mm，最小直徑本應(yīng)該是后軸頸，但是考慮到軸承的軸向固定采用鎖緊螺母，應(yīng)留鎖緊螺母的位置?？紤]到軸上裝軸承，有配合要求，應(yīng)將后軸頸的直徑圓整到標(biāo)準(zhǔn)直徑，同時(shí)要考慮到選擇軸承的類(lèi)型，還有一個(gè)鍵槽的關(guān)系，還有主軸是中空電機(jī)直接帶動(dòng)主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的，考慮到主軸的剛度和強(qiáng)度，因此選擇后軸頸的直徑=160。第三章伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)

數(shù)控裝置所產(chǎn)生的進(jìn)給差插補(bǔ)脈沖信號(hào)送給伺服系統(tǒng)，由伺服系統(tǒng)控制伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)床上各個(gè)進(jìn)給軸，實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。3.1伺服系統(tǒng)概述伺服系統(tǒng)又稱(chēng)隨動(dòng)系統(tǒng)，是用來(lái)精確地跟隨或復(fù)現(xiàn)某個(gè)過(guò)程的反饋控制系統(tǒng)。伺服系統(tǒng)使物體的位置、方位、狀態(tài)等輸出被控量能夠跟隨輸入目標(biāo)（或給定值）的任意變化的自動(dòng)控制系統(tǒng)。它的主要任務(wù)是按控制命令的要求、對(duì)功率進(jìn)行放大、變換與調(diào)控等處理，使驅(qū)動(dòng)裝置輸出的力矩、速度和位置控制非常靈活方便。在很多情況下，伺服系統(tǒng)專(zhuān)指被控制量（系統(tǒng)的輸出量）是機(jī)械位移或位移速度、加速度的反饋控制系統(tǒng)，其作用是使輸出的機(jī)械位移（或轉(zhuǎn)角）準(zhǔn)確地跟蹤輸入的位移（或轉(zhuǎn)角），其結(jié)構(gòu)組成和其他形式的反饋控制系統(tǒng)沒(méi)有原則上的區(qū)別。

伺服系統(tǒng)主要由三部分組成：控制器，功率驅(qū)動(dòng)裝置，反饋裝置和電動(dòng)機(jī)。控制器按照數(shù)控系統(tǒng)的給定值和通過(guò)反饋裝置檢測(cè)的實(shí)際運(yùn)行值的差，調(diào)節(jié)控制量；功率驅(qū)動(dòng)裝置作為系統(tǒng)的主回路，一方面按控制量的大小將電網(wǎng)中的電能作用到電動(dòng)機(jī)之上，調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的大小，另一方面按電動(dòng)機(jī)的要求把恒壓恒頻的電網(wǎng)供電轉(zhuǎn)換為電動(dòng)機(jī)所需的交流電或直流電；電動(dòng)機(jī)則按供電大小拖動(dòng)機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。3.1.1伺伺服系統(tǒng)的的特點(diǎn)伺服系統(tǒng)的只只要特點(diǎn)：1、精確的檢檢測(cè)裝置：以以組成速度和和位置閉環(huán)控控制；2、有多種反反饋比較原理理與方法：根根據(jù)檢測(cè)裝置置實(shí)現(xiàn)信息反反饋的原理不不同，伺服系系統(tǒng)反饋比較較的方法也不不相同。常用用的有脈沖比比較、相位比比較和幅值比比較3種；；3、高性能的的伺服電動(dòng)機(jī)機(jī)(簡(jiǎn)稱(chēng)伺服服電機(jī))：用用于高效和復(fù)復(fù)雜型面加工工的數(shù)控機(jī)床床，伺服系統(tǒng)統(tǒng)將經(jīng)常處于于頻繁的啟動(dòng)動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程程中。要求電電機(jī)的輸出力力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)慣慣量的比值大大，以產(chǎn)生足足夠大的加速速或制動(dòng)力矩矩。要求伺服服電機(jī)在低速速時(shí)有足夠大大的輸出力矩矩且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)穩(wěn)，以便在與與機(jī)械運(yùn)動(dòng)部部分連接中盡盡量減少中間間環(huán)節(jié)；4.