XK714數(shù)控銑床總體設(shè)計及立柱的設(shè)計專業(yè)：機械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)號： 姓名： 指導(dǎo)老師： 職稱： 摘要本文是以XK714型立式數(shù)控銑床立柱的設(shè)計為研究對象，主要進行立柱傳動系統(tǒng)的設(shè)計。根據(jù)給定的參數(shù)的要求，對進給傳動結(jié)構(gòu)和各部件：導(dǎo)軌、絲杠、支撐軸承、驅(qū)動電機進行具體計算、并選型，再逐一對選定的部件進行強度、壽命校核確定各設(shè)計部件的可靠性和可行性。導(dǎo)軌采用直線滾動導(dǎo)軌，摩擦系數(shù)小，反應(yīng)速度快，動態(tài)響應(yīng)好。進給傳動采用雙螺母滾珠絲杠，確保高定位精度；同時滾珠絲杠采用預(yù)拉伸裝置，補償熱膨脹。最后通過對機械傳動的誤差計算與分析從理論上確定所設(shè)計的各部件符合設(shè)計要求。利用solidworks繪制出立柱部分總裝配圖和關(guān)鍵零件圖。關(guān)鍵詞：立式數(shù)控銑床； 導(dǎo)軌； 絲杠； 校核一緒論（一）.概述1.我國數(shù)控機床的發(fā)展現(xiàn)狀國內(nèi)一些專家在對我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進行了分析，得出了如下的結(jié)論：一是我國數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)化低，與國外發(fā)達國家數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)相比仍有很大差距。二是高速、柔性、精密機床配套技術(shù)的自主研發(fā)能力低。數(shù)控機床的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計、制造的配套環(huán)節(jié)、集成技術(shù)和制造工藝等方面比較落后。三是適應(yīng)市場經(jīng)濟需求的以企業(yè)為主體、產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系尚未形成，無法有效整合相關(guān)技術(shù)、產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢，形成合力開展聯(lián)合攻關(guān)，共同打造技術(shù)創(chuàng)新平臺。四是缺乏吸引高層次、高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境，造成數(shù)控機床領(lǐng)域共性關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新能力不足。五是對國外技術(shù)重引進、輕消化吸收的問題仍很突出。2.我國數(shù)控機床的發(fā)展趨勢目前，世界先進制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機床正在朝著以下幾個方面發(fā)展。（1） 高速度、高精度化。速度和精度是數(shù)控機床的兩個重要指標(biāo)，它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量。（2） 多功能化配有自動換刀機構(gòu)的各類數(shù)控銑床，能在同一臺機床上同時實現(xiàn)銑削、鏜削、鉆削、車削、鉸孔、擴孔、攻螺紋等多種工序加工，現(xiàn)代數(shù)控機床還采用多主軸，多面體切削，即同時對一個零件的不同部位進行不同方式的切削加工。（3） 智能化現(xiàn)代數(shù)控機床將引進自適應(yīng)控制技術(shù)，根據(jù)切削條件的變化，自動調(diào)節(jié)工作參數(shù)，使加工過程中能保持最佳工作狀態(tài)，從而得到較高的加工境地和較小的表面粗糙度，同時也能提高刀具的使用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率。 二 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計（一）數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)組成1.數(shù)控銑床組成數(shù)控銑床的機械結(jié)構(gòu)主要由：(1)主傳動系統(tǒng)；(2)進給傳動系統(tǒng)；(3)支撐件；(4)輔助裝。本次設(shè)計的銑床采用工作臺移動，主軸升降轉(zhuǎn)動的布局形式。2.XK714主傳動系統(tǒng)方案的確定為了適應(yīng)不同的加工要求，目前主傳動系統(tǒng)分為三種變速方式：（1）、二級以上齒輪變速系統(tǒng)；（2）、一級帶傳動方式；（3）、調(diào)速電動機直接驅(qū)動方式。由于二級以上齒輪變速系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu)。通常使用滑移齒輪實現(xiàn)二級變速的主傳動系統(tǒng)?；讫X輪的移位大都采用液壓驅(qū)動。因為數(shù)控銑床使用可調(diào)無機變速交流、直流電動機，所以經(jīng)齒輪變速后，實現(xiàn)分段無級變速，調(diào)速范圍增加。其優(yōu)點是能夠滿足各種切削運動的轉(zhuǎn)矩輸出，且具有大范圍調(diào)速的能力。故本次設(shè)計采用二級以上齒輪變速系統(tǒng)。三數(shù)控銑床立柱部分總體方案設(shè)計思路（一）計算切削功率1.切削功率的計算銑削時切削公式： FZ=PV103 FZ-主切削力； 機械效率，取=0.8； v-主軸的計算轉(zhuǎn)速；2.電動機的計算和初選用一下公式初選電動機的功率pL=Pcc=3.1kw；其中c為銑床傳動總的機械效率，c=0.90則主軸電動機選用3.1KW，額定轉(zhuǎn)速為：2500r/min;最高轉(zhuǎn)速為：6000r/min。（一） .滾珠絲杠覺得設(shè)計計算1.