數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)【說明書+CAD】
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南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 1 南京 工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )外文資料翻譯 原 文 題 目 : Evaluation of diamond tool wear 原 文 來 源 : International Journal of Advanced Manufacturing Technology (2005) 26: 959 964 學(xué) 生 姓 名 : 謝順 學(xué) 號(hào): 231120333 所在院 (系 )部: 工業(yè)中心 專 業(yè) 名 稱: 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 2 金剛石刀具磨損的評(píng)價(jià) W .Polini S .Turchetta 收到: 5月 28日 2003/接受: 1月 9日 2004/出版: 2004年 5月 19,斯普林格倫敦 有限公司 2004 年 摘要 目前的研究提出了一個(gè)關(guān)于燒結(jié)而成的金剛石刀具磨損的測(cè)試 草案 。 一系列 能 夠表達(dá)刀具磨損等級(jí)特征的參數(shù) , 以及這些參數(shù)與被檢驗(yàn)刀具的切削能力之間的關(guān) 系 被建立起來。 該 草案 制定了即將要進(jìn)行測(cè)試的過程、需要的儀器 、所用 材料的性 質(zhì)特征以及提交測(cè)得實(shí)驗(yàn)結(jié)果的報(bào)告的格式。此先進(jìn)的測(cè)試 草案 表明了一種普遍可 用的測(cè)量金剛石刀具磨損的方法。這也是正確地進(jìn)行磨損試驗(yàn)與可靠地解釋試驗(yàn)結(jié) 果的依據(jù)。 草案 發(fā)展到迄今主要是應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn), 分析所得測(cè)量值的遲緩性和精確性。假使缺少全部標(biāo)準(zhǔn),該草案 能夠吸引國內(nèi) 和國外的標(biāo)準(zhǔn)制定機(jī)構(gòu)的關(guān)注。 該草案 也已經(jīng)應(yīng)用于兩種類型的刀具,所測(cè)定的結(jié) 果顯示很可靠并且可以應(yīng)用。研究中擬定的測(cè)試 草案 使克服有關(guān)刀具性能技術(shù)數(shù)據(jù) 不足的難題成為可能,由于刀具的生產(chǎn)具有專利性質(zhì),所以,該 草案 在這個(gè)領(lǐng)域是 個(gè)很典型的提議。 關(guān)鍵 詞 : 切削 刀具;燒結(jié)金剛石 銑刀 ;宏 觀 幾何磨損參數(shù);測(cè)試 草案 ;磨損 1 引言 在工業(yè)領(lǐng)域中和城市建設(shè)中,由于不斷增加對(duì)擁有復(fù)雜幾何形狀的天然石材元 件提供的強(qiáng)烈需求,這就必須要使用日益增加的自動(dòng)柔性機(jī)床,例如數(shù)字控制組合 加工中心。這些加工中心能夠通過金剛石磨削來實(shí)現(xiàn)大量的操作指令。現(xiàn)在還沒有 對(duì)這樣的作業(yè)實(shí)行切屑過程優(yōu)化的研究,所以,一種時(shí)而不完美的解決方法已經(jīng)被 接受。優(yōu)化就意味著降低加工成本 切屑時(shí)間 改進(jìn)不同的影響因素所得到的產(chǎn)品 質(zhì)量,例如切屑力、刀具的性質(zhì)、過程溫度和振動(dòng)。決定性的一點(diǎn)就是現(xiàn)行的刀具 。與磨損 過程相關(guān)的刀具性質(zhì)的優(yōu)化會(huì)帶來整個(gè)過程的優(yōu)化?,F(xiàn)在的研究目的是理 解金剛石刀具的磨損過程。這種研究對(duì)能量損耗和刀具壽命有很大的影響。特殊地 ,金剛石刀具磨損需要適當(dāng)?shù)慕缍ê蜏y(cè)量。總而言之,以清晰明確的方式建立相關(guān) 參數(shù)是非常必要的,這些參數(shù)可以通過可靠并且可利用的程序來描述磨損過程和測(cè) 量方法。目前研究的目的是確定一個(gè)關(guān)于金剛石燒結(jié)刀具磨損的測(cè)試 草案 。由于缺 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 3 少用來指導(dǎo)有關(guān)金剛石燒結(jié)刀具磨損試驗(yàn)方法的書目參考和標(biāo)準(zhǔn),而且還要進(jìn)行可 獲得應(yīng)用性和比較性較好的試驗(yàn)結(jié)果的宏幾何學(xué)磨損試驗(yàn),這使得制定一個(gè)可提供 普遍正確樣式的適 應(yīng)性好的測(cè)試 草案 變得緊迫。此 草案 是正確地進(jìn)行試驗(yàn)和可靠地 解釋試驗(yàn)結(jié)果必不可少的工具。它為石料切削公司比較生產(chǎn)商所賣相似刀具的性能 提供了可行性。但是,在切削過程中,存在的性能還是有所不同。實(shí)際上,從目前 的狀況看,現(xiàn)在市場(chǎng)上的金剛石刀具完全通過它們所擁有的材料的性能來描述,而 其他的技術(shù)特性都受限于產(chǎn)業(yè)專利,所以,云石和花崗巖加工公司卻全然不知。這 個(gè) 草案 能夠讓刀具生產(chǎn)商通過和其他競(jìng)爭(zhēng)者比較來評(píng)價(jià)他們的刀具性能,與此同時(shí) ,還可以利用賣方刀具的有效期信息來配備他們的供應(yīng)。這最后的方面代表一種服 務(wù),即變換器要求增加持續(xù) 的強(qiáng)迫動(dòng)作。對(duì)于單刃刀具來說,組成這個(gè) 草案 的指標(biāo) 已經(jīng)從現(xiàn)存的標(biāo)準(zhǔn)中去除。發(fā)展到迄今的 草案 認(rèn)為試驗(yàn)是在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行的,指定 試驗(yàn)涉及的精度和遲緩性。此 草案 容許金剛石過程磨損知識(shí)的發(fā)展,這種金剛石是 構(gòu)成加工天然石材的刀具,也是構(gòu)成加工優(yōu)化方法的基本。下面的段落用來描述加 工天然石材的金剛石刀具的性能,以及它們自身與磨損的關(guān)系。測(cè)試 草案 及其在兩 種刀具上的應(yīng)用將在接下來的段落里描述。 2 加工天然石材的金剛石燒結(jié)刀具的磨損 應(yīng)用于天然石材加工的金剛石刀具可以根據(jù)刀削工具來分類:如線狀刀具、片 狀刀具、盤狀刀具和磨削刀 具,還有加工平面的機(jī)床,例如具有不同類型和輪廓的 磨床和銑床。兩個(gè)例子中的刀具都由支承、超級(jí) -金剛研磨料顆粒和結(jié)合體組成。支 承是研磨料顆粒固定在刀具的那部分,它賦予刀具適當(dāng)?shù)男问?,它把機(jī)械能從機(jī)床 輥?zhàn)觽鬟f到研磨料顆粒,同時(shí)吸收加工過程中產(chǎn)生的力。超級(jí) -金剛研磨料顆粒擔(dān)負(fù) 著去除材料的任務(wù),它的性能是粒度測(cè)量、造型和限制基體密集度。粒度測(cè)量表示 對(duì)超級(jí) -金剛研磨料顆粒尺寸的測(cè)量,根據(jù)實(shí)際存在的晶粒性質(zhì)判斷,研磨料顆粒的 形式可能是規(guī)則的,也可能是不規(guī)則的。密集度是扇形單位容量的重量值。結(jié)合體 是用研磨料顆粒來阻塞刀具支 承的硅鋁合金,利用工業(yè)上正確的技術(shù)方法,它能夠 更加經(jīng)濟(jì)地用來實(shí)現(xiàn)切屑加工、銑削加工、磨削加工、精加工以及仿形加工等。此 結(jié)合體必須保證兩個(gè)相反的要素:提高切屑能力和延長刀具壽命。最后,結(jié)合體必 須具有適用于超級(jí) -金剛研磨類型刀具磨損的抵抗力,例如允許試驗(yàn)過程中出現(xiàn)與之 相關(guān)的隆起以及被加工材料的性征,但最重要的是此結(jié)合體必須要允許存在于母體 內(nèi)部新的晶粒積極的彌補(bǔ)已磨損晶體的損失。配制此結(jié)合體混合物的金屬有鐵、銅 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 4 、鎢、鈷、以及鎳。金剛石刀具磨損是金剛石晶粒和刀具材料結(jié)合物磨損發(fā)展的結(jié) 果。它可以用下面的步驟順序來描述 。 首先,由于結(jié)合面的腐蝕,結(jié)合體表面的晶體隆起不斷增加使晶粒和工件相接 觸。一種突起的結(jié)晶物出現(xiàn)在刀具表面。這種微小高度的隆起導(dǎo)致刀具切屑能力的 下降。這種堅(jiān)硬的結(jié)合體將會(huì)使超級(jí) -金剛研磨料顆粒曝光變得很困難,以至于在金 剛石晶粒完全出現(xiàn)在結(jié)合體上之前,刀具區(qū)段就產(chǎn)生了研磨。結(jié)合體的逐漸腐蝕使 全部的結(jié)晶物出現(xiàn)在刀具區(qū)段的表面上所有的結(jié)晶體是具有較大高度隆起和微小表 面破壞的金剛石顆粒。它具有很好的切屑性能。一旦工件被接觸,晶粒便大量地環(huán) 繞形成,以至于在晶粒頂部好似形成一個(gè)小高原,它可以產(chǎn)生磨光晶粒的機(jī)械摩擦 和熱作 用。部分晶粒的高百分率使刀具區(qū)段的表面變得透明,這會(huì)導(dǎo)致效率較低的 切屑能力。刀具旋轉(zhuǎn)所帶來與工件的間歇性接觸,導(dǎo)致金剛石晶粒產(chǎn)生周期性載荷 。由于工件的不同特性和機(jī)械振動(dòng),這種現(xiàn)象會(huì)被擴(kuò)大。金剛石晶粒的產(chǎn)物可以通 過增加晶體表面的切屑邊緣數(shù)量的微裂縫和微裂紋來描述,盡管他們會(huì)減小滲透深 度。磨損的逐漸加劇會(huì)導(dǎo)致完全破碎的微粒或者母體的破損,這種磨損會(huì)使金剛石 晶粒被釋放。由于結(jié)合體金剛石晶粒的釋放以及產(chǎn)生的組織分裂,使得這種脫落成 為一種現(xiàn)象。當(dāng)金剛石晶粒在其有效期結(jié)束前從金屬粘合物上脫落,這會(huì)加速刀具 的磨損。在這個(gè) 例子中,最終的分裂將會(huì)很大,它將包括在金剛研磨料顆粒出現(xiàn)前 所考慮到的結(jié)合體磨損。相反地,如果晶粒在它的使用壽命結(jié)束后從金屬結(jié)合體上 脫落,分裂將不會(huì)很深,移動(dòng)新的晶粒也不需要消耗太多的結(jié)合體體積。脫落現(xiàn)象 歸結(jié)為切屑力或保持固定金剛石結(jié)構(gòu)的凝聚力的增加。新的晶粒將會(huì)出現(xiàn)在刀具加 工表面,此時(shí),磨損周期將再一次開始。 金剛石刀具磨損的進(jìn)程消耗組成刀具的金剛石和結(jié)合物質(zhì)。這就意味著整個(gè)刀 具的重量和直徑尺寸的減少以及金剛石刀具圓柱形狀的改變。刀具從它原始的 圓柱 邊界線處開始移動(dòng)我們通過決定于整個(gè)刀具的四個(gè)變量對(duì)金剛石磨頭 的耗損進(jìn)行評(píng) 價(jià):刀具重量的減少;刀具直徑的減小;刀具外形圓柱度和磨削率的變化。圓柱度 是旋轉(zhuǎn)表面上所有的點(diǎn)與公共軸線等距離的狀態(tài)。 這三個(gè)宏幾何學(xué)變量都與磨損進(jìn)程直接相關(guān),同時(shí),它們的測(cè)量都很容易???以用來監(jiān)視石料加工過程中的磨頭磨損。它們被叫做宏幾何學(xué)磨損變量。 3 燒結(jié)金剛石刀具的宏幾何學(xué)磨損測(cè)試 草案 關(guān)于宏幾何學(xué)磨損的 草案 明確了測(cè)試過程中的待加工材料,工件的標(biāo)準(zhǔn)條件, 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 5 工件的性質(zhì);使用的冷卻液和應(yīng)用的切削條件。在進(jìn)行試驗(yàn)的過程中,機(jī)床必須具 有剛性的結(jié)構(gòu),不能有振動(dòng)的傾向和不規(guī)則的變形。試驗(yàn)用的機(jī)床要有控制 速度持 續(xù)變化的指令,來補(bǔ)償現(xiàn)行加工過程中應(yīng)用的整個(gè)速度范圍。實(shí)現(xiàn)有關(guān)刀具壽命試 驗(yàn)所采用的方法與完成有關(guān)注釋觀測(cè)結(jié)果和測(cè)量的方法相同。宏幾何學(xué)磨損試驗(yàn)由 順次進(jìn)行的各種切削過程和插入介于兩切口之間的宏幾何學(xué)磨損參數(shù)測(cè)量值組成。 試驗(yàn)報(bào)告要由關(guān)于去除材料體積的紅幾何學(xué)磨損參數(shù)相關(guān)趨勢(shì)的圖表,下面是我們 草案 的全部正文。 3.1 機(jī)床材料 使用在天然石材加工領(lǐng)域的材料有很大的數(shù)目,利用不同性質(zhì)的材料或者性質(zhì) 相似的材料進(jìn)行對(duì)比性試驗(yàn)是不可取的。由于此原因,所用機(jī)床材料的性能必須規(guī) 定在試驗(yàn)一覽表中根據(jù)表 2 所列出了兩種論述的 花崗巖的具體細(xì)節(jié),這兩種花崗石 是:黑色非洲花崗巖和撒丁島花崗巖。 3.2 工件的標(biāo)準(zhǔn)條件 切屑試驗(yàn)必須包含整個(gè)刀具的表面(例如,切屑徑向深度必須要等于刀具的直 徑)。在試驗(yàn)過程中,必須要在能夠減小工件的振動(dòng)且具有一定面積的板坯上進(jìn)行試 驗(yàn)。固定工件的轉(zhuǎn)軸和平臺(tái)必須要保持良好穩(wěn)定性和平衡性。必須要避免工件定位 在工作臺(tái)時(shí)產(chǎn)生的變形。 3.3 刀具 刀具的劇烈磨損決定于現(xiàn)行刀具的組成材料。在繼續(xù)的試驗(yàn)過程中,所使用的 刀具的特性必須根據(jù)表 3中論述的兩種刀具的指示信息進(jìn)行規(guī)定。 3.4 切削液 所有切削液不變的切屑試驗(yàn)都 必須利用水作為切削液,這樣才能完成。切削液 必需直接噴濺在刀具表面上并且完全作用在刀具的工作部分,如果可能的話,最好 顯示后續(xù)試驗(yàn)過程的噴濺能力和噴流壓力。 3.5 切削條件 所有切削試驗(yàn)中的進(jìn)給速度 f、軸向切削深度 a和切削速度 vt不能組成主要的試 驗(yàn)變量切削條件必須要用到表 4 中所示的參考值。如果研究的目的是評(píng)價(jià)刀具磨損 和切削參數(shù)之間的關(guān)系,那么切削條件必須通過實(shí)驗(yàn)技術(shù)方法( DOE)的設(shè)計(jì)制定許 多不同的等級(jí),使其包含在來自產(chǎn)業(yè)觀點(diǎn)興趣的范圍內(nèi)。 3.6 宏幾何學(xué)磨損試驗(yàn)法 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 6 3 .6 .1 引言 刀具耐用度試驗(yàn)的 目的是通過實(shí)驗(yàn)性檢驗(yàn)確定一個(gè)或幾個(gè)參數(shù)如何產(chǎn)生對(duì)切削 刀具壽命的影響。