五軸數(shù)控雕銑機(jī)設(shè)計(jì)

II論文題目論文題目基于異型薄壁零件的三軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控雕銑成型加工機(jī)設(shè)計(jì)研究姓名：方柯專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化指導(dǎo)教師：趙麗萍摘要：本文首先闡述了雕銑技術(shù)的研究背景和意義，然后闡述了五軸數(shù)控雕銑成型機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，其中包括雕銑加工機(jī)床的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)形式、雕銑數(shù)控成型機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定、其他組件的方案確定，接著闡述了雕銑數(shù)控雕銑機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算，最后闡述了機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本課題通過對雕銑加工機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，應(yīng)用五軸聯(lián)動(dòng)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行加工，通過對數(shù)控雕銑機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)功能的分析，在原有的雕銑加工機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行結(jié)構(gòu)改進(jìn)最終完成了雕銑成型機(jī)床總體結(jié)構(gòu)和進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；并在此基礎(chǔ)上完成了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，最后通過改進(jìn)雕銑加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)；控制系統(tǒng)采用PAC系統(tǒng)，提高了雕銑成型加工過程的自動(dòng)化。關(guān)鍵詞：雕銑；五軸聯(lián)動(dòng)；PACFive-axisCNCmillingmachinedesignName：fangkeMajor：MechanicalDesignManufacturingandAutomationTutor：zhaolipingAbstract:Thispaperfirstdescribesthebackgroundandsignificanceoftheengravingandmillingtechnology,thendescribesthefive-axisCNCmillingmachineshapingtheoveralldesign,includingthecompositionandstructureoftheformofengravingandmillingmachinetools,CNCengravingandmillingmachineoverallstructuraldesign,machinetooltodeterminethesystemdesign,theprogramdeterminestheothercomponents,andthenelaboratedengravingandmillingCNCEDMmachinetoolfeedsystemdesignandcalculation,andfinallydescribesthedesignofthemachinecontrolsystem.Throughthisprojectengravingandmillingmachinetoimprovethestructure,thestructureoftheapplicationfive-axismachining,CNCmillingthroughthemechanicalsystemanalysistoolfunctionsintheoriginalengravingandmillingmachiningstructuralimprovementsonthebasisofthefinalcompletionoftheengravingandmillingmoldingmachineoverallstructureanddesignofthefeedsystem;andonthisbasis,tocompletethedesignofthecontrolsystem,andfinallybyimprovingthestructureofengravingandmillingmachinetools;systemusesthePACsystemtoimprovetheengravingandmillingmoldingprocessautomationandcontrol.Keywords:Engraving；Fiveaxislinkage；PACPAGE481前言1.1課題的研究背景與意義雕銑屬于特種加工的一種，在現(xiàn)代工業(yè)的某些領(lǐng)域有著無可替代的地位。隨著模具工業(yè)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，對零件的精度、性能、壽命的要求越來越高。因此在設(shè)計(jì)上采用了許多新材料、新結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致零件的結(jié)構(gòu)、形狀復(fù)雜，如各種復(fù)雜形狀的型孔和型腔工件，這些零件出于精度、壽命等因素考慮，常采用高溫合金、硬質(zhì)合金、耐熱鋼淬火鋼等材料，且加工精度、表面粗糙度要求高，傳統(tǒng)的機(jī)械加工方法實(shí)現(xiàn)困難、成本高。雕銑的應(yīng)用解決了這些難題，并成為現(xiàn)代加工工業(yè)已成為不可缺少的重要設(shè)備；但當(dāng)前雕銑加工的設(shè)備還比較單一，結(jié)構(gòu)上還是以手動(dòng)或單軸雕銑成型機(jī)數(shù)控系統(tǒng)為主，在實(shí)際加工中已不能滿足零件的精度和性能要求，因此對于雕銑加工機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)的意義十分重大。為增強(qiáng)雕銑加工機(jī)的功能，將雕銑加工機(jī)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，改進(jìn)的雕銑加工機(jī)為五軸聯(lián)動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，控制系統(tǒng)選用PAC系統(tǒng)控制。它們的優(yōu)點(diǎn)介紹如下：（1）采用五軸聯(lián)動(dòng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn) =1\*GB3①工件的裝夾變得容易。加工時(shí)無需特殊夾具，降低了夾具的成本，避免了多次裝夾，提高加工精度。=2\*GB3②采用五軸技術(shù)加工可以減少夾具的使用數(shù)量。=3\*GB3③五軸聯(lián)動(dòng)雕銑機(jī)床在加工中能增加刀具的有效切削刃長度，且無切削力，提高了刀具使用壽命，降低成本。（2）控制系統(tǒng)選用PAC系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)=1\*GB3①PAC具備多個(gè)專業(yè)的功能性，在一個(gè)平臺上可實(shí)現(xiàn)包括邏輯和順序控制、運(yùn)動(dòng)控制、驅(qū)動(dòng)控制和過程控制的功能。