寬調(diào)速范圍的的速度調(diào)節(jié)系系統(tǒng)，即速度度伺服系統(tǒng)：：從系統(tǒng)的控控制結(jié)構(gòu)看，，數(shù)控床的位位置閉環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)可看作是位位置調(diào)節(jié)為外外環(huán)、速度調(diào)調(diào)節(jié)為內(nèi)環(huán)的的雙閉環(huán)自動(dòng)動(dòng)控制系統(tǒng)，，其內(nèi)部的實(shí)實(shí)際工作過(guò)程程是把位置控控制輸入轉(zhuǎn)換換成相應(yīng)的速速度給定信號(hào)號(hào)后，再通過(guò)過(guò)調(diào)速系統(tǒng)驅(qū)驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)機(jī)，實(shí)現(xiàn)實(shí)際際位移。數(shù)控控機(jī)床的主運(yùn)運(yùn)動(dòng)要求調(diào)速速性能也比較較高，因此要要求伺服系統(tǒng)統(tǒng)為高性能的的寬調(diào)速系統(tǒng)統(tǒng)。3.1.2伺伺服系統(tǒng)的基基本要求對(duì)伺服系統(tǒng)的的基本要求有有穩(wěn)定性、精精度和快速響響應(yīng)性。穩(wěn)定性好：作作用在系統(tǒng)上上的擾動(dòng)消失失后，系統(tǒng)能能夠恢復(fù)到原原來(lái)的穩(wěn)定狀狀態(tài)下運(yùn)行或或者在輸入指指令信號(hào)作用用下，系統(tǒng)能能夠達(dá)到新的的穩(wěn)定運(yùn)行狀狀態(tài)的能力，，在給定輸入入或外界干擾擾作用下，能能在短暫的調(diào)調(diào)節(jié)過(guò)程后到到達(dá)新的或者者回復(fù)到原有有平衡狀態(tài)；；精度高：伺服服系統(tǒng)的精度度是指輸出量量能跟隨輸入入量的精確程程度。作為精精密加工的數(shù)數(shù)控機(jī)床，要要求的定位精精度或輪廓加加工精度通常常都比較高，，允許的偏差差一般都在0.01～～0.00lmm之間；；快速響應(yīng)性好好：有兩方面面含義，一是是指動(dòng)態(tài)響應(yīng)應(yīng)過(guò)程中，輸輸出量隨輸入入指令信號(hào)變變化的迅速程程度，二是指指動(dòng)態(tài)響應(yīng)過(guò)過(guò)程結(jié)束的迅迅速程度?？炜焖夙憫?yīng)性是是伺服系統(tǒng)動(dòng)動(dòng)態(tài)品質(zhì)的標(biāo)標(biāo)志之一，即即要求跟蹤指指令信號(hào)的響響應(yīng)要快，一一方面要求過(guò)過(guò)渡過(guò)程時(shí)間間短，一般在在200ms以?xún)?nèi)，甚至至小于幾十毫毫秒；另一方方面，為滿(mǎn)足足超調(diào)要求，，要求過(guò)渡過(guò)過(guò)程的前沿陡陡，即上升率率要大。節(jié)能高：由于于伺服系統(tǒng)的的快速相應(yīng)，，注塑機(jī)能夠夠根據(jù)自身的的需要對(duì)供給給進(jìn)行快速的的調(diào)整，能夠夠有效提高注注塑機(jī)的電能能的利用率，，從而達(dá)到高高效節(jié)能。3.2傳動(dòng)動(dòng)方案確定及及典型元件3.2.1電電機(jī)與滾珠珠絲杠的連接接數(shù)控機(jī)床進(jìn)給給驅(qū)動(dòng)對(duì)位置置精度、快速速響應(yīng)特性、、調(diào)速范圍等等有較高的要要求。實(shí)現(xiàn)進(jìn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的電電機(jī)主要有三三種：步進(jìn)電電機(jī)、直流伺伺服電機(jī)和交交流伺服電機(jī)機(jī)。目前，步步進(jìn)電機(jī)只適適應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床床，直流伺服服電機(jī)在我國(guó)國(guó)正廣泛使用用，交流伺服服電機(jī)作為比比較理想的驅(qū)驅(qū)動(dòng)元件已成成為發(fā)展趨勢(shì)勢(shì)。數(shù)控機(jī)床床的進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)當(dāng)采用不同同的驅(qū)動(dòng)元件件時(shí)，其進(jìn)給給機(jī)構(gòu)可能會(huì)會(huì)有所不同。。電機(jī)與絲杠杠間的聯(lián)接主主要有三種形形式，如圖2-1所示。。