由于加工方法的不同,決定特殊材料切削刀具壽命結(jié)束的原因也 常常是不同的。最簡(jiǎn)單的例子就是發(fā)生在刀具完全報(bào)廢的時(shí)候。在大量的實(shí)例中, 刀具的逐漸磨損和所實(shí)行的切削操作都令人感到很不滿意,例如,切削力的增加和 加工過程中的變形和振動(dòng)。固定比較性的因素決定刀具壽命的終止。 金剛石刀具磨損是金剛石和結(jié)合體逐漸消耗的結(jié)果。金剛石晶粒的磨損與晶粒 的性質(zhì)的關(guān)系緊密相關(guān),粘結(jié)體的消耗是粘結(jié)硬化的函數(shù),宏幾何作用就是組成區(qū) 段層的金剛石晶粒消失和損壞以及結(jié)合體的腐蝕 。宏幾何作用的結(jié)果會(huì)導(dǎo)致刀具直 徑和重量隨著刀具柱狀形狀的適時(shí)變化而減小。金剛石刀具磨損的發(fā)展強(qiáng)烈地影響 刀具的性能,而且還會(huì)影響到石材加工的效果和效率。實(shí)際上,一個(gè)磨損的刀具會(huì) 加快切屑能力的損失,增加制造切屑過程中的振動(dòng)的數(shù)目以及產(chǎn)生斷續(xù)切屑過程的 可能性。所以,最終的石材制品上就會(huì)出現(xiàn)片狀或波浪形誤差。因此,刀具的性能 是石材加工的關(guān)鍵因素。 3 .6 .2 機(jī)床 在測(cè)試過程中,應(yīng)用于試驗(yàn)的機(jī)床一定要具備剛性結(jié)構(gòu),而且不能具有不規(guī)則 振動(dòng)和彎曲變形的趨勢(shì)。試驗(yàn)用的機(jī)床要有控制速度持續(xù)變化的指令,來補(bǔ)償現(xiàn)行 加工過 程中應(yīng)用的整個(gè)速度范圍。此外,變化的速度指令容許切屑速度的精確設(shè)定 ,還可以減少獲得刀具壽命曲線所需要的時(shí)間。 3 .6 .3 儀器設(shè)備 為了能夠驗(yàn)證顯示在當(dāng)時(shí)指示儀器上的誤差,必須要準(zhǔn)備好實(shí)行必要測(cè)量并且 制造準(zhǔn)確的下列儀器: 記錄切屑時(shí)間的秒表 測(cè)量刀具尺寸的具有測(cè)微裝置的光學(xué)顯微鏡 靈敏度為 0.01g 的電子秤 測(cè)量切屑液流速的儀器(可以通過測(cè)量已知容積容器的排空時(shí)間來獲得) 3.7 宏幾何磨損試驗(yàn)的過程 由于每個(gè)具體例子的情況是變化的,所以,刀具壽命的試驗(yàn)過程只能泛泛地描 述。完成刀具壽命試驗(yàn)采用的方法與 完成良好加工過程所用的方法相同,此加工過 程包括采用必要的預(yù)防措施,記錄觀測(cè)值以及進(jìn)行必要的測(cè)量。 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 7 在開始試驗(yàn)之前,必須保證機(jī)床、工件和刀具與當(dāng)時(shí) 草案 中的指示相一致。 3.8 試驗(yàn)的概況總結(jié)與試驗(yàn)結(jié)果的表達(dá) 由此試驗(yàn),可以得出以下結(jié)論: 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 4 應(yīng)用舉例 這個(gè)可靠的 草案 已經(jīng)被一個(gè)加工兩種類型花崗巖的知名生產(chǎn)商用來研究投入市 場(chǎng)的兩種刀具的磨損(見表 1)。關(guān)于非洲黑色花崗巖和撒丁島花崗巖的切屑試驗(yàn)已 經(jīng) 被實(shí)施,這兩種花崗巖的特性必須要根據(jù)表 2 中所給出的測(cè)試 草案 來報(bào)表。線性 切屑要在尺寸為 1000mmX500mm 的板坯上實(shí)行,為了得到機(jī)床工作臺(tái)上適用于 M9Z3 磨床 30mm厚和 M9BN磨床 40mm厚的卡具,切屑加工處必須與下一個(gè)切屑加工處要保 持一定的距離,以保證彼此間的完全獨(dú)立性。兩種類型刀具的特征參數(shù)參見表 3。考 慮到現(xiàn)行磨床要適當(dāng)布置噴油系統(tǒng)和防塵系統(tǒng)的因素,水被直接噴濺在切屑區(qū)域。 水也是加工中普遍運(yùn)用的切削液。表 5 中所給定的試驗(yàn)條件正用于 3 軸數(shù)控加工中 心,使其具有連續(xù)控制卡盤旋轉(zhuǎn)速度和進(jìn)給的速度的裝置。在每次切屑結(jié)束時(shí),為 了清除加工尾渣,刀具必須要遠(yuǎn)離主軸放置,清潔好刀具,然后,對(duì)刀具的直徑、 重量 和圓柱度進(jìn)行評(píng)析。磨頭的重量通過靈敏度為 0.01g 的電子秤來測(cè)量,直徑利 用雷卡光學(xué)顯微鏡在均勻分布在刀具分界面上的六個(gè)位置的測(cè)量值來獲得,磨頭直 徑被看作這六次相關(guān)測(cè)量的平均值。顯微鏡具有 0.5m 的分辨率和大約 2.6m 的 測(cè)量誤差。直徑的測(cè)量也被用于評(píng)析刀具的圓柱度。直徑在一組同軸圓柱中的測(cè)量 值已被確定兩同軸圓柱間的徑向距離等于圓柱度引起的公差值。 表 1. 測(cè)試 草案 舉例 機(jī)床材料 黑色非洲花崗巖 參見表 2中所示性質(zhì) 撒丁島花崗巖 參見表 2中所示性質(zhì) 測(cè)試 草案 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 8 工件的標(biāo)準(zhǔn)條件 板坯 尺寸 1000mmX500mmX30mm 尺寸 1000mmX500mmX30mm 刀具 M9Z3 參見表 3中所示性質(zhì) M9BN 參見表 3中所示性質(zhì) 切屑液 水 壓強(qiáng) 0.2MPa 流速 10 lmin 切屑條件 進(jìn)給速度 f 見表 4 軸向切削深 度 a 見表 4 切削速度 vt 見表 4 宏幾何磨損試驗(yàn)過程 機(jī)床 3軸數(shù)控加工中心 儀器 雷卡光學(xué)顯微鏡 靈敏度 0.5m 電子秤 靈敏度 0.01g 秒表 靈敏度 0.1s 刀具磨損測(cè)試過程 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 9 均勻分布在刀具長度方向上直徑的 6次測(cè)量值 每個(gè)工部后刀具重量的 3次測(cè)量值 結(jié)論概括 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 表 2. 加工材料的性質(zhì) 密度 kg/m3 2608 3010 吸水率 % 0.25 0.05 抗壓強(qiáng)度 MPa 145 180 抗磨強(qiáng)度 Ha 40 65 沖擊抗力 cm 90 90 努氏硬度 MPa 5000 3000 4.1 結(jié)果與討論 試驗(yàn)已經(jīng)得出:預(yù)定義宏幾何學(xué)變量變化的限定條件是石料減少體積的函數(shù), 這就意味著要及時(shí)監(jiān)視宏幾何學(xué)磨損變量。 圖 1 表明了兩種磨削刀具直徑的變化趨勢(shì)。 M9Z3 磨床的曲線是關(guān)于石材減少體 積擴(kuò)大到大約 90000cm3時(shí)的直徑的變化,它們具有線性趨勢(shì)。 M9BN 磨床的曲線是石 材減少體積達(dá)到 50000cm3 時(shí)的直徑變化,它們具有 非線性的趨勢(shì)。磨頭直徑總的減 少量與這兩種論述的刀具相同:大約 6mm,這就意味著在刀具報(bào)廢前, M9BN 磨床的 機(jī)械切削加工量為 M9Z3 磨床石料數(shù)量的一半。線性趨勢(shì)涉及適時(shí)的恒定磨損率,所 材料特性 撒丁島花崗巖 黑色非洲花崗巖 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 10 以,磨頭的進(jìn)一步磨損可以很容易的預(yù)見。圖 2 表明了兩種磨頭重量的減小,兩種 曲線的對(duì)比應(yīng)用在前面出現(xiàn)的直徑減小分析的圖樣論述中。 M9Z3 磨床的重量是成線 性減少的,顯示了線性磨損率和均勻降低的切屑能力。圖 3 表明了兩種磨床刀具圓 柱度是石料減少體積的函數(shù)。 M9Z3磨床的曲線顯示了位于原始值附近大約 0.02mm不 規(guī)則的阻尼振動(dòng)。 M9BN 磨床 的圓柱度曲線從 0.01mm 急劇增加到 0.1mm,這就意味著 M9Z3磨頭的柱狀分布圖不伴隨著刀具的漸進(jìn)磨損而改變,而 M9BN磨頭隨著金剛石以 及結(jié)合體的損耗快速地改變其柱狀外形。在磨損進(jìn)行到快結(jié)束時(shí), M9BN 磨頭的圓柱 分界面出現(xiàn)大約 0.10mm 的基體分布( 75%重量減少值)。石材加工過程中記錄的曲線 圖樣隨著逐漸磨損急劇變化,切削槽的結(jié)合體表面形成凸起的分布輪廓,這使得與 其余鋪設(shè)裝飾物相聯(lián)結(jié)變得十分困難。所以,為了獲得更高的圓柱度等級(jí),必須要 在進(jìn)行的磨光過程中,減少或降低由磨損的加工磨頭所帶來的圓角外形輪廓。最后 ,已論述的 3 個(gè)宏幾何學(xué)變量表明 M9Z3 磨床具有比 M9BN 磨床更高的切屑性能,在 報(bào)廢前,它可以加工較大數(shù)量的石材。刀具重量和直徑的減少量與減少花崗巖的體 積是成線性的,因此,我們可以非常容易地計(jì)算由磨損的逐漸進(jìn)行所引起的磨頭直 徑的變化,這通常被用來調(diào)整數(shù)控加工磨頭軸線的方向,此外,磨頭的柱 狀外形不 隨磨損的進(jìn)行而變化??傮w 來說,我們可以說此先進(jìn)的 草案 可以讓我們按照刀具的 特性來完成結(jié)果的測(cè)量以及對(duì)具有不同特征的刀具進(jìn)行比較分析。 石材減少體積( cm3) 圖 1. 刀具直徑隨石材減少體積不斷增加的變化 平均磨頭直徑( mm ) 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 11 表 3. 刀具特性 刀具特性 M9Z3 M9BN 結(jié)合物化學(xué)組成 Co-Cu-Al-Fe-Si Co-Cu-Al-Fe-Si Cu/Co=0.285 Cu/Co=0.51 菱形金屬網(wǎng) # 45/50 45/50 金剛石密度 Kts/cm3 0.9 1.0 刀具重量 g 238 177 刀具直徑 mm 23 20 區(qū)段數(shù) 5 6 區(qū)段深度 mm 35 44 表 4. 切削標(biāo)準(zhǔn)條件 石材 軸向切削深度 mm 切削速度 rpm 進(jìn)給率 mm/min 花崗巖 20mm 5000 300 大理巖 20mm 5000 400 花崗巖 30mm 4500 200 大理巖 30mm 5000 400 花崗巖 40mm 4500 200 大理巖 40mm 4500 400 表 5. 實(shí)驗(yàn)設(shè)定 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 12 試驗(yàn) 磨床類型 切削速度 rpm 過程變量 進(jìn)給率 mm/min 軸向切削 深度 mm M9Z3 4500 200 30 M9BN 4500 200 40 石材減少體積 cm3 圖 2. 刀具重量隨石材減少體積不斷增加的變化 石材減少體積 cm3 磨頭重量的減少 g 磨頭圓柱度 m m 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 13 圖 3. 刀具圓柱度隨石材減少體積不斷增加的變化 5 結(jié)論 目前的研究提出了關(guān)于金剛石刀具宏幾何學(xué)磨 損測(cè)量的測(cè)試 草案 ,應(yīng)用這種方 式我們有可能獲得關(guān)于燒結(jié)金剛石刀具磨損的可比較和利用的結(jié)果。 草案 明確了被 加工材料、工件的標(biāo)準(zhǔn)條件、刀具特性、采用的切削液和試驗(yàn)過程中應(yīng)用的切削條 件。測(cè)試報(bào)告包括了描述與加工材料體積相關(guān)的宏幾何學(xué)磨損參數(shù)變化趨勢(shì)的圖表 ,此先進(jìn)的 草案 已被一個(gè)從事加工兩種花崗巖的知名生產(chǎn)商用于研究投放于市場(chǎng)上 的兩種類型刀具的磨損。 確認(rèn)通知 : 該著作由 M.I.U.R( Ministry of Instruction, University and Research )提供的資金實(shí)行出版,它包含在名 為 “ 石材加工技術(shù) ” 的工程方案中( COFIN01) ,作者衷心地感謝位于卡希諾的 CO.MARMI s.n.c 公司為實(shí)驗(yàn)測(cè)試提供的石材 參考文獻(xiàn) 1. Tonshoff HK,Warnecke G( 1982) 石材磨床研究, P.Daniel( ed)超硬材料 應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展。 DeBeer工業(yè)金剛石劃分, pp 36-49 2. Asche J, Tonshoff HK, Friemuh T (1999) 切削原理,石材和工程工業(yè)中的金 剛石刀具的磨損和應(yīng)用,車間金剛石刀具生產(chǎn)的步驟, pp151-157 3. Luo SY, Liao YS( 1995)石材加工過程中金剛石磨削性能狀況的研究。 J Mater Process Technol 51: 296-308 4. Luo SY, Liao YS( 1992)盤形磨削過程中燒結(jié)金剛石復(fù)合材料的磨損特征。磨 損 157: 325-337 5. Wriht DN, Wapler H (1986) 磨削過程中金剛石磨損的調(diào)查與預(yù)測(cè)。 Ann CIRP 35:239-244 6. 國際標(biāo)準(zhǔn)組織( 1977) ISO 3685,單刃車刀的刀具壽命測(cè)試 7. Jahanmir S,Ramulu M,Koshy P( 1999)陶 瓷材料和復(fù)合材料的加工。 Dekker, 南京工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)外文翻譯 14 紐約 8. Carrino L,Polini W,Turchetta S ( 2002) 金剛石磨頭的漸進(jìn)磨損,宏幾何學(xué) 研究。 