多軸立式鉆床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1-1-畢業(yè)設(shè)計(jì)題目多軸立式鉆床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院專業(yè)機(jī)械工程及自動化班級機(jī)自0705學(xué)生辛宗成學(xué)號20070403218指導(dǎo)教師馮德振二〇一一年五月二十日濟(jì)南大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)1--PAGE28-摘要本次設(shè)計(jì)主要介紹了一種簡潔型多軸立式鉆床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)過程，通過查閱大量相關(guān)文獻(xiàn)資料，請教有經(jīng)驗(yàn)的老師和同學(xué)，來進(jìn)行此機(jī)床的設(shè)計(jì)。隨著機(jī)械行業(yè)的發(fā)展，在鉆削加工行業(yè)中許多零件要求有比較復(fù)雜的鉆孔，但是使用現(xiàn)在的普通單軸鉆床加工出來的零件形狀還是較單一，多用于單孔加工而且生產(chǎn)效率非常低。已有的數(shù)控鉆床雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多軸聯(lián)動，又操作方便，但是其經(jīng)濟(jì)成本高，維修費(fèi)用也高。因此迫切需要通過對多軸機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)，以此來增加加工零件的形狀變化，同時提高加工零件的精度。本著實(shí)用性的原則,加上對本設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)要求的綜合考慮，本次設(shè)計(jì)應(yīng)用了伺服電機(jī)、軸承、滾珠絲杠、導(dǎo)軌、立柱等各方面的知識。對于本次設(shè)計(jì)，首先，要查閱相關(guān)的大量資料，充實(shí)理論知識；其次，根據(jù)設(shè)計(jì)需求進(jìn)行相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，記錄每次的實(shí)驗(yàn)結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)過程中所出現(xiàn)的問題；最后，對實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分析，選擇最優(yōu)方案。本次設(shè)計(jì)采用滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，用伺服電動機(jī)作為動力源，可以滿足加工過程中的精度要求。因此本鉆床具有很好的經(jīng)濟(jì)性。關(guān)鍵詞：多軸；立式鉆床；設(shè)計(jì)；進(jìn)給系統(tǒng)ABSTRACTThisdesignintroducesasimpletypeofmulti-axisverticaldrillingstructureofthefeedsystemdesignprocess,throughaccesstoalargenumberofrelevantdocuments,consultanexperiencedteacherandstudents,tocarryoutthedesignofthismachine.

Withthedevelopmentofmachineryindustryinthedrillingindustryinmanypartsrequiremorecomplexdrilling,butusingordinarysingle-axisdrillingprocessisnowoutofshape,orthanasinglepart,multi-processingandproductionefficiencyforthesingleholeisverylow.AlthoughCNChasbeenabletoachievemulti-axisdrilling,butalsoeasytooperate,butitshigheconomiccosts,maintenancecostsarealsohigh.Thereisanurgentneedformulti-axismachinetoolfeedsystemresearchanddesign,inordertoincreasetheprocessingpartoftheshapechange,whileimprovingtheprecisionmachiningparts.

Inlinewiththeprincipleofpracticality,coupledwiththedesignrequirementsofthedesignintoaccount,theapplicationofthisdesignservomotors,bearings,ballscrews,rails,columnsandotherareasofknowledge.Forthisdesign,firstofall,alotofinformationrelatedtoaccessandenrichthetheoryofknowledge;Secondly,accordingtotheexperimentaldesignrequirementsrelatedtorecordeachoftheexperimentalresultsandtheexperimentalproblemsarisingintheprocess;Finally,theanalysisofexperimentalresults,choosethebestprogram.Thedesignusesaballscrewfeedsystem,withtheservomotorasapowersource,theaccuracycanmeettheprocessingrequirements.Therefore,thisdrillhasagoodeconomy.Keywords：multi-axis;verticaldrillingmachine;design;feedingsystem目錄TOC\o"1-3"\h\u19715摘要 I21908ABSTRACT II245921前言 1245111.1高速切削技術(shù)及刀具的發(fā)展現(xiàn)狀 182521.1.1開創(chuàng)了高速切削等新工藝，全面提高了加工效率。 123941.1.2硬質(zhì)合金材料的發(fā)展 1211661.1.3刀具新材料的研究 170031.2夾具與附件 2315612總體方案設(shè)計(jì) 4301602.1設(shè)計(jì)任務(wù) 478592.2提高使用和維修的經(jīng)濟(jì)性 4256852.3總體方案圖 5300753床身的設(shè)計(jì) 6294623.1支承件的基本要求 685943.1.1剛度 6125203.1.2抗振性 6165033.1.3熱變形 6284913.1.4內(nèi)應(yīng)力 6183643.1.5其它 6223493.2床身材料的選擇 7181393.3壁厚的選擇和壁的連接 788674導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 8164874.1導(dǎo)軌副的分類 86304.1.1按運(yùn)動軌跡分類 877164.1.2按摩擦性質(zhì)分類 8188734.1.3按工作性質(zhì)分類 878224.2導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求 8243194.2.1導(dǎo)向精度 8204314.2.2精度保持性 8230794.2.3剛度 928734.2.4低速運(yùn)動平穩(wěn)性 952184.