（1）帶有齒齒輪傳動(dòng)的進(jìn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)數(shù)控機(jī)床在機(jī)機(jī)械進(jìn)給裝置置中一般采用用齒輪傳動(dòng)副副來(lái)達(dá)到一定定的降速比要要求，如圖2-1a））所示。由于于齒輪在制造造中不可能達(dá)達(dá)到理想齒面面要求，總存存在著一定的的齒側(cè)間隙才才能正常工作作，但齒側(cè)間間隙會(huì)造成進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)的反反向失動(dòng)量，，對(duì)閉環(huán)系統(tǒng)統(tǒng)來(lái)說(shuō)，齒側(cè)側(cè)間隙會(huì)影響響系統(tǒng)的穩(wěn)定定性。因此，，齒輪傳動(dòng)副副常采用消除除措施來(lái)盡量量減小齒輪側(cè)側(cè)隙。但這種種聯(lián)接形式的的機(jī)械結(jié)構(gòu)比比較復(fù)雜。你的小標(biāo)題2—2電機(jī)與絲杠間間的聯(lián)接形式式（2）經(jīng)同步步帶輪傳動(dòng)的的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)如圖2-1b）所示，，這種聯(lián)接形形式的機(jī)械結(jié)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單單。同步帶傳傳動(dòng)綜合了帶帶傳動(dòng)和鏈傳傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，，可以避免齒齒輪傳動(dòng)時(shí)引引起的振動(dòng)和和噪聲，但只只能適于低扭矩特性要求求的場(chǎng)所。安安裝時(shí)中心距距要求嚴(yán)格，，且同步帶與與帶輪的制造造工藝復(fù)雜。。（3）電機(jī)通通過(guò)聯(lián)軸器直直接與絲杠聯(lián)聯(lián)接如圖2-1c）所示，此此結(jié)構(gòu)通常是是電機(jī)軸與絲絲杠之間采用用錐環(huán)無(wú)鍵聯(lián)聯(lián)接或高精度十字聯(lián)軸軸器聯(lián)接，從從而使進(jìn)給傳傳動(dòng)系統(tǒng)具有有較高的傳動(dòng)動(dòng)精度和傳動(dòng)動(dòng)剛度，并大大大簡(jiǎn)化了機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)。在在加工中心和和精度較高的的數(shù)控機(jī)床的的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中中，普遍采用用這種聯(lián)接形形式。根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)統(tǒng)的要求及設(shè)設(shè)計(jì)要求，選選擇電機(jī)通過(guò)過(guò)聯(lián)軸器直接接與絲杠聯(lián)接接，選用合適的聯(lián)軸軸器，吸收振振動(dòng)、補(bǔ)償徑徑向、角向和和軸向偏差，，使得機(jī)床結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆拆裝方便，同同時(shí)傳動(dòng)平穩(wěn)穩(wěn)，具有良好好的精度。3.2.2滾滾珠絲杠螺螺母機(jī)構(gòu)滾珠絲杠螺母母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)與直線(xiàn)運(yùn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換換的新型傳動(dòng)動(dòng)裝置。圖2-3是滾珠絲杠螺螺母副的原理理圖。在絲杠杠和螺母上加加工有弧形螺螺旋槽，當(dāng)它它們套裝在一一起時(shí)形成了了螺旋滾道，，并在滾道內(nèi)內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠。。當(dāng)絲杠相對(duì)對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)發(fā)生軸向位移移，而滾珠則則沿著滾道滾滾動(dòng)，螺母螺螺旋槽的兩端端用回珠管連連接起來(lái)，使使?jié)L珠能作周周而復(fù)始的循循環(huán)運(yùn)動(dòng)，管管道的兩端還還起著擋珠的的作用，以防防滾珠沿滾道道掉出。