《一種用于鉆銑的數(shù)控鉆銑床設(shè)計》11000字（論文）

PAGEPAGE41一種用于鉆銑的數(shù)控鉆銑床設(shè)計摘要隨著工業(yè)的發(fā)展，數(shù)控機床已成為現(xiàn)代機械工業(yè)中最重要的設(shè)備，這是一種趨勢。我國的數(shù)控機床已有30多年的發(fā)展，各種相關(guān)技術(shù)已取得重大突破。有越來越多的機器。目前，可以提供1,500種類型的機床，涵蓋了非常多的重型機床，高精度機床和高科技機床。產(chǎn)品范圍可以與日本，德國，意大利，美國和其他國家保持同步。但是，國產(chǎn)機床與發(fā)達國家之間的差距仍然很大，國產(chǎn)機床仍然無法克服大，量大，精度低的問題。因此，快速，快速，準確，功能集成已成為數(shù)控機床的發(fā)展趨勢。本文介紹了可用于加工的數(shù)控鉆銑床。在本文中，經(jīng)過比較和分析，在參考大量國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種用于鉆銑的數(shù)控鉆銑床，該機床使用主軸轉(zhuǎn)速為250-3200r/min的變頻器電動機。本文介紹了機器的總體布局，伺服控制系統(tǒng)，主驅(qū)動系統(tǒng)和其他組件的選擇和設(shè)計計算，并分析了機器的功能和應(yīng)用。本文介紹了一種數(shù)控鉆銑床的設(shè)計方案，該方案可用于教授和訓(xùn)練模型，從而使學(xué)生和初學(xué)者對數(shù)控鉆銑床有扎實的了解。關(guān)鍵詞數(shù)控；鉆銑床；零件設(shè)計目錄TOC\o"1-3"\h\u29234第1章緒論 1242141.1課題研究的技術(shù)背景與來源 1323861.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2283311.2.1國內(nèi)外數(shù)控鉆銑床研究現(xiàn)狀 2288851.2.2國內(nèi)外虛擬樣機技術(shù)研究現(xiàn)狀 527414第2章總體方案設(shè)計 8204922.1基本參數(shù) 8256442.2布局形式 8256532.3整體結(jié)構(gòu)方案 924210第3章伺服控制系統(tǒng) 11125483.1伺服電機選型 1187673.2交流伺服電動機伺服系統(tǒng)的組成 12197813.3伺服電動機控制方式 1326304第4章主傳動系統(tǒng)組件及其它組件的選型 14180694.1電主軸選型與校核 14282794.2滾珠絲杠螺母副的選型 18317774.3滑動導(dǎo)軌的選型 18289004.4聯(lián)軸器的選型 1928745第5章其他部件的設(shè)計與計算 21297625.1電主軸軸座設(shè)計 21205575.2滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估計 22309715.3軸承的計算 23108655.4軸承座的設(shè)計 24117105.5鉆銑床立柱設(shè)計 25200295.6鉆銑床底座的設(shè)計 2622841總結(jié) 2820174參考文獻 30PAGE41PAGE41第1章緒論1.1課題研究的技術(shù)背景與來源現(xiàn)代21世紀被人們稱之為計算機時代或信息時代。計算機已經(jīng)成為當(dāng)今時代不可或缺的重要標志，是改變和控制自然的強大工具，并且對人們的生活與工作產(chǎn)生了深遠的影響。在各種行業(yè)中使用計算機為各種行業(yè)的快速發(fā)展和許多新興技術(shù)的發(fā)展做出了不可磨滅的功績和貢獻。伴隨著世界性經(jīng)濟的快速發(fā)展和全球化，產(chǎn)品市場的競爭也越來越激烈，消費者日益面臨對產(chǎn)品多樣化和私有化的需求。市場競爭的主要的核心要素是產(chǎn)品創(chuàng)新，而產(chǎn)品創(chuàng)新又主要與客戶響應(yīng)的速度與質(zhì)量等有關(guān)系。產(chǎn)品開發(fā)中涉及到的傳統(tǒng)物理模型不再能夠滿足不斷變化的市場需求。為了能夠贏得市場競爭，縮短產(chǎn)品開發(fā)所需要的周期，快速地響應(yīng)市場，降低產(chǎn)品的生命周期成本，提高產(chǎn)品的質(zhì)量，降低產(chǎn)品質(zhì)量以及要確定操作員工作時的安全性和舒適度，這是生存和發(fā)展的關(guān)鍵。