【正文】 第四章 床身及導(dǎo)軌…………………………………………………………………………23 床身的選擇…………………………………………………………………………23 導(dǎo)軌的選擇…………………………………………………………………………23 導(dǎo)軌的分類……………………………………………………………………23 導(dǎo)軌的選擇……………………………………………………………………24 導(dǎo)軌的間隙調(diào)整機(jī)構(gòu)…………………………………………………………26 導(dǎo)軌的潤滑……………………………………………………………………27 導(dǎo)軌的防護(hù)……………………………………………………………………27 第五章 結(jié) 論 29致 謝 31 參 考 文 獻(xiàn)…………………………………………………………………………………33前 言計(jì)算機(jī)已經(jīng)普遍成為現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)中最基本的通訊工具，因?yàn)橛?jì)算機(jī)具有很強(qiáng)高精密性，操作起來靈活簡便，所以在最近這段時(shí)間已經(jīng)越來越贏得廣大用戶的歡迎[1]，數(shù)字控制機(jī)床簡稱CNC，每臺(tái)數(shù)控機(jī)床上都會(huì)裝有程序監(jiān)控裝置。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的其中一種，亦稱為CNC車床，是我國覆蓋面最廣，且使用量最大的一種數(shù)控機(jī)床，每年產(chǎn)量大約占機(jī)床生產(chǎn)總數(shù)的25%。它是集電氣功能、機(jī)械部件、氣動(dòng)裝置、液壓設(shè)備、信息管理和微電子技術(shù)等多項(xiàng)技術(shù)裝置為一體的機(jī)電一體化產(chǎn)品。這種數(shù)控機(jī)床加工零件毛坯時(shí)具有很高的效率、非常高精度、特殊的柔性化和自動(dòng)化高的優(yōu)點(diǎn)。隨著文明不斷的發(fā)展，人們對(duì)這種新型數(shù)控車床的效率、精度、柔性化、可靠性等方面的要求不斷提高，而正是這種不斷進(jìn)步的要求導(dǎo)致現(xiàn)代數(shù)控車床技術(shù)成為當(dāng)今世界的主流技術(shù)[2]。自20世紀(jì)中期以后，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，它的應(yīng)用領(lǐng)域的已經(jīng)占據(jù)了許多制造業(yè)（汽車制造、醫(yī)療設(shè)備、輕工業(yè)）主流市場?？偠灾?，現(xiàn)在數(shù)控車床的發(fā)展趨勢(shì)主要表現(xiàn)在一下幾個(gè)方面：第一個(gè)具有加工高速和精密化特性高的特點(diǎn)，其次要有一定等級(jí)的可靠穩(wěn)定性，最后需要數(shù)控車床滿足CAD設(shè)計(jì)的簡單化和模塊化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。目前我國的研發(fā)制造能力不斷的進(jìn)步，我國已經(jīng)從進(jìn)口數(shù)控車床一直發(fā)展到現(xiàn)在的數(shù)控車床制造大國，這短短數(shù)十年的發(fā)展體現(xiàn)了我國的數(shù)控行業(yè)的已經(jīng)有能力和國外數(shù)控行業(yè)進(jìn)行競爭，并會(huì)遲早超越他們。數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)，是一個(gè)自動(dòng)控制系統(tǒng)，將運(yùn)動(dòng)部件的位置和速度作為控制量，是一個(gè)機(jī)電一體化系統(tǒng)。主要由驅(qū)動(dòng)元件(電機(jī))、位置控制單元、檢測(cè)與反饋單元、速度控制單元和機(jī)械執(zhí)行部件這幾個(gè)部分構(gòu)成。數(shù)控機(jī)床的數(shù)字控制直接控制系統(tǒng)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，機(jī)床傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)精度、幾何精度、穩(wěn)定性和靈敏度決定了被加工工件的最終坐標(biāo)的輪廓以及位置精度。1第一章 緒 論 引言數(shù)控技術(shù)就是采用用文字語言、字母數(shù)字和符號(hào)等組成的一系列數(shù)字指令來控制機(jī)械設(shè)備按照規(guī)定的要求運(yùn)作的一種技術(shù)。