=2\*GB3②PAC的軟件開發(fā)可提供按流程或加工過程的設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)直接針對若干機(jī)器或處理單元，按狀態(tài)(步)、激活狀態(tài)(動(dòng)作塊)和轉(zhuǎn)移條件進(jìn)行。=3\*GB3③PAC具有開放的、模塊化的體系結(jié)構(gòu)，適用于從工廠自動(dòng)化到流程工業(yè)的單元操作。1.2雕銑加工概述1.2.1雕銑加工基本原理工作原理一般認(rèn)為雕銑機(jī)是使用小刀具、大功率和高速主軸電機(jī)的數(shù)控銑床。國外并沒有雕銑機(jī)的概念，加工模具他們是以加工中心（電腦鑼）銑削為主的，但加工中心有它的不足，特別是在用小刀具加工小型模具時(shí)會顯得力不從心，并且成本很高。國內(nèi)開始的時(shí)候只有數(shù)控雕刻機(jī)的概念，雕刻機(jī)的優(yōu)勢在雕，如果加工材料硬度比較大也會顯得力不從心。雕銑機(jī)的出現(xiàn)可以說填補(bǔ)了兩者之間的空白。雕銑機(jī)既可以雕刻，也可銑削，是一種高效高精的數(shù)控機(jī)床。雕銑機(jī)這個(gè)概念最先是由佳鐵提出并且實(shí)現(xiàn)的。1.2.2雕銑加工分類、特點(diǎn)和適用范圍它主軸轉(zhuǎn)速高適合小刀具的加工，扭矩比較小，著重于“雕刻”功能，例如木材（專門加工木板的稱為木雕機(jī)）、雙色板、亞克力板等硬度不高的板材，不太適合強(qiáng)切削的大工件。目前市面上的大多數(shù)打著雕刻機(jī)旗號的產(chǎn)品都是為加工工藝品為主，成本低，由于精度不高，不宜用于模具開發(fā)；但也有例外的例如晶片雕刻機(jī)。1.3雕銑加工技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀我國的數(shù)控機(jī)床無論從產(chǎn)品種類、技術(shù)水平、質(zhì)量和產(chǎn)量上取得了很大的發(fā)展，在一些關(guān)鍵技術(shù)方面也取得了重大突破。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國可供市場的數(shù)控機(jī)床有1500種，幾乎覆蓋了整個(gè)金屬切削機(jī)床的品種類別和主要的鍛壓機(jī)械。領(lǐng)域之廣，可與日本、德國、美國并駕齊驅(qū)。這標(biāo)志著國內(nèi)數(shù)控機(jī)床已進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。目前我國已經(jīng)可以供應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化、集成化、柔性化的數(shù)控機(jī)床。同時(shí)，我國也已進(jìn)入世界高速數(shù)控機(jī)床和高精度精密數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)國的行列。目前我國已經(jīng)研制成功一批主軸轉(zhuǎn)速在8000—10000r∕min以上的數(shù)控機(jī)床。我國數(shù)控機(jī)床行業(yè)近年來大力推廣應(yīng)用CAD等技術(shù)，很多企業(yè)已開始和計(jì)劃實(shí)施應(yīng)用ERP、MRPⅡ和電子商務(wù)。但從國情來看，我國正處于工業(yè)化中期，即從解決短缺為主的開放逐步向建設(shè)經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國轉(zhuǎn)變，從脫貧向致富轉(zhuǎn)變，煤炭、汽車、鋼鐵、房地產(chǎn)、建材、機(jī)械、電子、化工等一批以重工業(yè)為基礎(chǔ)的高增長行業(yè)發(fā)展勢頭強(qiáng)勁，構(gòu)成了對機(jī)床市場尤其是數(shù)控機(jī)床的巨大需要。據(jù)畢馬威會計(jì)事務(wù)所分析，中國已經(jīng)超過德國，成為世界第一大機(jī)床市場，數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床消費(fèi)的主流。我國未來數(shù)控機(jī)床市場巨大，預(yù)計(jì)2010年數(shù)控機(jī)床消費(fèi)仍將超過60億美元，臺數(shù)將超過10萬臺。專家指出，中高檔數(shù)控機(jī)床的比例會大幅增加，經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的比例不會有太大變化，而非數(shù)控的普通機(jī)床的需求將會大幅度減少。近年，全國模具產(chǎn)值也有大幅增長。我國目前大型、精密、復(fù)雜、長壽命模具依然大量進(jìn)口，模具市場主要集中在華東，大約占全國銷售額的75%。最近，江蘇蘇州地區(qū)已在規(guī)劃籌建亞洲最大的模具制造基地。模具制造業(yè)需要高速數(shù)控銑床、三坐標(biāo)測量機(jī)、精密電加工機(jī)床、高精度加工中心、精密磨床等。電子信息設(shè)備制造行業(yè)的裝備99.5%依賴進(jìn)口。該行業(yè)需求大批小型精密數(shù)控機(jī)床：如高速銑削中心、高速加工中心、小型精密車床、小型精密沖床、精密和超精密加工專用數(shù)控機(jī)床及精密電加工機(jī)床等。近年黨中央、國務(wù)院高度重視包括數(shù)控機(jī)床在內(nèi)的裝備制造業(yè)發(fā)展，相繼出臺的一系列政策措施，進(jìn)一步確立了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的戰(zhàn)略地位，為行業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了有利條件。我國機(jī)床行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，形成了具有一定生產(chǎn)規(guī)模和技術(shù)水平的產(chǎn)業(yè)體系，具備了快速提升的基礎(chǔ)，尤其是"十五"以來，面對持續(xù)高漲的國內(nèi)市場需求和良好的政策環(huán)境，我國機(jī)床行業(yè)發(fā)展迅速，在質(zhì)和量上都取得了飛躍。1.4本課題的主要任務(wù)本課題的主要任務(wù)本課題在雕銑成型機(jī)原理的基礎(chǔ)上，研究機(jī)床的結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)控制。其主要內(nèi)容如下：（1）設(shè)計(jì)出五軸聯(lián)動(dòng)雕銑加工機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，包括各部分主要零件的設(shè)計(jì)計(jì)算、校核；電機(jī)的選擇；零件設(shè)計(jì)主要包括滾珠絲杠、蝸輪蝸桿、錐齒輪的設(shè)計(jì)計(jì)算，以及步進(jìn)電機(jī)的選取。（2）控制部分的選擇與設(shè)計(jì)，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的控制。（3）繪制雕銑加工機(jī)床主要零部件結(jié)構(gòu)圖。1.5本章小結(jié)本章主要介紹了雕銑加工技術(shù)在現(xiàn)代加工業(yè)的重要地位，和當(dāng)前的一些發(fā)展?fàn)顩r。根據(jù)雕銑加工機(jī)床的發(fā)展趨勢提出五軸聯(lián)動(dòng)雕銑加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)方案和PAC控制系統(tǒng)的方案，明確了具體任務(wù)，為接下來的設(shè)計(jì)做準(zhǔn)備。2五軸聯(lián)動(dòng)雕銑成型機(jī)床總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.1雕銑成型加工機(jī)床的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)形式雕銑成形加工機(jī)床主要包括主機(jī)、電源箱、工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)及附件等，主機(jī)用于支承、固定工具電極，實(shí)現(xiàn)電極在加工過程中穩(wěn)定的伺服進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。主機(jī)主要由床身、立柱、主軸頭、工作臺及工作液槽等部分組成。電源箱包括脈沖電源、伺服進(jìn)給系統(tǒng)和其他電氣控制系統(tǒng)。工作液循環(huán)過濾系統(tǒng)包括供液泵、過濾器，各種控制閥、管道等。雕銑成型加工機(jī)主機(jī)傳動(dòng)軸的名稱與運(yùn)動(dòng)方向：雕銑成形加工機(jī)床主機(jī)一般有X，Y，Z三軸傳動(dòng)系統(tǒng)。Z軸(主軸)：控制主軸頭上下移動(dòng)。面對機(jī)床，主軸頭移動(dòng)向上為+Z，向下為-Z。X軸：工作臺左右移動(dòng)軸。面對機(jī)床，主軸向右(工作臺向左)移動(dòng)為+X，反向?yàn)?X。Y軸：工作臺前后移動(dòng)軸。面對機(jī)床，主軸向前(工作臺向后)移動(dòng)為+Y，反向?yàn)?Y。2.2雕銑數(shù)控成型機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)機(jī)床機(jī)械系統(tǒng)的功能分析：根據(jù)零件加工要求，本課題設(shè)計(jì)的五軸聯(lián)動(dòng)雕銑數(shù)控成型機(jī)主機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的主要功能為三個(gè)功能：驅(qū)動(dòng)功能、運(yùn)動(dòng)功能、結(jié)構(gòu)功能。（1）驅(qū)動(dòng)功能：驅(qū)動(dòng)功能為機(jī)床提供動(dòng)力保障，主要涉及兩個(gè)方面，一是對機(jī)床各部分提供能量傳遞與分配工作，二是進(jìn)行能量的轉(zhuǎn)換包括驅(qū)動(dòng)部件和制動(dòng)部件。（2）運(yùn)動(dòng)功能：主要是各功能軸的傳動(dòng)、導(dǎo)向功能。（3）結(jié)構(gòu)功能：機(jī)床的支承和各部件間的聯(lián)接功能。通過功能分析，得到該機(jī)床系統(tǒng)的功能單元后，我們可以根據(jù)預(yù)期的功能目標(biāo)及設(shè)備制造技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)實(shí)狀況，合理選擇完成功能單元的功能載體，即機(jī)床各分功能的實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)。2.3機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的確定2.3.1機(jī)械結(jié)構(gòu)方案確定（1）XYZ三軸運(yùn)動(dòng)控制傳動(dòng)方案確定主要采用絲杠作為主要的傳動(dòng)部件，其特點(diǎn)如下：=1\*GB3①摩擦系數(shù)小、效率高。機(jī)械效率達(dá)90%以上，比滑動(dòng)絲杠螺母傳動(dòng)的機(jī)械效率高2～4倍。在相同負(fù)載下，較滑動(dòng)絲杠的傳動(dòng)扭矩減少2/3，其逆向傳動(dòng)效率也接近正向傳動(dòng)效率。=2\*GB3②由于是滾動(dòng)摩擦，無論動(dòng)靜摩擦，摩擦系數(shù)很接近，無論靜止或高、低轉(zhuǎn)速，摩擦力幾乎不變，因而傳動(dòng)平穩(wěn)。由于磨損少，相對壽命變長。而且因?yàn)槟Σ列。瑵L珠絲杠副可在預(yù)緊后仍輕快傳動(dòng)，通過預(yù)緊消除間隙很容易，可做到反向無空行程，提高剛度。導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌：采用滾動(dòng)導(dǎo)軌可以減少導(dǎo)軌的磨擦阻力，便于工作臺實(shí)現(xiàn)精確和微量移動(dòng)，且潤滑方法簡單。執(zhí)行部件的選擇：步進(jìn)電動(dòng)機(jī)具有其主要優(yōu)點(diǎn)是有較高的定位精度，無位置累積誤差；擁有較高的可靠性。