《數(shù)控車床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《數(shù)控車床橫向進(jìn)給設(shè)計(jì)（16頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、0 引言 該次畢業(yè)設(shè)計(jì)中 ,我很有幸分在“數(shù)控車床小組” ,我所設(shè)計(jì)的課題為 “數(shù)控車床 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì) （ 經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控機(jī)床 ） ”。進(jìn)行這一設(shè)計(jì)主要是為了進(jìn)一 步地提高數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的定位精度、 重復(fù)定位精度以及改造手動(dòng)進(jìn)給裝置以 使其能夠可靠地運(yùn)行。而且,通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也可以檢驗(yàn)自己的學(xué)習(xí)情況 ,鍛煉自己 , 對(duì)今后的學(xué)習(xí)和工作也有一定程度上的幫助。 信息時(shí)代的高新技術(shù)流向傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)， 引起后者的深刻變革。 作為傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)之一的 機(jī)械工業(yè)，在這場(chǎng)新技術(shù)革命沖擊下，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)都發(fā)生了質(zhì)的躍變， 微電子技術(shù)、微計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展使信息、智能與機(jī)械裝置和動(dòng)力設(shè)

2、備相結(jié)合， 促使機(jī)械工業(yè)開(kāi)始了一場(chǎng)大規(guī)模的機(jī)電一體化技術(shù)革命。 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、 電子電力 技術(shù)和傳感器技術(shù)的發(fā)展，各先進(jìn)國(guó)家的機(jī)電一體化產(chǎn)品層出不窮。機(jī)床、汽車、儀 表、家用電器、輕工機(jī)械、紡織機(jī)械、包裝機(jī)械、印刷機(jī)械、冶金機(jī)械、化工機(jī)械以 及工業(yè)機(jī)器人、 智能機(jī)器人等許多門(mén)類產(chǎn)品每年都有新的進(jìn)展。 機(jī)電一體化到各方面 的技術(shù)已越來(lái)越受關(guān)注，它在改善人民生活、提高工作效率、節(jié)約能源、降低材料消 耗、增強(qiáng)企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力等方面起著極大的作用。 在機(jī)電一體化技術(shù)迅速發(fā)展的同時(shí)， 運(yùn) 動(dòng)控制技術(shù)作為其關(guān)鍵組成部分， 也得到前所未有的大發(fā)展， 國(guó)內(nèi)外各個(gè)廠家相繼推 出運(yùn)動(dòng)控制的新技術(shù)、新產(chǎn)品。主要有全閉環(huán)

3、交流伺服驅(qū)動(dòng)技術(shù)（ ）、直線電機(jī) 驅(qū)動(dòng)技術(shù)（ ）、可編程序計(jì)算機(jī)控制器（ ，）和運(yùn)動(dòng)控制卡（ ）等幾項(xiàng)具有代 表性的新技術(shù)。數(shù)控機(jī)床是一種高科技的機(jī)電一體化產(chǎn)品 , 是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、 精密測(cè)量及現(xiàn)在機(jī)械制造技術(shù)等各種先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。 數(shù)控機(jī)床作為實(shí)現(xiàn)柔性 制造系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)和未來(lái)工廠自動(dòng)化的基礎(chǔ)已成為現(xiàn)在制造技術(shù)中不可 缺少的生產(chǎn)手段 , 是機(jī)電一體化技術(shù)的重要組成部分。 隨著科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展 , 數(shù)控 技術(shù)的應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。 數(shù)控機(jī)床已成為現(xiàn)在機(jī)械制造業(yè)中的主要技術(shù)裝備。 數(shù)控 機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品， 在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用， 很好地解決了 現(xiàn)代機(jī)械

4、制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問(wèn)題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品的加 工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床主要用于對(duì)中小型軸類、 盤(pán)類以及螺紋零件的加工， 這些零件加工工藝要求機(jī)床應(yīng)完成的工作內(nèi)容有： 控制主 軸正反轉(zhuǎn)和實(shí)現(xiàn)其不同切削速度的主軸變速； 刀架能實(shí)現(xiàn)縱向和橫向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)， 并 具備在換刀點(diǎn)自動(dòng)改變四個(gè)刀位完成選擇刀具； 冷卻泵、潤(rùn)滑泵的啟停； 加工螺紋時(shí)， 應(yīng)保證主軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，刀架移動(dòng)一個(gè)被加工螺紋的螺距或?qū)С獭? 數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括橫向進(jìn)給系統(tǒng)（X軸）和縱向進(jìn)給系統(tǒng)（Y軸）,它們是由 伺服電機(jī)經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng) , 驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu) , 來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動(dòng)。根據(jù)