沒有特殊要求，我們一般采用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)數(shù)字程序進(jìn)行控制，所以這種數(shù)控技術(shù)我們也常常稱之為計(jì)算機(jī)數(shù)控，簡稱CNC。它可以控制跟角度、位置、速度相關(guān)的機(jī)械量或者可以控制跟機(jī)械能量有關(guān)的量。數(shù)控車床是一種精度高且效率高的自動(dòng)化機(jī)床，加工藝性能廣泛，可加工直（斜）線圓柱，圓弧和各類螺紋，它還具有目前數(shù)控機(jī)床上特有的直線插補(bǔ)功能以及精度補(bǔ)償功能可以成批量的加工出各類復(fù)雜零件，為不少企業(yè)都帶來了不可估量的經(jīng)濟(jì)效益。數(shù)控車床在數(shù)控機(jī)床中占據(jù)很重要的地位，通過幾十年不斷的發(fā)展，已經(jīng)受到世界各國的高度重視并對(duì)其進(jìn)行高速發(fā)展。數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)包括伺服電動(dòng)機(jī)，電機(jī)由數(shù)控系統(tǒng)直接控制并工作，且經(jīng)過實(shí)際使用和檢驗(yàn)，最終效果很符合企業(yè)的效益，它能夠滿足國家在精度等級(jí)方面的標(biāo)準(zhǔn)。能夠方便輕巧地控制進(jìn)給，控制刀具按照要求加工出零件的形狀。再通過一些特殊的數(shù)控技術(shù)可以有效地消除干擾，來獲得穩(wěn)定靈敏的進(jìn)給系統(tǒng)[3]。伺服電機(jī)工作時(shí)非?？煽坎⑶沂褂闷饋砗唵畏奖?，我們數(shù)控車床中在進(jìn)給系統(tǒng)中常常使用伺服電機(jī)，可以準(zhǔn)確簡便的對(duì)橫向進(jìn)給和縱向進(jìn)給進(jìn)行雙方向的進(jìn)給控制。這樣比傳統(tǒng)的普通機(jī)床更加自動(dòng)化，減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高其加工的精度和生產(chǎn)效率都有著十分重要的意義[4]。20世紀(jì)60年代以前，主要是通過步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的液壓伺服馬達(dá)或用功率步進(jìn)電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)；20世紀(jì)60一70年代是直流伺服電機(jī)具有優(yōu)良的誕生和全盛發(fā)展的時(shí)代，但由于直流伺服電機(jī)引入了換向裝置，成本高，故障多并且維護(hù)困難，對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能受影響。20世紀(jì)80年代到現(xiàn)在，伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)和控制技術(shù)及永磁材料有了突破性的進(jìn)展，開始出現(xiàn)了交流伺服電動(dòng)機(jī)(正弦波驅(qū)動(dòng))，無刷直流伺服電動(dòng)機(jī)(方波驅(qū)動(dòng))等新型的電動(dòng)機(jī)，它們可同時(shí)實(shí)現(xiàn)弱磁升速控制，這對(duì)系統(tǒng)的調(diào)速范圍有了很大的提高，也同樣擁有伺服驅(qū)動(dòng)的符合數(shù)控機(jī)床的高性能要求[5]。交流伺服電動(dòng)機(jī)由于沒有換向器和電刷，所以在工作時(shí)可以做到穩(wěn)定可靠，所在在保養(yǎng)和維護(hù)這一方面并沒有多大的要求。這種電機(jī)在工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生很大的噪聲，定子繞組具有很快的散熱能力，與機(jī)械部件之間的慣量也小，因此系統(tǒng)反應(yīng)具有很快快速性。同功率下有較小的體積和重量，適應(yīng)于高速大力矩工作狀態(tài)。 選題背景與意義 數(shù)控車床的進(jìn)給系統(tǒng)負(fù)責(zé)接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的脈沖指令，經(jīng)放大和轉(zhuǎn)換后驅(qū)動(dòng)機(jī)床，執(zhí)行預(yù)期的運(yùn)動(dòng)。它的靈敏度和傳動(dòng)精度高，響應(yīng)速度快且工作穩(wěn)定，構(gòu)件剛度高及使用壽命長，摩擦及運(yùn)動(dòng)慣量小，并能清除傳動(dòng)間隙。 