（2）工作臺傳動(dòng)方案確定工作臺運(yùn)動(dòng)方式包括兩方面：工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；工作臺在X方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。目前用于旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)一般都用齒輪完成，例如蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、錐齒輪結(jié)構(gòu)。①蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)主要用于傳遞交錯(cuò)軸的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，它具有以下優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)比大；傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低，沖擊載荷小噪聲低。但是蝸輪蝸桿的傳動(dòng)效率較低?？傮w看來，選用蝸輪蝸桿能夠較好實(shí)現(xiàn)工作臺的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。②錐齒輪結(jié)構(gòu)用于相交軸之間的傳動(dòng)。兩軸交角∑大多為90°，即兩軸垂直相交傳動(dòng)形式。直齒錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、制造比較簡單。工作中振動(dòng)和噪聲較大，故速度不宜過高，一般用于圓周速度v＜5m/s場合。工作臺在X方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)速度較低，因此錐齒輪結(jié)構(gòu)能夠滿足設(shè)計(jì)要求。2.3.2控制系統(tǒng)方案確定目前的工業(yè)控制系統(tǒng)主要以PLC為主，PAC則是一個(gè)PLC中較為優(yōu)秀的一種。PAC具有單一的控制器和機(jī)箱，可用于處理數(shù)字和模擬I/O，具有運(yùn)動(dòng)，視覺功能和模塊化儀器，因此不需要像普通PLC購買多個(gè)控制器。運(yùn)動(dòng)控制：PAC系統(tǒng)在，對于控制高于兩軸運(yùn)動(dòng)方式時(shí)，作用顯著。在PXI平臺上的運(yùn)動(dòng)控制器可以提供高達(dá)8軸的運(yùn)動(dòng)方式，而且可以使用NI運(yùn)動(dòng)助手對系統(tǒng)進(jìn)行輕松地配置。簡單易用的開發(fā)環(huán)境：雖然傳統(tǒng)的梯形邏輯編程非常適合于數(shù)字I/O的編程，然而對于處理模擬I/O，運(yùn)動(dòng)或視覺這種編程方式則十分麻煩。PAC可以用通用的語言編寫控制程序，為您提供了很大的靈活性，這些通用語言包括C，C++，VisualBasic，甚至是傳統(tǒng)的梯形邏輯。簡而言之，PAC能增加所需的PC功能以用于高級控制，實(shí)時(shí)分析或連接企業(yè)數(shù)據(jù)庫，而且同時(shí)保持了PLC的可靠性。因此本文選用PAC控制系統(tǒng)。2.3.3機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)及精度指標(biāo)（1）機(jī)床主要性能指標(biāo)見表2.1。表2.1機(jī)床主要性能指標(biāo)Table2.1Machinekeyperformanceindicators工作臺尺寸800400(mm)機(jī)床功率8KVAX、Y、Z行程400×320275(mm)測量分辨率0.5μm機(jī)床外形尺寸140016002000(mm)C軸轉(zhuǎn)角360°工件最大尺寸650350300(mm)最大加工電流70A（2）機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求由于工作臺或主軸傳遞運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)絲杠與螺母之間一般都存在微小間隙，所以在工作臺或主軸往正向移動(dòng)后再向反向移動(dòng)時(shí)會少移動(dòng)一段距離，這個(gè)距離主要反映了工作臺正、反向移動(dòng)時(shí)，傳動(dòng)絲杠與螺母之間的間隙所帶來的運(yùn)動(dòng)誤差。機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度見表2.2。表2.2機(jī)床數(shù)控精度指標(biāo)Table2.2NCmachinetoolaccuracyspecifications序號機(jī)床數(shù)控精度指標(biāo)允許偏差實(shí)測偏差1X軸運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度和失動(dòng)量重復(fù)定位精度0.02重復(fù)定位精度0.015失動(dòng)量0.04失動(dòng)量0.0202Y軸運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度和失動(dòng)量重復(fù)定位精度0.02重復(fù)定位精度0.015失動(dòng)量0.04失動(dòng)量0.0273Z軸運(yùn)動(dòng)的重復(fù)定位精度和失動(dòng)量重復(fù)定位精度0.03重復(fù)定位精度0.020失動(dòng)量0.04失動(dòng)量0.0262.4其他組件的方案確定2.4.1滾珠絲杠的支撐型式滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，而徑向載荷主要是臥式絲杠的自重。其兩端支承的配置情況分為一端固定一端自由、兩端固定和一端固定一端浮動(dòng)，如圖3.1所示。a)一端固定一端自由b)兩端固定c)一端固定一端浮動(dòng)a）FixedEndfreedomb)Fixedatbothendsc)FixedEndfloat圖3.1滾珠絲杠的支承配置Figure3.1Ballbearingconfiguration（1)圖3.1(a)所示是一端固定一端自由的支承形式。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，軸向剛度低，適用于短絲杠及垂直布置絲杠，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)整環(huán)節(jié)和升降臺式數(shù)控銑床的垂直坐標(biāo)軸。（2)圖3.1(b)所示是一端固定一端浮動(dòng)的支承形式，絲杠軸向剛度與a)形式相同，絲杠受熱后有膨脹伸長的余地，需保證螺母與兩支承同軸。這種形式的配置結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，適用于較長絲杠或臥式絲杠。（3)圖3.1(c)所示是兩端固定的支承形式，絲杠的軸向剛度約為一端固定形式的4倍，可預(yù)拉伸，這樣既可對滾珠絲杠施加預(yù)緊力，又可使絲杠受熱變形得到補(bǔ)償，保持恒定預(yù)緊力，但結(jié)構(gòu)工藝都較復(fù)雜，適用于長絲杠。本課題中采用第三種支承配置方式。2.4.2軸承的配置形式一般說來數(shù)控機(jī)床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式：(1）前后支承均采用雙列短圓柱滾子軸承來承受徑向載荷，安裝在前端的兩個(gè)推力球軸承用來承受前后方向的軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)能承受較大的負(fù)載（特別是軸向負(fù)載），可適應(yīng)強(qiáng)力切削，但主軸轉(zhuǎn)速不能太高，軸承在高轉(zhuǎn)速時(shí)容易發(fā)熱。由于推力球軸承安裝在主軸前端，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)前軸承和后軸承溫度差較大，熱變形對主軸精度影響也很較大。前軸承溫度高，主軸前端升高量大，后軸承溫度低，主軸末端升高量小，因此，這種機(jī)構(gòu)目前應(yīng)用較小。(2）前后支承用雙列短圓柱滾子軸承來承受徑向負(fù)荷，用安裝在主軸前端的雙向向心推力球軸承來承受軸向負(fù)載。這種結(jié)構(gòu)剛性較好。(3）前軸承用單列向心推力球軸承，背靠背安裝，由2～3個(gè)軸承組成一套，用以承受徑向和軸向負(fù)載；后軸承用雙列短圓柱滾子軸承。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速、較重切削負(fù)載，主軸精度教好。但承受的軸向負(fù)載較前兩種結(jié)構(gòu)小。(4）前后支承均采用成組單列向心推力球軸承，用以承受徑向和軸向負(fù)載。這中結(jié)構(gòu)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，中等負(fù)載的數(shù)控機(jī)床。在中、小規(guī)格的數(shù)控機(jī)床上采用這種機(jī)構(gòu)較多。本次設(shè)計(jì)主軸所采用的軸承配置采用第四種方式。滾珠絲杠所用軸承為接觸角為60度的角接觸球軸承。2.4.3主軸組件的調(diào)整滾動(dòng)軸承的預(yù)緊是采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菨L動(dòng)體和內(nèi)外套圈之間產(chǎn)生一定的預(yù)緊變形而帶負(fù)游隙運(yùn)行。預(yù)緊的目的是增加軸承的剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度，延長軸承壽命。按預(yù)載荷的方向可分為軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊。而角接觸軸承主要是軸向預(yù)緊，這可明顯提高軸向剛度。彈性變形量δa與軸向外載荷Fa的關(guān)系為δa與Fa成正比。2.5本章小結(jié)本章首先介紹了雕銑成型加工機(jī)床的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)形式，對課題要求的雕銑成型機(jī)床總體功能進(jìn)行分析，根據(jù)功能確定機(jī)床總體布局,明確機(jī)床主要性能指標(biāo)以及機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)精度要求，為后續(xù)的具體機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。3五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控雕銑機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1主軸（Z軸）傳動(dòng)系統(tǒng)部件的設(shè)計(jì)計(jì)算3.1.1Z軸滾珠絲杠的工作情況分析Z軸不承受工作載荷根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求,電極最大重量為70Kg，估計(jì)有關(guān)的工件重量為：主軸35Kg,直線導(dǎo)軌6Kg，主軸絲桿2.5Kg,主軸下端板8Kg，罩殼等重量3.5Kg。3.1.2Z軸滾珠絲杠副的主要技術(shù)參數(shù)及設(shè)計(jì)、計(jì)算流程（1）滾珠絲杠的主要技術(shù)參數(shù)如圖3.1所示。圖3.1絲杠參數(shù)示意圖Figure3.1Schematicscrewparameters=1\*GB3①公稱直徑d0滾珠絲杠的公稱直徑d0是滾珠中心所在圓直徑。它是滾珠絲杠螺母副的特征尺寸。名義直徑與承載能力有直接關(guān)系，d0越大，承載能力和剛度越大。=2\*GB3②導(dǎo)程Ph導(dǎo)程是絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)一圈時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的軸向位移。導(dǎo)程的大小是根據(jù)機(jī)床的加工精度要求確定的。導(dǎo)程過小勢必使?jié)L珠直徑變小，滾珠絲杠螺母副的承載能力亦隨之減小。1）導(dǎo)程的初確定Ph（mm），Ph≥vmax/nmax。=3\*GB3③滾珠直徑d一般取d=0.6Ph=4\*GB3④滾珠的工作圈數(shù)j和工作滾珠總數(shù)N