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的任務(wù) 9158064.4導(dǎo)軌的主要失效形式 9259414.4.1磨損 9279024.4.2疲勞和壓潰 10241704.5導(dǎo)軌形式的選擇 1096944.6導(dǎo)軌材料的特點(diǎn)及其選擇 1075664.7各種截面形狀導(dǎo)軌的性能 11104404.8常用導(dǎo)軌組合 11232744.9導(dǎo)軌截面尺寸的設(shè)計(jì) 1223115滾珠絲杠的選擇 13126335.1珠絲杠的精度、結(jié)構(gòu)、及安裝 13245355.1.1精度等級 13244945.1.2結(jié)構(gòu)形式及預(yù)緊方法 13310115.1.3安裝時的注意事項(xiàng) 14289345.2滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算 14202325.3滾珠絲杠支承的選擇 18278266伺服電動機(jī)的選擇 2347556.1伺服電動機(jī)概述 23293196.2伺服電動機(jī)的選擇與計(jì)算 23131437結(jié)論 253730參考文獻(xiàn) 269422致謝 271前言1.1通用機(jī)床與專用機(jī)床隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是改革開放以來，專用組合機(jī)床的需求量增加，通用機(jī)床的需求量相對減少。于是，各通用機(jī)床廠紛紛建立專機(jī)車間或?qū)C(jī)分廠，生產(chǎn)組合機(jī)床。由于設(shè)計(jì)、制造、組裝和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)不足，使之在市場特別是國際市場中缺乏競爭力。組合機(jī)床作為一種現(xiàn)代機(jī)床，它不是通用部件、各種元件、刀夾輔具和控制系統(tǒng)的簡單組合，從設(shè)計(jì)制造到組裝調(diào)試都有其專業(yè)特征。通用機(jī)床是成熟產(chǎn)品，即使是改進(jìn)型也是經(jīng)過一輪或幾輪試制后，方能投產(chǎn)。通用機(jī)床的整機(jī)和零部件可以有少量庫存，生產(chǎn)時間充裕。而組合機(jī)床一般是單機(jī)一次性生產(chǎn)，不可能進(jìn)行試制，而且要求在一定的時間內(nèi)完成制造。這就要求機(jī)床廠家有一支經(jīng)驗(yàn)豐富的設(shè)計(jì)隊(duì)伍，特別是資深的方案工程師。在訂購組合機(jī)床時，用戶往往將技術(shù)方案作為前提之一，因?yàn)橐粋€好的方案可以為用戶帶來很大的經(jīng)濟(jì)效益。同時，也使機(jī)床制造廠家便于組織生產(chǎn)。好的技術(shù)方案是用最簡捷的形式，滿足工藝要求，并且易于操作、調(diào)整和維修。這就要求通用部件的選擇，刀具的設(shè)計(jì)和選擇，夾具的設(shè)計(jì)，控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及液壓和氣動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)等都要相對合理。專用組合機(jī)床一般用于大量生產(chǎn)，需要加工精度長期穩(wěn)定，因此，對其質(zhì)量的要求與通用機(jī)床有很大不同，通常要求工序能力系數(shù)CPK≥1.33。國內(nèi)一知名機(jī)床廠為用戶設(shè)計(jì)制造一條殼體生產(chǎn)線，用戶要求在技術(shù)協(xié)議中將工序能力系數(shù)CPK≥1.33作為一項(xiàng)驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，廠家明確表示達(dá)不到這一要求。他們只能同意按被加工零件圖紙給定公差的75%作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，這一驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)與工序能力系數(shù)CPK≥1.33的要求相差甚遠(yuǎn)。有的廠家甚至不了解工序能力系數(shù)這一概念。應(yīng)當(dāng)指出，CPK=1.33是最低要求，有的國外用戶將CPK≥4.0作為驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)。提高機(jī)床的質(zhì)量是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，它要求制造廠家建立一套完整的質(zhì)量控制體系。從方案論證到產(chǎn)品設(shè)計(jì)，從原料進(jìn)貨到元件采購，從工藝編制到加工制造，從安裝調(diào)試到售后服務(wù)，都必須嚴(yán)格控制。才能有效保證整機(jī)的產(chǎn)品質(zhì)量，得到市場的認(rèn)可。為了占領(lǐng)市場，世界各廠家爭相提高產(chǎn)品質(zhì)量和服務(wù)質(zhì)量。美國的一家機(jī)床公司向用戶承諾，訂購該公司設(shè)備時，他們“不是在拿到訂單之后就一走了之，再見面時設(shè)備已經(jīng)制造完畢并請你付款，這時你所看到的只是設(shè)備的外表，而看不到內(nèi)在質(zhì)量。例如，你知道主軸的精度和硬度嗎？”他們的做法是：向你報(bào)告從方案設(shè)計(jì)、元件采購、加工制造到裝配調(diào)試的全過程并接受你的檢查。他們之所以能夠做到這一點(diǎn)是因?yàn)橄翊蠖鄶?shù)機(jī)床制造廠家一樣，機(jī)床在投入制造后，每個零件都備有一張卡片，將每道工序檢驗(yàn)結(jié)果填寫在卡片上并輸入計(jì)算機(jī)，使制造的全過程處于受控狀態(tài)，從而保證了機(jī)床的出廠質(zhì)量。這些都是值得我們借鑒的質(zhì)量管理方法。通用機(jī)床一般不需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，即使需要也很簡單。而組合機(jī)床則需要制造廠家到用戶安裝調(diào)試，且過程復(fù)雜，周期較長。要求廠家培養(yǎng)和建立一支有經(jīng)驗(yàn)的安裝調(diào)試隊(duì)伍。此外，因?yàn)榻M合機(jī)床均用于大量生產(chǎn)，如果機(jī)床故障不能及時排除，其他設(shè)備很難替代，勢必造成停產(chǎn)，將給用戶帶來重大損失。因此，售后服務(wù)也是組合機(jī)床生產(chǎn)的一項(xiàng)重要內(nèi)容。1.2多軸鉆床多軸鉆床俗稱多軸器、多空鉆或多軸鉆孔器，是一種運(yùn)用于機(jī)械領(lǐng)域鉆孔、攻牙的機(jī)床設(shè)備。1.2.1多軸鉆床的優(yōu)勢一般鉆床勞動強(qiáng)度大，專用性能低，生產(chǎn)率不高而且不能保證精度；而多軸專用鉆床操縱方便、省力、容易掌握，不易發(fā)生操作錯誤和故障，不僅能減少工人的疲勞，保證工人和鉆床的安全，還能提高鉆床的生產(chǎn)率。1.2.2多軸鉆床的應(yīng)用廣泛應(yīng)用于機(jī)械行業(yè)多孔零件的鉆孔以及攻絲加工。如：汽車、摩托車多孔零部件：發(fā)動機(jī)箱體、鋁鑄件殼體、制動鼓、剎車盤、轉(zhuǎn)向器、輪轂、差速殼、閥類、液壓元件、太陽能配件等等。