商業(yè)實體，根據(jù)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，制造商通常需要解決掉新產(chǎn)品的“時機（上市時間）”，“質(zhì)量”，“成本”和“服務(wù)”，“環(huán)境”和“靈活性”等問題。產(chǎn)品。他們的主要競爭力。在這種情況下，我們正在生產(chǎn)虛擬原型技術(shù)（VPT）。在產(chǎn)品設(shè)計和開發(fā)過程中使用虛擬建模技術(shù)是分布式組件設(shè)計和分析技術(shù)的有機集成。產(chǎn)品的總體設(shè)計將在計算機上創(chuàng)建，根據(jù)可能的產(chǎn)品條件進行仿真，并根據(jù)結(jié)果進行分析和預(yù)測。造型。CNC機床以其出色的自動化靈活性，出色且穩(wěn)定的精度，靈活性和各種功能而吸引了全世界的目光。它已成為結(jié)合機電一體化與液壓系統(tǒng)的機械產(chǎn)品開發(fā)時的基準。因此，數(shù)控機床已經(jīng)成為最先進的生產(chǎn)技術(shù)。我們的工具行業(yè)正面臨21世紀，不僅需要加入WTO來提高機械行業(yè)的整體水平，而且還需要承受市場的激烈競爭。由于中國數(shù)控機床市場的巨大潛力，世界上最大的專業(yè)工具制造商馬扎克（Mazak）和德國著名的工具制造商DMG等許多外國工具公司都在中國投資。盡管中國數(shù)控機床市場規(guī)模巨大，但進入該行業(yè)的公司數(shù)量的增加對中國數(shù)控機床制造商產(chǎn)生了巨大影響，并加劇了行業(yè)內(nèi)的競爭。因此，如何更好地定義這么短的周期是所以中國的數(shù)控機床制造商都需要面對的，產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)成本最低的操作員的設(shè)計和舒適性的挑戰(zhàn)。公司擁有最好的工具和服務(wù)，可以滿足不同客戶的需求，以便更好地了解市場并提高經(jīng)濟效益。從技術(shù)角度來看，儀器儀表行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵是加快儀器儀表研發(fā)技術(shù)的發(fā)展。由于強大功能，隨著速度、精度、剛度和結(jié)構(gòu)復(fù)雜度的不斷發(fā)展，對其的使用要求也不斷提高?？梢钥闯?，推進數(shù)控機床的研究和開發(fā)還存在一些困難。CNC機床工廠需要使用虛擬建模技術(shù)來解決當(dāng)前的問題，這將是未來工具生產(chǎn)的方向。將該技術(shù)應(yīng)用于工具的研發(fā)當(dāng)中，可大大縮短產(chǎn)品的開發(fā)周期，節(jié)約成本，提高企業(yè)競爭力。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1國內(nèi)外數(shù)控鉆銑床研究現(xiàn)狀（1）國外數(shù)控鉆銑床的發(fā)展?fàn)顩r外國的數(shù)控鉆銑床制造商主要集中在德國、美國、日本。通過機器的設(shè)計，它的開發(fā)經(jīng)歷了三個階段：路徑，路徑和路徑，但是很多人都應(yīng)該使用它。與往常一樣，我們正在開發(fā)快速，智能，強大的實驗分析技術(shù)和強大的設(shè)計領(lǐng)域。制造商可以代表德國最高水平的CNC和以機器為中心的技術(shù)。近年來，日本和美國的CNC機械加工和印刷機開始快速增長，市場需求逐年增加。同時，國外制造商已在門口的模具機上安裝了專用設(shè)備，并開發(fā)了具有五軸控制系統(tǒng)的專用退出裝置。該系統(tǒng)可以使用特殊的太空探測器來減少和連接太空中的不同路徑。在此過程中檢查刀片丟失。（2）國產(chǎn)數(shù)控鉆銑床的發(fā)展現(xiàn)狀鉆銑床產(chǎn)品的國內(nèi)開發(fā)相對較晚，其中大部分的產(chǎn)品出現(xiàn)于本世紀初。在國家經(jīng)濟和國防建設(shè)的巨大需求下，迫切需要高質(zhì)量的數(shù)控機床。通過技術(shù)研究和實踐，我國的數(shù)控站工具行業(yè)終于迎來了長足的發(fā)展，尤其是滕州天板工具廠和沉陽機床集團這二者對數(shù)控鉆銑床的研究，更是有了重大的突破。滕州市天邦機床廠研制的ZX7550C鉆銑床（如圖1.1所示）。主要功能：各種切削功能，例如銑削，鉆孔，敲打，敲打等。某些型號的頭部可以垂直地轉(zhuǎn)動900度左右，工作臺部件可以水平地或垂直地在水平面內(nèi)轉(zhuǎn)動450度左右。