螺母內(nèi)各圈滾珠所承受的載荷是不相等的，第一圈滾珠承受軸向載荷的30～45%，第五圈以后，承載極小，多于五圈的結(jié)構(gòu)均不合理。

工作圈數(shù)j一般取2.5～3.5圈，而工作滾珠總數(shù)N以不大于150個(gè)為宜。=5\*GB3⑤列數(shù)K要求工作圈數(shù)較多的場合，可采用雙列或多列式螺母的結(jié)構(gòu)形式。（2）滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)計(jì)算主要內(nèi)容：1)額定動(dòng)載荷和額定靜載荷額定動(dòng)載荷是指一批相同參數(shù)的滾珠絲杠螺母副，在n≥10r/min的相同工作條件下運(yùn)轉(zhuǎn)1000000轉(zhuǎn)后，90%的螺旋副(指螺紋滾道和滾動(dòng)體)不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕損傷所能承受的最大軸向載荷，定義為額定動(dòng)載荷Cam。額定靜載荷是指把滾珠絲杠副在靜態(tài)或低轉(zhuǎn)速(n≤10r/min)條件下，受接觸應(yīng)力最大的滾珠和滾道接觸面間產(chǎn)生的塑性變形量之和達(dá)到滾珠直徑0.0001倍時(shí)的最大軸向載荷，定義為額定靜載荷。2)滾珠絲杠副疲勞強(qiáng)度計(jì)算滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動(dòng)載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量額定動(dòng)載荷為：Cam=Fm·fw（60nmLh）1/3/100fafc式中：Fm—軸向工作載荷(N)，同時(shí)Fm=(2Fmax+Fmin)/3；Fmax,Fmin—絲杠最大，最小軸向載荷(N)；L—工作壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位，L=60nLh/106；n—絲杠轉(zhuǎn)速(r/min)；Lh—使用壽命(H)，對數(shù)控機(jī)床可取Lh=15000h；fw—負(fù)荷系數(shù)，按表3.2選?。籪c—可靠性系數(shù)，一般取fc=1。3）滾珠絲杠螺母副的選擇步驟：①計(jì)算最大的工作載荷；②計(jì)算最大動(dòng)載荷，對于靜態(tài)或低速運(yùn)轉(zhuǎn)的滾珠絲杠，還需考慮最大靜載荷是否充分地超過了滾珠絲杠的工作載荷；③驗(yàn)算剛度；④壓桿穩(wěn)定性核算。（3）主軸（Z軸）軸向工作載荷計(jì)算根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)要求,電極最大重量為70Kg，估計(jì)有關(guān)的工件重量為：主軸35Kg,直線導(dǎo)軌6Kg，主軸絲桿2.5Kg,主軸下端板8Kg，罩殼等重量3.5Kg，滾珠絲桿預(yù)壓力N=400N直線導(dǎo)軌摩擦力不計(jì)，電機(jī)需要拖動(dòng)重量共計(jì)G=125Kg，電機(jī)需要拖動(dòng)力F=1250N。時(shí)間常數(shù)：T=25ms；滾珠絲杠基本導(dǎo)程：Ph=3mm；脈沖當(dāng)量：mm/step；步距角：/step；快速進(jìn)給速度：m/min；加工進(jìn)給速度V=0.08m/min；綜合系數(shù)f‘=0.2；由數(shù)控加工技術(shù)手冊查得，機(jī)床絲杠的軸向工作載荷約為：（公式2）（4）主軸強(qiáng)度計(jì)算：疲勞壽命，一般難以總回?cái)?shù)來表示，但可以總回?cái)?shù)時(shí)間，或總行走距離表示。各種機(jī)械的預(yù)期工作時(shí)間(Lh)見表3.1.表3.1各類機(jī)械預(yù)期工作時(shí)間Table3.1Typesofmachineryareexpectedworkinghours用途壽命時(shí)間(h)工作機(jī)械20000一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械10000自動(dòng)控制機(jī)械15000量測裝置15000壽命值（公式3）r/min查表3.1得Lh=15000h則：L當(dāng)量額定動(dòng)載荷Cam查絲杠手冊得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)；硬度系數(shù)；則:CamN（3）絲杠選擇根據(jù)最大動(dòng)負(fù)荷Cam的值，由絲杠手冊中選擇滾珠絲杠的型號。該機(jī)床滾珠絲杠的型號為:FFZDG2004-3-T3（4）絲杠參數(shù)：公稱直徑:D0=20螺距t=4螺距升角:滾珠直徑:滾道半徑:R=1.239偏心距:e=0.034絲杠外徑:d1=19.6螺母凸緣外徑:螺釘中心圓直徑:螺母凸緣厚度:T=6墊圈厚度:圓螺母尺寸:螺釘尺寸:螺釘個(gè)數(shù):4二個(gè)圓螺母厚度:螺母配合外徑:D=30平鍵尺寸:螺母座鍵槽深度:螺母座長度:螺母裝配總長度:L=72（5）絲杠傳動(dòng)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EQ為：（公式4）式中摩擦角螺旋升角則（6）傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度驗(yàn)算絲杠剛度驗(yàn)算：滾珠絲杠受工作負(fù)載Fw引起的導(dǎo)程的變化量△（公式5）式中mm=0.4cm滾珠絲杠截面積則△cm因?yàn)闈L珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程的變化量△L2很少，可以忽略。所以絲桿的導(dǎo)程變化量：△L=△L1。導(dǎo)程變形總誤差△為：△=△L=um/m查絲杠手冊知3級精度絲杠允許的螺距誤差（1m長）為15um/m，故剛度足夠。3.2XY軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)精密部件的設(shè)計(jì)3.2.1X軸滾珠絲杠的工作情況分析由于機(jī)床工作時(shí)，工作臺固定，所以X軸不承受工作載荷。X軸在做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)，其移動(dòng)部件120Kg，電機(jī)與絲杠直聯(lián)，驅(qū)動(dòng)絲杠，螺母固定在溜板箱上，帶動(dòng)工作臺左右移動(dòng)。工件及夾具重量為40Kg；工作臺最大行程L=1000mm

；工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)：動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.1，靜摩擦系數(shù)μ0=0.2

；快速進(jìn)給速度

Vmax=6m/min

；定位精度20μm/300mm，全行程25μm

，重復(fù)定位精度10μm

；要求壽命Lh15000小時(shí)；最高轉(zhuǎn)速為1500r/min。3.2.2X軸滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算(1)確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程：（公式6）式中：為滾珠絲杠副的導(dǎo)程mm；為工作臺最大移動(dòng)速度mm/min；為電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速r/min；i為電機(jī)至絲杠的傳動(dòng)比，因電機(jī)與絲杠直聯(lián)，所以i=1。代入數(shù)據(jù)后，可得：=5mm公稱直徑定為d0=32（2）當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷的計(jì)算=1\*GB3①絲杠的軸向工作載荷計(jì)算：因加工時(shí)工作臺固定，無切削力，所以軸向載荷為：F=f‘W=0.2×(120+40)=32Kg=320N=2\*GB3②當(dāng)量轉(zhuǎn)速計(jì)算：式中：nm為當(dāng)量轉(zhuǎn)速r/min，n為絲杠轉(zhuǎn)速r/min，t為工作時(shí)間百分比。由已知條件代入數(shù)據(jù)，可得：nm=1500r/min。=3\*GB3③當(dāng)量載荷計(jì)算：（公式7）（3）預(yù)期額定動(dòng)載荷（Cam）計(jì)算：=1\*GB3①按工作時(shí)間估算：（公式8）式中：Cam—預(yù)期額定動(dòng)載荷N，L—工作壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位，L=60nmLh/106，fw—負(fù)荷系數(shù)，按表3.2選取，fa—精度系數(shù)，按表3.3選取，fc—可靠性系數(shù)，一般取fc=1。表3.2負(fù)荷系數(shù)fwTable3.2Loadfactorfw載荷性質(zhì)無沖擊輕微沖擊伴有沖擊或震動(dòng)fw1—1.21.2—1.51.5—2表3.3精度等級系數(shù)faTable3.3Accuracyclassfactorfa精度等級1、2、34、5710fa1.0根據(jù)X軸的工作情況，取fw=1.2，fa=1，L=60nmLh/106=60×1500×15000/106=1350代入數(shù)據(jù)可得：4244（N）=2\*GB3②按絲杠副的預(yù)期運(yùn)行距離Ls（千米）計(jì)算：（見公式8）式中：Ls—預(yù)期運(yùn)行距離（Km），一般取250Km,代入數(shù)據(jù)計(jì)算可得：=3\*GB3③擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大負(fù)載Fmax計(jì)算：=feFmax式中fe—預(yù)加載荷系數(shù)，按表3.4選取表3.4預(yù)加負(fù)荷系數(shù)表Table3.4Pre-loadcoefficienttable預(yù)加負(fù)荷系數(shù)輕預(yù)載中預(yù)載重預(yù)載fe取fe=4.5，則Cam=4.5X320/2=720（N）取以上三種結(jié)果的最大值：Cam=4244N（4）確定允許的最小螺紋底徑=1\*GB3①估算絲杠允許的最大軸向變形量≤（1/3～1/4）重復(fù)定位精度≤（1/4～1/5）定位精度—最大軸向變形量μm由課題條件已知：重復(fù)定位精度10μm,定位精度25μm，則有：