論文集 PM2002 關(guān)于金剛石刀具和硬質(zhì)材料的歐洲會(huì)議, Lausanne, Switzerland , 7-9 2002.11 , pp156-161 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告題目:數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)專 業(yè) : 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): D機(jī)加工121 學(xué) 號(hào): 231120333 學(xué)生姓名: 謝 順 指導(dǎo)教師: 卞榮/劉桂芝 2016年 2月 23日本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告學(xué)生姓名謝順學(xué) 號(hào)231120333專 業(yè)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)指導(dǎo)教師姓名卞榮/劉桂芝職 稱講師/教授級(jí)高工所在院系工業(yè)中心課題來源自擬課題課題性質(zhì)工程設(shè)計(jì)課題名稱數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)的內(nèi)容和意義采用類比的方法,進(jìn)行數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),使其滿足對(duì)刀具和工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)速度及位置的自動(dòng)控制。畢業(yè)設(shè)計(jì)的具體內(nèi)容:1、進(jìn)行Z軸向慣量匹配的計(jì)算2、進(jìn)行Z軸向轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算3、進(jìn)行Z向進(jìn)給力的計(jì)算4、進(jìn)行Z向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算5、確定數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其主要零件:Z向滾珠絲杠,軸承座,法蘭,齒形皮帶輪,隔套,支柱,電機(jī)安裝板,聯(lián)接漲套, 鎖緊螺帽, 法蘭,限位塊等 。 6、CAD繪制共2.5張0號(hào)圖紙,其中數(shù)控銑床Z軸驅(qū)動(dòng)裝配圖0號(hào)圖 1張,數(shù)控銑床Z軸運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖,CAD圖紙折合0號(hào)1.5張(約15個(gè)零件)。7、進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析。8、撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文),不少于15000。本課題研究的意義:本課題對(duì)數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計(jì),其意義如下:1、數(shù)控銑床其傳動(dòng)系統(tǒng)的精度和剛度是數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容。它決定了數(shù)控銑床的加工精度,其精度越高,工廠的自動(dòng)化效率就越高,為工廠創(chuàng)造的價(jià)值也就越大。2、Z軸與Y/Y兩軸驅(qū)動(dòng)的伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)不僅對(duì)刀具和工件進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制,還要對(duì)工件相對(duì)于刀具的位置實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。該部件的性能直接影響工件的加工質(zhì)量和切削生產(chǎn)率,是決定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。3、通過此次數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)將我大學(xué)四年所學(xué)的專業(yè)方面的知識(shí)進(jìn)行了一番梳理,將其運(yùn)用于實(shí)踐設(shè)計(jì)。使得原本并不深刻清晰的專業(yè)知識(shí),變得更加形象具體。并且在查找相關(guān)資料的同時(shí)也了解到了數(shù)控機(jī)床的發(fā)展歷史,現(xiàn)階段高端技術(shù),發(fā)展前景等。提高了文獻(xiàn)搜索的能力。英文期刊文章引用:作者. 題名. 期刊名, 出版年份,期號(hào):起止頁碼文獻(xiàn)綜述數(shù)控機(jī)床是集機(jī)械、電氣、液壓、氣動(dòng)、微電子和信息等多項(xiàng)技術(shù)為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)1。隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展,世界制造業(yè)已進(jìn)入了以數(shù)字化制造技術(shù)為核心的機(jī)電一體化時(shí)代,其中數(shù)控機(jī)床就是代表產(chǎn)品之一。目前,歐、美、日等工業(yè)化國家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,而中國從20 世紀(jì)80 年代開始起步,仍處于發(fā)展階段。近年來,隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制的各個(gè)領(lǐng)域,尤其是機(jī)械制造業(yè)中,普通機(jī)械正逐漸被高效率、高精度、高自動(dòng)化的數(shù)控機(jī)械所代替2。大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù),已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑3。其中,高速數(shù)控銑床成為世界各工業(yè)發(fā)達(dá)國家主要發(fā)展的項(xiàng)目之一4。數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)是由數(shù)控銑床工作臺(tái)及X/Y/Z三軸驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)組成,其中Z軸是直接影響工件的加工質(zhì)量和切削生產(chǎn)率,是決定機(jī)床性能和技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。對(duì)于數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要從控制類型選擇、驅(qū)動(dòng)裝置選擇、傳動(dòng)部件選擇和導(dǎo)軌選擇四個(gè)方面進(jìn)行。對(duì)于伺服系統(tǒng)一般要求調(diào)速范圍比較寬、精確度高、穩(wěn)定性能好、反應(yīng)迅速。而且根據(jù)發(fā)電機(jī)不同可以分為交流、直流和步進(jìn)伺服等,一般步進(jìn)伺服比較常用5。為了提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度、定位精度和防止爬行,必須降低數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的摩擦并減少靜、動(dòng)摩擦系數(shù)之差。因此,形成不太長的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)85%- 98%,是普通滑動(dòng)絲杠副的2- 4 倍。滾珠絲杠副的摩擦角小于1,因此不自鎖6。滾珠運(yùn)動(dòng)的摩擦熱、液壓流體、電動(dòng)機(jī)、齒輪箱機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)熱所造成的熱膨脹會(huì)造成定位精度的降低。如果在導(dǎo)軌或床身上產(chǎn)生變形,即使能夠防止?jié)L珠絲桿的溫升,也不可能獲得高的精度。在分析精度的時(shí)候,來自所有熱源的熱影響都必須加以考慮。在計(jì)算由滾珠絲桿本身產(chǎn)生的熱量時(shí),高的工作負(fù)載是一個(gè)最大的潛在原因。通常,工作負(fù)載大約是滾珠絲桿頂緊力的3倍7。在現(xiàn)代機(jī)械中,特別是數(shù)控系統(tǒng)和測(cè)量系統(tǒng)中,直線滾動(dòng)導(dǎo)軌已經(jīng)成為一種重要的支撐部件。它不僅使得安裝簡(jiǎn)便、維護(hù)和潤滑容易,還降低了勞動(dòng)強(qiáng)度和能耗,極大降低了設(shè)備全壽命周期的成本8。受傳統(tǒng)機(jī)床設(shè)計(jì)思維的影響,人們?cè)跀?shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中往往只重視轉(zhuǎn)矩(功率)匹配,而忽視慣量匹配,從而嚴(yán)重影響整機(jī)性能,導(dǎo)致數(shù)控機(jī)床不能適應(yīng)高速精密加工的要求9。因此,為了提高機(jī)床整體性能,高精度,高性能,必須進(jìn)行慣量匹配和轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算。 為了適應(yīng)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,機(jī)械設(shè)計(jì)在近30年來發(fā)生了相當(dāng)大的變化。設(shè)計(jì)理論,設(shè)計(jì)方法,設(shè)計(jì)工具更為先進(jìn),計(jì)算精度更高,計(jì)算速度更快10。參考文獻(xiàn):1. 師鴻飛,鄒翠波,張彩虹.我國數(shù)控車床的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì). CAD/CAM與制造業(yè)信息化,2004,6:83-872. 馮銀蘭,周會(huì)成.數(shù)控設(shè)備的發(fā)展及人才狀況.科學(xué)之友,2008,14:136-1383. 崔陳龍. 數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)及功能特點(diǎn)淺析.裝備制造技術(shù),2011,5:135-1394. 岳少雷,任妍欣.高速切削技術(shù)在敏捷制造中的重要地位J,2005,10:33- 34.5. 苑忠春. 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析.研究與探討,2015,12:1316. 王澤蛟. 銑床數(shù)控軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì). 裝備制造技術(shù),2012,3:226-2287. 張巧云. 如何保持滾珠絲桿的精度. 精密制造與自動(dòng)化,2013,2:598. 高飛. 直線滾動(dòng)滾子導(dǎo)軌壽命分析. 機(jī)床與液壓,2015,11:59-629. 余清華,朱宏杰,郭軍, 田紅陽,楊沛湛. 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)必須慣量匹配.金屬加工,2011,3:53-5410. 董剛,李建功,潘鳳章.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000:3 研究內(nèi)容1.數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)總體方案確定該進(jìn)給機(jī)構(gòu)由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)Z向齒形帶傳動(dòng),驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。2.慣量匹配為提高銑床整體性能,高速度,高精度等,需進(jìn)行慣量匹配。角加速度越小,則數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令到進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行完畢之間的時(shí)間越長,也就是通常所說的系統(tǒng)反應(yīng)慢。如果角加速度變化,則系統(tǒng)的反應(yīng)將忽快忽慢,影響加工精度。當(dāng)進(jìn)給伺服電動(dòng)機(jī)已選定,則電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩的最大值基本不變。如果希望角加速度的變化小,應(yīng)使電動(dòng)機(jī)本身的慣量+折合到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載慣量的變化盡量小,則最好使電動(dòng)機(jī)本身的慣量+折合到電動(dòng)機(jī)軸的負(fù)載慣量所占比例小一些。這就是“ 慣量匹配”原則。3.轉(zhuǎn)矩匹配為提高銑床整體性能,高速度,高精度等,需進(jìn)行轉(zhuǎn)矩匹配。選擇伺服電動(dòng)機(jī)時(shí),最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不得超過電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩。折算至電動(dòng)機(jī)軸的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 4. 滾珠絲杠的計(jì)算及校核 滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成,可將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng),或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力精度和效率高。首先根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度,計(jì)算工作載荷,查表選型號(hào)然后進(jìn)行校核。