5、 16462-1996《數(shù)控臥式車床精度檢驗(yàn)》 , 機(jī)床的位置精度包括重復(fù)定位精度、反向偏 差和定位精度。當(dāng)機(jī)床的中心距 3000時(shí)，其重復(fù)定位精度X軸0.007軸0.020;反向 偏差X軸為0.006軸為0.012;定位精度X軸為0.016軸為0.050?？梢钥闯?進(jìn)給軸 設(shè)計(jì)與主軸設(shè)計(jì)相比 , 具有相同的重要性。 因而, 進(jìn)給軸的設(shè)計(jì)應(yīng)從動(dòng)、 靜兩方面充分 考慮,位置精度才能達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的要求。 對(duì)于X軸，由于其位置誤差值復(fù)映在零件加 工尺寸上為直徑值，故放大了 2倍，X軸移動(dòng)質(zhì)量不大，要求的快移速度較低，因而 要求X軸應(yīng)有更高的位置精度。因X軸滾珠杠直徑比Z軸小，長(zhǎng)度短，并且采用降速

6、傳動(dòng)，使得折算在X軸電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量減小。因此，X軸的設(shè)計(jì)應(yīng)著重以達(dá)到所要 求的位置精度為主要矛盾進(jìn)行設(shè)計(jì)，而選用的電機(jī)扭矩比Z軸小些。為了達(dá)到這目標(biāo)， X軸應(yīng)從提高重復(fù)定位精度、反向偏差及定位精度三個(gè)方面，從設(shè)計(jì)上解決。在數(shù)控 車床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中 , 根據(jù)橫向、縱向的不同精度要求 , 不同移動(dòng)質(zhì)量及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量等 特點(diǎn), 分別解決設(shè)計(jì)中的主要矛盾。 以期望設(shè)計(jì)結(jié)果能滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求 , 達(dá)到 預(yù)期的結(jié)果,即滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)的要求。限于編者水平，書(shū)中錯(cuò)誤和不妥之處在所難 免，殷切期望讀者批評(píng)指正。 1、 總體設(shè)計(jì)方案 1.1總體設(shè)計(jì)方案論證 與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求除

7、了具有較高的定位精度外，還具 有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。為了確保數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性 ，在設(shè)計(jì)機(jī)械了 機(jī)構(gòu)時(shí)，通常還應(yīng)提出無(wú)間隙、低摩擦、高剛度以及有適宜的阻尼比要求等。為了達(dá) 到這些要求,在機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)中，主要采取如下措施： 1、 盡量采用低摩擦的傳動(dòng)副； 2、 選用最佳的降速比； 3、 盡量縮短傳動(dòng)鏈以及用預(yù)緊的方法提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 ； 4、 盡量消除傳動(dòng)間隙，減少反向行程誤差。 數(shù)控車床的總體總體設(shè)計(jì)方案示意圖如下圖所示： 本設(shè)計(jì)數(shù)控車床要求設(shè)計(jì)為中檔精度機(jī)床，為此提出以下兩種設(shè)計(jì)方案： 設(shè)計(jì)方案一：該方案的進(jìn)給裝置及動(dòng)作原理如下： 機(jī)床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由

8、：床鞍，滾珠絲杠副，螺母座，滑板，連接套，步進(jìn)電機(jī) 等部分組成。由步進(jìn)電機(jī)通過(guò)連接套帶動(dòng)滾珠絲杠副至螺母座，實(shí)現(xiàn)滑板的橫向機(jī)動(dòng) 進(jìn)給。在滾珠絲杠的前端加一螺孔，用內(nèi)六角螺釘及套與之連接，這樣用內(nèi)六角扳手 可實(shí)現(xiàn)滑板的橫向手動(dòng)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。 設(shè)計(jì)方案二：該方案的進(jìn)給裝置及動(dòng)作原理如下：車床的橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)由床鞍4,滾 珠絲杠副5,螺母座6,橫滑板7,同步帶輪12、19,交流伺服電機(jī)64等部分組成，見(jiàn)設(shè)計(jì) 裝配圖001。由交流伺服電機(jī)64經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng)，驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副5至螺母座6,實(shí) 現(xiàn)橫滑板7的橫向機(jī)動(dòng)進(jìn)給，來(lái)實(shí)現(xiàn)刀架的運(yùn)動(dòng)。在該方案中，在滾珠絲杠的前端加了 一個(gè)固定銷46,床鞍上改進(jìn)了支座3,增

9、加了滾花手柄2,在滾花手柄2的前端用一個(gè)開(kāi) 口槽及內(nèi)孔與滾珠絲杠相連，支座3下用一個(gè)開(kāi)槽平端緊定螺釘45與滾花手柄2上 的兩圓槽相連作定位作用。當(dāng)需手動(dòng)進(jìn)給時(shí)，滾花手柄2的開(kāi)口槽就插到滾珠絲杠的 固定銷 46中,將螺釘 45緊到手柄 2的相應(yīng)圓槽中 ,這樣轉(zhuǎn)動(dòng)滾花手柄 2就可帶動(dòng)滾珠 絲杠實(shí)現(xiàn)手動(dòng)進(jìn)給。當(dāng)不用手動(dòng)進(jìn)給時(shí) ,松開(kāi)螺釘 45,將滾花手柄 2 出,使開(kāi)口槽與滾珠 絲杠的固定銷分開(kāi) ,再將螺釘 45 緊到手柄 2的相應(yīng)圓槽中 ,此時(shí)手柄 2與滾珠絲杠脫開(kāi) 了。 在方案一中 ,由于在機(jī)動(dòng)進(jìn)給時(shí) ,套 8仍在轉(zhuǎn)動(dòng) ,不安全。用內(nèi)六角扳手時(shí) ,在作螺紋 的反向運(yùn)動(dòng)時(shí) ,會(huì)使內(nèi)六角螺釘松動(dòng)