=3

=6取兩種結(jié)果的小值=3μm=2\*GB3②估算最小螺紋底徑因?yàn)榻z杠要求預(yù)拉伸，取兩端固定支承形式（公式10）式中：E—楊氏彈性模量，為2.1×105N/mm2δm—估算的滾珠絲杠最大允許軸向變形量（μm）F0—導(dǎo)軌靜摩擦力（N）。F0=μ0W(μ0為靜摩擦系數(shù))L—兩個(gè)固定支承之間的距離（mm）L≈（1.1—1.2）行程+（10—14）Ph由已知條件知：行程為1000mm，W=2000N，μ0=0.2，代入計(jì)算得，L=1272mm，F(xiàn)0=400N則d2m=16.1mm（5）確定滾珠絲杠副的規(guī)格按照已估算出的X軸絲杠導(dǎo)程Ph和額定動(dòng)載荷Cam及絲杠最小底徑d2的要求，選取絲杠型號為FFZD2004—3，其Ph=4mm，d2=20.9mm>16.9mm，Ca=7.5KN>5305N。Y軸選用的滾珠絲杠型號同X軸。（6）預(yù)緊力（Fp）的確定當(dāng)選擇FFB(FFbB)、FFZD、CMFB、CMFZD等預(yù)緊螺母型式的滾珠絲杠副時(shí)需確定預(yù)緊力。預(yù)緊力Fp=Fmax式中Fmax=400N，所以≈134N（7）行程補(bǔ)償值C和預(yù)拉伸力Ft的計(jì)算對于兩端固定支承，需要預(yù)拉伸的滾珠絲杠副應(yīng)規(guī)定目標(biāo)行程補(bǔ)償值，并計(jì)算預(yù)拉伸力。如圖3.2所示：圖3.2兩端固定支承結(jié)構(gòu)Figure3.2Bothendsofthefixedsupportstructure=1\*GB3①行程補(bǔ)償值C（公式11）式中：C—行程補(bǔ)償值（μm），△t—溫度變化值，20—30C，α—絲杠的線膨脹系數(shù)11.8×10-6/度，Lu—滾珠絲杠副的有效行程（mm），Lu≈工作臺行程+螺母長度+兩個(gè)安全行程≈行程+（8—14）Ph，計(jì)算得：Lu≈1060mm，△t溫差取2.50CC≈31（μm）=2\*GB3②預(yù)拉伸力Ft(公式12)式中：Ft—預(yù)拉伸力（N），d2—滾珠絲杠螺紋底徑（mm），E—楊氏彈性模量，2.1×105N/mm2△t—滾珠絲杠的溫升，20—30C，代入計(jì)算后得：Ft≈2129N（8）確定滾珠絲杠副支承用的軸承代號、規(guī)格=1\*GB3①軸承所承受的最大軸向載荷FBmax=Ft+Fmax代入得FBmax=2529N=2\*GB3②軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背60°角接觸推力球軸承=3\*GB3③軸承內(nèi)徑d略小于d2=20.9mm,FBP=1/3FBmax取d=20代入得FBP=843（N）=4\*GB3④軸承預(yù)緊力預(yù)加負(fù)荷≥FBP=5\*GB3⑤按軸承標(biāo)準(zhǔn)選軸承型號規(guī)格根據(jù)d=20mm

,預(yù)加負(fù)荷為：Fp≥FBP的要求，所以選7600C軸承，該軸承d=20mm，預(yù)加負(fù)荷為：Fp=1000>FBP=843N3.2.3傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算(1)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度K關(guān)聯(lián)因素分析傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度K計(jì)算公式如下：（公式13）式中：—滾珠絲杠副的拉壓剛度。計(jì)算見下面說明—滾珠絲杠支承軸承的軸向剛度。可查軸承樣本及有關(guān)資料?！獫L珠絲杠副滾珠與滾道的接觸剛度可查樣本?！酆系綕L珠絲杠副上的伺服剛度，一般情況可忽略不計(jì)，精度計(jì)算時(shí)按計(jì)算，其中有關(guān)數(shù)據(jù)可查電機(jī)手冊?！獫L珠絲杠副中螺母體剛度。一般可忽略不計(jì)，精確計(jì)算按估算。—滾珠絲杠副的扭轉(zhuǎn)剛度?？珊雎圆挥?jì)。所以傳動(dòng)系統(tǒng)剛度校核一般按下列公式計(jì)算：(2)計(jì)算KS(N/μm)滾珠絲杠副的拉壓剛度KS是滾珠螺母至絲杠軸向固定處距離a(mm)的函數(shù)。如圖3.3所示：曲線1：一端固定，另一端自由或游動(dòng)Curve1:oneendfixedandtheotherendfreeorswimming曲線2：兩端固定或兩端支承Curve2:fixedorbothendsofthesupporting圖3.3滾珠螺母至絲杠軸向固定處距離a(mm)的函數(shù)Figure3.3Aballscrewnuttoanaxialdistancefromafixedpointa(mm)ofthefunction拉壓剛度與行程關(guān)系：=1\*GB3①絲杠支承形式為一端固定，一端自由或游動(dòng)。（公式14）式中：—拉壓剛度（N/mm2）E-楊氏彈性模量2.1×105N/mm2d2-絲杠底徑（mm）當(dāng)a=L1（滾珠螺母至固定支承的最大距離）時(shí)剛度最小（見圖3.4）當(dāng)a=L0（靠固定端的行程起點(diǎn)處）時(shí)剛度最大（見圖3.4）圖3.4滾珠螺母示意圖Figure3.4Schematicballnut=2\*GB3②支承形式為兩端支承或兩端固定（見公式14）當(dāng)a=L1/2時(shí)（即處在兩支承的中點(diǎn)時(shí)）剛度最?。ㄒ妶D3.6）式中：L1—兩支承間的距離（如圖3.5所示）d2—絲杠底徑當(dāng)a=L0時(shí)（螺母在行程兩端處）剛度最大（如圖3.6所示）圖3.5滾珠螺母示意圖Figure3.5Schematicballnut（3）計(jì)算Kb(N/μm)=1\*GB3①未預(yù)緊軸承的剛度KB與一對預(yù)緊軸承組合剛度KB0可以從樣本中查找，也可按照表3.5中公式近似計(jì)算表3.5軸承剛度參數(shù)Table3.5Bearingstiffnessparameters軸承類型KB(N/μm)KB0(N/μm)角接觸球軸承（7000型）推力球軸承（5000型）1.95圓錐滾子軸承（3000型）推力圓柱滾子軸承（8000型）表中公式使用說明：a運(yùn)用表中公式條件是：球軸承的預(yù)緊力為：滾子軸承的預(yù)緊力：b表中參數(shù)說明：β—軸承接觸角（deg）dQ—滾動(dòng)體直徑（mm）Lr—滾子的有效長度（mm）Z—滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Fa—軸向工作載荷（N）Famax—最大軸向工作載荷（N）滾珠絲杠副支承的剛度Kb（見表3.6）表3.6滾珠絲杠副支承的剛度KbTable3.6BallscrewbearingstiffnessKb一端固定，一端自由Kb=KB0預(yù)緊KB=KB0二端支承未預(yù)緊Kb=KB一端固定，一端游動(dòng)固定端預(yù)緊Kb=KB0二端固定固定端預(yù)緊Kb=2KB0（4）Kc計(jì)算=1\*GB3①對不預(yù)緊的滾珠絲杠副，軸向工作載荷為F(N)（公式15）式中：Kc’—查絲杠手冊上的剛度（N/μm）Ca—額定動(dòng)載荷2）對預(yù)緊的滾珠絲杠副，軸向預(yù)緊載荷Fp(N)（公式16）式中：—查絲杠手冊上的剛度（N/μm）—額定動(dòng)載荷（5）本系統(tǒng)剛度計(jì)算結(jié)果：按上述計(jì)算要求，結(jié)合本課題X軸傳動(dòng)系統(tǒng)的具體配置條件，課題中的相關(guān)參數(shù)計(jì)算步驟及結(jié)果如下：=1\*GB3①絲杠抗壓剛度a絲杠最小抗壓剛度代入所選絲杠的相關(guān)參數(shù)得：=525（N/μm）b絲杠最大抗壓剛度計(jì)算得：=6117（N/μm）=2\*GB3②支承軸承組合剛度a一對預(yù)緊軸承的組合剛度=，（公式17）式中：=7.144

，Z=14

，β=60°，=3預(yù)加負(fù)荷（Fp）=5400（

N/μm）計(jì)算得：=722.7（N）b支承軸承組合剛度由表3.6兩端固定支承=2，=1445（N）=3\*GB3③滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度查軸承手冊=1110N/μm，=1869（N）3.2.4傳動(dòng)系統(tǒng)剛度驗(yàn)算(1)剛度驗(yàn)算及絲杠精度選擇規(guī)則將Kmax，Kb，Kc及其他有關(guān)值帶入式，得Kmax，將Ksmin替換Ksmax代入得Kmim。由于數(shù)控機(jī)床精度在機(jī)床空載下驗(yàn)收，稱摩擦死區(qū)誤差。F0是機(jī)床空載時(shí)導(dǎo)軌上的靜摩擦力。稱為傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差。按JB/GQ1140-89規(guī)定的數(shù)控機(jī)床反向差值主要取決于Δ，而定位誤差主要取決于滾珠絲杠副的精度，其次是δk。因此傳動(dòng)系統(tǒng)剛度驗(yàn)算按以下原則進(jìn)行：0.8Δ≤反向差值，即Kmin≥1.6F0/反向差值滾珠絲杠副的精度選擇：開環(huán)控制系統(tǒng)中使用的滾珠絲杠副，ep+vup≤0.8×（定位精度-δk）ep+vup≤0.8×（300mm定位精度-δk）半閉環(huán)控制系統(tǒng)或可以行程補(bǔ)償?shù)拈_環(huán)系統(tǒng)：ep≤0.8×（定位精度-δk）v300up≤0.8×（300mm定位精度-δk）現(xiàn)根據(jù)使用情況選擇滾珠絲杠副的類型（P類或T類），然后參照滾珠絲杠副的精度標(biāo)準(zhǔn)表。按上述兩式計(jì)算結(jié)果確定滾珠絲杠副的ep，vup或v300up，從而確定滾珠絲杠副的精度等級。(2)剛度驗(yàn)算結(jié)果=0.003（