2-3滾滾珠絲杠螺螺母副的原理理圖由于滾珠絲杠杠具有傳動(dòng)效效率高、運(yùn)動(dòng)動(dòng)平穩(wěn)、壽命命高以及可以以預(yù)緊(以以消除間隙隙，并提高系系統(tǒng)剛度)等特點(diǎn)，，除了大型數(shù)數(shù)控機(jī)床因移移動(dòng)距離大而而采用齒條或或蝸條外，各各類(lèi)中、小型型數(shù)控機(jī)床的的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)進(jìn)給系統(tǒng)普遍遍采用滾珠絲絲杠。數(shù)控機(jī)床進(jìn)給給系統(tǒng)所用的的滾珠絲杠必必須具有可靠靠的軸向間隙隙消除結(jié)構(gòu)、、合理的安裝裝結(jié)構(gòu)和有效效的防護(hù)裝置置。3.2.3滾滾珠絲杠的的支承方式（1）一端固固定，一端自自由方式一端固定，另另一端自由安安裝方式，固固定端的軸承承可以同時(shí)承承受軸向力和和徑向力，而而滾珠絲杠軸軸承這種的支支承方式主要要是用于行程程較小的短絲絲杠軸承或者者全封閉式的的機(jī)床，因?yàn)闉楫?dāng)采用這種種結(jié)構(gòu)的機(jī)械械定位方式時(shí)時(shí)，其精度是是最不可靠的的，尤其是長(zhǎng)長(zhǎng)徑比大的絲絲杠軸承(滾滾珠絲杠相對(duì)對(duì)細(xì)長(zhǎng))，其其熱變形是非非常明顯的。。但是，如果果是1.5米米長(zhǎng)的絲杠，，其在冷、熱熱的不同環(huán)境境下變化0.05~0.1mm是屬屬于正常正常?，F(xiàn)象。盡管管如此，由于于其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)調(diào)試較方便，，大多高精度度機(jī)床依然是是采用這種結(jié)結(jié)構(gòu)；但是，，有一點(diǎn)需要要特別注意的的就是，采用用這種結(jié)構(gòu)時(shí)時(shí)必須加裝光光柵，采用全全封閉環(huán)來(lái)反反饋，以便能能夠充分絲杠杠的性能。圖2-4一端固定，一一端自由方式式（2）一端固固定，另一端端支承方式一端固定，另另一端支承這這種安裝方式式，固定端的的軸承同樣也也是可以同時(shí)時(shí)承受軸向力力和徑向力，，而支承端只只承受徑向力力，并且能夠夠做微量的軸軸向浮動(dòng)，以以及可以減少少或者避免因因絲杠自重而而出現(xiàn)的彎曲曲，另外，絲絲杠的熱變形形可以自由的的向一端伸長(zhǎng)長(zhǎng)。因此，這這是使用最廣廣泛的一種結(jié)結(jié)構(gòu)。比如：：目前國(guó)內(nèi)中中小型數(shù)控車(chē)車(chē)床、立式加加工中心等等等都是采用這這種結(jié)構(gòu)圖2-5一端固定，另另一端支承方方式（3）兩端固固定方式絲杠兩端均固固定。采用這這種方式，固固定端軸承可可以同時(shí)承受受軸向力，并并且可以對(duì)絲絲杠施加適當(dāng)當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，，以提高絲杠杠的支承剛度度，同時(shí)還可可以部分地補(bǔ)補(bǔ)償絲杠的熱熱變形。因此此，大型機(jī)床床、重型機(jī)床床以及高精度度鏜銑床大多多都是采用這這種結(jié)構(gòu)。當(dāng)當(dāng)然，其也有有不足的地方方，那就是采采用這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的話(huà)會(huì)使得得調(diào)整工作比比較繁瑣；此此外，如果在在安裝調(diào)整時(shí)時(shí)兩端的預(yù)緊緊力過(guò)大的話(huà)話(huà)，將會(huì)導(dǎo)致致絲杠最終的的行程比設(shè)計(jì)計(jì)行程長(zhǎng)，螺螺距也會(huì)比設(shè)設(shè)計(jì)螺距大；；而如果兩端端螺母的預(yù)緊緊力不夠的話(huà)話(huà)，就會(huì)導(dǎo)致致相反的結(jié)果果，從而容易易引起機(jī)床振振動(dòng)，致使精精度降低。因因此，如果是是采用兩端固固定這種結(jié)構(gòu)構(gòu)的話(huà)，那么么在拆裝時(shí)一一定要嚴(yán)格按按照說(shuō)明書(shū)來(lái)來(lái)進(jìn)行調(diào)整，，或者是借助助儀器(雙頻頻激光測(cè)量?jī)x儀)來(lái)調(diào)整，，以免造成一一些不必要的的損失。