10、,而不能使手動(dòng)進(jìn)給可靠進(jìn)行。 在方案二中 ,在機(jī)動(dòng) 進(jìn)給時(shí) , 滾花手柄不再轉(zhuǎn)動(dòng) ,使車床的安全可靠性得以加強(qiáng)。同時(shí) ,這樣做也使得在車 床檢驗(yàn)后的工作過(guò)程中 ,不至于被他人轉(zhuǎn)動(dòng)手柄而破壞現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)。在方案一中 ,采 用步進(jìn)電機(jī) ,起精度受到一定程度上的限制。因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)要求中檔精度 ,所以在方案二 中改用交流伺服電機(jī) ,以提高相應(yīng)的精度。并且在方案二中以同步帶傳動(dòng)代替方案一 中的連接套 ,其益處在參考文獻(xiàn)［ 4］106-107 頁(yè)中可以見(jiàn)到 ,這里就不再重復(fù)了。 1.2 總體設(shè)計(jì)方案的確定 經(jīng)總體設(shè)計(jì)方案的比較和論證后 ,確定的經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu) 設(shè)計(jì)的總體方案示意圖

11、如裝配圖 001 所示。該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)既可以進(jìn)行機(jī)動(dòng)進(jìn)給 ,也 可以進(jìn)行手動(dòng)進(jìn)給。 該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) , 經(jīng)同步齒形帶傳動(dòng) ,驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床的橫向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。刀架采用 1 型列電動(dòng)刀架。 2 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算的主要內(nèi)容有 : 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)計(jì)算及選型、 同步帶 的設(shè)計(jì)計(jì)算與選型、同步帶輪的選擇、交流伺服電機(jī)的計(jì)算及選型、導(dǎo)軌副的選擇、 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的選擇。繪制橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的裝配圖以及各零件圖等。 2.1 已知條件 (1) 、床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 :400； (2) 、加工最大工件長(zhǎng)度 :1000； (3) 、快

12、移速度軸 4 軸 8； (4) 、定位精度軸 0.035, Z 軸 0.04； (5) 、重復(fù)定位精度軸 0.0075, Z 軸 0.01； (6) 、數(shù)控車床工作臺(tái)質(zhì)量 W:根據(jù)圖形尺寸粗略計(jì)算60; (7) 、橫向進(jìn)給切削力的確定 : 根據(jù)參考文獻(xiàn)［ 5］查出 : =3 ?5%⑸ 1 — 1 式中: —進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率 ; —主傳動(dòng)電機(jī)功率。 已知為 5.5,取比例系數(shù)為 5%,則由公式 1—1 可得： X 5% =5.5X 50.275 根據(jù)參考文獻(xiàn)查出 ： 61200n「[5] 1— 2 式中：n f—進(jìn)給系統(tǒng)效率，其范圍為0.15?0.20取n 0

13、.20; —進(jìn)給速度 ;查出： (1/2?1/3)[5] 1—3 取 1/3 由公式 1 —2： 61200X 0.20X 0.275/(4 ? 1/3) =2524.5(w) 為了安全起見(jiàn) ,取安全系數(shù)為 1.85,則: 2524.5X 1.85" 4680N 2.2 滾珠絲杠副的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 ,因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。 一般情況下 ,設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí) ,已知條件為 ：最大工作負(fù)載 （或平均工作負(fù)載 ）作用 下的使用壽命 ,絲杠的工作長(zhǎng)度 （或螺母的有效行程 ） ,絲杠的轉(zhuǎn)速 （或平均轉(zhuǎn)速 ）,滾道的 硬度及絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。 2

14、.2.1 設(shè)計(jì)步驟 通常的設(shè)計(jì)步驟為 ： A 、計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最大動(dòng)載荷 ; B、 從滾珠絲杠列表指出相應(yīng)最大動(dòng)負(fù)載的近似值，并初選幾個(gè)型號(hào)； C、 根據(jù)具體工作要求，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動(dòng)效率等方面 的要求，從初選的幾個(gè)型號(hào)中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定某一 型號(hào)； D、 根據(jù)所選的型號(hào)，列出或計(jì)算出其主要參數(shù)的數(shù)值，計(jì)算傳動(dòng)效率，并驗(yàn)算剛度 及穩(wěn)定系數(shù)是否滿足要求。 如不滿足要求 ,則另選其他型號(hào) ,再作上述計(jì)算和驗(yàn)算 ,直至 滿足要求為止。 2.2.2 設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)況 選用系列滾珠絲杠副。 A、 系列滾珠絲杠副主要參數(shù)的確定 按預(yù)期壽命