適合加工各種類的中小型零件，尤其是有色金屬；尼龍性質(zhì)的切割材料有結(jié)構(gòu)較為簡單，工作靈活的優(yōu)點。廣泛用于一件式或面團機的制造；工具生產(chǎn)大樓維修部。圖1.1ZX7550C鉆銑床沈陽機床集團開發(fā)了CDC20/25/35md系列移動門戶，用于CNC鉆銑床（見圖1.2）。每個耳機插孔均采用液壓缸平衡機構(gòu)，以確保主機的穩(wěn)定性。該梁具有出色的抗彎和抗扭轉(zhuǎn)性能，其鋼制導(dǎo)向裝置在鞍座的相對表面上形成一對滑動導(dǎo)軌。它具有低摩擦系數(shù)，高定位和長精度。百葉窗的移動由床兩側(cè)的四個堅固的線性導(dǎo)軌支撐。它具有高接觸硬度，承重能力，低爬行速度和同步誤差的特點。鐵心配備了高速交流伺服主電機和ZF變速箱，適用于高壓連續(xù)功率的重切削和拋光，能夠?qū)⒅鬏S輸出從低扭矩轉(zhuǎn)換為高扭矩。機座，立柱，橫梁，鞍座和立柱均采用高強度鑄鐵制成，樹脂砂為獨創(chuàng)設(shè)計，加強筋結(jié)構(gòu)合理，剛性和強度好。獨立臺式計算機的優(yōu)點是其低容量和低工作容量。圖1.2CDC20/25/35md系列動龍門式數(shù)控鉆銑床1.2.2國內(nèi)外虛擬樣機技術(shù)研究現(xiàn)狀（1）國外虛擬樣機技術(shù)研究現(xiàn)狀當(dāng)今世界虛擬樣機技術(shù)最成功的應(yīng)用主要集中在機械領(lǐng)域，特別是在汽車和航空領(lǐng)域方面。虛擬模型通常用于模擬產(chǎn)品的幾何和運動學(xué)特性。產(chǎn)品表單的設(shè)計，布局和設(shè)計是通過顯示原始圖像進行的：運動學(xué)和動態(tài)建模，裝配模擬等。例如，Bocing777是世界上第一個成功地將虛擬模型技術(shù)替換為大型車身模型的技術(shù)，成功地將機翼和軀干結(jié)合在一起，從而將開發(fā)周期縮短了數(shù)千小時。所有飛機的設(shè)計，組裝和測試都是計算機模擬的。為了確保實驗生產(chǎn)的成功，要研究并實現(xiàn)虛擬原型的舉例與說明。在這個基礎(chǔ)上，一款名為“克萊斯勒數(shù)據(jù)可視化”的仿真軟件平臺由美國的汽車公司克萊斯勒所研發(fā)。新型的產(chǎn)品“98”的測試顯示超過1,500種干擾，并且在首次物理模擬之前進行了許多更正。滿的。設(shè)計缺陷會大大縮短產(chǎn)品設(shè)計周期。虛擬樣機技術(shù)的廣泛使用，而英國的西科斯基和波音正在為陸軍的最新最大的太空項目“科曼奇”合作時，將科曼奇的成本降低了20％至30％。克萊斯勒和IBM新車是使用協(xié)作式虛擬生產(chǎn)環(huán)境創(chuàng)建的。在進行初始設(shè)計之前，定位系統(tǒng)的設(shè)計缺陷被發(fā)現(xiàn)，并能及時的進行改進以縮短開發(fā)周期。LeylandTruck是英國的一家公司，它專門從事MSC使用的中型卡車的設(shè)計和開發(fā)，以便獲得首輛卡車的性能，使用車輛傾斜，車道管理，駕駛舒適性和模擬。快速評估懸架的結(jié)果，輪胎撞擊和微小變化?？茖W(xué)和技術(shù)政策局于1994年發(fā)表了有關(guān)于美國的儀器競爭力的試驗報告，并提出了虛擬機工具（VMT）的有關(guān)項目計劃。目的是模仿切割過程并獲得預(yù)測實際結(jié)果的能力。加拿大必須在哥倫比亞大學(xué)接受先進的生產(chǎn)測試。CutProCNC加工模擬系統(tǒng)，它的主要功能是可以預(yù)測與診斷加工過程中的語音；在韓國，一所名為延世的大學(xué)開發(fā)了一種基于網(wǎng)絡(luò)的Web處理的仿真系統(tǒng)，它的優(yōu)點主要體現(xiàn)在于實時的Web圖形上。（2）國內(nèi)虛擬樣機技術(shù)研究現(xiàn)狀目前國內(nèi)對于虛擬設(shè)計技術(shù)的研究大致還處在研究的起步階段，它的主要內(nèi)容包括了虛擬模型的概念和結(jié)構(gòu)。與虛擬模型有關(guān)的技術(shù)有許多，其中有數(shù)據(jù)庫的相應(yīng)技術(shù)，CAD和CAM的技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用技術(shù)，分布式交互式仿真技術(shù)。根據(jù)有關(guān)西北工業(yè)大學(xué)相關(guān)的介紹，這項仿真技術(shù)是以虛擬原型系統(tǒng)作為它的基礎(chǔ)的。