圖2-6兩端固定方式式由于所設(shè)計(jì)銑銑床Z軸的行行程較小，所所有徑向力較較小，對(duì)于機(jī)機(jī)床精度影響響不大。所以選擇一端端固定一段自自由的支承方方式。3.2.4聯(lián)聯(lián)軸器的選擇擇梅花聯(lián)軸器結(jié)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無(wú)無(wú)需潤(rùn)滑、方方便維修、便便于檢查、免免維護(hù)，可連連續(xù)長(zhǎng)期運(yùn)行。高強(qiáng)強(qiáng)度聚氨酯彈彈性元件耐磨磨耐油，承載載能力大，使使用壽命長(zhǎng)，，安全可靠。。工作穩(wěn)定可可靠，具有良良好的減振、、緩沖和電氣氣絕緣性能。。具有較大的的軸向、徑向向和角向補(bǔ)償償能力。結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單，徑向向尺寸小，重重量輕，轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量小，適適用于中高速速場(chǎng)合。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：1.中間彈性性體聯(lián)接2.可吸收振振動(dòng)、補(bǔ)償徑徑向、角向和和軸向偏差3.抗油與電電氣絕緣4.順時(shí)針與與逆時(shí)針回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)特性完全相相同5.定位螺絲絲固定第四章數(shù)控銑床XYZ軸進(jìn)給系系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1Y軸軸方向(1)滾珠絲絲杠精度由于本系統(tǒng)要要求達(dá)到0.012/300mm的的精度要求,根據(jù)此要求求查閱滾珠絲絲杠樣本,對(duì)對(duì)于一級(jí)精度度(P1)精精度絲杠,任任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允允許為0.006mm,2級(jí)(P,)精度絲杠杠的導(dǎo)程允許許誤差為0.008mm。初步設(shè)計(jì)計(jì)絲杠的任意意300mm行程內(nèi)的行行程動(dòng)量3mo為定位精精度的1/3--1/2,即0.006-0.008mm,因此此,取滾珠絲絲杠精度為2級(jí)。(2)滾珠絲絲杠的選擇滾珠絲杠的名名義直徑,滾滾珠的列數(shù)和和工作圈數(shù),應(yīng)按當(dāng)量載載荷Cm選擇擇。選用FFZD3206-5-P2絲絲杠螺母副。。長(zhǎng)度為1120mm。(3)支撐軸軸承采用一段固定定，另一端支支撐的支撐方方式，固定端端選用背對(duì)背背60°接觸觸角推力球軸軸承，支撐端端選用推力球球軸承。4.2X軸軸方向(1)滾珠絲絲杠精度由于本系統(tǒng)要要求達(dá)到0.012/300mm的的精度要求,根據(jù)此要求求查閱滾珠絲絲杠樣本,對(duì)對(duì)于一級(jí)精度度(P1)精精度絲杠,任任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允允許為0.006mm,2級(jí)(P,)精度絲杠杠的導(dǎo)程允許許誤差為0.008mm。初步設(shè)計(jì)計(jì)絲杠的任意意300mm行程內(nèi)的行行程動(dòng)量3mo為定位精精度的1/3--1/2,即0.006-0.008mm,因此,取取滾珠絲杠精精度為2級(jí)。。(2)滾珠絲絲杠的選擇滾珠絲杠的名名義直徑,滾滾珠的列數(shù)和和工作圈數(shù),應(yīng)按當(dāng)量載載荷Cm選擇擇。選用FFZD3206-5-P2絲絲杠螺母副。。長(zhǎng)度為1120mm。(3)支撐軸軸承采用一段固定定，另一端支支撐的支撐方方式，固定端端選用背對(duì)背背60°接觸觸角推力球軸軸承，支撐端端選用推力球球軸承。X軸方向(1)滾珠絲絲杠精度由于本系統(tǒng)要要求達(dá)到0.012/300mm的的精度要求,根據(jù)此要求求查閱滾珠絲絲杠樣本,對(duì)對(duì)于一級(jí)精度度(P1)精精度絲杠,任任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允允許為0.006mm,2級(jí)(P,)精度絲杠杠的導(dǎo)程允許許誤差為0.008mm。初步設(shè)計(jì)計(jì)絲杠的任意意300mm行程內(nèi)的行行程動(dòng)量3mo為定位精精度的1/3--1/2,即0.006-0.008mm,因此,取取滾珠絲杠精精度為2級(jí)。。