15、及軸向載荷進(jìn)行選擇 ： ()X1O6(轉(zhuǎn))[11] 式中 : —額定動(dòng)載荷 ; 一般情況下可以用平均軸向載荷予以代替 : (2)/3 [11] 式中 : —最大軸向載荷 ; —最小軸向載荷。 [11] =60 X 9.8+4680=5268N 60X 9.8=588N 所以： (2)/3=3078N 對(duì)于機(jī)車和精密機(jī)械通常取 20X 106(轉(zhuǎn)) [11] 則:： (20)1/32.71F[m[11]=8341.38N 2—1 2—2 2—3 2—4 計(jì)算出,可通過(guò)查表得到對(duì)應(yīng)的滾珠絲杠副的尺寸 ,選取 2505-4型號(hào)滾珠絲杠副 , 基本直徑為25大徑位24.5

16、絲杠導(dǎo)程Lo為5,滾珠直徑為3.175,滾珠列數(shù)為四列。 B、對(duì)選用的滾珠絲杠副的參數(shù)進(jìn)行核算 a軸向壓縮載荷F: 對(duì)各種支承條件下所支承的最大軸向載荷 ,是否會(huì)超過(guò)臨界載荷而失去穩(wěn)定性 , 造成穩(wěn)定失效 ,因此對(duì)保持絲杠不失去穩(wěn)定性的軸向壓縮載荷進(jìn)行驗(yàn)算。 滾珠絲杠受壓力作用后在彈性范圍內(nèi)的臨界穩(wěn)定載荷由下式計(jì)算 : (d0)42 [11] 2—5 式中為支承系數(shù)形式 20X 104(2); d0 為公稱直徑 (); 為滾珠直徑 (); 為絲杠軸的支承距離 ()。 所以: 20X104X(25-3.175)4/5552 =1.47X105 N 則： 1.47X 105/526

17、8>[ n] 式中：[n]為許用穩(wěn)定安全系數(shù)，當(dāng)絲杠垂直安置時(shí)]n] =2.5,水平安置時(shí)]n] =4; F 為最大軸向壓縮載荷。 由以上計(jì)算可知條件滿足。 a、 極限轉(zhuǎn)速的計(jì)算 ： 為使絲杠副在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不發(fā)生共振現(xiàn)象 ,應(yīng)對(duì)其極限轉(zhuǎn)速進(jìn)行核算。 當(dāng)絲杠發(fā) 生共振時(shí)的轉(zhuǎn)速稱為臨界轉(zhuǎn)速 ,以表示 ： 121X 106(d0) ? K1/22[11] 2—6 式中:d0為公稱直徑(); 為滾珠直徑 (); K 為支承結(jié)構(gòu)系數(shù) , 形式: 2.5。 極限轉(zhuǎn)速 n 應(yīng)滿足 : nv 0.8 [11]=0.8X1.36X 104=1.08X 104 2— 7 no(2 n ) [

18、11] 2— 8 =4000/(2 n )=6.4 X 102 因?yàn)閚ovn,所以條件滿足。 b、 滾珠絲杠副的預(yù)加負(fù)載： 為了消除螺母與絲杠間的軸向間隙 ,提高滾珠絲杠副的剛度與定位精度 ,在絲杠 和螺母間施加負(fù)載 ,其預(yù)加負(fù)載的大小為 ： 10[11]=834N c、 臨界轉(zhuǎn)速的核算 ： 絲杠的名義直徑： d0=25； 0[5]=200 2—9 查參考文獻(xiàn)[ 5]圖 5.7-91,支承為“固定 -固定”支承長(zhǎng)度 1568, 查參考文獻(xiàn)[ 5]圖 5.7-91, L與n的交線點(diǎn)在d0=25左側(cè),所以安全。 d、 效率計(jì)算： 查參考文獻(xiàn)： nB (B + ? ) [5] 2

19、—10 式中：B—螺紋的螺旋升角，可參考文獻(xiàn)]5] 5.7-41表，取B =3°3'; ?—摩擦角，? =0.003?0.004。 所以：? =13'45'' 則： n 3o3'/(3o3'+13'45')='93% e、 剛度檢驗(yàn) ： 查參考文獻(xiàn) ： △ =100()+50( n ), [5]卩 2—11 式中：E—彈性摸量2.1 X 102; F—工作負(fù)載，4680 N ; A —滾珠絲杠橫截面積，冗 /4 ? (d0)2= (25-3.175) 2=3.372; —滾珠直徑 (); G—切變摸量，8.4X 10; —滾珠絲杠截面慣性矩， 2.27X10-7m4; 代

20、入公式2 —11得：△=10.3 fl 查參考文獻(xiàn)]5]表5-10和表5-17, B級(jí)精度為401 300, 七級(jí)精度△ =15 i m, 八級(jí)精度厶=30i m,所以2005-5型絲杠的剛度是足夠的。 由于選用滾珠絲杠的直徑為 25,支承方式為型,所以穩(wěn)定性不成問(wèn)題。 2.3 同步帶的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.3.1 設(shè)計(jì)計(jì)算簡(jiǎn)況 A 、根據(jù)同步帶傳動(dòng)的工作條件確定傳動(dòng)的設(shè)計(jì)功率 : [4] 2—12 1.4?1.5取1.6則代入公式2—12得： 1.6 X 1.5=2.4 B、 確定帶的型號(hào)和節(jié)距，根據(jù)設(shè)計(jì)功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由同步帶選型圖中確定 所需采用帶的型號(hào)和節(jié)距分別為 L 型