研究計(jì)劃研究周期與時(shí)間安排畢業(yè)設(shè)計(jì)起止日期:2.226.03(第1周第15周)第1周 (2.22-2.26) 收集資料,學(xué)習(xí)有關(guān)書籍文獻(xiàn),參觀工廠,搜集設(shè)計(jì)過程中所要遵照的有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)并進(jìn)行學(xué)習(xí)第2周 (2.29-3.04) 提出完成課題的基本思路和方法,暨完成該課題所采用的技術(shù)路線、方案,要設(shè)計(jì)和完成的任務(wù)第3周 (3.07-3.11) 開題報(bào)告及外文材料翻譯第4周 (3.14-3.18) 完成裝配圖草圖設(shè)計(jì),繪制進(jìn)給系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖第5周 (3.21-3.25) 完成Z軸向慣量,轉(zhuǎn)矩,匹配的計(jì)算、完成Z向進(jìn)給力,Z向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算第6周 (3.28-4.01) 完成裝配圖設(shè)計(jì)第7周 (4.04-4.08) 畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查第8周 (4.11-4.15) 進(jìn)行零件圖計(jì)算機(jī)繪圖第9周 (4.18-4.22) 完成零件圖計(jì)算機(jī)繪圖第10周 (4.25-4.29) 完成各零件及課題成本分析,完成各零件成本及課題成本計(jì)算第11周 (5.02-5.06) 遞交論文初稿第12周 (5.09-5.13) 修改論文并定稿第13周 (5.16-5.20) 論文評(píng)審 第14周 (5.23-5.27) 答辯資格確定第15周 (5.30-6.03) 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)答辯第16周(6.06-6.10) 整理資料存檔 特色與創(chuàng)新本論文特色與創(chuàng)新如下:(1)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了Z軸向慣量匹配的計(jì)算,從而提高了數(shù)控銑床的加工速度以及加工精度。(2)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了Z軸向轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算,從而保障驅(qū)動(dòng)和電機(jī)的穩(wěn)定性,提高了進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能。(3)設(shè)計(jì)時(shí)進(jìn)行了Z向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算,從而消除了軸向間隙,增加滾珠絲杠副的剛性,減少滾珠體、絲杠及螺母間的彈性變形,達(dá)到更高的精度。指導(dǎo)教師意 見 指導(dǎo)教師簽名: 年 月 日 分中心意見中心意見 分中心主任簽名: 年 月 日 教學(xué)主任簽名: 年 月 日南京工程學(xué)院 工 業(yè) 中 心 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文) 題 目: 數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 專 業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級(jí): D機(jī)加工121 學(xué) 號(hào): 231120333 學(xué)生姓名: 謝 順 指導(dǎo)教師: 卞榮(講師)/ 劉桂芝(教授級(jí)高工) 起迄日期: 2016.2.222016.6.3 設(shè)計(jì)地點(diǎn): 工程中心5號(hào)樓206 畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)中文摘要摘要:數(shù)字控制機(jī)床就是人們常說的數(shù)控機(jī)床,是一種由計(jì)算機(jī)程序來進(jìn)行控制系統(tǒng)從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化加工的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,是一種高效能、柔性的的自動(dòng)化機(jī)床,它能夠較為容易地解決哪些精密、復(fù)雜、多品種、小批量的零件的加工問題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的意義在于通過類比的方式進(jìn)行了對(duì)數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),研究其Z軸向的慣量匹配,轉(zhuǎn)矩匹配以及滾珠絲杠預(yù)拉伸量的相關(guān)計(jì)算,進(jìn)而提高數(shù)控銑床的整體性能、加工精度等,以達(dá)到提升工廠自動(dòng)化效率,為其創(chuàng)造更大價(jià)值以及提高自身能力的目的。 關(guān)鍵詞:數(shù)控銑床;Z軸;進(jìn)給系統(tǒng);滾珠絲杠畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)英文摘要Title CNC milling machine spindle feed system architecture designAbstract:Digital control machine tool CNC machine tools is often said, is a program performed by a computer control system to achieve automatic processing machine. CNC machine tools is a typical mechatronics products, is a high-performance, flexible automation tools, it can be more easily solved what sophisticated, complex, multi-species, small batch processing problem parts. This graduation project meaning that by analogy was designed for CNC milling Z-axis feed system architecture, study Z-axis inertia matching, matching torque and associated pre-calculate the amount of stretch of the ball screw, and then CNC milling machine to improve overall performance, precision machining, factory automation to enhance efficiency in order to achieve, for the creation of greater value and improve their ability purposes. Key words: CNC milling machine; Z axis; feed system; ball screwII南京工程學(xué)院工業(yè)中心畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)目 錄前言1第一章緒論21.1數(shù)控銑床概述21.2機(jī)床的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀21.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及存在問題41.3.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展41.3.2數(shù)控機(jī)床的存在問題41.4 數(shù)控銑床的應(yīng)用分類及特點(diǎn)51.4.1 數(shù)控銑床的分類:51.4.2 數(shù)控銑床的應(yīng)用51.4.3 數(shù)控銑床的主要功能及特點(diǎn)6第二章 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)72.1設(shè)計(jì)要求72.2數(shù)控銑床對(duì)于進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求72.3數(shù)控銑床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇82.3.1 滾珠絲杠螺母副82.3.2靜壓絲杠螺母副82.3.3靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副92.3.4由帶自鎖的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)9第三章 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算103.1 Z軸的工作載荷分析103.2 Z軸的工作載荷計(jì)算103.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及其選型103.4滾珠絲杠螺母副的支撐選擇143.5滾珠絲杠螺母副的間隙消除與預(yù)緊16第四章 主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算174.1軸承的選擇及校核174.2電機(jī)的選擇與計(jì)算194.3慣量匹配的計(jì)算204.4轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算214.4導(dǎo)軌的選擇224.4.1導(dǎo)軌的選擇224.4.2導(dǎo)軌的間隙調(diào)整24第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析255.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的目的與意義255.2成本材料分析255.2.1 非標(biāo)準(zhǔn)件255.2.2標(biāo)準(zhǔn)件265.3課題技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本計(jì)算依據(jù)275.3.1成本計(jì)算依據(jù)275.4課題技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本計(jì)算28第六章 總結(jié)30致 謝31參考文獻(xiàn)33南京工程學(xué)院工業(yè)中心畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)前言制造業(yè)是經(jīng)濟(jì)建設(shè)與發(fā)展的基礎(chǔ),一個(gè)國家制造業(yè)的發(fā)展水平?jīng)Q定了該國的經(jīng)濟(jì)水平,生活水準(zhǔn),科技發(fā)展等等。因此,一個(gè)國家發(fā)達(dá)與否,其國內(nèi)的制造業(yè)的發(fā)展水平是重中之重,首要之首。自從工業(yè)革命之后,世紀(jì)工業(yè)格局發(fā)生了重大改變,使之生產(chǎn)能力得到了巨大提升,往后幾十年里科學(xué)技術(shù)得到了飛速發(fā)展?,F(xiàn)今的機(jī)械制造產(chǎn)品無論是性能還是其質(zhì)量都是當(dāng)初不可想象的,新舊產(chǎn)品之間的更新?lián)Q代也是日新月異。如今的機(jī)床早已完成了從最初的實(shí)際加工需求到后來的追求其在生產(chǎn)加工時(shí)擁有較高的加工精度和生產(chǎn)率的過程,而為了大大提高機(jī)床生產(chǎn)時(shí)的加工精度以及生產(chǎn)率,世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床于1952年在美國誕生了。為了進(jìn)一步解決那些形狀十分復(fù)雜且生產(chǎn)批量又不大的特殊零件的實(shí)際加工問題;也為了不斷的提升其加工的精度,提高其加工后零件的質(zhì)量以及其生產(chǎn)的能力,不斷研發(fā)新型的數(shù)控機(jī)床都是必要的。但是因?yàn)樵趯?shí)際研發(fā)設(shè)計(jì)過程中有著種種的條件制約,像:研究經(jīng)費(fèi)、技術(shù)支持等等的問題。所以從總體上來說,其數(shù)控機(jī)床的整體技術(shù)是很難在短時(shí)間內(nèi)得到大步度的提升。因此,本論文只對(duì)數(shù)控機(jī)床的Z軸進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)做出了設(shè)計(jì),因?yàn)樵摬考男阅軐?duì)于整臺(tái)數(shù)控機(jī)床來說尤為重要,其進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)劣將直接影響到零件加工完成后的質(zhì)量和生產(chǎn)加工時(shí)的效率,是評(píng)價(jià)一臺(tái)機(jī)床的整體性能和其技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的重要因素。其中包括了數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的基本要求,數(shù)控銑床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇,Z軸的工作載荷的分析與計(jì)算,滾珠絲桿螺母副的計(jì)算與選型,軸承的計(jì)算與選擇,電機(jī)的計(jì)算與選用,負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算,負(fù)載力的計(jì)算,導(dǎo)軌的計(jì)算與選型以及技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析等等。第一章 緒論1.1數(shù)控銑床概述面對(duì)如今多樣化的加工環(huán)境以及復(fù)雜化的加工零件,其傳統(tǒng)數(shù)控銑床已經(jīng)逐漸無法滿足其加工需求,于是為了應(yīng)對(duì)這種問題,人們?cè)趥鹘y(tǒng)數(shù)控銑床的基礎(chǔ)之上加以改進(jìn)發(fā)展,最終研究出了加工中心,但是說到底也離不開數(shù)控機(jī)床的影子。由于數(shù)控銑床在實(shí)際加工過程中所需要用到的工藝過程最是復(fù)雜,因此,在人們研發(fā)新型的數(shù)控機(jī)床的時(shí)候其銑床的基本功能的突破一直是研究的重點(diǎn)以及研究的基礎(chǔ)。銑床可以應(yīng)用于多種加工環(huán)境,可以用于加工各種面、溝槽、多齒零件上齒槽、螺旋形表面及各種曲面。不僅如此,在加工回轉(zhuǎn)體零件的表面和內(nèi)孔的時(shí)候也可以用銑床來完成加工,甚至在一些零件需要切斷的時(shí)候也能用銑床來完成。隨著時(shí)代的不斷前行,由計(jì)算機(jī)技術(shù)所衍生出來的數(shù)控技術(shù)也得到了越來越多的普及式應(yīng)用,而由于數(shù)控銑床可以說就是一種裝備了數(shù)控系統(tǒng)的銑床,所以導(dǎo)致數(shù)控銑床也變得越來越普遍了。