2總體方案設(shè)計(jì)市場的開放性和全球化，促使機(jī)床產(chǎn)品的競爭日趨激烈，決定機(jī)床產(chǎn)品競爭力的指標(biāo)是產(chǎn)品的開發(fā)時間、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品性價比、產(chǎn)品的創(chuàng)新能力和產(chǎn)品的售后服務(wù)。采用先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)和手段，提高產(chǎn)品的技術(shù)含量成為企業(yè)追求的目標(biāo)之一。我國已有的鉆削產(chǎn)品雖然能夠?qū)崿F(xiàn)多軸聯(lián)動，且操作方便，但是價格極其昂貴，維修費(fèi)用也較高。主要存在的問題：第一，單孔加工,多工步轉(zhuǎn)換,加工費(fèi)時費(fèi)力,工作效率低。第二，由于單個鉆頭重復(fù)工作,被加工孔的尺寸精度,位置精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求,導(dǎo)致出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定現(xiàn)象。本次鉆床總體方案的擬定包括以下內(nèi)容：系統(tǒng)運(yùn)動方案的確定，伺服系統(tǒng)的選擇，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)及傳動方式的確定。2.1設(shè)計(jì)任務(wù)本設(shè)計(jì)的任務(wù)是要求設(shè)計(jì)一種多軸立式鉆床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括進(jìn)給系統(tǒng)和零部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，參數(shù)確定及主要零件的計(jì)算校核等，并繪制相關(guān)手工工程圖及電子工程圖[3]。本設(shè)計(jì)采用伺服電機(jī)，扭矩按8選定，采用滾珠絲杠驅(qū)動，并合理確定導(dǎo)軌截面形狀及尺寸。2.2提高使用和維修的經(jīng)濟(jì)性2.2.1提高產(chǎn)品的效率機(jī)械設(shè)備的效率主要取決于傳動系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)的效率。2.2.2合理確定經(jīng)濟(jì)壽命使用壽命愈長，系統(tǒng)的性能愈差，相應(yīng)的使用費(fèi)用也愈多，使用經(jīng)濟(jì)性愈低。機(jī)器的壽命分為功能壽命、技術(shù)壽命和經(jīng)濟(jì)壽命三種。功能壽命——機(jī)器從開始使用至其主要功能喪失而報(bào)廢所經(jīng)歷的時間。技術(shù)壽命——機(jī)器從開始使用至因技術(shù)落后而被淘汰所經(jīng)歷的時間。經(jīng)濟(jì)壽命——機(jī)器從開始使用至繼續(xù)使用其經(jīng)濟(jì)效益顯著變差所經(jīng)歷的時間。對設(shè)備進(jìn)行適時的技術(shù)改造和良好的維修可延長其經(jīng)濟(jì)壽命。2.2.3提高維修的經(jīng)濟(jì)性維修能延長機(jī)器的使用壽命，是保證良好的技術(shù)狀況及正常運(yùn)行的技術(shù)措施，但必須付出一定的維修費(fèi)用及停機(jī)費(fèi)用作為代價。因此，設(shè)備維修的原則是以盡可能少的維修費(fèi)用換取盡可能多的使用經(jīng)濟(jì)效益[4]。2.3總體方案圖圖2-1總體方案圖此圖為總體方案設(shè)計(jì)圖，如圖2-1所示，進(jìn)給系統(tǒng)由床身、滑板、滾珠絲杠螺母等組成，經(jīng)伺服電機(jī)驅(qū)動滾珠絲杠，滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)帶動動力箱縱向移動，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給運(yùn)動及進(jìn)給速度大小的變化。采用立式布局，切屑容易排除，機(jī)床導(dǎo)軌、滾珠絲杠防護(hù)結(jié)構(gòu)簡單。3床身的設(shè)計(jì)支承件是機(jī)床的基礎(chǔ)構(gòu)件，主要是指床身底座、立柱、橫梁、工作臺、箱體和升降臺等大件。這些大件的作用是支承其它零部件，保證它們之間正確的相互位置關(guān)系和相對運(yùn)動軌跡。機(jī)床切削時，支承件承受著一定的重力、切削力、摩擦力、夾緊力等。機(jī)床中的支承件有的互相固聯(lián)在一起，有的在導(dǎo)軌上作相對運(yùn)動。導(dǎo)軌常與支承件做成一體，也有采用裝配、鑲嵌或粘接的方法與支承件相連接。支承件受力受熱后的變形和振動將直接影響機(jī)床的加工精度和表面質(zhì)量。因此，正確設(shè)計(jì)支承件結(jié)構(gòu)、尺寸及布局具有十分重要的意義[4]。3.1支承件的基本要求3.1.1剛度所謂剛度是指支承件在恒定載荷或交變載荷作用下抵抗變形的能力。前者稱為靜剛度，后者稱為動剛度。一般所說的剛度往往指靜剛度。支承件要有足夠大的剛度，即在額定載荷作用下，變形不得超過允許值。3.1.2抗振性抗振性是指支承件抵抗受迫振動和自激振動的能力。抵抗受迫振動的能力是指受迫振動的振幅不超過許用值，即要求有足夠的靜剛度。抵抗自激振動的能力是指在給定的切削條件下，能保證切削的穩(wěn)定性。3.1.3熱變形機(jī)床工作時，電動機(jī)、傳動系統(tǒng)的機(jī)械摩擦及切削過程等都會發(fā)熱，機(jī)床周圍環(huán)境溫度的變化也會引起支承件溫度變化，產(chǎn)生熱變形，從而影響機(jī)床的工作精度和幾何精度，這一點(diǎn)對精密機(jī)床尤為重要。因此應(yīng)對支承件的熱變形及熱應(yīng)力加以控制。3.1.4內(nèi)應(yīng)力支承件在鑄造、焊接及粗加工的過程中，材料內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致變形。在使用中，由于內(nèi)應(yīng)力的重新分布和逐漸消失會使變形增大，超出許用的誤差范圍。支承件的設(shè)計(jì)應(yīng)從結(jié)構(gòu)上和材料上保證其內(nèi)應(yīng)力要求，并應(yīng)在焊、鑄等工序后進(jìn)行失效處理。3.1.5其它支承件還應(yīng)使排屑通暢，操作方便，吊運(yùn)安全，加工及裝配工藝性好等。支承件的性能對整臺機(jī)床的性能影響很大，其重量約為機(jī)床總重的80%以上，所以應(yīng)正確地對支承件進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對主要支承件進(jìn)行必要的驗(yàn)證和試驗(yàn)，使其能夠滿足對它的基本要求，并在此前提下減輕重量，節(jié)省材料[5]。3.2床身材料的選擇適合鑄造的床身材料很多，最為常用的是鑄鐵。鑄鐵是一種低成本、有良好的減振性和耐磨性、易于鑄造和切削的金屬材料，其中HT200是應(yīng)用最為廣泛的。本設(shè)計(jì)中即選用HT200作為床身材料。3.3壁厚的選擇和壁的連接壁厚可參照表3-1來選擇：表3-1鑄件壁厚選擇鑄件種類鑄件尺寸灰鑄鐵可鍛鑄鐵球墨鑄鐵鑄鋼鋁合金砂型200200以下200200--500500500500以上5—66—1015—204—55—8——612——6—810—1218—25345—7金屬型7070以下7070—150150150150以上4562.5—3.53.5—4.5————————5——102—345當(dāng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜的鑄件及灰鑄鐵的牌號較高時，選取偏大值[13]；特大型鑄鐵的最小允許壁厚，還可適當(dāng)增加。