(2)滾珠珠絲杠杠的選選擇滾珠絲絲杠的的名義義直徑徑,滾滾珠的的列數(shù)數(shù)和工工作圈圈數(shù),應(yīng)按按當(dāng)量量載荷荷Cm選擇擇。選用FFZD3206-5-P2絲杠杠螺母母副。。長(zhǎng)度度為900mm。(3)支撐撐軸承承采用一一段固固定，，另一一端支支撐的的支撐撐方式式，固固定端端選用用背對(duì)對(duì)背60°°接觸觸角推推力球球軸承承，支支撐端端選用用推力力球軸軸承。。Z軸方向向主切削削力及及其切切削分分力計(jì)計(jì)算（1））計(jì)算算主切切削力力Fz。根據(jù)已已知條條件，，采用用端面面銑刀刀在主主軸計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速下下進(jìn)行行強(qiáng)力力切削削（銑銑刀直直徑D=125mm）），主主軸具具有最最大扭扭矩，，并能能傳遞遞主電電動(dòng)機(jī)機(jī)的全全部功功率，，此時(shí)時(shí)銑刀刀的切削速速度為為：（（已知知機(jī)床床主電電動(dòng)機(jī)機(jī)的額額定功功率Pm為為0.75kw，主主軸計(jì)計(jì)算轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速（n=310r/min。））根據(jù)公公式得得刀具具的切切削速速度為為：v=pDn=3.14×125×10??3××310m/s=2.03m/s6060取機(jī)床床的機(jī)機(jī)械效效率為為：hm=0.8，，則由由式得得主切切削力力：（2））計(jì)算算各切切削分分力工工作臺(tái)臺(tái)的縱縱向切切削力力、橫橫向切切削力力和垂垂向切切削力力分別別為F1=0.4Fz=0.4××295.6=118.24NFC=0.95Fz=0.95××295.6=280.8NFV=0.55Fz=0.55××295.6=162.58N導(dǎo)軌摩摩擦力力的計(jì)計(jì)算在切削削狀態(tài)態(tài)下坐坐標(biāo)軸軸導(dǎo)軌軌摩擦擦力Fm的的計(jì)算算可以以查課課程設(shè)設(shè)計(jì)指指導(dǎo)書(shū)書(shū)：（1））計(jì)算算在切切削狀狀態(tài)下下的導(dǎo)導(dǎo)軌摩摩擦力力Fm。此此時(shí)導(dǎo)導(dǎo)軌動(dòng)動(dòng)摩擦擦系數(shù)數(shù)m=0.15，，查表表得鑲鑲條緊緊固力力fg=500N,則Fm=m(W+fg+Fv+Fc)=0.15××(900+500+280.8+162.58)N=1843.38N（2））計(jì)算算在不不切削削狀態(tài)態(tài)下的的導(dǎo)軌軌摩擦擦力Fm0和和F0Fm0=F0=m(W+fg)=0.15××(900+500)=210NF0=m0(W+fg)=0.12××（（900+500））=168N滾珠絲絲杠的的選擇擇滾珠絲絲杠的的名義義直徑徑、滾滾珠的的獵術(shù)術(shù)和工工作圈圈數(shù)，，應(yīng)按按當(dāng)量量動(dòng)載載荷Cm選擇擇。計(jì)算滾滾珠絲絲杠螺螺母副副的軸軸向負(fù)負(fù)載力力（1））計(jì)算算最大大軸向向負(fù)載載力FamaxFamax=F1+Fm=(118.24+1843.38)N=1961.62N（2））計(jì)算算最小小軸向向負(fù)載載力FminFamin=Fm0=210N（2））軸向向工作作載荷荷（平平均載載荷））：Fm===1377.7N計(jì)算當(dāng)當(dāng)量動(dòng)動(dòng)載荷荷Cm載荷性性質(zhì)系系數(shù)Kp無(wú)無(wú)沖擊擊取1~1.2，一一般情情況取取1.2~1.5，，有較較大沖沖擊振振動(dòng)式式取1.5~2.5精度影影響系系數(shù)Ka，，對(duì)于于1、、2、、3級(jí)級(jí)精度度的滾滾珠絲絲杠取取Ka=1，對(duì)對(duì)于4、5級(jí)滾滾珠絲杠杠取Ka=0.9。。所以對(duì)對(duì)于本本數(shù)控控機(jī)床床，取取Kp=1.5，Ka=1故當(dāng)量量動(dòng)載載荷Cm===11668N=1.17kN選取滾滾珠絲絲杠選取取SFU255-4型型滾滾珠珠絲絲杠杠，，其其參參數(shù)數(shù)如如下下：：動(dòng)額定定負(fù)載載荷Ca=1280kgf=1.28kN>Cm,故故滿(mǎn)足足要求求。伺服電電機(jī)的的選擇擇計(jì)算折折算到到電動(dòng)動(dòng)機(jī)軸軸上的的負(fù)載載慣量量(1)計(jì)算算滾珠珠絲杠杠的轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)到慣慣量Jr。。