在數(shù)控行業(yè)中人們通常將數(shù)控銑床分為臥式數(shù)控銑床和立式數(shù)控銑床兩種。而其他沒包含在這兩類里的數(shù)控銑床都是指那種規(guī)格比較小的升降臺(tái)數(shù)控銑床,判斷其規(guī)格大小的標(biāo)準(zhǔn)則是看其工作臺(tái)的寬度大小,如果其寬度沒有超過400mm,就可判定為規(guī)格較小;而如果數(shù)控銑床的工作臺(tái)的寬度超過了500mm,則可判定其規(guī)格較大,而這種數(shù)控銑床所能實(shí)現(xiàn)的功能就已經(jīng)向加工中心靠攏了,繼而改進(jìn)成了柔性制造單元。在大多數(shù)的時(shí)候,數(shù)控銑床的坐標(biāo)軸一共有三個(gè),分別是X、Y、Z三個(gè)坐標(biāo)軸,并且可以實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)軸之間的聯(lián)動(dòng)功能。這樣的數(shù)控銑床只可以加工出平面零件或者零件上的曲線,而如果需要其去加工像葉片、旋轉(zhuǎn)槽那樣的有立體曲面的特殊零件的話,就需要加進(jìn)一個(gè)回轉(zhuǎn)的A坐標(biāo)或C坐標(biāo),使三坐標(biāo)數(shù)控銑床變?yōu)樗淖鴺?biāo)數(shù)控銑床。1.2機(jī)床的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀在20世紀(jì)的眾多科技成果之中,最為偉大的應(yīng)當(dāng)要數(shù)計(jì)算機(jī)的發(fā)明與應(yīng)用以了,自從 1952年世界上的第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床誕生于美國,距今也已經(jīng)有50個(gè)年頭了。隨著現(xiàn)今科技的不斷發(fā)展,在本世紀(jì)內(nèi)制造業(yè)得到了巨大的發(fā)展,其中最重大的技術(shù)進(jìn)步應(yīng)該要算是計(jì)算機(jī)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用了。數(shù)控設(shè)備包括有:車床、銑床、磨床、鏜床、沖壓、電加工、加工中心等各類的專用型機(jī)床,全世界的機(jī)床制造業(yè)一年的產(chǎn)量就達(dá)到了10萬臺(tái)20萬臺(tái)。在20世紀(jì)末的那十幾年當(dāng)中世界制造業(yè)經(jīng)歷了好幾次的興衰,甚至曾經(jīng)一度成為了夕陽工業(yè),而這種情況下由美國最先提出了要振興現(xiàn)代制造業(yè)的想法。因此各個(gè)國家的數(shù)控機(jī)床制造企業(yè)都在90年代的時(shí)候經(jīng)歷了重大的改革變遷。像德國和美國等幾大制造國都在這一時(shí)期經(jīng)歷了較大的變動(dòng),正是由于這些變動(dòng)引發(fā)全世界范圍內(nèi)制造業(yè)的新技術(shù)更新浪潮。 從上個(gè)世紀(jì)80年代開始我國的數(shù)控機(jī)床制造業(yè)進(jìn)入到了快速發(fā)展的時(shí)期,大多數(shù)的機(jī)床廠都開始嘗試從傳統(tǒng)機(jī)床產(chǎn)品開始向著數(shù)控化機(jī)床產(chǎn)品轉(zhuǎn)型??墒且?yàn)槲覈圃鞓I(yè)的總體技術(shù)水平并不高,而且生產(chǎn)出來的產(chǎn)品品質(zhì)也不高,所以導(dǎo)致了我國在1990年國家經(jīng)濟(jì)由計(jì)劃性經(jīng)濟(jì)開始向著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)變化,在經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型的過程中我國的機(jī)床制造業(yè)經(jīng)歷了幾年最為蕭條的困難時(shí)期,那時(shí)候的生產(chǎn)能力最低時(shí)只能達(dá)到上個(gè)世紀(jì)80年代時(shí)期的一半,庫存時(shí)間也超過了4個(gè)月。幸好從1995年開始國家新立了許多相關(guān)政策來對(duì)大力扶持機(jī)床市場(chǎng),如:加強(qiáng)了進(jìn)口數(shù)控設(shè)備時(shí)一系列的審批,嚴(yán)格控制了設(shè)備的進(jìn)口;對(duì)于關(guān)鍵性數(shù)控設(shè)備系統(tǒng)、技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目進(jìn)行重點(diǎn)投資支持。這些舉措對(duì)于國內(nèi)數(shù)控設(shè)備的制造和發(fā)展所起到的促進(jìn)作用十分巨大,21世紀(jì)開始其效果更為顯著,能夠看到各項(xiàng)產(chǎn)品之間相互競(jìng)爭(zhēng)、技術(shù)突破的繁榮景象。但也反映了下列問題: 1技術(shù)水平不高的產(chǎn)品之間相互通過壓低價(jià)格的方式來進(jìn)行惡性促銷,導(dǎo)致競(jìng)爭(zhēng)激烈,并且擾亂了正常市場(chǎng); 2技術(shù)水平高、功能齊全的產(chǎn)品以及一些功能部件和配套系統(tǒng)則過于依賴國外進(jìn)口,導(dǎo)致國內(nèi)技術(shù)難以突破,對(duì)于國內(nèi)制造業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展極為不利; 3實(shí)際應(yīng)用技術(shù)水平不高,各技術(shù)研發(fā)單位之間沒有良好的合作以及信息共享機(jī)制; 4自行開發(fā)新產(chǎn)品的能力較差,技術(shù)突破較為困難。 1.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展及存在問題1.3.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展1952年,世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床誕生在美國的帕森斯公司與麻省理工學(xué)院的聯(lián)合研究室內(nèi),這是一臺(tái)三坐標(biāo)的數(shù)控銑床。美國最早提出研制數(shù)控機(jī)床的設(shè)想是在1948年研制直升機(jī)葉片的加工任務(wù)的時(shí)候。但是直到1949年,帕森斯公司才在在美國空軍部門的大力支持之下正式的接受了此項(xiàng)委托任務(wù),并和麻省理工學(xué)院的伺服機(jī)構(gòu)實(shí)驗(yàn)室確立了聯(lián)合研究關(guān)系,開始致力于研制工作。之后在克服了諸多技術(shù)難關(guān)和實(shí)踐困難后,終于在1952 年成功制作出了世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的試驗(yàn)性樣機(jī),這臺(tái)耗時(shí)3年研制的樣機(jī)采用了當(dāng)時(shí)最為先進(jìn)的直線插補(bǔ)三坐標(biāo)連續(xù)控制系統(tǒng)來控制銑床。但是其體積過于龐大,光是其控制裝置就需要由2000多個(gè)電子管來組成,所占用的面積就要整整一個(gè)實(shí)驗(yàn)室那么大。但是隨著這臺(tái)樣機(jī)的誕生,標(biāo)志著機(jī)械制造業(yè)由原先的人工控制時(shí)代進(jìn)入到了數(shù)字控制的時(shí)代。數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展史和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展史相似,基本都是由電子管、分立式晶體管、小規(guī)模集成電路、大規(guī)模集成電路、小型計(jì)算機(jī)、超大規(guī)模集成電路、微機(jī)式的數(shù)控系統(tǒng)等幾個(gè)發(fā)展階段組成的。從1990年以后,由于技術(shù)上的改革創(chuàng)新以及實(shí)際的加工需求數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展方向發(fā)生了改變,開始朝著以高速度高精密化、高可靠性和智能化的方向發(fā)展。以前的數(shù)控系統(tǒng)皆是計(jì)算機(jī)硬件和軟件所構(gòu)成的,然后再通過其存儲(chǔ)器內(nèi)部的軟件進(jìn)行控制來完成工作,稱之為CNC系統(tǒng)。這種系統(tǒng)于實(shí)際應(yīng)用中有諸多優(yōu)點(diǎn),比如:能夠擴(kuò)大機(jī)床功能,加工時(shí)的整體精度高,柔性好。1.3.2數(shù)控機(jī)床的存在問題目前,數(shù)控機(jī)床經(jīng)過這么多年的發(fā)展,技術(shù)已經(jīng)成熟,開始向著高速度高密度化、高可靠性、工藝復(fù)合、多軸控制、智能化、集成網(wǎng)絡(luò)化和環(huán)保化的方向發(fā)展。我國的數(shù)控技術(shù)與世界上先進(jìn)技術(shù)相比仍然存在著較為顯著的差距,其主要表現(xiàn)在下面幾個(gè)方面:1就技術(shù)的水平而言,現(xiàn)如今我國的加工中心的總體技術(shù)水平相對(duì)于國外的先進(jìn)技術(shù)要落后10到15年左右,尤其在關(guān)于“高速度高密度化、高可靠性精、智能化”方面的水平相差的則更為巨大。2就產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)而言,其高端市場(chǎng)基本上已經(jīng)被日本、美國和其他歐洲發(fā)達(dá)工業(yè)國家所壟斷而我國卻難以發(fā)展其市場(chǎng),主要是因?yàn)橛蓢鴥?nèi)所開發(fā)的復(fù)合式加工中心、五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床等產(chǎn)品,雖然數(shù)年前就已研制成功并且投入量產(chǎn),但是大部分的產(chǎn)品其技術(shù)水平距離國際上的頂尖水平任然相去甚遠(yuǎn)。而其低端市場(chǎng)則因?yàn)榕c周邊國家之間的競(jìng)爭(zhēng)過于激烈,導(dǎo)致其市場(chǎng)十分混亂。所以一直以來,我國自產(chǎn)機(jī)床的產(chǎn)量一直不大,而進(jìn)口產(chǎn)品的量卻一直過大。3就新產(chǎn)品的開發(fā)能力而言,國內(nèi)的制造業(yè)沒有將新技術(shù)的開發(fā)當(dāng)做是研究數(shù)控技術(shù)的重點(diǎn),更不用說是在加工中心的應(yīng)用領(lǐng)域了。具體來說表現(xiàn)在:相較于生產(chǎn)已有產(chǎn)品,對(duì)于新型產(chǎn)品的開發(fā)熱情普遍不高,其研發(fā)的水平也普遍不高,對(duì)于產(chǎn)品的各項(xiàng)規(guī)范的制定以及各項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)的研究相對(duì)滯后。最終導(dǎo)致了生產(chǎn)出來的產(chǎn)品在市場(chǎng)上競(jìng)爭(zhēng)力不強(qiáng)。4就產(chǎn)業(yè)化的水平而言,在市場(chǎng)所占的份額不大,各品種的包含率小。具體來說:加工中心和一些特殊的功能型部件及其配套件的生產(chǎn)水平任然未能達(dá)到量產(chǎn)的水平;產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量不高,可靠性不高;數(shù)控系統(tǒng)的推廣應(yīng)用還不夠等等。1.4 數(shù)控銑床的應(yīng)用分類及特點(diǎn)1.4.1 數(shù)控銑床的分類: 按照其運(yùn)動(dòng)方式的不同可以分為: (1)直線控制式 ; (2)點(diǎn)位控制式 (3)輪廓控制式。按照其控制方式的不同可以分為: (1)閉環(huán)控制式 ; (2)開環(huán)控制式 (3)半閉環(huán)控制式。按照其主軸的布局形式的不同可以分為: (1)臥式 ; (2)立式 (3)立臥兩用式。1.4.2 數(shù)控銑床的應(yīng)用數(shù)控銑床可以用于多種零件的加工,一般用于加工曲面和平面輪廓以及擁有一些復(fù)雜型面的零件,如模具、樣板等。在有需要的時(shí)候也可以用于鉸孔、鉆孔、锪孔、擴(kuò)孔以及鏜孔的加工,但是因?yàn)閿?shù)控銑床沒有自動(dòng)換刀的裝置,因此不能實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)換刀,導(dǎo)致在加工一些構(gòu)造十分復(fù)雜的孔時(shí)會(huì)十分的難以進(jìn)行加工。如今數(shù)控銑床主要應(yīng)用于制造模具、生產(chǎn)汽車零部件、機(jī)床制造業(yè)、制造軍工設(shè)備等。1.4.3 數(shù)控銑床的主要功能及特點(diǎn)數(shù)控銑床由其主軸的安裝位置及形式的不同可以分為立式數(shù)控銑床、臥式數(shù)控銑床和立臥兩用式數(shù)控銑床3種類型,不同類型的數(shù)控銑床之間其所采用的數(shù)控系統(tǒng)也各不相同,因而所能實(shí)現(xiàn)的功能也各有不同。但就一般通常而言應(yīng)該都具有下列幾種主要功能:點(diǎn)位控制功能;連續(xù)輪廓控制功能;刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能;刀具長度補(bǔ)償功能;鏡像加工功能;固定循環(huán)功能;特殊功能 。數(shù)控銑床之所以能夠大規(guī)模的普及應(yīng)用,主要是由于其擁有高柔性以及工序復(fù)合化,生產(chǎn)批量大且耗時(shí)短,而且加工出來的零件具有很高的精度,同時(shí)又能夠大幅度的減輕操作者的勞動(dòng)強(qiáng)度。第二章 進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)2.1設(shè)計(jì)要求1 . Z向快速移動(dòng)速度為: 10m/min2 .Z向工進(jìn)速度為: 4000mm/min 最小進(jìn)給單位為:Z:0.001mm 3 .Z向的行程為:300mm. 4 .進(jìn)給系統(tǒng)Z向傳動(dòng)齒形皮帶降速比30/602.2數(shù)控銑床對(duì)于進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)最終影響著其慣量以及剛度,而傳動(dòng)系統(tǒng)的摩擦死區(qū)和間隙則是造成傳動(dòng)系統(tǒng)非線性的主要原因。