一般鑄造條件下，各種灰鑄鐵的最小允許壁厚：HT100，HT150為4—6；HT200為6—8[5]。根據(jù)以上論述，本設(shè)計(jì)中的床身壁厚選擇20mm，壁的連接處可適當(dāng)選擇過渡圓弧的直徑為5—10mm。4導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)機(jī)床上兩相對運(yùn)動部件的配合面組成一對導(dǎo)軌副，不動的配合面為支承導(dǎo)軌，運(yùn)動的配合面為動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌副的主要功用是導(dǎo)向和承載，為此，導(dǎo)軌副只許具有1個自由度。普通滑動導(dǎo)軌以及靜壓導(dǎo)軌、動壓導(dǎo)軌等導(dǎo)軌副工作面之間的摩擦性質(zhì)為滑動摩擦。滾動導(dǎo)軌副工作面之間裝有滾動體，使兩導(dǎo)軌面之間形成滾動摩擦。4.1導(dǎo)軌副的分類4.1.1按運(yùn)動軌跡分類直線運(yùn)動導(dǎo)軌導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為一條直線，如普通車床的溜板和車床導(dǎo)軌。圓周運(yùn)動導(dǎo)軌導(dǎo)軌副的相對運(yùn)動軌跡為一圓周，如立式車床的花盤和底座導(dǎo)軌。4.1.2按摩擦性質(zhì)分類滑動導(dǎo)軌其中有靜壓導(dǎo)軌、動壓導(dǎo)軌和普通滑動導(dǎo)軌，它們的共同特點(diǎn)是導(dǎo)軌副工作面之間的摩擦性質(zhì)為滑動摩擦。滾動導(dǎo)軌導(dǎo)軌副工作面之間裝有滾動體，使導(dǎo)軌面之間為滾動摩擦。4.1.3按工作性質(zhì)分類主運(yùn)動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌作主運(yùn)動，導(dǎo)軌副之間的相對運(yùn)動速度高。進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌動導(dǎo)軌作進(jìn)給運(yùn)動，導(dǎo)軌副之間的相對運(yùn)動速度低。移置導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)部件之間的相對位置調(diào)整，在機(jī)床工作時無相對運(yùn)動。卸荷導(dǎo)軌采用機(jī)械、液壓或氣壓辦法減輕支承導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低靜、動摩擦系數(shù)，以提高導(dǎo)軌的耐磨性、低速平穩(wěn)性和運(yùn)動精度。4.2導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求4.2.1導(dǎo)向精度導(dǎo)向精度主要是指動導(dǎo)軌運(yùn)動軌跡的精確度。影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的幾何精度和接觸精度、導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌及其支承件的剛度和熱變形、靜（動）壓導(dǎo)軌副之間的油膜厚度及其剛度等。4.2.2精度保持性精度保持性主要由導(dǎo)軌的耐磨性決定。耐磨性與導(dǎo)軌的材料、導(dǎo)軌副的摩擦性質(zhì)、導(dǎo)軌上的壓強(qiáng)及其分布規(guī)律等因素有關(guān)。4.2.3剛度剛度包括導(dǎo)軌的自身剛度和接觸剛度。導(dǎo)軌的剛度不足會影響部件之間的相對位置和導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌剛度主要取決于導(dǎo)軌的型式、尺寸、與支承件的連接方式及受力狀況等因素。4.2.4低速運(yùn)動平穩(wěn)性動導(dǎo)軌作低速運(yùn)動或微量位移時易產(chǎn)生摩擦自激振動，即爬行現(xiàn)象。爬行會降低定位精度或增大被加工工件表面的粗糙度的值。4.3導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的任務(wù)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)是根據(jù)所設(shè)計(jì)的機(jī)器或儀器的功用對運(yùn)動部件提出的基本要求為出發(fā)點(diǎn)。導(dǎo)軌設(shè)計(jì)要求做的工作：1、根據(jù)整機(jī)的使用要求，提出對導(dǎo)軌的技術(shù)要求指標(biāo)；2、選擇導(dǎo)軌的類型；3、選擇導(dǎo)軌的截面形狀；4、確定導(dǎo)軌的數(shù)量和尺寸；5、選擇導(dǎo)軌的材料，確定導(dǎo)軌與部件的關(guān)系（做成整體或鑲條）；6、計(jì)算，一般都要對導(dǎo)軌進(jìn)行受力分析，根據(jù)運(yùn)動部件的重量和重心位置，外力作用的位置大小方向，分析導(dǎo)軌上受力狀態(tài)。對于不同結(jié)構(gòu)和不同用途的導(dǎo)軌，應(yīng)根據(jù)其特點(diǎn)進(jìn)行必要的計(jì)算；7、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，不同的導(dǎo)軌要求設(shè)計(jì)的內(nèi)容不同，主要有間隙（或預(yù)加負(fù)荷）裝置、鑲裝結(jié)構(gòu)、潤滑溝槽、卸載裝置、滾動組件選擇、節(jié)流器等等；8、選擇潤滑方法，潤滑油及潤滑裝置；9、設(shè)計(jì)防護(hù)裝置；10、確定技術(shù)條件。4.4導(dǎo)軌的主要失效形式4.4.1磨損磨粒磨損。這里的磨粒是指導(dǎo)軌面間存在的堅(jiān)硬的微粒，可能是落入導(dǎo)軌副間的切削微?；蚴禽喕蛶нM(jìn)的硬顆粒；也可能是導(dǎo)軌面上的硬點(diǎn)或?qū)к壉倔w磨損所產(chǎn)生的微粒，這些微粒起著且刮導(dǎo)軌面的作用。磨粒磨損速度和磨損量與相對滑動速度和壓強(qiáng)成正比。磨粒磨損是難以避免的，只能盡量設(shè)法減少。咬合磨損。是指相對滑動的兩個表面相咬嚙，所產(chǎn)生咬裂痕跡。實(shí)際上，磨粒磨損往往是咬合磨損的原因，咬合磨損又加劇磨粒磨損。應(yīng)預(yù)防咬合磨損的發(fā)生。4.4.2疲勞和壓潰導(dǎo)軌失效的主要原因是表面疲勞和壓潰。表面疲勞是因?yàn)楸韺邮芙佑|應(yīng)力而產(chǎn)生彈性變形。脫離接觸是則彈性恢復(fù)，這種過程達(dá)到一定循環(huán)次數(shù)后，表面形成龜裂而產(chǎn)生剝落片。壓潰是由于接觸應(yīng)力過大而使表層產(chǎn)生塑性變形而成坑。疲勞磨損是難以避免的，而壓潰是不允許發(fā)生的，因此，應(yīng)控制壓強(qiáng)、提高導(dǎo)軌面的硬度和減小表面粗糙度的值。4.5導(dǎo)軌形式的選擇機(jī)床導(dǎo)軌的主要結(jié)構(gòu)形式，按截面形狀分有三角形、矩形、燕尾形和圓柱形四種。它們的特點(diǎn)是：1）雙三角形導(dǎo)軌

它的導(dǎo)向性和精度保持都較好，導(dǎo)向性能隨頂角的大小而不同。當(dāng)導(dǎo)軌面磨損后，有自動下沉補(bǔ)償磨損量的特點(diǎn)。2)雙矩形導(dǎo)軌