對于在虛擬樣機中應(yīng)該如何實現(xiàn)控制系統(tǒng)的有關(guān)應(yīng)用，北京航空航天大學(xué)對此進行了有關(guān)的分析，并解釋了我們應(yīng)當(dāng)達到怎樣的應(yīng)用技術(shù)方才能夠?qū)崿F(xiàn)組建虛擬模型。在此中情況下，一種相應(yīng)的虛擬生產(chǎn)架構(gòu)被清華大學(xué)中的CIMS，也就是國際工程研究中心提出來了。同樣的，上海交通大學(xué)也提出了一種虛擬生產(chǎn)的架構(gòu)，由CIM研究所研究提出，這個架構(gòu)說明虛擬生產(chǎn)的系統(tǒng)應(yīng)該包括有五層的結(jié)構(gòu)，即是接口層，管理層，應(yīng)用程序?qū)?，操作層和?shù)據(jù)層。正在對使用虛擬生產(chǎn)技術(shù)的一些關(guān)鍵技術(shù)進行分析和研究。第2章總體方案設(shè)計2.1基本參數(shù)機床機械設(shè)計必須具備一定的參數(shù)，這些參數(shù)可以作為設(shè)計的起點，用以決定其他參數(shù)的大?。凰鼈冏鳛檫x擇機床所必需的主要依據(jù)，它往往可能直接的反映出了機床相應(yīng)的處理能力，而機床的加工性能又會影響產(chǎn)品能否滿足功能要求。數(shù)控臺式鉆銑床的有關(guān)基本參數(shù)如下表2.1所示：表2.1數(shù)控臺式鉆銑床參數(shù)表項目技術(shù)參數(shù)技術(shù)指標床身本體結(jié)構(gòu)立式加工能力三軸聯(lián)動銑床整體尺寸1610mm×1020mm×1130mm工作臺行程400mm×300mm×390mm工作臺尺寸400mm×320mm電主軸最高轉(zhuǎn)速3200r/min額定扭矩6Nm軸承潤滑形式油脂潤滑2.2布局形式為此目的而設(shè)計的數(shù)控鉆銑床用于加工金屬，例如軟合金，銅合金和石英，并且主要用于復(fù)雜零件，例如復(fù)雜的凸面和薄壁。立式銑床的布局是根據(jù)機床所要加工的零件的結(jié)構(gòu)特性，零件所需的加工要求，加工工件所用材料的硬度以及加工過程中的難度所決定的。此次所設(shè)計的數(shù)控臺式鉆銑床是以占用的空間小，加工過程的時間短作為設(shè)計標準，以此來進行數(shù)控臺式鉆銑床的總體設(shè)計。數(shù)控鉆銑床的優(yōu)點是體積小，結(jié)構(gòu)簡單，價格低廉。本次設(shè)計是在臺式機床的X軸和Y軸彼此相互移動并且電主軸朝Z軸方向上下來回移動的情況下所進行的。2.3整體結(jié)構(gòu)方案數(shù)控鉆銑床應(yīng)滿足的要求是：良好的靜態(tài)和動態(tài)剛度；在整個機器結(jié)構(gòu)中與人保持良好的關(guān)系；低熱變形；低速機器進給和高環(huán)境標準。這些也是本設(shè)計中設(shè)計的鉆銑床總體布局所應(yīng)滿足的要求。在鉆孔和銑削時，鉆孔和銑削有兩個運動過程所組成：1、主要的運動是刀具的旋轉(zhuǎn)運動；2、第二個運動是Z軸的上下運動。對于許多不同形狀和厚度的小零件而言都能夠使用鉆銑床來進行加工。因此，鉆銑床的主軸需要在豎直方向上進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，同時還得保證主軸在水平方向上能夠具有相對運動。一方面，必須通過抬起頭部來實現(xiàn)垂直方向，與此同時，主軸的旋轉(zhuǎn)必須具有某種調(diào)節(jié)機構(gòu)。在臺式計算機上可以找到此功能，并且主軸會自動旋轉(zhuǎn)。所以，我們了解到此時的鉆銑床有四個方向的自由度，即X方向的移動，Y方向的移動，Z方向的移動和主軸的旋轉(zhuǎn)n為Z方向的轉(zhuǎn)動。如圖2.1中所顯示都為鉆銑床的運動圖。圖2.1立式鉆銑床運動模型圖本次設(shè)計的主要目的是制作一臺適合微小零件加工使用的微鉆和銑削加工的數(shù)控鉆銑床。本機使用垂直三坐標設(shè)備。X和Y方向工作臺控制X和Y兩個方向上所使用的工件，做直線運動；垂直方向上與Z軸平行的軸座引導(dǎo)安裝在軸座上面的電主軸做上下往復(fù)運動，并且不會產(chǎn)生干擾。為了提高零件的動態(tài)剛度，根據(jù)靜態(tài)硬度要求，選用水分系數(shù)高的HT250或者HT300等高密度的材料作為設(shè)計鉆銑床的主要材料。為了減輕機床運動部件的重量和降低傳動系統(tǒng)的慣性，可以使用小鋁材的材料作為該軸的三個工作臺上的運動部件的材料。連續(xù)使用三個電動機和一個電子鐘簡化了傳輸過程并減少了傳輸過程。該模型中使用的電動機的尺寸和重量非常小，鑄件的容量，重量和功率損耗也很小。