進(jìn)給系統(tǒng)中采用的是滾珠絲杠傳動(dòng)，可將滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，而且滿足進(jìn)給系統(tǒng)需要減少摩擦的基本要求。該傳動(dòng)副的摩擦力小，傳動(dòng)效率高，并可消除間隙，它的傳動(dòng)效率可高達(dá)85%~98%且無反向空行程。 本課題采用同步帶聯(lián)接絲杠和電機(jī)，它的結(jié)構(gòu)簡單、傳動(dòng)平穩(wěn)，綜合了帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)各自的優(yōu)點(diǎn)，能緩沖吸振，可以在大的軸間距和多軸間傳遞動(dòng)力，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，一般可達(dá)98%，且其造價(jià)低廉，不需潤滑，維護(hù)容易。 伺服電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍寬，轉(zhuǎn)速隨控制電壓改變，能在寬廣的范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。轉(zhuǎn)子的慣性小，即能實(shí)現(xiàn)迅速啟動(dòng)、停轉(zhuǎn)?？刂乒β蚀?，過載能力強(qiáng)。本課題使用的交流型伺服電動(dòng)機(jī)運(yùn)行可靠穩(wěn)定、具有很強(qiáng)的控制性能、極快響應(yīng)快速、電機(jī)靈敏度高，具有非常拘謹(jǐn)?shù)臋C(jī)械特性和非常嚴(yán)格的調(diào)節(jié)特性的非線性度指標(biāo)。 研究現(xiàn)狀 一個(gè)國家在生產(chǎn)數(shù)控化車床的效率與及對(duì)數(shù)控化率車床的消費(fèi)集中的體現(xiàn)了一國的機(jī)器制造業(yè)的技術(shù)發(fā)展水平，也是綜合國力的代表。如今，很多國外發(fā)達(dá)國家數(shù)控車床技術(shù)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，而我國則表現(xiàn)的相當(dāng)不足，差距任然很大。 我國數(shù)控車床的發(fā)展開始于20世紀(jì)70年代，30多年來形成了經(jīng)濟(jì)型臥式數(shù)控車床、普及型數(shù)控車床以及中高檔次數(shù)控車床這三種形式。經(jīng)濟(jì)型車床因物美價(jià)廉，在很多企業(yè)初期被廣泛的需要，尤其是民營企業(yè)，也是我國目前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品。中檔次車床，國產(chǎn)的基本上可以滿足國內(nèi)企業(yè)的需求，但大部分高檔次的是進(jìn)口的或者合資生產(chǎn)的。這就透露出我國數(shù)控車床的薄弱之處。雖然在近些年開發(fā)了一些中高檔車床，如擁有Y軸的車削中心、倒置順置的主軸立式車削中心等數(shù)控車床，但這種高檔次的數(shù)控車床需要的不僅是技術(shù)的創(chuàng)新，更需要進(jìn)一步的開發(fā)市場，獲得國內(nèi)外用戶廣泛的認(rèn)同。雖然國產(chǎn)數(shù)控車床獲得不菲的成績，但同國外的相比還是有著巨大的鴻溝，這主要體現(xiàn)在低檔次產(chǎn)品生產(chǎn)過剩，高檔產(chǎn)品的卻不足；創(chuàng)新的能力不夠，科技的基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性等都不強(qiáng)，其功能部件滯后。 發(fā)達(dá)國家對(duì)數(shù)控車床研究時(shí)間較長，因此積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，所以技術(shù)水平較中國都相對(duì)較高。具體表現(xiàn)在以下四個(gè)方面：（a）多軸加工和高速度、高精度已然成為了數(shù)控車床的必備技能，納米控制更是加工的潮流趨勢(shì)；（b）車床的多軸加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、能源方面、船舶制造及汽車維修等行業(yè)；（c）由于不斷完善的智能化的加工和監(jiān)測(cè)的功能，即使在車間也能獲得機(jī)床的狀態(tài)信息。通過分析出的數(shù)據(jù)，可以預(yù)測(cè)機(jī)床本身的狀態(tài)，從而進(jìn)行相關(guān)的維護(hù)。這不僅可以避免事故的發(fā)生，還大大的降低了機(jī)床出現(xiàn)故障的可能性，提高了利用率；（d）機(jī)床的補(bǔ)償功能與誤差檢測(cè)功能變得更加的強(qiáng)大，使得我們能夠在合理的時(shí)間內(nèi)做完車床補(bǔ)償測(cè)量。