它的承載能力大，摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌小，加工檢驗(yàn)方便，但導(dǎo)向性較差。3)

燕尾形導(dǎo)軌

導(dǎo)軌的夾角α通常為55°。導(dǎo)軌接觸面小，剛性較差，但間隙調(diào)整方便，并能承受側(cè)力矩。4.6導(dǎo)軌材料的特點(diǎn)及其選擇根據(jù)摩擦學(xué)的理論，不同材料所組成的運(yùn)動副的磨損比相同材料的要小。常用下列材料組合構(gòu)成導(dǎo)軌副：1）鑄鐵—鑄鐵動導(dǎo)軌常用灰鑄鐵，支承導(dǎo)軌采用孕育鑄鐵、高磷鑄鐵（含磷量高于0.4%也可高于0.6%）和合金鑄鐵（磷銅鈦鑄鐵、釩鈦鑄鐵），其耐磨性比普通鑄鐵高2~4倍。一般用于精密機(jī)床上。2）鑄鐵—淬硬鑄鐵動導(dǎo)軌常用普通灰鑄鐵，并經(jīng)刮配加工。支承導(dǎo)軌常用HT20~HT40鑄鐵并進(jìn)行表面淬火提高其硬度及耐磨性。實(shí)驗(yàn)表明，導(dǎo)軌面硬度在HB60以下時磨損較快；當(dāng)硬度為HB80-260時抗咬合磨損性能好；硬度在HB260以上時，反而使導(dǎo)軌磨損加快。一般說來，動導(dǎo)軌的硬度比支承導(dǎo)軌硬度低HB15~HB45為宜。導(dǎo)軌表面淬火常用感應(yīng)淬火、接觸電阻淬火和火焰淬火等。3）鑄鐵—淬硬鋼板動導(dǎo)軌用鑄鐵。支承導(dǎo)軌為碳素鋼（T10A，T8A等）或合金鋼（40Cr，CrWMn等）淬硬鋼導(dǎo)軌。4）有色金屬—鑄鐵在重型機(jī)床導(dǎo)軌（例如龍門刨床工作臺主運(yùn)動導(dǎo)軌）上，為防止撕傷、降低磨損、保證運(yùn)動平穩(wěn)性和提高移動精度，在動導(dǎo)軌基體上鑲裝ZQSn6-6-3，ZQAl-9-2等有色金屬板。本設(shè)計(jì)采用鑄鐵HT200—鑄鐵HT150的導(dǎo)軌。4.7各種截面形狀導(dǎo)軌的性能導(dǎo)軌面由若干個平面組成，從制造、裝配和檢驗(yàn)來說，平面數(shù)量應(yīng)盡可能少。直線運(yùn)動導(dǎo)軌的基本截面形狀有矩形、三角形、燕尾形和圓柱形。矩形導(dǎo)軌：具有剛度高，承載能力大，制造、檢驗(yàn)和維修方便，但是導(dǎo)軌不可避免地存在側(cè)面間隙，因而導(dǎo)向精度較差。三角形導(dǎo)軌：導(dǎo)向性能與頂角成反比，承載能力與值成正比。當(dāng)其水平布置時，導(dǎo)軌磨損后可自動補(bǔ)償。支承導(dǎo)軌為凸三角形時，不易積存較大切屑，也不易存潤滑油。支承導(dǎo)軌為凹三角形時，導(dǎo)軌副易產(chǎn)生動壓效應(yīng)，但防塵性差。燕尾形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌的變形。高度較小，可承受顛覆力矩；但剛度差，制造、檢驗(yàn)和維修都不方便。圓柱形導(dǎo)軌：不易積存較大切屑和潤滑油，磨損后難以調(diào)整和補(bǔ)償間隙。主要用于受軸向載荷的場合。4.8常用導(dǎo)軌組合常用導(dǎo)軌組合有：①雙三角形；②雙矩形；③三角形與平面形組合；④燕尾形與矩形組合。雙三角形（雙V形）：精度保持性好，接觸剛度僅次于雙矩形導(dǎo)軌，承受側(cè)向力也較雙矩形差。兩導(dǎo)軌的四個面同時接觸能保證好的導(dǎo)向性，但實(shí)現(xiàn)這個工藝是較困難的，成本高，對溫度變化也很敏感，溫度變化會引起接觸不良。雙矩形：導(dǎo)向性不如雙三角形導(dǎo)軌。但承載能力強(qiáng)，剛度最好，摩擦損失也小于雙三角導(dǎo)軌。最大優(yōu)點(diǎn)是制造容易，成本低。它被廣泛用于一般導(dǎo)向精度要求不高的機(jī)械設(shè)備。三角形與平面形組合：導(dǎo)向主要靠三角形導(dǎo)軌，具有導(dǎo)向性好、剛度好、承載能力強(qiáng)、制造容易等優(yōu)點(diǎn)，獲得廣泛應(yīng)用。燕尾形與矩形組合：它吸取了燕尾型導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)緊湊和調(diào)整簡單的優(yōu)點(diǎn)，又吸取了矩形導(dǎo)軌制造簡單，承載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。本進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用雙矩形導(dǎo)軌，如下圖所示：圖4-1選擇導(dǎo)軌組合形狀4.9導(dǎo)軌截面尺寸的設(shè)計(jì)滑動導(dǎo)軌寬度主要根據(jù)比壓值來選定[6]?？梢圆捎闷交蛐辫倵l，鑲條厚度可以采用平或斜鑲條，鑲條厚度圖4-2矩形導(dǎo)軌尺寸選擇簡圖滑動導(dǎo)軌的間隙調(diào)整：導(dǎo)軌接合面的配合松緊對機(jī)器的工作性能有很大影響。配合過緊時，傳動所需的功率加大，手動操作費(fèi)力，磨損加大，運(yùn)動的平穩(wěn)性也差；配合過松則影響導(dǎo)向精度，使用一段時間后，由于磨損改變了間隙也需重新調(diào)整。在開式導(dǎo)軌中除了三角形導(dǎo)軌，在磨損后能自動調(diào)整外，其它導(dǎo)軌均應(yīng)能調(diào)整。調(diào)整間隙一般采用鑲條和壓板來實(shí)現(xiàn)。5滾珠絲杠的選擇5.1珠絲杠的精度、結(jié)構(gòu)、及安裝5.1.1精度等級根據(jù)使用范圍及要求將滾珠絲杠副分為定位滾珠絲杠副（P）、傳動滾球絲杠副（T）、精度分為七個等級，即1、2、3、4、5、7、10級，1級精度最高，依次逐漸降低[8]。5.1.2結(jié)構(gòu)形式及預(yù)緊方法滾珠絲杠副內(nèi)滾珠的循環(huán)方式可分為兩種，內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)。滾珠絲杠副內(nèi)滾珠的循環(huán)方式可分為兩種，內(nèi)循環(huán)與外循環(huán)。外循環(huán)是在螺母體上軸向相隔數(shù)個半導(dǎo)程處鉆兩個孔，孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口與出口，再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孔，并在兩孔處裝上擋珠器，以回珠管相連，形成一個封閉的循環(huán)滾道，這種結(jié)構(gòu)制造簡單，使用廣泛。但滾道與擋珠器的接縫處，難以作的平滑，影響滾珠滾動的平穩(wěn)性，并產(chǎn)生噪聲。內(nèi)循環(huán)使用返向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)。在螺母的外側(cè)鉆孔，裝上連通相鄰滾道的返向器，迫使?jié)L珠越過螺紋牙頂進(jìn)人相鄰滾道。通常一個螺母上裝有三個返向器，這三個返向器沿螺母圓周錯開120度。軸向間隔4/3一7/3個導(dǎo)程，或裝有兩個返向器，返向器錯開180度，軸向問隔為3/2個導(dǎo)程。返向器有兩種形式，圓柱凸鍵反向器與扁圓鑲塊返向器，兩種返向器相比，后者的尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸，縮短了軸向尺寸，但這種返向器結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造困難，且不能用于多頭螺紋傳動。在滾珠的循環(huán)中，滾珠在進(jìn)人與離開循環(huán)返向裝置時，容易產(chǎn)生較大的阻力，而且滾珠在返向滾道中的運(yùn)動多屬于前珠推后珠的滑移運(yùn)動。