因此，對切菜板頂部的X和Y加工機進行了機械加工。如以下框圖所示的順序，運動的三行X，Y和Z將是矩形的，主軸的旋轉(zhuǎn)角度將與Z軸圖像重合。圖2.2數(shù)控鉆銑床結(jié)構(gòu)示意圖機器的運動部件連接到導(dǎo)軌，并且每個部件都通過一對滾珠絲杠運動。一對滾珠絲杠直接連接到伺服電機以實現(xiàn)傳動。第3章伺服控制系統(tǒng)3.1伺服電機選型1伺服電機的類型和特性現(xiàn)有的伺服電動機主要包括有直流伺服電動機和交流伺服電動機此兩類。以往采用直流伺服電動機的理由是其應(yīng)用范圍廣，速度控制性能方面優(yōu)異。不過，使用直流伺服電動機同樣有它的缺點：電刷和換向器就是其中之一，這二者容易損壞，所以需要經(jīng)常進行維護。有些時候，電動機會無法達到它的最大轉(zhuǎn)速，這是因為當(dāng)開關(guān)進行切換時會有電火花在這一時刻產(chǎn)生。因為以上的一些原因，導(dǎo)致了它的應(yīng)用環(huán)境不是很好。列出直流伺服電機的一些特征：結(jié)構(gòu)復(fù)雜，性能穩(wěn)定，銅和所有機械的高消耗以及高生產(chǎn)成本。交流電動機的使用壽命相對較長，可以改善臨界響應(yīng)。在相同的體積下，交流電動機的輸出功率比直流電動機的輸出功率分別高10％和30％；交流電動機的優(yōu)點是：大功率，高速度和耐電壓，長壽命和小減速。2伺服電機的選擇伺服電機具有高速，高精度，高性能，強大的負載能力和良好的控制等優(yōu)點，因此通常用于閉環(huán)或閉環(huán)系統(tǒng)中。（1）伺服電機主要技術(shù)參數(shù)選擇電機的前提是要有所選的伺服電機的技術(shù)參數(shù)，且這些參數(shù)應(yīng)當(dāng)是所選電動機的主要參數(shù)。主要參數(shù)如下所列：A.力量已得到證明B.顯示電壓C.現(xiàn)在顯示電流D.數(shù)字E.顯示扭矩F.奧克扭矩（2）伺服電機的選擇1）檢查慣量矩匹配對于CNC加工系統(tǒng)，計算出的電動機對電動機本身的慣性時間的時間擾動應(yīng)在一定的范圍之內(nèi)，同時這個值不能太高或者過大。一旦它的體積太大，則會將饋電系統(tǒng)的功率特性取決于負載特性?，F(xiàn)在，工作臺位置和切割尺寸的改變導(dǎo)致厚度，剛度，阻尼等的改變，并且整個伺服系統(tǒng)的整體性能降低。如果比率太低，則表明引擎選擇或伺服系統(tǒng)處理存在問題，并且經(jīng)濟狀況不佳。因此，為了使系統(tǒng)的性能降低效率，我們分析了指定范圍之內(nèi)的值，即：2）力矩的匹配與驗算只有當(dāng)伺服電動機滿足一定要求時，伺服系統(tǒng)方才能夠正常工作，為此伺服電動機的最大力矩與額定力矩Tm應(yīng)該有如下的一些要求：式中：-空載啟動力矩-切削力矩經(jīng)上述分析和資料查詢，由此本數(shù)控機床采用交流伺服電機。3.2交流伺服電動機伺服系統(tǒng)的組成交流伺服電機由以下部分組成：1個交流伺服電機2個PWM逆變器3具有集成電路，電動機和操作技術(shù)的數(shù)字數(shù)字斷路器可分為分離式微型計算機，數(shù)字信號處理（DSP），DSP運算符+和許多DSP服務(wù)。4位傳感器（帶速度傳感器）5獲得電源和制動電源6屏幕上的鍵盤7個接口電路，包括模擬電壓，數(shù)字輸入和輸出連接以及RS232串行通信電路。8在電路保護中發(fā)現(xiàn)問題。3.3伺服電動機控制方式伺服電機由伺服電動機驅(qū)動器控制,本次選用安川伺服電機及相應(yīng)的伺服驅(qū)動器。如下圖3.2所示：圖3.2驅(qū)動器第4章主傳動系統(tǒng)組件及其它組件的選型4.1電主軸選型與校核1.電主軸的選型鉆銑過程中使用的鉆頭，銑床，工件尺寸和切削力非常小。同時，要實現(xiàn)高精度的運動控制和高效率的加工，要選擇超高速的主軸技術(shù)，同時又要保證較高的主軸釋放率是微銑削的關(guān)鍵因素之一。鉆孔性能要求所選主軸要有更高的速度要求，更高的剛度和旋轉(zhuǎn)精度。因此，快速電主軸被用作鉆銑床的主軸。電主軸技術(shù)是將機床主軸和電機連接到一個軸上。電主軸技術(shù)的關(guān)鍵是在主軸組中安裝主軸電機的定子和轉(zhuǎn)子。傳動方式為變速箱副和皮帶。電動主軸的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)緊湊，慣性小，重量輕，動態(tài)性能好，轉(zhuǎn)速范圍大等。此設(shè)計基于高旋轉(zhuǎn)精度，高剛度，高速，小尺寸和低成本的選擇原理，因此選擇了DGZX-09524型小型電主軸，如下圖4.1所示。圖4.1DGZX-09524電主軸其主要性能參數(shù)見下表4.1所示技術(shù)參數(shù)表1：主軸型號DGZX-09524/3.7-BFPWV最高轉(zhuǎn)速（r/min）3200最高頻率（Hz）800S1（額定）功率（kW）3.7S6功率（kW）4.5最高電壓（V）380額定電流（A）16最大電流（A）30額定扭矩（Nm）6技術(shù)參數(shù)表2：表4.1DGZX-09524電主軸技術(shù)參數(shù)表序號項