所以數(shù)控銑床對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)有如下要求:1. 提高傳動(dòng)部件的剛度一般來說,回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的分辨率以及定位精度都需要達(dá)到角秒級(jí),數(shù)控銑床直線運(yùn)動(dòng)的分辨率以及定位精度則需要達(dá)到微米級(jí)。因此,如果其傳動(dòng)部件的剛度達(dá)不到傳動(dòng)要求,必然會(huì)因?yàn)槠鋭偠炔粔驈亩鴮?dǎo)致傳動(dòng)部件發(fā)生彈性變形進(jìn)而影響系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、定位精度和響應(yīng)快速性。而如果想要提高傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度有最為有效便捷的措施就是加大傳動(dòng)系統(tǒng)中滾珠絲杠的直徑,對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以及對(duì)滾珠絲杠螺母副進(jìn)行預(yù)緊。 2. 減小傳動(dòng)部件的慣量在驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不變的前提下,其傳動(dòng)部件的慣量大小將會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)快速性。尤其是在那些需要快速進(jìn)行加工的數(shù)控機(jī)床上,因?yàn)樵谶M(jìn)給時(shí)所要求的加速度特別高,所以在能夠滿足其系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的剛度和強(qiáng)度的前提下,為了能夠降低其慣量,從而提高快速性,應(yīng)當(dāng)要盡可能的減小其零部件的直徑以及減輕其重量。3. 減小系統(tǒng)的摩擦阻力進(jìn)給系統(tǒng)由于摩擦所產(chǎn)生的阻力不但會(huì)減小其傳動(dòng)效率使其產(chǎn)生發(fā)熱情況,還會(huì)對(duì)系統(tǒng)的快速性產(chǎn)生致命的影響。因此需采用靜壓絲杠螺母副、滾珠絲杠螺母副、靜壓導(dǎo)軌、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌和塑型導(dǎo)軌等一些高效執(zhí)行部件,以減少系統(tǒng)由于摩擦所產(chǎn)生的阻力,從而提高了其在運(yùn)動(dòng)時(shí)的精度,以此來避免發(fā)生低速爬行的情況出現(xiàn)。2.3數(shù)控銑床的進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的選擇2.3.1 滾珠絲杠螺母副 滾珠絲杠螺母副具有以下幾個(gè)主要特點(diǎn):(1)傳動(dòng)的效率較高,由摩擦所導(dǎo)致的損失較??;(2)絲杠螺母在進(jìn)過預(yù)緊之后,可以消除之間的間隙,從而在傳動(dòng)時(shí)的剛度得到了提升;(3)摩擦阻力小,而且它基本與運(yùn)動(dòng)速度沒有關(guān)系,靜、動(dòng)摩擦力的變化也很小,因此難以發(fā)生低速爬行的現(xiàn)象;(4)長期工作時(shí)產(chǎn)生的磨損較小,能夠較好的保持精度,使用年限久。 但是因?yàn)樗谶\(yùn)動(dòng)時(shí)一方面能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng),反過來也能將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),不能實(shí)現(xiàn)自鎖的功能存在著可逆性,因此當(dāng)在水平放置或者垂直傳動(dòng)的高速大慣量傳動(dòng)中心中就必須要有制動(dòng)裝置的存在,而直接使用自身就帶有制動(dòng)裝置的伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)是最為方便和簡(jiǎn)單的。此外,為了不讓在安裝或者使用時(shí)螺母發(fā)生脫離絲杠的情況,一般還會(huì)在機(jī)床上安裝超程保護(hù)裝置,這一點(diǎn)對(duì)于需要高速加工的數(shù)控機(jī)床來說尤為重要。2.3.2靜壓絲杠螺母副靜壓絲杠螺母副是通過一層油膜使得絲杠和螺母之間由原本的邊界摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w摩擦。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)便可以通過油膜來推動(dòng)螺母實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng),反之螺母轉(zhuǎn)動(dòng)也可以使絲杠實(shí)現(xiàn)直線移動(dòng)。靜壓絲杠螺母具有:傳動(dòng)靈敏,起動(dòng)力矩小,不會(huì)出現(xiàn)爬行現(xiàn)象;在加工運(yùn)動(dòng)時(shí)十分平穩(wěn);機(jī)床的光潔度和精度高;對(duì)絲杠的誤差可以起到“均化”的作用(即可以使絲杠的傳動(dòng)誤差小于絲杠本身的制造誤差);承載能力與供油壓力成正比,與其轉(zhuǎn)速無關(guān)等優(yōu)點(diǎn)。但是靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng),并且對(duì)于油的清潔度要求很高,因而如果在運(yùn)動(dòng)中突然停止供油,將會(huì)造成不良后果。2.3.3靜壓蝸桿蝸條副和齒輪齒條副在行程較長的大型機(jī)床上大多使用齒輪齒條副傳動(dòng),可以得到較大的傳動(dòng)比,剛度及機(jī)械效率也高,并能進(jìn)行高速直線運(yùn)動(dòng)。但是也有顯著的缺點(diǎn):其傳動(dòng)精度不高,傳動(dòng)不夠平穩(wěn),而且還不能自鎖。齒輪齒條副運(yùn)動(dòng)必須采取措施消除其齒側(cè)間隙。方法如下:當(dāng)傳動(dòng)負(fù)載大時(shí),可以采用雙厚齒輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu),從而消除齒側(cè)間隙;當(dāng)傳動(dòng)負(fù)載小是也可采用雙片薄齒輪調(diào)整法,分別與齒條齒槽的左、右兩側(cè)貼緊,從而消除齒側(cè)間隙2.3.4由帶自鎖的電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)近幾年來直流電動(dòng)機(jī)是發(fā)展起來的高精度、高速數(shù)控機(jī)床中最具有代表性的先進(jìn)技術(shù)之一。利用直流電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng),可以通過省去傳動(dòng)系統(tǒng)中將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的部分,從而大大簡(jiǎn)化機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)所謂的“零傳動(dòng)”。它可以從根本上消除傳動(dòng)環(huán)節(jié)對(duì)于剛度、精度、穩(wěn)定性和快速性的影響,因此可以獲得比以往傳統(tǒng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更高的快進(jìn)速度、加速度以及定位精度。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)根據(jù)各傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn),最后選擇滾珠絲杠的傳動(dòng)方式。第三章 傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算3.1 Z軸的工作載荷分析滾珠絲杠上的工作載荷即為滾珠絲杠副在驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲杠所承受的軸向力(也稱作進(jìn)給牽引力)。它包括作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩檫力和滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力3.2 Z軸的工作載荷計(jì)算根據(jù)主軸切削力的計(jì)算,可以得出以下幾點(diǎn):切向銑削力 縱向切削力 橫向切削力 垂直切削力 絲杠承重初估 3.3滾珠絲杠螺母副的計(jì)算及其選型(1) 滾珠絲杠的導(dǎo)程的確定:在次畢業(yè)設(shè)計(jì)中,電機(jī)與絲杠之間的連接是通過同步齒輪帶連接的間接性連接,因此傳動(dòng)比在經(jīng)過其同步齒形帶的降速之后為,選擇電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速,最大轉(zhuǎn)矩,則絲杠的導(dǎo)程為: (3.3.1)(2) 絲杠的等效轉(zhuǎn)速的確定:在最大進(jìn)給時(shí),絲杠的轉(zhuǎn)速為 (3.3.2)在最慢進(jìn)給時(shí),絲杠的轉(zhuǎn)速為 (3.3.3)最后得到絲杠的等效轉(zhuǎn)速(估算)為 (3.3.4)式中: 軸向載荷F1,F(xiàn)2作用下的轉(zhuǎn)速,單位為; 軸向載荷F1,F(xiàn)2作用下的時(shí)間,單位為s。(3) 確定絲杠的等效負(fù)載:滾珠絲桿的工作負(fù)載只是指在機(jī)床正常工作的時(shí)候,實(shí)際上作用與滾珠絲杠軸向方向的壓力,它的具體數(shù)值可以根據(jù)進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算得出。機(jī)床所用的導(dǎo)軌選定為滾動(dòng)導(dǎo)軌,就一般而言,滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)在到0.0050之間,此處取摩擦系數(shù)為,則絲杠所受的最大工作負(fù)載為: (3.3.5)式中: 顛覆力矩影響系數(shù),一般取為。 而絲杠的最小工作負(fù)載為 (3.3.6)故其等效負(fù)載可按下式計(jì)算(估算;): (3.3.7)(4) 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷:假設(shè)取絲杠的工作壽命為,同時(shí)取精度系數(shù),負(fù)荷性質(zhì)系數(shù),硬度系數(shù),溫度系數(shù),可靠性系數(shù);平均轉(zhuǎn)速為。 (3.3.8)則最大動(dòng)載荷為: (3.3.9)根據(jù)動(dòng)載荷的要求,選用雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲杠副,其型號(hào)為。絲杠的公稱直徑為,基本導(dǎo)程,其額定動(dòng)載荷(),額定靜載荷,圈數(shù)列數(shù)=,絲杠螺母副的接觸剛度為,螺母長度為,取絲杠的精度為級(jí)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片式預(yù)緊。(5) 臨界壓縮負(fù)荷:確定絲杠螺紋部分的長度。等于工作臺(tái)的最大行程()加上螺母長度()加兩端余程()。為。支承跨距應(yīng)略大于,取為。絲杠全長。臨界壓縮負(fù)荷為: (3.3.10) 式中: 絲杠支承方式系數(shù); 材料的彈性模量,; 絲杠最小截面慣性矩,單位為; 最大受壓長度,單位為; 安全系數(shù),一般?。?最大軸向工作載荷,單位為慣性矩 (3.3.11)式中: 絲杠螺紋底徑,單位為; 絲杠公稱直徑,單位為; 鋼球直徑,單位為。由于滾珠絲杠副支承方式采用雙推簡(jiǎn)支形式,查表得支承系數(shù)。將上述參數(shù)代入公式(3.1)得 (3.3.12)可見遠(yuǎn)大于,故能滿足要求。(6) 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)算:臨界轉(zhuǎn)速經(jīng)驗(yàn)公式: (3.3.13) 式中: 絲杠最小橫截面,單位為; 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度,單位為; 安全系數(shù),一般取0.8; 材料的密度,碳鋼; 絲杠支承方式系數(shù)。由于滾珠絲杠副支承方式采用雙推簡(jiǎn)支形式,查表得支承系數(shù)。絲杠最小橫截面為: (3.3.14)式中: 絲杠螺紋底徑,單位為; 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度: (3.3.15)將上述參數(shù)代入公式,則臨界轉(zhuǎn)速為: (3.3.16)可見遠(yuǎn)大于,故能滿足要求。(7) 精度計(jì)算數(shù)控機(jī)床的定位精度取決于滾珠絲杠的精度,在滾珠絲杠的精度參數(shù)中,其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度的影響最明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)定絲杠的任意300mm行程內(nèi)的變動(dòng)量V 300應(yīng)該要比目標(biāo)設(shè)定定位精度值的1/31/2小。因此根據(jù)V300=0.006mm0.01mm,查表可得,滾珠絲杠的精度等級(jí)為2級(jí)。本小節(jié)中所用到的所有公式(3.3.1)到(3.3.16)皆是出自:吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 第五版.北京:高等教育出版社,2006.3.4滾珠絲杠螺母副的支撐選擇滾珠絲杠兩端的支承的軸向固定方式有以下三種3種情況(如圖所示)。(1)圖3-1為一端軸向固定另一端自由的支承固定方式,絲杠的軸向剛度比兩端固定低,絲杠的臨界轉(zhuǎn)速以及壓桿穩(wěn)定性都較低,因此在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量使絲杠受拉伸。(2)圖3-2為一端軸向固定一端游動(dòng)的支承固定方式,在一些加工速度相對(duì)不高但是對(duì)于加工的零部件精度要求較高的機(jī)床,為了避免其滾珠絲杠發(fā)生熱變形經(jīng)常采用一端軸向固定的支承固定方式。(3)圖3-3為兩端固定方式,在一個(gè)高的精確度以及高旋轉(zhuǎn)的環(huán)境中,它是不適合于上述的滾珠絲杠的安裝方式,為了使絲桿的預(yù)加載荷,可以以一致的方式在兩端固定,并且在絲桿的一端安裝彈簧和調(diào)整螺母,這樣既可補(bǔ)償絲桿的熱變形誤差,又能施加載荷使其保持預(yù)緊力近乎不變。