很少有滾動，因而滾珠在返向裝置中的摩擦力在整個滾珠絲杠副的摩擦力中，所占的比重較大，而不同的循環(huán)返向裝置由于回珠通道連接與運(yùn)動的不同，以及回珠曲線的差異，比重也有所不同。滾珠絲杠副除了對本身單方向的進(jìn)給精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格的要求，以保證反向傳動精度，滾珠絲杠副的軸向間隙，會造成滾珠絲杠副起動、停止，以及受沖擊載荷時運(yùn)動的不穩(wěn)定，反向時有空行程，影響傳動精度與定位精度，滾珠絲杠副的軸向間隙，是負(fù)載的滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量與螺母原有間隙的總和。要做到完全消除間隙是比較困難的，通常采用雙螺母預(yù)緊的方法，把彈性變形量控制在最小限度內(nèi)。目前制造的外循環(huán)單螺母的軸向間隙較大，而雙螺母經(jīng)過預(yù)緊后，基本上能消除軸向間隙。應(yīng)用此結(jié)構(gòu)時，應(yīng)注意通過預(yù)緊力產(chǎn)生預(yù)拉變形以減少彈性變形所引起的位移時，該預(yù)緊力不能太大，否則會引起驅(qū)動力矩較大，傳動效率降低，使用壽命縮短。當(dāng)用雙螺母消除間隙時，有三中方法：墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式、齒差調(diào)隙式。除了上述的三種雙螺母加預(yù)緊力的方式外，還有單螺母變導(dǎo)程自預(yù)緊及單螺母鋼球過盈預(yù)緊方式。5.1.3安裝時的注意事項(xiàng)（1）為提高滾珠絲杠副的使用幫命和精度的穩(wěn)定性，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力矩的產(chǎn)生。（2）滾珠絲杠采用兩端固定支承比一端固定一端自由有更大的安全性和更大的臨界速度相差值為6—7倍和更高的剛性3—4倍，所以盡量采用兩端固定支承方式，并保證兩端支承座孔與螺母座孔的精度和同軸度。（3）采用適應(yīng)于數(shù)控機(jī)床不大的接角（60度）軸承以防止產(chǎn)生間隙。（4）單螺母設(shè)計(jì)時，應(yīng)使螺母和絲杠同時受拉伸或壓縮應(yīng)力，以利于幾列滾珠上的載荷均勻。（5）主機(jī)應(yīng)配備行程保護(hù)裝置，以防止?jié)L珠絲杠遭撞擊后影響精度和使用壽命。（6）滾珠絲杠副出廠前已按要求調(diào)至您所需要的預(yù)緊力，如隨意拆開或是過行程又旋轉(zhuǎn)回去，則需重新裝配調(diào)整預(yù)緊力。（7）滾珠絲杠副應(yīng)及時清洗并涂上防銹油，滾珠螺母內(nèi)注滿鏗基潤滑脂（2/3）。（8）嚴(yán)禁敲擊和拆卸導(dǎo)珠管，以免造成滾珠堵塞，運(yùn)轉(zhuǎn)不流暢。5.2滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)首先要選擇結(jié)構(gòu)類型：確定滾珠的循環(huán)方式，滾珠絲杠副的預(yù)緊方式；結(jié)構(gòu)類型確定之后，再計(jì)算其它技術(shù)參數(shù)，包括工程直徑、導(dǎo)程、滾珠的工作圈數(shù)、列數(shù)、精度等級等。預(yù)選用濟(jì)寧絲杠廠GD系列滾珠式絲杠副代號為3205-4[4]基本參數(shù)：基本導(dǎo)程公稱直徑額定動載荷一、切削力計(jì)算單根鉆頭切削時：扭矩軸向力由表查得所以總的扭矩為所需總軸向力為圖5-1單根鉆頭受力情況二、滾珠絲杠受力計(jì)算1、計(jì)算進(jìn)給率引力作用在滾珠絲杠上的進(jìn)給率引力主要包括切削時的走刀抗力及移動件的重量和切削分力在導(dǎo)軌上的摩擦力。（5-1）式中EQEQ所以2、計(jì)算最大動載荷滾珠絲杠螺母副的承載能力是以額定動載荷和額定靜載荷來表示的。它是設(shè)計(jì)選用滾珠絲杠螺母副的主要依據(jù)。額定動載荷是指一批相同參數(shù)的滾珠絲杠螺母副，在轉(zhuǎn)速n≥10r/min的相同工作條件下，運(yùn)轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，90%的螺母副（指螺紋滾道和滾動體）不發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕損傷所能承受的最大軸向載荷。額定動載荷的可從產(chǎn)品樣本和手冊中查得。最大動負(fù)載，可由下式計(jì)算：（5-2）（5-3）（5-4）式中Fm——軸向工作載荷（N），當(dāng)載荷按單調(diào)式規(guī)律變化，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會相同時，F(xiàn)m=（2Fmax+Fmin）/3Fmax、Fmin——絲杠最大、最小軸向載荷（N）——滾珠絲杠導(dǎo)程，初選——最大切削力下的進(jìn)給速度，可取最高速度的，此處最高進(jìn)給速度為——使用壽命（h），可取——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)取——工作壽命，以106轉(zhuǎn)為1單位n——絲杠轉(zhuǎn)速（r/min）所以小于額定動載荷3、傳動效率滾珠絲杠螺母副的傳動效率為（5-5）式中——螺旋升角——摩擦角取4、壓杠穩(wěn)定性計(jì)算0受壓的細(xì)長絲杠，應(yīng)驗(yàn)算其穩(wěn)定性。壓杠穩(wěn)定性是按照額定動載荷或額定靜載荷所選定的絲杠直徑，在給定支承條件下，承受最大軸向壓縮載荷時，檢查絲杠是否會發(fā)生縱向彎曲。壓杠失穩(wěn)時的臨界載荷，可由歐拉公式計(jì)算。5、臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算絲杠的最高轉(zhuǎn)速是否臨近絲杠橫向固有頻率而發(fā)生共振現(xiàn)象，一般轉(zhuǎn)速小于時無須驗(yàn)算。6、滾珠絲杠的剛度計(jì)算滾珠絲杠副的變形包括絲杠與螺母間的接觸變形和絲杠的拉伸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形較小，可忽略不計(jì)。7、滾珠絲杠的預(yù)拉伸滾珠絲杠工作中發(fā)熱高于床身，熱膨脹后導(dǎo)程加大，影響精度，為補(bǔ)償膨脹的影響，可將絲杠預(yù)拉伸。預(yù)拉伸量應(yīng)略大于熱膨脹量，發(fā)熱后的熱膨脹量抵消了部分的預(yù)拉伸量，使絲杠內(nèi)的拉應(yīng)力略有下降但長度沒有變化。8、滾珠絲杠的靜載荷強(qiáng)度計(jì)算由于設(shè)計(jì)時添加了配重，滾珠絲杠在在機(jī)床不進(jìn)行工作時所承受的力很小，所以滾珠絲杠無須再進(jìn)行靜強(qiáng)度的校核計(jì)算。5.3滾珠絲杠支承的選擇滾珠絲杠都是由滾動軸承支承。滾動軸承概述滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一，它是依靠主要元件的滾動接觸來支撐轉(zhuǎn)動零件的。與滑動軸承相比，滾動軸承具有摩擦阻力小，功率消耗少，起動容易等優(yōu)點(diǎn)[9]。常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并由專業(yè)工廠大量制造及供應(yīng)各種常用規(guī)格的軸承。滾動軸承的基本結(jié)構(gòu)由內(nèi)圈、外圈、滾動體、保持架四部分組成。內(nèi)圈用來和軸徑裝配，外圈用來和軸承座裝配。通常是內(nèi)圈隨軸徑回轉(zhuǎn)，外圈固定，但也可用于外圈回轉(zhuǎn)而內(nèi)圈固定，或是內(nèi)，外圈都回轉(zhuǎn)的場合。