目標

準

值1軸承潤滑形式油脂潤滑2刀具接口形式自動BT30-45°3主軸卸刀氣壓（MPa）0.5-0.64主軸夾刀氣壓（MPa）0.5-0.65主軸吹塵氣流量（L/min）60±2（氣壓0.15-0.25MPa）（換刀時）6主軸氣封氣流量（L/min）40±1（氣壓0.15-0.25MPa）（工作時）7冷卻水流量（L/min）3-4（水壓0.25MPa時）8冷卻油流量（L/min）5-6（油壓0.3MPa時）9冷卻水壓力（MPa）0.25-0.410冷卻水溫度（℃）24-2811主軸徑向剛度（N/μm）≥15012主軸軸向剛度（N/μm）≥12013主軸軸端錐孔跳動（μm）≤1.014主軸軸端靜態(tài)回轉(zhuǎn)精度（μm）≤3.0（標準棒10mm）；≤8.0（標準棒200mm）15主軸振動（mm/s）≤0.5（1800r/min時）；≤0.8（3200r/min時）16主軸裝配直徑（mm）φ95h6（帶法蘭）17主軸噪聲（dBA）≤7018刀柄拉緊力（N）2900×（1±10％）19卸刀方式氣缸+浮動打刀20電機繞組絕緣電阻（MΩ）≥500（H級）21電機繞組耐壓試驗（V/M）1500V/1分鐘耐電壓試驗DGZX-09524電主軸尺寸圖見下圖4.2圖4.2電主軸尺寸圖該主軸的最大特點是以前直接連接的主軸和伺服電機的有效結(jié)合，避免了對主軸（直接連接的主軸）進行快速鉆孔和攻絲的需要。主軸具有內(nèi)置的三相變頻異步高效電動機，該電動機由控制系統(tǒng)控制和控制。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣性低，振動小，噪音低等優(yōu)點，它可以執(zhí)行快速，準確，高效和高質(zhì)量的加工。電主軸應(yīng)具有油氣潤滑冷卻裝置，以便可以高速運行，并且還可以消除摩擦中的熱量以進行冷卻。同時，該設(shè)備設(shè)置有用于冷卻電主軸的液體冷卻水，該冷卻水使用循環(huán)水流來減少電主軸產(chǎn)生的熱量。2.電主軸的校核①電主軸的變形計算公式：采用平均直徑d1計算，計算電主軸時選擇用平均直徑（d1）或當(dāng)量直徑（d2）。平均直徑慣性矩②電主軸的校核計算電主軸的受力簡圖4.3：圖4.3電主軸的受力簡圖1）電主軸的計算1>計算功率：轉(zhuǎn)矩：圓周力徑向力軸向力2>水平面內(nèi)的支反力，∑MA=0，∑ME=0

FNHE=23468.7N（F3>垂直面內(nèi)的支反力，∑MA=0，∑ME=0FrB×228+FrB×249+4>D截面的最大合成彎矩為2）最大合成彎矩圖4.4和扭矩圖4.5圖4.4彎矩圖Chart4.4Moment

diagram

圖4.5扭矩圖Chart4.5Torque

diagram

3）軸的強度校核，D所在的截面為危險截面，按第三強度理論計算彎矩軸的抗彎截面系數(shù)：故滿足第三強度理論。4.2滾珠絲杠螺母副的選型導(dǎo)向螺釘是機器傳動機構(gòu)必不可少的元件。通過傳動裝置，它可以線性成旋轉(zhuǎn)運動的線性運動，也可以旋轉(zhuǎn)成線性運動的旋轉(zhuǎn)運動。球?qū)煞譃閮深悾焊呔群偷途?。低精度螺釘是傳統(tǒng)意義上的螺釘。它僅由兩個部分組成，一個螺釘和一個螺母。這種類型的螺母對可以稱為大型螺栓和螺母。可以控制，但精度不高。作為機器的傳動機構(gòu)，確保高精度是最重要的。這次設(shè)計的數(shù)控鉆銑床是一種高精度機床。顯然，不能使用這種類型的螺母。第二是使用壽命。如果普通導(dǎo)螺桿和螺母之間的加工時間較長，則不可避免地會磨損，從而降低了導(dǎo)螺桿的精度。因此，為此傳動組件選擇了高精度的滾珠螺母對。一對高精度滾珠螺母由螺釘，螺母，鋼珠，預(yù)壓縮部件，反向，防塵等組成。該螺釘?shù)慕Y(jié)構(gòu)類似于軸承，并添加到規(guī)則的螺母對中。本機選用一對滾珠螺母BNFN20005一5RRGo+610LC5參數(shù)如下：公稱直徑20毫米；右旋螺紋；電線是0.5毫米;螺母球的鏈數(shù)為5；RR代表密封圈代號；GO代表軸向游隙等級代號；610L表示螺絲為610毫米;C5指示準確性級別。