21、，節(jié)距=9.525。同步帶選型圖選自美國(guó)同步帶傳 動(dòng)標(biāo)準(zhǔn) 11 24-1983,如參考文獻(xiàn)[ 4]圖 6-2 所示。 C、 選擇帶輪齒數(shù)乙和Z2：根據(jù)型號(hào)及小帶輪轉(zhuǎn)速n1,查參考文獻(xiàn)]4]表6-1所 列帶輪最小許用齒數(shù)，確定一帶輪齒數(shù)為： Z1=32，另一帶輪齒數(shù)為：Z2=1 X 32=32。 D、帶輪節(jié)圓直徑： d11/n⑷ 2—13 =9.525 X 32/n =97 d22/n ⑷ 2—14 =9.525 X 32/n =97 E、 確定同步帶的節(jié)線長(zhǎng)度 帶的節(jié)線長(zhǎng)度可根據(jù)帶圍繞兩帶輪的周長(zhǎng)計(jì)算得出： 2a + n (d12)/2+ na ?2)/360⑷ 2—15 =

22、2X 1250+n^ 97=554。58 圓整為 554。 式中： A 為兩傳動(dòng)輪的中心距； a如參考文獻(xiàn)]4]圖6-3所示。 F、 計(jì)算同步帶齒數(shù)： [4] 2—16 =554/9.525=58.163 圓整為 59。 G、 計(jì)算精確的中心距： A~{ M2-1/8 [ (Z21)/ n] 2} 1/2⑷ 2—17 =22 (2 21)/8=121.5 H、 確定同步=3.39帶設(shè)計(jì)功率為下所需的帶寬： a計(jì)算所選型號(hào)同步帶的基準(zhǔn)額定功率 P0 ()為： P0=(2) vX10-3[4] 2—18 式中：v—帶速()，其計(jì)算公式為： 3 1X 10-3/2 n

23、[4] 2—19 =(3000X 2n /60)X 9.525X 32X 10-3 =15.24 由公式 2—19得： P0=(X15.242)X 15.24X10-3 =3.39 F、M 的值可根據(jù)參考文獻(xiàn)［ 4］表 6-2 查出。 b、計(jì)算小帶輪的嚙合齒數(shù)，計(jì)算公式如下： Zi/2- i(Z2i)/ (2n 2A)⑷ 2—20 =16/2-0=8 c、確定實(shí)際所需帶寬：根據(jù)設(shè)計(jì)要求，帶的設(shè)計(jì)功率應(yīng)小于或等于帶所能傳遞 的額定功率，即V P0,額定功率可根據(jù)近似公式計(jì)算得出，如下所示： P~ P0⑷ 2—21 式中：一嚙合系數(shù)，當(dāng)嚙合齒數(shù)》6時(shí)，1; —寬度系數(shù)，即

24、(0)i/i.i4[4] 2—22 式中：—實(shí)際帶寬； b。一該種型號(hào)同步帶的基準(zhǔn)帶寬； 將上式化簡(jiǎn)為： P?P0(0)1/1.14>⑷ 2—23 移項(xiàng)得： > b0( P0) 1/1.14[4] 2— 24 =25.4(2.4/3.39) 1/1.14 =19.94 根據(jù)參考文獻(xiàn)[ 4]表 6-2 圓整為 25.4。 2.3.2 帶的工作的驗(yàn)算 可根據(jù)下列公式進(jìn)行驗(yàn)算： [ (0)2]vX 10-3[4] 2一25 =(1X 1X 244.46-1 X 0.095X 15.42)X 15.24X 10-3 =3.39 由于： 2.4 所以：P>,滿足條件要求。 綜

25、上所述，可選用的規(guī)格為220L，其接線長(zhǎng)為558.80,齒數(shù)為59。 2.4 同步帶輪的選型 同步帶輪已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化 ,因此同步帶輪設(shè)計(jì)歸結(jié)為同步帶輪型號(hào)的選擇。 根據(jù)同步帶傳送的計(jì)算， 查參考文獻(xiàn)[3]中同步帶選型表， 可選擇規(guī)格為 T5-32 的 A 型同步帶。其齒數(shù)為： 32，節(jié)徑為： 50.93，外徑為： 50.08，內(nèi)孔徑為： 20，臺(tái) 肩知覺(jué)為： 35。 2.5交流伺服電機(jī)的計(jì)算與選擇 1、選用螺桿驅(qū)動(dòng)方式的交流伺服電機(jī)，如下圖所示: 其中：運(yùn)動(dòng)部件重量 W為：60; 摩檫系數(shù)卩為：0.15; 外界施加的力F為：4680/9.8=477.5; 螺桿螺距P為：0,5;

26、 螺桿直徑D為：2.5 螺桿長(zhǎng)度L為：35; 傳遞效率n為：085; 驅(qū)動(dòng)部件比重P為：7.2 X 10-33; 傳動(dòng)裝置減速比1為：1/2。 2、求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩(): 2—26 2—27 2— 28 2—29 9.8 (卩①)(2X2nX 100n G) [14] 2— 25 =9.8(150+0.15X 60)/ (2X 2nX 100X 0.85) =2.23(N ? m) 要求：w 3、求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷慣性(): 運(yùn)動(dòng)部件的慣性： np D4 (32 X 104G4) [14] 將各個(gè)參數(shù)代入式2—26可得：0.24X 1