軸承的內(nèi)外圈和滾動體，一般使用軸承烙鋼制造，熱處理后硬度一般不低于60HRC[9]。由于一般軸承的這些元件都經(jīng)過150度的回火處理，所以，通常當(dāng)軸承的工作溫度不高于120度時，元件的硬度不會下降。.滾動軸承有以下優(yōu)點(diǎn)：1)在轉(zhuǎn)速和載荷變化范圍很大的情況下，滾動軸承仍能穩(wěn)定工作，而動壓滑動軸承在低速時難已形成具有足夠壓力的油膜；2)滾動軸承能在零間隙、甚至負(fù)間隙（預(yù)緊到有一定過盈量）的條件下工作，對提高旋轉(zhuǎn)精度和剛度有利，而滑動軸承則必須有一定間隙才能正常工作；3)滾動摩擦系數(shù)小，發(fā)熱少；4)滾動軸承容易潤滑，可以用脂潤滑，裝填一次用到修理時才更換。若用油時所需油量也遠(yuǎn)比滑動軸承小；5)滾動軸承為標(biāo)準(zhǔn)件，可以外購。當(dāng)軸向載荷較小時，可采用向心推力軸承；當(dāng)軸向載荷較大時，采用接觸角為60°的推力接觸球軸承。軸承的選擇[10]由于本機(jī)床滾珠絲杠垂直于地面安裝，工作時受到垂直于地面方向的進(jìn)給力，故應(yīng)采用一對推力軸承+深溝球軸承的組合方式。推力軸承承受進(jìn)給力，深溝球軸承保證絲杠的回轉(zhuǎn)軸在允許公差范圍內(nèi)回轉(zhuǎn)。初選：推力軸承51305深溝球軸承5305圖5-2軸承安裝方式此種安裝方式：上端固定，下端游動。上端固定：采用上端固定，使絲杠受到拉伸應(yīng)力，故絲杠穩(wěn)定性較好。下端游動：由于絲杠長度較長，切削進(jìn)給力較大，絲杠的溫度升高較高，故熱變形量較大，所以采用下端游動，補(bǔ)償絲杠的熱伸長量。軸承的校核推力軸承：已知軸承受軸向載荷，徑向載荷軸承轉(zhuǎn)速推力軸承51305預(yù)期計(jì)算壽命EQ，運(yùn)轉(zhuǎn)時有中等沖擊。圖5-3推力球軸承（1）推力球軸承的校核基本額定壽命（5-6）由表查得推力球軸承51305的基本額定動載荷為對于球軸承，對于只能承受純軸向載荷的軸承（如5類軸承），在實(shí)際計(jì)算時，當(dāng)量動載荷（為載荷系數(shù)，當(dāng)受中等沖擊或中等慣性力時，?。﹦t（5-7）大于預(yù)期計(jì)算壽命，滿足設(shè)計(jì)要求。（2）深溝球軸承的校核深溝球軸承6305因受力很小，故此處不需要進(jìn)行校核。6伺服電動機(jī)的選擇步進(jìn)電機(jī)多用于開環(huán)系統(tǒng)，系統(tǒng)精度較低。對于高精度的機(jī)床，必須采用閉環(huán)伺服驅(qū)動系統(tǒng)。6.1伺服電動機(jī)概述目前機(jī)床閉環(huán)伺服驅(qū)動大都采用直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)驅(qū)動。直流電機(jī)是伺服機(jī)構(gòu)中常用的驅(qū)動元件，但一般的直流電機(jī)不能滿足要求，近年來開發(fā)了多種大功率直流伺服電機(jī)，如小慣量電機(jī)及寬調(diào)速電機(jī)等。在閉環(huán)伺服系統(tǒng)中，這些電機(jī)已被廣泛用作驅(qū)動元件。6.2伺服電動機(jī)的選擇與計(jì)算1、最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算所選伺服電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩可根據(jù)式進(jìn)行計(jì)算。由于 絲杠最大進(jìn)給力絲杠導(dǎo)程；絲杠摩擦系數(shù)摩擦力矩；推力球軸承的摩擦力矩為，深溝球軸承的摩擦力矩為，故一對軸承的摩擦力矩為則最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩為（6-1）2、負(fù)載慣量計(jì)算伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。工件及工作臺的最大質(zhì)量為，折算到電動機(jī)軸上的慣量為：（6-2）絲杠名義直徑，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，決定長度為，絲杠材料（鋼）的密度，則絲杠加在電動機(jī)軸上的慣量為：（6-3）故負(fù)載總轉(zhuǎn)矩為：所選伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)符合條件，即。根據(jù)上述計(jì)算可選擇B8型直流伺服電動機(jī)，其額定轉(zhuǎn)矩為，大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩；轉(zhuǎn)子慣量，滿足匹配要求[10]。7結(jié)論在本次設(shè)計(jì)中，由于基礎(chǔ)不夠扎實(shí)，設(shè)計(jì)過程中苦難重重，在參閱了大量的有關(guān)于鉆床的文獻(xiàn)以及相關(guān)資料之后對自己的方案進(jìn)行了反復(fù)修改，確定了本次設(shè)計(jì)的方案。在對經(jīng)濟(jì)性和實(shí)用性方面進(jìn)行了論證之后最終優(yōu)化得到本次設(shè)計(jì)結(jié)果。機(jī)床機(jī)械的設(shè)計(jì)涉及到的知識很廣，有許多東西是我以前不曾接觸到的，以前所學(xué)的很多知識都能夠在設(shè)計(jì)中得到運(yùn)用，不僅復(fù)習(xí)和鞏固了以前所學(xué)的知識，而且在此基礎(chǔ)上學(xué)到更多的新知識。通過本次設(shè)計(jì)，我了解了鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的共性問題、結(jié)構(gòu)形式、計(jì)算原則、設(shè)計(jì)方法和方案比較。這次設(shè)計(jì)不僅對以前學(xué)過的知識進(jìn)行了鞏固，更重要的是它還鍛煉了我們的工作態(tài)度和思維能力。因?yàn)橥谠O(shè)計(jì)中由于一個小小的錯誤，則會導(dǎo)致全面修改，通過對一些細(xì)節(jié)方面的思考，也培養(yǎng)了我將來作為一名機(jī)械工程師必須具有的基本素質(zhì)。在設(shè)計(jì)過程中不僅體驗(yàn)了親自動手設(shè)計(jì)的過程，還學(xué)會了不依靠別人解決問題的方法，在查閱資料的過程中了解了很多自己知識面以外的東西，對以后的生活、工作都有很大幫助。而且通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)我們逐漸地形成了嚴(yán)謹(jǐn)、創(chuàng)新、團(tuán)結(jié)、務(wù)實(shí)的工作態(tài)度。避免了以后走更多的彎路。參考文獻(xiàn)[1]張士孝.高速切削技術(shù)及刀具的發(fā)展現(xiàn)狀綜述.西安航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院:《長沙航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)》[J],2008.02[2]張明祖，楊頌明.談立式鉆床的發(fā)展[J].常州機(jī)床廠,1988.02.[3]濮良貴,紀(jì)名剛主編.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].第七版.北京:高等教育出版社,2001.（2006重?。4]熊海,喻進(jìn)軍,楊光.專用鉆床結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的若干關(guān)鍵技術(shù)研究.