N/μm）=0.001（

N/μm）根據(jù)已知條件反向差值即重復(fù)定位精度為10，預(yù)加載荷F0為1000N，1.6F0/反向差值=（1.6×1000/10=160）<（1/0.003≈333）系統(tǒng)剛度滿足要求。(3)絲杠副的精度選擇由傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的定位誤差;根據(jù)選擇原則：V300up≤0.8×定位精度δk，由已知條件，定位精度為20μm/300，有：V300up＜14.3μm因此絲杠精度取為3級，V300up=12μm＜14.3μm，可以滿足設(shè)計(jì)要求。3.2.5X軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算及電機(jī)的選擇(1)作用在滾珠絲杠副上各種轉(zhuǎn)矩的計(jì)算外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩TF(N,m)（公式18）滾珠絲杠副預(yù)加載荷FP產(chǎn)生的預(yù)緊力矩Tp(N,m)式中：Ph—滾珠絲杠副導(dǎo)程η—未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率，1、2、3級精度的絲杠η=0.9；4級精度的絲杠η=0.85。F—作用在滾珠絲杠副上的外加軸向載荷，不同情況下取值不一樣。若計(jì)算電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，機(jī)械是空載啟動(dòng)時(shí)，F(xiàn)是導(dǎo)軌摩擦力（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）；若計(jì)算電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩時(shí)，F(xiàn)包括導(dǎo)軌摩擦力，工作載荷（垂向運(yùn)動(dòng)F還包括機(jī)構(gòu)重量）。(2)負(fù)荷轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JL(kg.m2)及傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J(kg.m2)的計(jì)算。（公式19）式中：Ji，ni—各旋轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速（r/min）mj，Vj—各直線運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量（kg）和速度（m/min）Jm，nm—電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量（kg.m2）和轉(zhuǎn)速（r/min）(3)加速轉(zhuǎn)矩Ta和最大加速轉(zhuǎn)矩Tam當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速從升到時(shí)：（公式20）當(dāng)電機(jī)從靜止升速至nmax：式中：n—電機(jī)轉(zhuǎn)速（r/min）nmax—電機(jī)最高轉(zhuǎn)速（r/min）ta—加速時(shí)間（s）ta≈（3~4）tm或者按性能要求自行規(guī)定。tm—電機(jī)時(shí)間常數(shù)?？刹殡姍C(jī)手冊(4)電機(jī)的最大啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩Tr(N.m)（公式21）式中：i—電機(jī)到滾珠絲杠副的傳動(dòng)比。直聯(lián)i=1Te—不在滾珠絲杠副上的其他傳動(dòng)元件的摩擦力矩折算到電機(jī)上的值。(5)電機(jī)連續(xù)工作的最大轉(zhuǎn)矩機(jī)械在最大工作載荷下連續(xù)均勻運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的電機(jī)轉(zhuǎn)矩TM(N.m)(6)按照樣本選用電機(jī)時(shí)要注意一下三個(gè)方面=1\*GB3①慣性匹配，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量應(yīng)滿足，Jm=(1~4)JL；=2\*GB3②驗(yàn)算電機(jī)最大轉(zhuǎn)矩≥Tr=3\*GB3③驗(yàn)算電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩≥Tm，且Tm在電機(jī)的連續(xù)工作區(qū)間。(7)本課題中電機(jī)參數(shù)計(jì)算及選擇=1\*GB3①電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算：移動(dòng)件換算到絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:=根據(jù)要求，電機(jī)所需的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J與電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量JM有一定的范圍,盡量大些，綜合考慮加工過程排屑產(chǎn)生的吸力和經(jīng)濟(jì)性,，取，則：JM=4J=4×46.75=187=2\*GB3②電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩的計(jì)算代入本課題中已知條件：TF=400×0.006/(2π×0.9)=0.424N.mTP=1000×0.006×（1－0.81）/(2π×0.81)=0.224N.m最大加速轉(zhuǎn)矩Tam（見公式20）ta取25ms=9.35（Nm）電機(jī)總的轉(zhuǎn)矩：T=Tam+TF＋TP=9.998N.m綜合考慮，查表選用：90BF004電機(jī)，能滿足使用要求。其參數(shù)：相數(shù)5相，步矩角0.75Deg。以上為Z軸、X軸的計(jì)算、校核過程，Y軸的計(jì)算、校核方法與X軸一致，亦已按上述方法完成。3.3蝸桿傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.3.1蝸輪蝸桿的工作情況分析蝸桿和蝸輪副的傳動(dòng)稱為蝸桿傳動(dòng)，常用于中低功率和非連續(xù)工作的傳動(dòng)(1）結(jié)構(gòu)緊湊傳動(dòng)比大(2）傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低，沖擊載荷小(3）當(dāng)蝸桿傳動(dòng)角很小時(shí)，能實(shí)現(xiàn)反行程自鎖缺點(diǎn)：摩擦損失大，效率低，成本高3.3.2蝸輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算(1）參數(shù)：蝸桿輸入功率P1=0.6kwn1=820r/min，蝸輪轉(zhuǎn)速n2=20r/min單頭，要求使用壽命5年，每年工作300天，每天工作8小時(shí)。(2）選擇材料：由于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)比較重要，選蝸桿材料為45#，表面淬火，硬度58HBS，右旋形式，選擇蝸輪材料為ZCuSn10Pb1，金屬模鑄造。(3)選擇蝸桿、蝸輪齒數(shù)i=n1/n2=41選擇渦輪蝸桿的齒數(shù)蝸桿頭數(shù)z1的選?。簔1=1蝸輪齒數(shù)z2=iz1=41中心距a：a=（d1+d2+2x2m）/2=80mm齒型角：壓力角α，一般取20°α=20°(4）模數(shù)：對于Σ=90°的蝸桿傳動(dòng)，蝸桿軸向齒距px1應(yīng)與蝸輪端面齒距pt2相等。因此蝸桿的軸向模數(shù)mx1與蝸輪的端面模數(shù)mt2相等。m=mn/cosγ=4mm齒數(shù)比：u=z2/z1=41渦輪變位系數(shù)：x2=a/m-(d1+d2)/2m=-0.500蝸桿直徑系數(shù)q：是蝸桿分度圓直徑d1與模數(shù)m的比值。q也是蝸桿頭數(shù)z1與導(dǎo)程角γ正切的比值，即q=d1/m=z1/tanγq=d1/m=4.875蝸桿軸向齒距px=πm=12.56mm蝸桿導(dǎo)程pz=πmz1=12.56mm蝸桿分度圓直徑d1:蝸桿分度圓直徑和d1，為限制加工蝸輪齒的蝸桿滾刀數(shù)不致過多，蝸桿滾刀可由專業(yè)廠精確制造，因此將蝸桿分度圓直徑d1標(biāo)準(zhǔn)化。d1=mq=43mm蝸桿齒頂圓直徑da1=d1+2ha1=d1+2ha*m=48mm蝸桿齒根圓直徑df1=d1-2hf1=d1-2（ha*m+c）=9.9mm頂隙cc=c*m=0.8mm蝸桿齒頂高h(yuǎn)a1==7.2mm蝸桿齒根高h(yuǎn)f1==6.8mm蝸桿齒高h(yuǎn)1=ha1+hf1=14mm蝸桿導(dǎo)程角γtanγ=mz1/d1=5°42′38″漸開線蝸桿基圓導(dǎo)程角γbcosγb=cosγcosαn=19°15′54″蝸桿齒寬b1=95mm渦輪分度圓直徑d2d2=mz2=2a-d1-2x2m=110mm渦輪喉圓直徑da2=d2+2ha2=144.5mm渦輪齒根圓直徑df2=d2-2hf2=126.9mm渦輪齒頂高h(yuǎn)a2=7.2mm渦輪齒根高h(yuǎn)f2=6.8mm渦輪齒高h(yuǎn)2=ha2+hf2=1/2（da2-df2）=14mm蝸輪齒寬b2≥0.65da1=31.2mm蝸輪齒寬角θ=2arcsin（b2/d1）=77°28′40″3.3.3驗(yàn)算接觸疲勞強(qiáng)度校核蝸桿和渦輪傳動(dòng)效率η1η2η3η1=tanγ/tan(γ＋бv)η2—攪油損耗效率，在0.94~0.99間，取η2=0.98η3軸承效率取η3=0.98蝸輪在分度圓的線速度v=查表得бv=4°34′η1=tanγ/tan(γ＋бv)=0.0874/0.176=49%η=η1η2η3=0.49×0.98×0.98=47%3.3.4接觸疲勞強(qiáng)度校核：蝸輪上的轉(zhuǎn)矩蝸輪上的切向力（公式22）按式系數(shù)齒形系數(shù)ZE得0.680則壽命系數(shù)fn=1，按fh=1，載荷系數(shù)fw，因載荷平穩(wěn)，fw=1于是如采用8級精度，得SHlim=2故通過齒根強(qiáng)度校核考慮機(jī)器啟動(dòng)時(shí)，過載系數(shù)為2，故mn=mcosr=4×0.995=1.99b2=1.1b2=1.1×31.2=34.32mm于是結(jié)果合格3.4錐齒輪的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.4.1錐齒輪的工作情況分析錐齒輪用于相交軸之間的傳動(dòng)。兩軸交角∑大多為90°，即兩軸垂直相交傳動(dòng)形式。直齒錐齒輪傳動(dòng)的設(shè)計(jì)、制造比較簡單。但由于制造精度普遍較低，工作中振動(dòng)和噪聲較大，故速度不宜過高，一般用于圓周速度v＜5m/s場合。3.4.2直齒錐齒輪的幾何計(jì)算（1）參數(shù)擬訂：小輪傳遞的額定轉(zhuǎn)矩T1=55.5N·m，n1=357.1r/min；大輪，n2=115r/min，兩齒輪軸線相交成90°，齒面粗糙度。大小輪均采用20Cr經(jīng)滲碳，淬火，HRC=58～63，采用100號中極壓齒輪油潤滑，希望齒輪長期工作。（2）齒數(shù)比載荷系數(shù)K=1.5（3）試驗(yàn)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限估算時(shí)的安全系數(shù)齒輪的許用接觸應(yīng)力估算結(jié)果（4）幾何計(jì)算齒數(shù)Z：模數(shù)m：由大輪（或小輪）大端分度圓直徑和齒數(shù)z2（或z1）求出大端端面模數(shù)直齒錐齒輪需按GB/T12368-1990標(biāo)準(zhǔn)值（見表）加以圓整。m=d1\z1=60\20=3m=3齒寬b:取b=0.3R和b=10m中小者，b=30.3齒頂高系數(shù)ha*=1頂隙系數(shù)c*=0.2壓力角α=20軸交角∑=90高變位系數(shù)x1=0.46[1-cosδ2/(μcosδ1)]=0.41x2=-0.41切向變位系數(shù)xti=0.015x2=-0.015大端分度圓直徑d1：一對錐齒輪中大端分度圓直徑可表示成d1=mz1；d2=mz2d1=mz1=57.5mm分錐角δ1=17.850δ2=90-δ1=72.150大端錐距R：錐距R反應(yīng)齒輪傳動(dòng)的外廓尺寸及承載能力的大小，是錐齒輪的特征尺寸，大體相當(dāng)于圓柱齒輪的中心距。