4.3滑動導(dǎo)軌的選型導(dǎo)軌的任務(wù)是沿一定的軌跡支撐和引導(dǎo)運動部件。在所有成對的導(dǎo)軌中，移動側(cè)用作移動軌，固定側(cè)用作支撐軌。這樣，可移動導(dǎo)軌通常在線性和旋轉(zhuǎn)運動中在支撐導(dǎo)軌上運動。1導(dǎo)軌要求（1）可控性高導(dǎo)軌的引導(dǎo)精度通常是沿著支撐軌道的方向的直線度和圓度。（2）耐磨性好，使用壽命長導(dǎo)軌的耐磨性取決于導(dǎo)軌的精確固定。決定保持準確性。導(dǎo)軌沿支撐路徑的移動會在長期運行中造成不均勻磨損，并損壞精確的導(dǎo)軌，從而影響加工精度。（3）足夠的剛性必須確保導(dǎo)軌在負載下不會彎曲或變形，以確保每個組件的位置和準確性。（4）平穩(wěn)速度當(dāng)以相對較低的速度行駛時，運動部件的導(dǎo)軌會向上爬。進給運動也會蠕動，這會影響被處理表面的粗糙度值，并且粗糙度會增加，因此，當(dāng)導(dǎo)軌以低速運動時，它必須穩(wěn)定并且不能蠕動。（5）工藝精湛在設(shè)計導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)時，特別需要了解制造，調(diào)整和維護的便利性，并確保設(shè)計簡單，加工和技術(shù)性能良好且經(jīng)濟。2首曲目選擇施工指南的精度要求相對較高，組裝必須相對簡單，并且調(diào)整，組裝和維護必須方便。因此，本設(shè)計使用HGR25R1100P型上銀線形導(dǎo)體HG系列參數(shù)如下：R代表單個導(dǎo)軌；R代表單個導(dǎo)軌。25表示尺寸；R代表鎖的類型；1100表示滑道的長度；P表示精度4.4聯(lián)軸器的選型1聯(lián)軸器類別（1）剛性聯(lián)軸器（固定型）要求安裝精度高，沒有補償性能，但結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，成本低。這樣的聯(lián)軸器包括套筒型，外套和法蘭型。（2）彈性連接A無需彈性元件的靈活連接B帶有撓性元件的撓性連接2連接選項這種設(shè)計使用了梅花形的彈性離合器。如此簡單的設(shè)計，易于制造的外觀，相對緊湊的外觀設(shè)計，可靠的性能以及不頻繁的維護，成本相對較低，但必須在安裝過程中軸向移動。它適合于連接兩個中型和小型傳動軸，負載變化小，對緩沖和減振的要求低，并且可以補償兩個軸的相對位移。第5章其他部件的設(shè)計與計算5.1電主軸軸座設(shè)計鋁質(zhì)的材料很輕，對于軸座而言可以減輕它的重量，鋁質(zhì)材料具有良好的延展性，便于安裝電主軸。另外，在鉆孔和銑削過程中不可避免地會影響主軸，但是造成的沖擊力并不高。所以，我們選擇鋁作為材料來制造主軸座。但由于鋁本身的重量輕且它的質(zhì)地柔軟。因此，這次主軸座由硬質(zhì)鋁合金制成。電主軸軸座的結(jié)構(gòu)規(guī)格如下：確保電主軸的平穩(wěn)安裝，以使電主軸的運行不會改變。由于電主軸的相關(guān)技術(shù)要求，主軸開口尺寸為0.8um。所以我們在設(shè)計該項目時主要應(yīng)該考慮兩個方面。確保正確安裝，并指定CNC機床和機床各部分電主軸的所需位置。為了使電主軸穩(wěn)定固定，電主軸上的孔帶有一個整體的圓柱形孔。為了確保桌面的移動，開口的中心部分是X，Y，正好與桌面的幾何中心相對。電動主軸箱尺寸：1.安裝電主軸的零件的尺寸由電主軸的尺寸決定2.其他尺寸請參見圖5.1主軸座部件圖5.1主軸軸座的零件圖5.2滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估計1確定滾珠絲杠的導(dǎo)程mm式中：-移動部件的最大速度（mm/min）；i-傳動比，當(dāng)滾珠絲杠與電動機直接連接時i=1；-電動機的最大轉(zhuǎn)速（r/min）2滾珠絲杠的當(dāng)量載荷與當(dāng)量轉(zhuǎn)速計算r/minN當(dāng)載荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化，各種轉(zhuǎn)速試用機會均等時，可采用下列公式計算：r/minN式中：-機床空載時滾珠絲剛所受軸向力（此時軸向力最小，N）-機床空載時滾珠絲剛所受軸向力（此時軸向力最大，N）-滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速（r/min）-滾珠絲杠的最小轉(zhuǎn)速（r/min）3確定預(yù)期的額定載荷確定預(yù)期的額定動載荷N式中：-預(yù)加載荷系數(shù)。