27、0-4 ? m2 工件的慣性： ⑴2? /10-4 ? (2n )2[14] 將各個(gè)參數(shù)代入式2—27可得：0.095X 10-4?m2。 注：上述的“ A”代表螺桿長(zhǎng)度(L); 對(duì)于螺桿： 22 n [14]。 [14] =0.34X 10-4 ? m2 4、電機(jī)的假擬選定： 從產(chǎn)品目錄中選出滿足上述 ()、()、()條件的電機(jī)， 其型號(hào)為： P20B10150D x S《100》。 5、加減速力矩(、)的計(jì)算： 加速力矩： [2n( N12) ? ( ) / (60 ?門(mén)[14] 2—30 將各個(gè)參數(shù)代入式2— 30可得：=2.45(N ? m) 減速力矩 :

28、[2n( N12) ? ( ) / (60 ) [14] 2— 31 將各個(gè)參數(shù)代入式2— 31可得：2(N ? m) 由上述計(jì)算可以看出，假擬選定電機(jī)滿足上述() 、()、()的計(jì)算條件 6、實(shí)際力矩()的計(jì)算： [( 2 2 2)] 1/2[14] 2—32 取 1/2,則： 3=1/6 將各個(gè)參數(shù)代入式 2—32可得： 2.236(N ? m) 由上述計(jì)算可以看出，假擬選定電機(jī)滿足上述()的計(jì)算條件 7、總結(jié)： 根據(jù)上述計(jì)算和論述可得：應(yīng)選用 P20B10150Dx S 《 100》型交流伺服電機(jī) 2.6 導(dǎo)軌副的選擇 導(dǎo)軌的作用是

29、支承和導(dǎo)向 ,也就是支承運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力作用 ,精確 的沿著確定的軌跡運(yùn)動(dòng) ,為此對(duì)裝配基準(zhǔn)的導(dǎo)軌提出如下要求。 1 、導(dǎo)向精度； 2、耐磨性； 3、 剛度； 4、 低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性。 目前機(jī)床上常用的導(dǎo)軌， 根據(jù)接觸角的摩擦情況可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌， 滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜 壓導(dǎo)軌。 數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)導(dǎo)軌主要直線型。 滾動(dòng)摩擦導(dǎo)軌具有摩擦系數(shù)小， 動(dòng) 靜摩擦系數(shù)差別小，啟動(dòng)阻力小，能微量準(zhǔn)確移動(dòng)，低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行，因而運(yùn) 動(dòng)靈活，定位精度高，通過(guò)預(yù)緊可以提高剛度和抗震性，承受較大的沖擊和振動(dòng)。和 靜壓導(dǎo)軌，滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，保養(yǎng)方便，是適合數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)用比 較理想的

30、導(dǎo)軌。 綜上所述，本設(shè)計(jì)應(yīng)選用滾動(dòng)導(dǎo)軌。 2.7 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì) 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架的設(shè)計(jì)是普通數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)機(jī)械方面的關(guān)鍵。 由微機(jī)控制的自動(dòng)轉(zhuǎn) 位刀架具有重復(fù)定位精度高， 工作剛度好，性能可靠，使用可靠以及工藝性好等特點(diǎn)。 在進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)時(shí)， 多采用外購(gòu)自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架。 一些機(jī)床 數(shù)控設(shè)備廠為用戶生產(chǎn)了系列自動(dòng)刀架，一些長(zhǎng)是參加了全國(guó)聯(lián)合計(jì)劃組織設(shè)計(jì)了 14，24，34 刀架后，又結(jié)合該廠生產(chǎn)刀架的經(jīng)驗(yàn)，吸收了型刀架結(jié)構(gòu)，原理之優(yōu)點(diǎn)， 還參考了國(guó)外專利自動(dòng)刀架的特點(diǎn)， 使刀架設(shè)計(jì)更為合理， 更為完美， 具有同類產(chǎn)品 最先進(jìn)的水平， 如常州武進(jìn)機(jī)床數(shù)控設(shè)備廠生產(chǎn)的系列自動(dòng)

31、刀架就是一例。 本設(shè)計(jì)就 選用該廠生產(chǎn)的 4-1 型系列選用于 140，620 的四工位自動(dòng)刀架 4620。選用自動(dòng)轉(zhuǎn)位 刀架必須搞清原理，自行設(shè)計(jì)的話要求更高。 自動(dòng)轉(zhuǎn)位刀架按其原理可分為： 1、螺旋轉(zhuǎn)位刀架； 2、十字槽輪轉(zhuǎn)位刀架； 3、凸臺(tái)棘式轉(zhuǎn)位刀架； 4、電磁式轉(zhuǎn)位刀架； 5、液壓式轉(zhuǎn)位刀架。 自動(dòng)刀架設(shè)計(jì)時(shí)，刀架要能自動(dòng)完成抬起，回轉(zhuǎn)，選位，下降，定位和壓緊，既 要設(shè)計(jì)出合理的機(jī)構(gòu)，又要檢測(cè)出各順序動(dòng)作的電信號(hào)，以便由控制系統(tǒng)加以控制。 刀架的抬起常采用的有： 利用壓縮彈簧的恢復(fù)力； 利用螺紋傳動(dòng)， 將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變 成軸向直線運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到刀架抬起。 刀架的回轉(zhuǎn)常采用