R=0.5mz1/sinδ1=92.976大端齒距pp=πm=9.425大端齒頂高h(yuǎn)ai=m（ha*±x1）小齒輪4.23大齒輪1.77大端齒跟高h(yuǎn)fi=m（ha*+c*±x1）小齒輪2.37大齒輪4.83大端全齒高h(yuǎn)=hai+hfi=6.60mm齒根角θfi=arctan（hfi/R）小齒輪1.460大齒輪2.973無根切許用最大齒根角θfimax=[180（1+4tan2δisin2αcos2α）0.5—1]/(2πtanθicos2α)小齒輪2.136°大齒輪12.877°其余參數(shù)：齒頂角θai=θf2=2.973°θa2=θf1=1.460°頂錐角δai=δ1+θai小齒輪2.973大齒輪1.460°跟錐角δai=δi—θfi小齒輪16.391°大齒輪69.176°大端齒頂圓直徑dai=di+2haicosδi小齒輪62.2mm大齒輪174.1mm冠頂距Aai=Rcosδi—haisinδi小齒輪88mm大齒輪80mm大端分度圓齒厚si=m（π/2±2x1tanα±xt1）小齒輪5.563mm大齒輪3.772mm大端分度圓弦齒厚小齒輪5.643mm大齒輪3.772mm大端分度圓弦齒高小齒輪4.363mm大齒輪1.776mm 3.4.2接觸強(qiáng)度校核（公式23）分度圓的切向力使用系數(shù)動(dòng)載系數(shù):載荷分布系數(shù)載荷分配系數(shù)KV=1節(jié)點(diǎn)分配系數(shù)ZH=2.5彈性系數(shù)ZE=189.8N/mm2重合度螺旋角系數(shù)錐齒輪系數(shù)計(jì)算結(jié)果計(jì)算接觸應(yīng)力試驗(yàn)齒輪接觸疲勞強(qiáng)度極限壽命系數(shù)潤滑油膜影響系數(shù)最小安全系數(shù)工作硬度系數(shù)許用接觸應(yīng)力值結(jié)論通過3.4.3彎曲強(qiáng)度校核（公式24）復(fù)合齒形系數(shù)重合度和螺旋角系數(shù)計(jì)算許用彎曲應(yīng)力齒根基本強(qiáng)度壽命系數(shù)相對齒根圓角敏感系數(shù)相對齒根表面狀況系數(shù)尺寸系數(shù)最小安全系數(shù)許用彎曲應(yīng)力值結(jié)論符合要求3.5本章小結(jié)根據(jù)課題的設(shè)計(jì)要求，本章完成了機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，確定了進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)方案，對進(jìn)給系統(tǒng)中的關(guān)鍵部件滾珠絲杠副、蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)、錐齒輪進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)和校核。4機(jī)床控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.1PAC選型本次設(shè)計(jì)選擇PAC型號為PACSystemsRX3iPACSystemsRX3i控制器是創(chuàng)新的可編程自動(dòng)化控制器PACSystems家族中最新增加的部件。它是中、高端過程和離散控制應(yīng)用的新一代控制器。PACSystemsRX3i的特點(diǎn)是具有單一的控制引擎和通用的編程環(huán)境，PACSystemsRX3i在一個(gè)緊湊的、節(jié)省成本的組件包中提供高級的自動(dòng)化功能。4.2PACSystemsRX3i的模塊介紹RX3i部件（1）RX3iCPU高性能處理器：奔騰PIII300MHz/PIII1GHz，支持32KDI,32KDO,32KAI,32KAO以及多達(dá)5M字的數(shù)據(jù)貯存，高達(dá)56M存儲內(nèi)存，所有設(shè)備文檔都可以貯存在CPU中。支持多種編程語言：LD梯形圖、指令表、C語言、FBD功能塊圖、ST結(jié)構(gòu)文本、順序流程圖、符號編程以及用戶自己的編程軟件。內(nèi)置兩個(gè)串行口，一個(gè)RS-232，一個(gè)RS-485三位置工況開關(guān):Run,RunDisabled,Stop診斷狀態(tài)指示LED：OK（CPUOK）、RUN（運(yùn)行）、OutputsEnabled（輸出允許）、I/OFORCE(輸入/輸出強(qiáng)制)、BATTERY（電池）、SYSTEMFAULT(系統(tǒng)錯(cuò)誤)。內(nèi)置溫度傳感器(對應(yīng)warmandhot報(bào)警位)（2）RX3i背板RX3i可以使用二種通用底板：12插槽的和16插槽的。每個(gè)插槽既支持新的模塊也支持現(xiàn)有的90-30系列I/O模塊（PCM3xx和CMM301、CMM302、CMM311、CMM321等除外），此外還提供：=1\*GB3①內(nèi)置在基板上的可選的風(fēng)扇控制端子座（CPU和電源上的熱敏傳感器）。=2\*GB3②通過傳統(tǒng)機(jī)架的擴(kuò)展（選項(xiàng)模塊）。=3\*GB3③當(dāng)使用直流電源時(shí)（電源占用一個(gè)插槽），16槽的基板最多能夠容納13個(gè)輸入/輸出模塊和選項(xiàng)模塊。12槽的基板最多能夠容納9個(gè)上述模塊（CPU占用2個(gè)模塊插槽）=4\*GB3④RX3i基板既支持PCI總線也支持串行總線。每個(gè)插槽有2個(gè)連接器，1個(gè)是PCI連接器，另1個(gè)是串行連接器。PCI總線提供的性能是串行總線的250倍。串行總線（1MHz）數(shù)據(jù)傳送速率0.062兆字節(jié)/秒，而新的PCI總線（27MHz）的數(shù)據(jù)出送速率是27.0兆字節(jié)/秒。因此，在使用PCI總線的情況下，以太網(wǎng)和其它智能模塊的數(shù)據(jù)吞吐量將增加70%。（3）電源RX3i有三種類型的40瓦電源：交流120/240伏（直流125伏）雙寬度模塊和直流24伏單幅寬模塊。二種電源都裝有熱敏傳感器，其接線端子是成雙的，以便菊花鏈?zhǔn)浇泳€。通/斷開關(guān)位于門的背面。二種類型的電源支持帶電‘熱’插撥。（4）RX3i以太網(wǎng)模塊RX3i以太網(wǎng)模塊（如圖1-1）是以10/100兆位雙工/全雙工方式通信的，它支持SRTP、EGD和通道（信號發(fā)生器和使用器）。發(fā)光二極管診斷顯示下列狀態(tài)：以太網(wǎng)OK；局域網(wǎng)OK；工作登錄狀態(tài)（附加協(xié)議還計(jì)劃包括ModbusTCP、EthernetIP、ProfiNET、DNP3.0）。（5）擴(kuò)展模塊4.3步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器由微機(jī)根據(jù)控制要求發(fā)出的脈沖，并依次將脈沖分配到各相繞組，因其功率很小，電壓不足5V，電流為mA級，必須經(jīng)過驅(qū)動(dòng)器將信號電流放大到若干安培，才能驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。因此，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器實(shí)際上是一個(gè)功率放大器。驅(qū)動(dòng)器的質(zhì)量直接影響步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的性能，驅(qū)動(dòng)器的負(fù)載是電機(jī)的繞組，是強(qiáng)電感應(yīng)負(fù)載。對驅(qū)動(dòng)器的主要要求是：失真要小，要有較好的前后沿和足夠的幅度;效率要高；工作可靠；安裝調(diào)試和維修方便。4.4步進(jìn)電機(jī)控制程序（1）控制信號說明=1\*GB3①PLS——步進(jìn)脈沖信號此信號低電平使內(nèi)部光耦導(dǎo)通，驅(qū)動(dòng)器將對脈沖信號下降沿響應(yīng)。脈沖的有效寬度不應(yīng)小于10μs。=2\*GB3②DIR——方向控制信號外加電平的變化控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方向。為保證響應(yīng)的可靠性，方向信號應(yīng)至少大于脈沖信號50μs。電機(jī)的初始運(yùn)行方向與電機(jī)的接線有關(guān)，可以通過互換兩相改變。（2）IC200MDD841IC200MDD841是VersaMax系列可編程控制器的I/O模塊,該模塊可以提供高速計(jì)數(shù)、數(shù)字量的輸入/輸出、脈寬調(diào)制以及脈沖串輸出，在本實(shí)驗(yàn)中，該模塊主要用于步進(jìn)電機(jī)的步進(jìn)脈沖信號（PLS）輸出以及方向控制信號（DIR）。Q00021用于控制脈沖使能，Q00025用于控制脈沖開始，Q00021與Q00025置1后Q00001輸出脈沖串，可以用Q00002與步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器的方向控制信號（DIR）相連，控制步進(jìn)電機(jī)的方向。其中步進(jìn)脈沖串可以通過MOV指令對AQ0001、AQ0002設(shè)置來進(jìn)行控制，AQ0001存儲脈沖頻率，AQ0002存儲脈沖的個(gè)數(shù)。（3）I/O分配表見表4.1表4.1I/O分配表Table4.1I/OallocationtableI203與系統(tǒng)左限位開關(guān)相連I204與系統(tǒng)右限位開關(guān)相連I211控制電機(jī)左行I212控制電機(jī)右行(3)對PLC進(jìn)行硬件配置Target1：Slot0（IC695PSD040）Slot1（IC695CPU310）Slot2（UsedWithSlot1）Slot3（IC695ETM001）Slot4(IC694ACC300)Target2:Slot0(IC200EBI001)Slot0(IC200MDD841)5.梯形圖如圖4.1所示ENDMOVEINT1INQMOVEINT1INQSSSRRRIOO211I002031000AQ001左率頻率ENDMOVEINT1INQMOVEINT1INQSSSRRRIOO211I002031000AQ001左率頻率32000AQ0002左右脈沖左行左限位I00212I00204右行右限位Q00021左右使能左右開始Q00025Q00002左右DIRQ00021左右使能左右DIRQ00002左右使能Q00025I00211左行I000212左行I00212右行I00203左限位I00204右限位Figure4.1Ladder4.5本章小結(jié)本章介紹了控制系統(tǒng)構(gòu)成，并對系統(tǒng)控制部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)基于采用步進(jìn)電機(jī)技術(shù)的數(shù)控機(jī)床五軸聯(lián)動(dòng)加工，實(shí)現(xiàn)了課題所要求的加工功能?？偨Y(jié)本課題機(jī)械部分的設(shè)計(jì)成果是設(shè)計(jì)出進(jìn)給系統(tǒng)的主要零部件，能夠把工作臺自身回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與X、Y、Z三軸直線運(yùn)動(dòng)的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)各進(jìn)給軸的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。控制部分是應(yīng)用PAC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)步進(jìn)電機(jī)的控制，調(diào)節(jié)電極和工作臺的位置。雕銑加工機(jī)靠X、Y、Z三軸直線運(yùn)動(dòng)與小工作臺的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，增加了一定的加工范圍，但還不夠完善。所以提出采用一對錐齒輪實(shí)現(xiàn)工作臺繞X軸方向的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，這樣就組成了多軸回轉(zhuǎn)系統(tǒng)與多種直線運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)組合成多種復(fù)合運(yùn)動(dòng)方式，適應(yīng)了同種類工件的加工要求，擴(kuò)大了數(shù)控雕銑加工的加工范圍。參考文獻(xiàn)[1]中國機(jī)械工程學(xué)會中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會。中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典（4）。江西：江西科學(xué)技術(shù)出版社，2002.[2]葉樹林.小孔的特種加工技術(shù)綜述。機(jī)械工程師,1997,(6):48-50.[3]