圖3-1一端固定一端自由圖3-2一端固定一端游動(dòng)圖3-3兩端固定根據(jù)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的行程要求為300mm以及其他要求,因此綜合考慮采用兩端固定的支撐方式作為本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的滾珠絲杠螺母副的支持方式。3.5滾珠絲杠螺母副的間隙消除與預(yù)緊為了提高滾珠絲桿副的剛度以及消除間隙,可以通過預(yù)加載荷,使它在過盈的狀態(tài)下工作。預(yù)緊后的剛度可以提升至原來的2倍。但是由于預(yù)緊載荷過大,將會(huì)導(dǎo)致其摩擦力矩加大以及使用壽命下降。一般有如下幾種預(yù)緊方式:雙螺母螺紋式預(yù)緊:具體操作為通過調(diào)整端部的圓螺母,使螺母產(chǎn)生軸向位移。優(yōu)缺點(diǎn):其結(jié)構(gòu)緊湊,操作簡(jiǎn)單,工作可靠,但是其預(yù)緊方式并不能夠保證準(zhǔn)確性且易失效,因此只適用于可隨時(shí)調(diào)節(jié)預(yù)緊或剛度要求低的傳動(dòng)。雙螺母墊片式預(yù)緊:具體操作為通過調(diào)整墊片的厚度,以達(dá)到其螺母進(jìn)行軸向位移的目的。優(yōu)缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,剛度高,便于裝拆,但是操作不易,在其滾道出現(xiàn)磨損的情況下,將無法發(fā)揮其功能,因此只有在一些高剛度以及重載荷的傳動(dòng)中較為適用。雙螺母齒差式預(yù)緊:具體操作為兩邊的下螺母的凸緣上有外齒,分別與緊固的螺母座兩端的內(nèi)齒圈相嚙合,兩個(gè)螺母向同一方向旋轉(zhuǎn),每轉(zhuǎn)過一個(gè)齒,調(diào)整軸向位移。優(yōu)缺點(diǎn):對(duì)預(yù)緊力的調(diào)整能夠精確控制,但是由于實(shí)際操作過于繁雜,因此只宜用于高度精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中滾珠絲桿的運(yùn)動(dòng)是垂直進(jìn)行的,因此需要隨時(shí)能夠調(diào)節(jié)其絲杠的預(yù)緊力,綜合考慮最終選用雙螺母螺紋式預(yù)緊。第四章 主要部件的設(shè)計(jì)計(jì)算4.1軸承的選擇及校核本課題中絲杠既受軸向力又受徑向力,因此其兩固定端選用的是成對(duì)的角接觸軸承,型號(hào)為D46205。 (1) 軸承D46205的動(dòng)負(fù)荷驗(yàn)算過程如下:圖3-4為絲杠的受力圖。已知:切向負(fù)荷,徑向負(fù)荷,軸向負(fù)荷,絲杠承重。 (4.1.1)得 得(a)(b)(c)圖3-4 絲杠受力圖軸承的徑向合力為: (4.1.2)已知軸承D46205所受的軸向負(fù)荷,徑向負(fù)荷,基本額定徑向靜載荷。則相對(duì)軸向載荷為: (4.1.3)式中: 徑向接觸系數(shù),一般取。查表得分界判斷系數(shù)。 (4.1.4)查表得徑向動(dòng)載荷系數(shù)X=0.56,軸向動(dòng)載荷系數(shù)Y=1.55。查表得查得載荷系數(shù)一般為,取。則軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為: (4.1.5)查表得,軸承預(yù)期計(jì)算壽命。該軸承應(yīng)具有的基本額定動(dòng)載荷 (4.1.6)式中: 失效率(可靠度)的基本額定壽命() 軸承的轉(zhuǎn)速,單位為; 基本額定動(dòng)載荷,單位為; 當(dāng)量動(dòng)載荷,單位為; 壽命指數(shù),對(duì)球軸承,滾子軸承。查表得基本額定動(dòng)載荷。由于,所以能夠滿足要求。本小節(jié)中所用到的所有公式(4.1.1)到(4.1.6)皆是出自:中國機(jī)械工程協(xié)會(huì)中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典編委會(huì),中國機(jī)械設(shè)計(jì)大典.南昌;江西科學(xué)技術(shù)出版社,20014.2電機(jī)的選擇與計(jì)算(1) 傳動(dòng)效率根據(jù)本課題的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),其進(jìn)給部分中的主要機(jī)械傳動(dòng)效率由同步齒形帶、滾珠軸承及滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)組成。其中,同步齒形帶效率為0.99,滾珠軸承效率為0.99,滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)效率為0.95??倐鲃?dòng)效率: (4.2.1)(2) 電動(dòng)機(jī)功率估算 (4.2.2)式中: 進(jìn)給傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率,; 進(jìn)給牽引力,; 進(jìn)給速度,; 進(jìn)給傳動(dòng)鏈的總機(jī)械效率。(3) 進(jìn)給電動(dòng)機(jī)選擇 根據(jù)估算得出的電動(dòng)機(jī)功率,選用西門子的1FK7060-5型電動(dòng)機(jī),其主要性能指標(biāo)如下:型號(hào):1FK7060-5AF71-1FH5-Z功能:計(jì)量伺服驅(qū)動(dòng)元件類型:機(jī)電控制方式:開環(huán)功率:0.75kw額定電壓:480V速度響應(yīng)頻率:50/60KHz加工定制:否外形尺寸:180mm重量:3kg本小節(jié)中所用到的所有公式(4.2.1)到(4.2.2)皆是出自:付豐禮,唐孝稿.電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)手冊(cè)M. 第二版.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2007.4.3慣量匹配的計(jì)算由于負(fù)載轉(zhuǎn)矩情況不同,負(fù)載慣量只能由精確的計(jì)算得到。由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的所有運(yùn)動(dòng)部件,無論是旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)還是直線運(yùn)動(dòng)部件,都成為電機(jī)的負(fù)載慣量??偟膽T量可以通過計(jì)算各個(gè)被驅(qū)動(dòng)部件的慣量,并以一定的規(guī)律將其加起來即可。1絲杠折算到電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量滾珠絲杠螺母副的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量見公式:= (4.3.1)2 工作臺(tái)折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主軸箱折算到絲杠上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量,可由下述公式得到: (4.3.2)式中 w工作臺(tái)的質(zhì)量;kg; s絲杠的螺距,mm; g重力加速度; 由題目參數(shù)可知wg=160,選用絲杠的參數(shù)可知P=6mm;因此,可以得出Jt=0.000146 3小齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量可由下述公式得到:J1=MD28=0.44*0.0628=0.000198 (4.3.3)4傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量絲杠傳動(dòng),傳動(dòng)系統(tǒng)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算公式, (4.3.4)由前面的計(jì)算可知,=0.0011992。5匹配計(jì)算可由下述公式得到:JLJm=0.00119920.00273=0.44 (4.3.5)因?yàn)?14J1 ,所以符合要求。4.4轉(zhuǎn)矩匹配的計(jì)算1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)主軸上切削負(fù)載力矩已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力Fm=1300N,每當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)一圈,機(jī)床的執(zhí)行部件軸向移動(dòng)5 mm的距離即L=5mm,進(jìn)給傳動(dòng)比i=1,總效率=0.9,則有公式:=13000.005(20.91)=1.15Nm (4.4.1)2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)上的摩擦負(fù)載力矩可由以下公式計(jì)算:= (4.4.2)=14000.005(20.851)=0.13 Nm取0.85,F(xiàn)為導(dǎo)軌摩擦力140N,S為絲杠螺距5mm,i=13計(jì)算附加負(fù)載力矩已知滾珠絲杠螺母副的效率=0.98,最大軸向載荷F=2191N,S絲杠導(dǎo)程,絲杠未預(yù)緊時(shí)的效率則有公式=0.114 Nm (4.4.3)4加速力矩加速力矩可由以下公式計(jì)算: (4.4.4)Jr折算到電動(dòng)機(jī)軸上的總慣量,n1000r/min,T系統(tǒng)時(shí)間常數(shù)0.03s=2.8 Nm5計(jì)算空載時(shí)的快進(jìn)力矩快進(jìn)力矩可由以下公式計(jì)算: (4.4.5)=0.244 Nm6計(jì)算切削時(shí)的工進(jìn)力矩工進(jìn)力矩可由以下公式計(jì)算: (4.4.6)=1.264 Nm7計(jì)算空載啟動(dòng)力矩空載啟動(dòng)力矩可由以下公式計(jì)算: (4.4.7)=3.044Nm8確定步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩可由以下公式計(jì)算:機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩Tq與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為:=0.951 (4.4.8) 所以=3.2Nm9.31 Nm因此,所選的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)滿足系統(tǒng)的加速要求。本小節(jié)中所用到的所有公式(4.3.1)到(4.4.8)皆是出自:編寫組,機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)第三冊(cè).北京,機(jī)械工業(yè)出版社:1986.4.4導(dǎo)軌的選擇 4.4.1導(dǎo)軌的選擇導(dǎo)軌是一種用來支撐和引導(dǎo)運(yùn)動(dòng)部件沿其一定的軌道進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的零件。機(jī)床的導(dǎo)軌一般可以分成滑動(dòng)與滾動(dòng)兩種?;瑒?dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)組成較為簡(jiǎn)單,其制造過程也極為便捷,有較大的接觸剛度;但是其傳統(tǒng)的滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦力大,因而阻力與磨損也大,動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)與靜態(tài)摩擦系數(shù)之間的差別較大,很容易在速度較低時(shí)發(fā)生爬行現(xiàn)象。而新型的塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌主要運(yùn)用于那些精密度高的重型機(jī)床上。滾動(dòng)導(dǎo)軌具有較小的摩擦因數(shù),其動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù)與靜態(tài)摩擦系數(shù)之間的差別也較小,啟動(dòng)時(shí)的阻力也不大,能夠做到微能量的準(zhǔn)確移動(dòng),栽低速運(yùn)動(dòng)時(shí)也不會(huì)發(fā)生爬行現(xiàn)象,運(yùn)動(dòng)平穩(wěn),但是由于其制造成本以及加工費(fèi)用過于昂貴,所以常用于那些要求定位精度高且運(yùn)動(dòng)靈活的場(chǎng)合。本次設(shè)計(jì)根據(jù)各部件傳動(dòng)要求以及經(jīng)濟(jì)要求,綜合考慮最后選擇使用滑動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的種類選定為滑動(dòng)導(dǎo)軌之后,還要確定其截面形狀,而常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌截面形狀有如下幾種:(1) 山形和V形形狀截面 如下圖4-3(a),這類截面形狀導(dǎo)軌的導(dǎo)向性能非常好,擁有自磨損修復(fù)的能力,但是其制造非常復(fù)雜。下導(dǎo)軌假如采用凸形雖然排污很容易,但使保存油液困難,而采用用凹形則恰恰相反。(2) 矩形形狀截面 如下圖4-3(b),這類截面形狀導(dǎo)軌承載能力非常大,制造容易,維修起來比較方便,新導(dǎo)軌導(dǎo)向精度非常高,由于沒有自動(dòng)補(bǔ)償間隙的功能,因此一定要設(shè)置間隙調(diào)整裝置,例如鑲條的導(dǎo)軌精度就會(huì)受到一定的影響。(3) 圓柱形形狀截面 如下圖4-3(c),這類截面形狀的導(dǎo)軌制造非常簡(jiǎn)單,可以精密配合,易對(duì)溫度發(fā)生很大敏感力,在間隙小的時(shí)候容易卡住,間隙如果太大了則又會(huì)讓導(dǎo)向精度降低,所以很少采用。(4) 平面環(huán)形狀截面 如下圖4-3(d),這類截面形狀導(dǎo)軌在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)中常常采用,制造非常簡(jiǎn)單,可以承受很大的軸向力,但是不可以用在導(dǎo)向精度高的工作場(chǎng)合。假如可以換成圓錐形狀環(huán)形截面(如下圖4-3(e),那么導(dǎo)向性能就會(huì)有一定的提高。