機(jī)械研究與應(yīng)用[J]，2006，6[5]牛鳴岐，王保民，王振甫.《機(jī)械原理課程設(shè)計(jì)手冊》[M]，重慶大學(xué)[6]趙秉維.滑動導(dǎo)軌表面狀況對導(dǎo)軌性能的影響[J].貴州省三機(jī)局科技處;2006.10.17[7]陸萍主編.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)[M].濟(jì)南:山東科學(xué)技術(shù)出版社,2003.[8]王士軍.提高在普通車床上車削傳動絲杠精度的措施[J].山東建材學(xué)院分院[9]周開勤主編.機(jī)械零件手冊[M].第四版.高等教育出版社,1999.[10]徐少華，曹文成.數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)中伺服電機(jī)的應(yīng)用[J].泰州職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)2009.03[11]郭啟全,李莉,王翔主編.AutoCAD2000[M].北京理工大學(xué)出版社，2000.12.[12]張鑫.半自動雙軸鉆床的設(shè)計(jì)[M].新技術(shù)新工藝，2007，2[13]A.N.Kostyuchenko,StandardforSafetyforParticularRequirementsforMagneticDrillPresses.ChemicalandPetroleumEngineering[J],1,218-251(2006)[14]LesA.Pieg,WayneTiller.CircleapproximationusingintegralB-spline[J].Computeraideddesign.2003,8:601～607.[15]YuanJulong,YuanZhejun.Ultra-fineFinishingofQuartzWafers[M].Proc.ofthe7thICPE[C].Beijing,China,1988.135-138.致謝歷時三個月，畢業(yè)設(shè)計(jì)即將要結(jié)束了，在這三個月里，還算成功的完成了本次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我要感謝馮老師的悉心指導(dǎo)和指點(diǎn)迷津。設(shè)計(jì)過程中，可謂是困難重重，但是馮老師及時的給我提供了合適的資料，通過對資料的分析和實(shí)驗(yàn)，最終確定了設(shè)計(jì)方案。在計(jì)算的時候，經(jīng)常會遇到一些不明確的問題，也通過老師的指導(dǎo)得到了及時的解決來保證了自己設(shè)計(jì)進(jìn)度的順利進(jìn)行。同一個導(dǎo)師的張遙同學(xué)也給了我極大幫助，在我對CAD沒有熟練掌握的情況下，張遙對我的計(jì)算機(jī)繪圖極有耐心的解答，幫助我完善圖紙，對我的順利交稿起到了很大的作用。在此，我向所有給予我?guī)椭睦蠋熀屯瑢W(xué)表示衷心的感謝，并衷心地祝愿各位老師和同學(xué)在今后的學(xué)習(xí)和工作中事事順心！基于C8051F單片機(jī)直流電動機(jī)反饋控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的嵌入式Web服務(wù)器的研究MOTOROLA單片機(jī)MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機(jī)溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機(jī)的通用控制模塊的研究基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機(jī)控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強(qiáng)型51系列單片機(jī)的TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機(jī)系統(tǒng)的圖像采集與處理技術(shù)的研究基于單片機(jī)的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機(jī)的交流伺服電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機(jī)的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機(jī)的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機(jī)的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機(jī)實(shí)現(xiàn)一種基于單片機(jī)的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機(jī)沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機(jī)的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機(jī)的噴油泵試驗(yàn)臺控制器的研制基于單片機(jī)的軟起動器的研究和設(shè)計(jì)基于單片機(jī)控制的高速快走絲電火花線切割機(jī)床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機(jī)的機(jī)電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機(jī)的智能手機(jī)充電器基于單片機(jī)的實(shí)時內(nèi)核設(shè)計(jì)及其應(yīng)用研究基于單片機(jī)的遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究基于單片機(jī)的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機(jī)系統(tǒng)單片機(jī)系統(tǒng)軟件構(gòu)件開發(fā)的技術(shù)研究基于單片機(jī)的液體點(diǎn)滴速度自動檢測儀的研制基于單片機(jī)系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機(jī)的電能采集終端的設(shè)計(jì)和應(yīng)用基于單片機(jī)的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機(jī)單片機(jī)控制系統(tǒng)的研制基于單片機(jī)的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機(jī)的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機(jī)的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機(jī)控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機(jī)的多生理信號檢測儀基于單片機(jī)的電機(jī)運(yùn)動控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)Pico專用單片機(jī)核的可測性設(shè)計(jì)研究基于MCS-51單片機(jī)的熱量計(jì)基于