4根據(jù)位置精度要求確定滾珠絲杠螺母副允許的最小紋底徑（1）滾珠絲杠螺母副允許的最大軸向變形量查閱資料和書籍影響定位精度的的主要是螺距誤差以及所受摩擦力矩的變化，初選滾珠絲杠規(guī)定最大軸向變形量必須滿足下式：定位精度（2）估計滾珠絲杠螺母副螺紋的底徑mm式中：L-滾珠絲杠螺母副兩個固定之城之間的距離（mm）,L=行程+安全行程+2X余程+螺母長度+支撐長度≈（1.2-1.4）行程+（25-30）5滾珠絲杠螺母副螺紋底徑應(yīng)滿足的基本條件根據(jù)計算出的基本導(dǎo)程，預(yù)期額定動載荷和滾珠絲杠螺紋底徑，可以查出對應(yīng)的滾珠絲杠螺紋底徑和額定動載荷，應(yīng)使5.3軸承的計算選擇軸承的重要基礎(chǔ)是能夠結(jié)出果實的基本生活，并使該生活小于或等于基本壽命。在使用它時，通常使用工作時間來反映顏色的重要壽命，該壽命是通過以下方法計算得出的：式中：-軸承的基本額定壽命（h），對于數(shù)控機床滾珠絲杠上采用的軸承，一般取=20000h；n-軸承的工作轉(zhuǎn)速（r/min），與滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速相同；-壽命系數(shù)，對于球軸承=3；C-軸承的基本額定動載荷（N）；P-軸承的當(dāng)量動載荷（N），其計算公式為X-徑向動載荷系數(shù)，可從《機械設(shè)計》表13-5選?。籝-軸向動載荷系數(shù)，選取同上；-徑向載荷（N），，其中，為軸承所承受的最大軸向力（N）；-軸向載荷（N），。對球軸承，可將軸承的基本額定壽命公式變形得根據(jù)此式即可計算球軸承的基本額定動載荷C值，使之小于軸承樣本上列出的基本額定動載荷值。5.4軸承座的設(shè)計軸承工具的材料為灰口鑄鐵，強度高，可塑性和韌性良好。軸承工具的內(nèi)圈和軸承的外圈是基礎(chǔ)軸的兼容性，可以確保軸承的內(nèi)圈在移動過程中不會來回移動。本次設(shè)計軸承座尺寸圖如下圖5.2所示圖5.2軸承座軸承裝置的技術(shù)要求如下：（1）軸承工具的下表面，內(nèi)開口和端面有技術(shù)要求，其余表面的粗糙度與鑄造精度相對應(yīng)；（2）局部硬度不必為12.5；（3）35個內(nèi)孔和11個孔的端面的精度值應(yīng)為1.6；（4）軸承工具的前端和后端的硬度值應(yīng)為1.6；（5）軸承裝置的安裝面的粗糙度為1.6；（6）軸承工具材料是鑄造HT200；沒有圓角C1，沒有圓角R2。5.5鉆銑床立柱設(shè)計數(shù)控鉆銑床立柱在整個結(jié)構(gòu)中起著支撐作用，支撐著整個Z軸的所有組件。立柱的前部配有線性導(dǎo)軌，軸承裝置和發(fā)動機支架。立柱的下端固定在機器的基座上。機柱很大，采用鑄造方法，材料為灰口鑄鐵（HT200）。該列的技術(shù)要求如下：（1）立柱下表面的粗糙度應(yīng)為1.6；（2）立柱的前部用作導(dǎo)軌安裝，其表面粗糙度值必須為1.6；（3）用于安裝軸承裝置的兩個矩形凹臺的表面粗糙度值為1.6；對于其他未經(jīng)處理的表面，請使用12.5。立柱尺寸：安裝滾珠絲杠螺母副部分按照滾珠絲杠螺母副的尺寸確定其余尺寸見立柱零件圖，如下圖5.3圖5.3立柱零件圖5.6鉆銑床底座的設(shè)計對數(shù)控鉆銑床的基本結(jié)構(gòu)沒有特殊要求。為了將工作臺和色譜柱固定在上方，根據(jù)工作臺和色譜柱的結(jié)構(gòu)，只需要在固定位置上加工螺紋孔即可。以確保其位置的準確性和垂直性。機器的基礎(chǔ)材料是灰口鑄鐵（HT200）。要安裝線性導(dǎo)軌，請在機架的每一側(cè)鉆兩排螺紋孔，并使用凹槽外部的凹槽來調(diào)整兩個線性導(dǎo)軌的直線度。從前端和底座兩側(cè)延伸的零件主要是在處理零件后留下的碎屑。底座下端的每一側(cè)都有6個凸臺用于固定。機床各部分的技術(shù)要求如下：（1）與柱接觸的表面的粗糙度為1.6，平行度為0.01；(2)安裝導(dǎo)軌的表面必須為1.6。機床底座尺寸：安裝工作臺及導(dǎo)軌部分按工作臺尺寸及導(dǎo)軌尺寸確定其余部分尺寸見機床底座零件圖，如下圖5.4：圖5.4機床底座零件圖總結(jié)在這種情況下設(shè)計的數(shù)控鉆銑床使用伺服電機直接在XYZ方向上控制工作臺，但是必須確保X，Y和Z的運動軸相互垂直，并且主軸旋轉(zhuǎn)精度與Z軸。該工具安裝在電主軸上，并隨電主軸的軸線上下移動。設(shè)計了電主軸端部插座，并將電主軸連接到端座，以在電主軸和機器殼體之間提供連接。一旦