佳工機(jī)電網(wǎng)/news_95522.html[4]賈寶賢,王振龍,趙萬生.基于特種加工的微小孔加工技術(shù)。電加工與模具,2005,(2):1-5.[5]安立寶.微小孔加工技術(shù)及其進(jìn)展。航空工藝技術(shù),1996,(3):6-8.[6]徐惠宇.微細(xì)電解加工系統(tǒng)及其相關(guān)工藝的研究。南京,南京航空航天大學(xué),2004.[7]黃春峰,賴傳興,陳樹全.現(xiàn)代特種加工技術(shù)的發(fā)展。航空精密制造技術(shù),2001,(6):14-20.[8]王紅妍.利用高速雕銑加工深小孔。機(jī)械工人,2006,(3):37-38.[9]劉晉春,趙家齊編著.特種加工(第3版)。北京,機(jī)械工業(yè)出版社,1999.[10]趙萬生主編。雕銑加工技術(shù)。哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2000.[11]李文卓.微細(xì)雕銑加工系統(tǒng)及其相關(guān)技術(shù)的研究。哈爾濱,哈爾濱工業(yè)大學(xué),2002.[12]張遼遠(yuǎn).現(xiàn)代加工技術(shù)。北京,機(jī)械工業(yè)出版社,2002.[13]趙萬生,韋紅雨,狄士春,馬駿.微細(xì)雕銑加工的新進(jìn)展。儀器儀表學(xué)報(bào),1996,17(l):65~69.[14]張勇,王振龍,李志勇,等.微細(xì)雕銑加工裝置關(guān)鍵技術(shù)研究。機(jī)械工程學(xué)報(bào),2004,40(9):175-179.[15]張勇,王振龍,胡富強(qiáng),等.微細(xì)雕銑加工裝置的設(shè)計(jì)與應(yīng)用。微細(xì)加工技術(shù)2004,255~59.[16]李勇,王顯軍,周兆英等.微細(xì)雕銑加工關(guān)鍵技術(shù)研究。清華大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版),1999,39(8):45-48.[17]李勇,李芳,周騁等.微細(xì)雕銑加工設(shè)備技術(shù)研究。制造技術(shù)與機(jī)床.2002,5:12~15.[18]高長水,宋小中,劉止塤.雕銑微細(xì)加工微能脈沖電源研制。航空精密制造技術(shù),1997,3:9~11.[19]高長水,宋小中,劉正塤.雕銑微細(xì)加工系統(tǒng)研制。機(jī)械科學(xué)與技術(shù),1997,26(5):48-51.[20]曹風(fēng)國.雕銑加工技術(shù)。北京:化學(xué)工業(yè)出版社.2005.1:325~327.致謝在本文結(jié)束之際，首先要向指導(dǎo)老師趙麗萍老師表示衷心的感謝！趙老師在論文撰寫的過程中給予了我細(xì)心的指導(dǎo)和關(guān)心，使我順利完成了論文的撰寫。還有要感謝工程技術(shù)學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè)的全體老師們,是他們昔日的教導(dǎo),才使我能有今天的收獲。最后，向所有關(guān)心和支持我工作的朋友們表示衷心的感謝。附件FeaturesCNCmillingmachine(1)ThedifferencebetweentheuseofandmachiningcentersandengravingmachineMachiningcenters:HongKongandTaiwan,Guangdongareacalledthecomputergongs,withanautomatictoolchangermagazineandhighlyautomatedmultifunctionalCNCmachinetools.ThefirstprocessingcenterintheUnitedStatesin1958.Itcanb