(5) 燕尾形狀截面 如下圖4-3(f),這類截面形狀類型的導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)非常地緊湊,可以承受的傾側(cè)力矩較大,但是其剛性非常差,不易進(jìn)行維修,制造困難,不可以用在導(dǎo)向精度非常高的工作場(chǎng)合。通過以上特點(diǎn),最后綜合考慮使用矩形導(dǎo)軌。4.4.2導(dǎo)軌的間隙調(diào)整 為確保導(dǎo)軌正常運(yùn)動(dòng),矩形和燕尾形導(dǎo)軌都一定要設(shè)置間隙調(diào)整裝置。間隙如果過小會(huì)導(dǎo)致摩擦力變大,運(yùn)動(dòng)會(huì)變得不靈活;而如果間隙過大則會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)向精度減小。因此其導(dǎo)軌間隙的調(diào)整方式大致有以下兩種:(1) 通過壓板的方式消除其導(dǎo)軌間隙。(2)通過鑲條的方式消除其導(dǎo)軌間隙,通常有直鑲條與斜鑲條兩種方式。第五章 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析5.1技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的目的與意義進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的根本目的是為了在能夠滿足其各功能部件之間正常工作為前提下,有效的減少其經(jīng)濟(jì)成本,進(jìn)而實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破。是經(jīng)濟(jì)與技術(shù)這兩種科學(xué)的有機(jī)結(jié)合,這二者之間看似關(guān)系不大卻又有著必然的聯(lián)系。就比如說一個(gè)國家的某一項(xiàng)科技在技術(shù)方面得到了重大突破,那么其經(jīng)濟(jì)發(fā)展亦會(huì)受到影響,從而加快其發(fā)展,反來說其科學(xué)技術(shù)想要得到重大突破就必然要以經(jīng)濟(jì)水平為基礎(chǔ),兩者之間相輔相成。技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是通過所有零部件的成本來分析其合理程度,以及研究尋找節(jié)約其成本的方法。其成本的分析是技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析的基礎(chǔ)部分,也是一名合格的設(shè)計(jì)人員在完成結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)乃至設(shè)計(jì)其結(jié)構(gòu)之前首先要考慮的問題。而生產(chǎn)企業(yè)也正是依靠著技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析來了解一樣產(chǎn)品從研發(fā)制造到實(shí)際生產(chǎn)是否盈虧,以保證其生產(chǎn)企業(yè)的正常運(yùn)作。因此,在生產(chǎn)企業(yè)制定出新的經(jīng)營決策之前,一份合格的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是其作出決定的重要的依據(jù)。綜上所述,技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析是設(shè)計(jì)人員在一樣產(chǎn)品設(shè)計(jì)完成之后所必須做的一件事,否則很難體現(xiàn)出此產(chǎn)品的具體價(jià)值。5.2成本材料分析5.2.1 非標(biāo)準(zhǔn)件裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì),如表6-1所示;非標(biāo)準(zhǔn)件外購費(fèi)用統(tǒng)計(jì),如表6-2所示。表 6-1 非標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱材料數(shù)量凈重(Kg)1立柱導(dǎo)軌Q2351752軸端蓋Q23520.9333軸套4520.694軸承座4521.455軸端擋圈4520.456軸套4520.2877吊環(huán)4540.468軸套4510.2739大帶輪4511.510小帶輪4510.7511大帶輪端蓋4510.5612支撐座4510.7813支撐柱4540.8914頂蓋4520.34315輪4520.74816支撐架4525.245鋼總凈重:G1=75.933Kg,合金鋼總凈重:G2=14.381Kg。目前,45鋼的價(jià)格為3400元/噸,合金鋼的價(jià)格5850元/噸。表 6-2 非標(biāo)準(zhǔn)件外購費(fèi)用序號(hào)名稱數(shù)量單價(jià)(元/件)1電機(jī)125002軸承233軸承864絲杠13000非標(biāo)準(zhǔn)件外購總費(fèi)用為5554元。5.2.2標(biāo)準(zhǔn)件裝配圖中標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì),如表6-3所示。表6-3 標(biāo)準(zhǔn)件外購費(fèi)用統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱規(guī)格數(shù)量單價(jià)(元/件)1內(nèi)六角圓柱螺釘M62540.012內(nèi)六角圓柱螺釘M84080.013內(nèi)六角圓柱螺釘M52540.014內(nèi)六圓柱頭螺釘M83040.015鎖緊螺母M244540.016螺母M81617螺母M16618圓錐銷M161620.539彈簧墊圈16320.0210O型密封503.5512.1611O型密封453.512.16標(biāo)準(zhǔn)件的外購件費(fèi)用為54.3元。5.3課題技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本計(jì)算依據(jù)5.3.1成本計(jì)算依據(jù)根據(jù)零件的總數(shù)量,再求出加工費(fèi)用,就可以求得課題設(shè)計(jì)的總成本。依據(jù)計(jì)算公式:零件成本=材料費(fèi)用+加工工時(shí)費(fèi)用材料費(fèi)用=材料的單價(jià)材料的毛坯重量毛坯的重量=凈重/材料的利用率材料的利用率:,45鋼為0.60.7,合金鋼為0.60.7,矩形鋼管為0.60.7,。 工時(shí)費(fèi):主要件=材料費(fèi)8 一般件=材料費(fèi)(45) (1)材料費(fèi)的計(jì)算由計(jì)算公式可得: 45鋼毛坯重量=10.18736/0.65=116.82Kg 合金鋼=0.385/0.65=22.12 Kg(2) 工時(shí)費(fèi)的計(jì)算 主要的零件:主要的工時(shí)費(fèi)用=324.328=2594.56元 一般的零件:一般的工時(shí)費(fèi)用=(18.18+29.3)4.5=213.66元 (3)熱處理工時(shí)的費(fèi)用熱處理零件統(tǒng)計(jì)如表 6-4 所示:表 6-4 熱處理零件統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱材料熱處理要求凈重(Kg)1立柱導(dǎo)軌Q235表面鍍鋅0.9332支撐柱LY12涂灰色油漆0.8883軸套45發(fā)藍(lán)3.7154支撐架45表面鍍鋅3.35支撐座45調(diào)制0.2436軸45調(diào)制2.5547套45發(fā)藍(lán)0.032熱處理的價(jià)格如下表 6-5 所示。表 6-5 目前熱處理的價(jià)格序號(hào)名稱單價(jià)(元/Kg)1鍍鋅1.12涂油漆1.53發(fā)藍(lán)14調(diào)制1.5因此熱處理加工費(fèi)用為120.32元。5.4課題技術(shù)經(jīng)濟(jì)成本計(jì)算課題總的成本=材料費(fèi)用(45鋼+合金鋼+)+工時(shí)費(fèi)用(一般零件+主要零件)+熱處理的費(fèi)用+外購件的費(fèi)用 =1045.2+5554+2594.56+213.66+54.3 =9461.72元通過對(duì)以上成本的計(jì)算,可以使我們很好地進(jìn)行選型,根據(jù)材料、熱處理、加工工藝等各方面去合理地選擇能夠在滿足其各部件正常工作運(yùn)轉(zhuǎn)的前提下降低其個(gè)功能部件的實(shí)際生產(chǎn)成本,能夠?qū)⑵湔w產(chǎn)品的性價(jià)比大幅提高。能否合理的計(jì)算成本是檢驗(yàn)一家企業(yè)各方面水平的重要衡量標(biāo)準(zhǔn),同時(shí)也能為企業(yè)減少不必要的支出,為自己以后進(jìn)入企業(yè)能更好的工作打下基礎(chǔ),為企業(yè)帶來更高的經(jīng)濟(jì)效益。第六章 總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計(jì)課題為數(shù)控銑床Z軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),一開始我對(duì)于這個(gè)課題只有一個(gè)模糊的概念,之后通過對(duì)數(shù)控銑床各部件結(jié)構(gòu)及其功能的了解,對(duì)Z軸進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了一系列的設(shè)計(jì)和分析,并在老師的指導(dǎo)下完成了設(shè)計(jì)任務(wù)。而且用CAD繪圖軟件繪制出了1.張0號(hào)總裝配圖以及若干零件圖,總共2.5張的0號(hào)圖紙。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)一共用時(shí)3個(gè)月,在這3個(gè)月里我通過查找大量的資料文獻(xiàn),了解到了數(shù)控機(jī)床在當(dāng)下國內(nèi)外的發(fā)展形勢(shì)以及各自的先進(jìn)技術(shù)。之后的各項(xiàng)設(shè)計(jì)計(jì)算,更是使我將這大學(xué)四年里所學(xué)習(xí)的的理論知識(shí)做了十分全面的溫習(xí)與實(shí)踐。本次所設(shè)計(jì)出來的Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)是由西門子伺服電機(jī)來驅(qū)動(dòng)的,再經(jīng)由同步齒形帶傳動(dòng),之后驅(qū)動(dòng)滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng),從而實(shí)現(xiàn)了數(shù)控銑床的Z軸進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。在設(shè)計(jì)計(jì)算的時(shí)候,我通過對(duì)其進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行慣量匹配和轉(zhuǎn)矩匹配,起到了提高其數(shù)控銑床的整體性能;對(duì)滾珠絲桿的預(yù)拉伸量的計(jì)算,消除了軸向間隙,以求能夠達(dá)到更高的精度;最后的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析則讓我對(duì)各零部件的價(jià)值以及其各自的熱處理方式有了更為直觀的感受。這些實(shí)際計(jì)算及分析與我過去在書本上所學(xué)到的理論知識(shí)相結(jié)合,對(duì)其進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中所用到的各部件的型號(hào)尺寸做了全面的數(shù)據(jù)分析和強(qiáng)度校核,最終滿足了任務(wù)書中的各項(xiàng)要求。致 謝首先十分的感謝劉桂芝老師和卞榮老師在我大學(xué)的最后一段學(xué)習(xí)時(shí)間里給予了我非常詳盡并且耐心的指導(dǎo)。從一開始設(shè)計(jì)的定題,到收集各種相關(guān)文獻(xiàn)資料,到設(shè)計(jì)計(jì)算各部件的型號(hào)尺寸,到繪制裝配圖零件圖,到撰寫論文,兩位老師都給予了我悉心的指導(dǎo)和必要的幫助。為了指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì),兩位老師放棄了自己的休息時(shí)間,每天從早上8點(diǎn)鐘開始一直到下午4點(diǎn)多鐘,這期間8個(gè)小時(shí)左右的時(shí)間讓我們能夠在我們遇到設(shè)計(jì)困難的時(shí)候隨時(shí)向他們請(qǐng)教詢問,并能在回答我們的問題時(shí)十分的耐心講解教導(dǎo)。而且由于我們用來做畢業(yè)設(shè)計(jì)的教室和兩位老師的辦公室并不在同一教學(xué)樓里,所以在這大夏天或者一些下雨天里當(dāng)我們有問題時(shí)還有入兩位老師在大太陽下或者冒雨過來我們教室,這種無私奉獻(xiàn)的敬業(yè)精神令人欽佩,在此我向他們表示我誠摯的感激之情。通過這3個(gè)月的不斷努力,我終于完成了我的畢業(yè)設(shè)計(jì),這份畢業(yè)設(shè)計(jì)所包含的絕不止我一個(gè)人的心血,雖然這個(gè)課題是由我設(shè)計(jì)出來的,但是在設(shè)計(jì)之初到完善設(shè)計(jì)的這個(gè)過程還有許多其他人的幫助在里面,比如兩位指導(dǎo)老師,是他們解答了我在設(shè)計(jì)上所遇到的疑難;又比如和我在同一組的其他同學(xué)們,是他們將他們搜集到的資料書籍和我分享,讓我了解到了設(shè)計(jì)時(shí)所需要用到的一些相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和公式。在大學(xué)這四年里,我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺,這除去我自身的努力之外,還和各位老師、同學(xué)和朋友平日里的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開的。雖然如今我四年的大學(xué)生活即將結(jié)束了,但是在這四年里發(fā)生的點(diǎn)點(diǎn)滴滴,無論是收獲還是付出,所有的一切我都將一直記憶猶新。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的過程中,我的兩位指導(dǎo)老師傾注了大量的時(shí)間和心血,從開題報(bào)告、外文翻譯、尺寸計(jì)算、型號(hào)設(shè)計(jì)、裝配圖草圖、零件圖草圖、論文大綱、論文草稿、論
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