許多國外大型企業(yè)都是這樣來生產(chǎn)高檔次的機(jī)床的，如日本山崎馬扎克、英國普瑞泰克公司、美國哈挺公司和德國德瑪吉公司等。 我國數(shù)控機(jī)床的還存在著些許不足之處，雖然經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床廉價(jià)，但是隨著我國的發(fā)展，我國更多的是需要高檔次的數(shù)控車床技術(shù)。所以我們需要加強(qiáng)對(duì)數(shù)控車床的創(chuàng)新力度，并不斷地去改進(jìn)與完善現(xiàn)有的技術(shù)，最終能夠解決主機(jī)雖大但不強(qiáng)、數(shù)控系統(tǒng)和功能部件的發(fā)展落后、經(jīng)濟(jì)效益比較差等一些的問題，以此來培育整個(gè)的核心競爭力，以期占領(lǐng)更多世界市場[6]。第二章 總體方案設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對(duì)象，包括機(jī)械傳動(dòng)部件和產(chǎn)生主動(dòng)力矩以及控制其運(yùn)動(dòng)的各種驅(qū)動(dòng)裝置[7]。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給包括直線運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)部件的進(jìn)給，不論是直線進(jìn)給系統(tǒng)還是旋轉(zhuǎn)進(jìn)給系統(tǒng)，目前仍以“伺服電動(dòng)機(jī)+機(jī)械傳動(dòng)鏈”為主導(dǎo)。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求除了要有較高的定位精度外,還要具有良好的動(dòng)態(tài)響應(yīng)。在設(shè)計(jì)機(jī)械機(jī)構(gòu)時(shí),通常還應(yīng)提出無間隙、高剛度、低摩擦以及適宜的阻尼比要求等以確保數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性。為了達(dá)到這些要求,在設(shè)計(jì)時(shí)主要采取以下措施: 盡量消除傳動(dòng)間隙,減少反向誤差行程。 選用最佳的降速比。 盡量縮短傳動(dòng)鏈，并通過預(yù)緊的方法來提高整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度。 盡量采用摩擦低的傳動(dòng)副。因此，初步設(shè)定該橫向進(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)給傳動(dòng)。數(shù)控機(jī)床有靜壓絲杠螺母副傳動(dòng)方式以及滾珠絲杠螺母副這兩種常用傳動(dòng)方式。靜壓絲杠螺母副的優(yōu)點(diǎn)是產(chǎn)生的產(chǎn)生的摩擦系數(shù)小，具有很高的傳動(dòng)平穩(wěn)性，在運(yùn)動(dòng)中基本不會(huì)產(chǎn)生反向間隙。但是，靜壓絲杠螺母副必須配有一套供油系統(tǒng)，要求油液能夠時(shí)時(shí)刻刻保持清潔，并且要求油液在供給過程中不允許中斷，倘若在引出線故障而導(dǎo)致突然供油中斷，這將會(huì)對(duì)機(jī)床造成很大的影響。滾珠絲杠螺母副是將機(jī)械的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置，它的傳動(dòng)效率較高，~，比普通絲杠螺母副高3~4倍，發(fā)熱小，傳動(dòng)靈敏，還可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)[8]，摩擦力小且有可逆性，不易產(chǎn)生爬行且使用壽命長。在軸向運(yùn)動(dòng)中精度比較高，我們可以通過調(diào)節(jié)預(yù)緊力來消除軸向間隙。反向工作時(shí)不會(huì)產(chǎn)生反向空回形成，是目前中低檔數(shù)控機(jī)床的常見的傳動(dòng)方式。 通過以上比較，在本次設(shè)計(jì)中采用滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)方式。 伺服電機(jī)指在伺服系統(tǒng)中可以控制機(jī)械元件按一定規(guī)則運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行裝置，它具有補(bǔ)助馬達(dá)間接變速功能。對(duì)