計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力最大軸向負載力：Famax=F+FV=282.65N最小軸向負載力：Famin=F0=15.45N2.滾珠絲杠的動負荷計算與直徑估算確定滾珠絲杠的導(dǎo)程L0 L0=Vmaxinmm3.計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速：nm=q1100n1+q2100n2+qn100nn=560r/min4.確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷按預(yù)定工作時間估算：Cm=360nmLhFmfw100ffca=4529.6N 5.數(shù)控銑床滾珠絲杠的計算切削方式軸向載荷/N進給速度/(m/min)時間比例/(%)備注強力切除282.65v1=0.610 F1=Famax粗加工 71.98 v2=0.8 30F2=Famin+20%Famax精加工29.58 v3=150F3=Famin+5%Famax快移和鉆鏜定位15.45 v4=810F4=Famin四總結(jié) 本次課程設(shè)計主要是立式數(shù)控銑床總體方案設(shè)計及立柱部分的設(shè)計。立柱是承載主軸箱實現(xiàn)機床Z向進給運動的重要部件。在其上擬設(shè)計Z向的導(dǎo)軌，在兩導(dǎo)軌間擬設(shè)計安裝Z方向的滾珠絲杠裝置。因此，立柱的設(shè)計同樣要解決好提高剛性的問題?？傮w方案設(shè)計的思路主要是對立柱上Z向進給傳動的重要部件：滾珠絲杠螺母副的類型、絲杠支撐方式、以及軸承、聯(lián)軸器、電機、導(dǎo)軌的選擇，以及銑床Z向傳動主要精度的提高措施。1、 選用內(nèi)循環(huán)雙螺母滾珠絲杠螺母副作為Z軸向傳動機構(gòu)。2、 為了使設(shè)計的數(shù)控機床達到預(yù)定的精度、剛度的要求，滾珠絲杠采用兩端固定式（F-F）的支撐方式。3、 為了保證其高速、高精度可靠性，及經(jīng)濟因素。選用600接觸角推力角接觸球軸承。兩端選用DF型安裝。4、 選用利用夾緊螺絲固定的單節(jié)夾緊螺絲固定式聯(lián)軸器，使電機與滾珠絲杠直接，實現(xiàn)無鍵傳動，無反向間隙，還可以調(diào)節(jié)安裝時間軸度。5、 交流伺服電動機具有響應(yīng)迅速、精度和效率高、負載能力大、控制性能優(yōu)越等優(yōu)點，被廣泛使用在閉環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中，故本設(shè)計選用交流伺服電機。6、 在立柱兩側(cè)設(shè)置有支撐主軸箱的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌采用直線滾動導(dǎo)軌，導(dǎo)軌滑塊為四個，導(dǎo)軌采用楔塊進行固定安裝。7、 在Z向?qū)к?，設(shè)計了伸縮式不銹鋼防護罩，以防Z向?qū)к壓蜐L珠絲杠；8、 提高立柱的剛度是設(shè)計立柱部分的關(guān)鍵。立柱采用長方體開式結(jié)構(gòu)，在其內(nèi)腔合理布筋，以加強立柱部件的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度。參考文獻1 夏田.數(shù)控加工中心設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.2 陳秀寧，施高義.機械設(shè)計課程設(shè)計（第三版）.杭州：浙江大學(xué)出版社，2007.3 現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊編委會.現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊（上冊）.北京：機械工業(yè)出版,2006.64 王為，汪建曉.機械設(shè)計.武漢：華中科技大學(xué)出版社，2007.5 戴曙.金屬切削機床.北京：機械工業(yè)出版社，1993.56 孫恒，陳作模，葛文杰.機械原理（第七版）.北京：高等教育出版社，2006.7 成大先.機械設(shè)計手冊（第五版）第4卷.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20088 文懷興，夏田.數(shù)控機床系統(tǒng)設(shè)計.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2005.9 中國南京工藝裝備制造有限公司.中國工藝，2008版：7610 馬賢智.實用機械加工手冊.沈陽：遼寧科學(xué)技術(shù)出版社，2002.11 李金伴，馬偉民.實用數(shù)控機床技術(shù)手冊.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2007.12 黃如林.切削加工簡明實用手冊（第二版）.北京化學(xué)工業(yè)出版社，2009.13 胡占齊.機床數(shù)控技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，200214 蔡厚德，李剛炎.數(shù)控機床構(gòu)造.北京：北京理工大學(xué)出版社，200715 徐宏海，謝富春.數(shù)控銑床.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.1216 徐宏海，謝富春.數(shù)控銑床.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003.1017 鄧三鵬，劉朝華，田南平.數(shù)控機床結(jié)構(gòu)及維護.北京：機械工業(yè)出版社，2003.118 沈兵.數(shù)控機床數(shù)控系統(tǒng).北京：清華大學(xué)出版社，200119 李鐵堯.金屬切削機床.北京：機械工業(yè)出版社，199020 林其駿.機床數(shù)控系統(tǒng).北京：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1991