32、微電機(jī)通過(guò)蝸輪蝸桿使刀架抬到一定高度時(shí)， 由撥塊帶動(dòng)刀架 轉(zhuǎn)動(dòng)。刀架的迭位由刀架位置的編碼和微機(jī)程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。 刀架的下降常采用微機(jī)控制使微電機(jī)反轉(zhuǎn)， 由于斜面銷的棘輪作用， 刀架不跟隨 轉(zhuǎn)，只是下降。精度常采用錐型定位銷定位，端面鍵定位，后者優(yōu)于前者，所以端面 定位是最常用的。 壓緊刀架的壓緊力由微電機(jī)下降到位后而繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生， 合選的壓緊力應(yīng)呈切削 力的兩倍以上，壓緊力還應(yīng)能調(diào)整。 本設(shè)計(jì)選用的 4-1 型自動(dòng)刀架的工作原理類似于螺旋轉(zhuǎn)位刀架。 微機(jī)發(fā)出換刀信 號(hào)，使微電機(jī)工轉(zhuǎn)， 通過(guò)減速機(jī)構(gòu)和升降機(jī)構(gòu)將上刀體上升到一定位置時(shí)， 離合轉(zhuǎn)盤(pán) 起作用，帶動(dòng)上刀體旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)到所選刀位，發(fā)信盤(pán)

33、發(fā)出刀位信號(hào)，使微電機(jī)反轉(zhuǎn)， 反靠初定位，上刀體下降，齒輪盤(pán)嚙合，完成精定位，并通過(guò)蝸輪蝸桿，鎖緊螺母， 使刀架固緊。 當(dāng)夾緊力達(dá)到預(yù)先調(diào)好狀態(tài)時(shí)， 過(guò)流繼電器動(dòng)作， 切斷電源，電機(jī)停轉(zhuǎn)， 并向微機(jī)發(fā)出回答信號(hào)， 開(kāi)始執(zhí)行下道工序。 刀架的動(dòng)作順序簡(jiǎn)明的表示為： 微電機(jī) —減速器—升降機(jī)構(gòu)—上刀體上升 —轉(zhuǎn)位—信息符合—粗定位機(jī)構(gòu) —上刀體下降 — 精定位 —刀體鎖定 — 微電停轉(zhuǎn) —換刀回答信號(hào) —加工順序執(zhí)行。 2.8 預(yù)計(jì)結(jié)果 本人所設(shè)計(jì)的數(shù)控車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滿足經(jīng)濟(jì)型中檔精度機(jī)床的要求， 伺服電機(jī) 的大小滿足要求， 對(duì)滾珠絲杠直徑的選擇也滿足強(qiáng)度和剛度的要求， 并在橫向行程中 有電

34、控極限行程限位裝置。 也就是說(shuō)所設(shè)計(jì)的結(jié)果滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求， 達(dá)到了 預(yù)期性的效果，即到達(dá)了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)中的技術(shù)要求和工作要求。 3、結(jié)論 本設(shè)計(jì)主要研究了經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)及改造， 其中主 要是改造橫向手動(dòng)進(jìn)給裝置以及進(jìn)一步提高數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的定位精度、 重復(fù) 定位精度及可靠性等。 通過(guò)設(shè)計(jì)達(dá)到了經(jīng)濟(jì)型中檔精度數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的各項(xiàng) 性能指標(biāo)的要求。 而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)使我較好地了解和掌握了數(shù)控車床的工作原理 及組成等， 特別是對(duì)機(jī)械傳動(dòng)裝置有了深刻地認(rèn)識(shí)與了解。 本次設(shè)計(jì)主要解決了手動(dòng) 進(jìn)給裝置的可靠性問(wèn)題以及數(shù)控車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度、重復(fù)定位

35、精度等問(wèn) 題。在手動(dòng)進(jìn)給裝置的可靠性問(wèn)題中主要是針對(duì)先前手動(dòng)進(jìn)給裝置的不安全問(wèn)題和不 能可靠運(yùn)行等因素加以改造， 其具體改造見(jiàn)設(shè)計(jì)部分， 這里就不再累述了。 通過(guò)改造， 使數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的安全可靠性得到加強(qiáng)， 同時(shí)也使得在機(jī)床檢驗(yàn)好后的工作 過(guò)程中，不至于被他人轉(zhuǎn)動(dòng)而破壞現(xiàn)場(chǎng)工作狀態(tài)?？偠灾?，此結(jié)構(gòu)既簡(jiǎn)單又可靠。 至于精度問(wèn)題， 由于所做的設(shè)計(jì)為經(jīng)濟(jì)型中檔精度的數(shù)控車床， 所以應(yīng)適當(dāng)?shù)靥岣咂?各精度（定位精度、重復(fù)定位精度、反向偏差等） 。為此本設(shè)計(jì)采取以下各措施提高 其精度： 1、用交流伺服電機(jī)代替以前的步進(jìn)電機(jī)； 2、采用同步帶傳動(dòng)代替連接套傳動(dòng)； 3、優(yōu)化導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)； 4