已知滾滾珠絲絲杠的的密度度r=7.8××10??3kg/cm3,得得:(2)計(jì)算算聯(lián)軸軸器的的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量量J0J0=0.78××10?3D4L=0.78×10??3××(44-1.64)×6.6kg/cm3=1.28kg/cm3(3)折算算到電電動(dòng)機(jī)機(jī)軸上上的移移動(dòng)部部件的的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)慣量量JL的的計(jì)算算已知機(jī)機(jī)床執(zhí)執(zhí)行部部件（（主軸軸箱及及箱內(nèi)內(nèi)部件件）的的總質(zhì)質(zhì)量m=90kg，電電動(dòng)機(jī)機(jī)每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈圈，機(jī)機(jī)床執(zhí)執(zhí)行部部件在在軸向向移動(dòng)動(dòng)的距距離L=0.5cm，得得(4)加在在電動(dòng)動(dòng)機(jī)軸軸上總總的負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)慣慣量Jd的的計(jì)計(jì)算Jd=JR+JL+J0=(1.34+1.28+0.57)kg??cm2=3.19kg??cm2折算到到電動(dòng)動(dòng)機(jī)軸軸上的的負(fù)載載力矩矩1）計(jì)計(jì)算切切削負(fù)負(fù)載力力矩Tc。。假設(shè)在在切削削狀態(tài)態(tài)下坐坐標(biāo)軸軸的軸軸向負(fù)負(fù)載力力Fa=Fmax=1961.62N,電電動(dòng)機(jī)機(jī)每轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一圈圈，機(jī)機(jī)床執(zhí)執(zhí)行部部件在在軸向向移動(dòng)動(dòng)的距距離L=5mm=0.005m,進(jìn)給給傳動(dòng)動(dòng)系統(tǒng)統(tǒng)的總總效率率ηη=0.90得得2）計(jì)計(jì)算摩摩擦負(fù)負(fù)載力力矩Tm。。已知在在不切切削狀狀態(tài)下下坐標(biāo)標(biāo)軸的的軸向向負(fù)載載力（（即為為空載載時(shí)的的導(dǎo)軌軌摩擦擦力））3）計(jì)計(jì)算由由滾珠珠絲杠杠得預(yù)預(yù)緊而而產(chǎn)生生的附附加負(fù)負(fù)載力力矩Tf。。已知滾滾珠絲絲杠螺螺母副副的預(yù)預(yù)緊力力Fp=653.87N，滾滾珠絲絲杠螺螺母副副的基基本導(dǎo)導(dǎo)程L0=5mm=0.005mm，，滾珠珠絲杠杠螺母母副的的效率率h0=0.94得得4）計(jì)計(jì)算最最大切切削負(fù)負(fù)載轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩TT=Tc+Tf=1.73+0.067=1.793N選擇驅(qū)驅(qū)動(dòng)電電動(dòng)機(jī)機(jī)的型型號(hào)根根據(jù)以以上計(jì)計(jì)算，，選擇擇安川川SGHAM08A型型伺服服電機(jī)機(jī)(2)驗(yàn)驗(yàn)算伺伺服電電機(jī)選選定的的伺服服電機(jī)機(jī)額定定扭矩矩為2.39Nm，，瞬間間最大大扭矩矩7.16Nm，大大于最最大切切削負(fù)負(fù)載。。旋轉(zhuǎn)慣慣性動(dòng)動(dòng)量0.672×10-4kg*m2,滿(mǎn)滿(mǎn)足匹匹配要要求。。所以以所選選伺服服電機(jī)機(jī)滿(mǎn)足足使用用要求求。位置檢檢測(cè)裝裝置編碼器器接線(xiàn)線(xiàn)方式式第五章章機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌設(shè)設(shè)計(jì)支承和和引導(dǎo)導(dǎo)運(yùn)動(dòng)動(dòng)構(gòu)件件沿著著一定定軌跡跡運(yùn)動(dòng)動(dòng)的零零件稱(chēng)稱(chēng)為導(dǎo)導(dǎo)軌副副，也也常簡(jiǎn)簡(jiǎn)稱(chēng)為為導(dǎo)軌。