36、、選取適宜的滾珠絲杠直徑，在保證數(shù)控機(jī)床必須的慣量匹配的前提下，加大 滾珠絲杠的直徑以提高滾珠絲杠的軸向剛度。 這些做法的優(yōu)點(diǎn)在各個(gè)參考文獻(xiàn)中均有 論述，這里也就不加以重復(fù)了。 這樣做后， 使數(shù)控車床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的各精度都得以 提高，以達(dá)到中檔精度機(jī)床的設(shè)計(jì)要求。 由于安全可靠性的加強(qiáng)和精度的進(jìn)一步提高， 所以該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)與以前的橫向 進(jìn)給機(jī)構(gòu)相比有加工精度高、質(zhì)量好、效率高以及效益好等特點(diǎn)。當(dāng)然，由于本人的 水平有限， 該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)再所難免存在一些不足之處。 主要是機(jī)床的動(dòng)靜摩擦死區(qū) 及爬行等問(wèn)題，為了減少爬行，應(yīng)選用具有良好防爬行性能的優(yōu)質(zhì)聚四氟乙烯軟帶， 減少摩擦副的綜合摩擦系數(shù)。

37、 此外，還應(yīng)設(shè)計(jì)更佳的油溝形式， 選用黏度高的潤(rùn)滑油 （如 40、50 等），以提高油膜的剛度。 工作小結(jié)與致謝 短暫而寶貴的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）即將結(jié)束了，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的鍛煉，使我從 中受益非淺。 畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們大學(xué)四年學(xué)習(xí)生活的最后一個(gè)階段， 也是檢查我們四年 以來(lái)學(xué)習(xí)情況的階段， 是我們大學(xué)生活必不可少的一個(gè)階段。 我對(duì)該次畢業(yè)設(shè)計(jì)比較 重視，一來(lái)是為了把握好這次學(xué)習(xí)的機(jī)會(huì)； 二來(lái)是為了使自己通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)檢驗(yàn) 一下自己的學(xué)習(xí)情況，發(fā)現(xiàn)自己的不足之處， 以為將來(lái)的學(xué)習(xí)和工作做好充分的準(zhǔn)備。 因此，雖然有“非典”的干擾，但是我還是靜下心來(lái)去做這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，每天到教室 或機(jī)房做設(shè)計(jì)。畢

38、業(yè)設(shè)計(jì)包括許多的小的環(huán)節(jié)，如文獻(xiàn)綜述、畢業(yè)實(shí)習(xí)、繪制裝配圖 和零件圖以及寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)等部分。 其中，每一個(gè)環(huán)節(jié)都是必不可少的， 都對(duì)是我們 有幫助的。通過(guò)文獻(xiàn)綜述， 使我對(duì)自己所做課題以及相關(guān)內(nèi)容有了進(jìn)一步了解， 且為 設(shè)計(jì)做好了一定的準(zhǔn)備； 通過(guò)畢業(yè)實(shí)習(xí)， 使我能夠理論與實(shí)踐相結(jié)合， 并且鞏固了所 學(xué)的專業(yè)知識(shí)，同時(shí)也為畢業(yè)設(shè)計(jì)積累了一些經(jīng)驗(yàn)和資料。通過(guò)繪圖、寫(xiě)論文，使我 的繪圖能力進(jìn)一步提高， 同時(shí)也提高了打字速度和的操作能力。 總之，通過(guò)這次設(shè)計(jì) 使我受益非淺，雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)的時(shí)間不長(zhǎng)，但是我從中學(xué)到的知識(shí)和方法是豐富的。 當(dāng)然，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)也發(fā)現(xiàn)了自己的一些不足之處， 這對(duì)進(jìn)一步提高

39、自己起了一 定程度的積極作用。 因此，這次畢業(yè)設(shè)計(jì)為將來(lái)從事實(shí)際工程技術(shù)工作奠定了良好的 基礎(chǔ)。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)由鹽城市機(jī)床高級(jí)工程師沙愛(ài)民老師的指導(dǎo)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中， 沙老師教給我許多設(shè)計(jì)的方法以及一些實(shí)用的技巧， 在此對(duì)沙老師的熱情指導(dǎo)表示衷 心的感謝。在設(shè)計(jì)過(guò)程中姜煜林等多位老師以及許多同學(xué)也給予了幫助及指導(dǎo)在此也 表示衷心的感謝，同時(shí)，也感謝學(xué)校及機(jī)械系的大力支持。 參考文獻(xiàn) 1 沙愛(ài)民 . 數(shù)控車床橫向自動(dòng)進(jìn)給裝置的設(shè)計(jì)改進(jìn)，機(jī)械科學(xué)和技術(shù)， 1998 年 5 月第 27 卷，第 3 期： 55 頁(yè) 2 徐亞明，大型車控車床的進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與分析， 機(jī)械制造， 1998年，第

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