運(yùn)運(yùn)動(dòng)部部件的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)軌跡跡有直直線(xiàn)、、圓或或曲線(xiàn)線(xiàn)，滾滾動(dòng)圓圓導(dǎo)軌軌可歸歸人滾滾動(dòng)推推力軸軸承，，曲線(xiàn)線(xiàn)導(dǎo)軌軌在機(jī)機(jī)械中中極少少應(yīng)用用。導(dǎo)導(dǎo)軌在在機(jī)器器中是是個(gè)十十分重重要的的部件件，在在機(jī)床床中尤尤為重重要。。機(jī)床床的加加工精精度與與導(dǎo)軌軌精度度有直直接的的聯(lián)系系，小小批量量生產(chǎn)產(chǎn)的精精密機(jī)機(jī)床，，導(dǎo)軌軌的加加工工工作量量占整整個(gè)機(jī)機(jī)床加加工工工作量量的40%左右右。而而且，，導(dǎo)軌軌一旦旦損壞壞，維維修十十分困困難。。按運(yùn)運(yùn)動(dòng)學(xué)學(xué)原理理，所所謂導(dǎo)導(dǎo)軌就就是將將運(yùn)動(dòng)動(dòng)構(gòu)件件約束束到只只有一一個(gè)自自由度度的裝裝置。。導(dǎo)軌軌副中中設(shè)在在支承承構(gòu)件件上的的導(dǎo)軌軌面為為承導(dǎo)導(dǎo)面，，稱(chēng)為為靜導(dǎo)導(dǎo)軌，，它比比較長(zhǎng)長(zhǎng)；另另一個(gè)個(gè)導(dǎo)軌軌面設(shè)設(shè)在運(yùn)運(yùn)動(dòng)構(gòu)構(gòu)件上上，稱(chēng)稱(chēng)為動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌軌，它它比較較短。。具有有動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)軌的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)構(gòu)件件常稱(chēng)稱(chēng)為工工作臺(tái)臺(tái)、滑滑臺(tái)、、常用用導(dǎo)軌軌面有有平面面和圓圓弧面面。圓圓弧導(dǎo)導(dǎo)軌面面構(gòu)成成圓柱柱形導(dǎo)導(dǎo)軌；；不同同的平平導(dǎo)軌軌面組組合，，構(gòu)成成矩形形導(dǎo)軌軌面間間的摩摩擦為為滑動(dòng)動(dòng)摩擦擦者稱(chēng)稱(chēng)為滑滑動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)軌，，在導(dǎo)導(dǎo)軌面面間置置人滾滾動(dòng)元元件，，使摩摩擦轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變?yōu)闉闈L動(dòng)動(dòng)摩擦擦者稱(chēng)稱(chēng)為滾滾動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)軌。。導(dǎo)軌軌有閉閉式和和開(kāi)式式之分分，閉閉式導(dǎo)導(dǎo)軌可可以承承受傾傾覆力力矩，，而開(kāi)開(kāi)式導(dǎo)導(dǎo)軌則則不能能機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌的的要求求1.導(dǎo)導(dǎo)向精精度高高2.耐耐磨性性好及及壽命命長(zhǎng)3.足足夠的的剛度度4.低低速運(yùn)運(yùn)動(dòng)的的平穩(wěn)穩(wěn)性5.工藝性性好在在可能能的情情況下下,設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)應(yīng)盡盡量使使導(dǎo)軌軌結(jié)構(gòu)構(gòu)簡(jiǎn)單單,便便于制制造、、調(diào)整整和維維護(hù)機(jī)床導(dǎo)導(dǎo)軌的的選擇擇———滾動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌軌滾動(dòng)導(dǎo)導(dǎo)軌的的最大大優(yōu)點(diǎn)點(diǎn)是摩摩擦系系數(shù)很很小，，一般般為0.0025～～0.005，，比貼貼塑料料導(dǎo)軌軌還小小很多多，且且動(dòng)、、靜摩摩擦系系數(shù)很很接近近，因因而運(yùn)運(yùn)動(dòng)輕輕便靈靈活，，在很很低的的運(yùn)動(dòng)動(dòng)速度度下都都不出出現(xiàn)爬爬行，，低速速運(yùn)動(dòng)動(dòng)平穩(wěn)穩(wěn)性好好，位位移精精度和和定位位精度度高。。滾動(dòng)動(dòng)導(dǎo)軌軌的缺缺點(diǎn)是是抗振振性差