【正文】 ..................37 最大靜態(tài)切削負載轉矩的計算 ....................................................................37 慣量匹配計算 ................................................................................................38 最大空載加速轉矩的計算 ............................................................................41 系統(tǒng)增益設計 ................................................................................................43第 6 章 導軌的選擇與工作臺型面的確定 .............................................................45 導軌的選擇 ...................................................................................................45 導軌的分類 ............................................................................................45 導軌的間隙調(diào)整機構 ............................................................................48 貼塑導軌設計 ........................................................................................49 工作臺型面的確定 ........................................................................................51第 7 章 機床定位精度驗算 .....................................................................................53結論 ...........................................................................................................................56致謝 ...........................................................................................................................572 / 75參考文獻 ...................................................................................................................58附錄 1 ........................................................................................................................60附錄 2 ........................................................................................................................660 / 75第 1 章 緒論隨著科學技術的飛速發(fā)展和經(jīng)濟競爭的日趨激烈，產(chǎn)品更新速度越來越快，復雜形式的零件越來越多，精度要求越來越高，多品種、中小批量生產(chǎn)的比重明顯增加。激烈的市場競爭使產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短。傳統(tǒng)的加工設備和制造方法已難于適應這種多樣化、柔性化與復雜形狀零件的高效高質量加工要求。汽車、拖拉機與家用電器等行業(yè)的產(chǎn)品零件，為了解決高產(chǎn)優(yōu)質的問題，多采用專用的工藝裝備、專用自動化機床或專用的自動生產(chǎn)線和自動化車間進行生產(chǎn)。但是應用這些專用生產(chǎn)設備，生產(chǎn)準備周期長，產(chǎn)品改型不易，因而使新產(chǎn)品的開發(fā)周期增長。在機械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到70%~80%[1]，這類產(chǎn)品一般都采用通用機床加工，當產(chǎn)品改變時，機床與工藝裝備均需作相應的變換和調(diào)整。通用機床的自動化程度不高，基本上由人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質量，特別是一些由曲線、曲面輪廓組成的復雜零件，只能借助靠模和仿形機床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。數(shù)控機床就是為了解決單件、小批量、特別是復雜型面零件加工的自動化并保證質量要求而產(chǎn)生的，它為單件、小批生產(chǎn)的精密復雜零件提供了自動化加工手段。 數(shù)控加工技術科學技術的發(fā)展以及世界先進制造技術的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術提出了更高的要求；超高速切削、超精密加工等技術的應用，對數(shù)控機床的數(shù)控系統(tǒng)、伺服性能、主軸驅動、機床結構等提出了更高的性能指標；FMS的迅速發(fā)展和 CIMS 的不斷成熟，將對數(shù)控機床的可靠性、通信功能、人工智能和自適應控制等技術提出更高的要求。隨著微電子和計算機技術的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術的應用領域日益擴大。當今數(shù)控機床正在不斷采用最新技術成就，朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、模塊化、系統(tǒng)化和高可靠性等方向發(fā)展 [2]。1 / 75 數(shù)控機床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控機床是在機械制造技術和控制技術的基礎上發(fā)展起來的。1948 年，美國帕森斯公司在研制加工直升機葉片輪廓檢驗樣板的機床時，首先提出了應用電子計算機控制機床來加工樣板曲線的設想。后來受美國空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學院伺服機構研究所合作進行研制工作。1952 年試制成功世界上第一臺三坐標立式銑床。后來，又經(jīng)過改進并開展自動編程技術的研究，數(shù)控機床于 1955 年進入實用階段，這對于加工復雜曲面的發(fā)展起了重要作用 [3]。我國從 1958 年開始研制數(shù)控機床，在研制與推廣使用數(shù)控機床方面取得了一定成績。近年來，由于引進了國外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術，使我國數(shù)控機床在品種、數(shù)量和質量方面得到了迅速的發(fā)展。目前，我國已有幾十家機床廠能夠生產(chǎn)不同類型的數(shù)控機床和加工中心。目前，在數(shù)控技術領域中，我國和先進的工業(yè)國家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。隨著工廠、企業(yè)技術改造的深入開展，各行各業(yè)對數(shù)控機床的需求量將會有大幅度的增長，這將有力促進我國數(shù)控機床的發(fā)展。 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢 [13]1. 高精度化現(xiàn)代科學技術的發(fā)展、新材料及新零件的出現(xiàn)，對精密加工技術不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機床，完善精密加工技術，適應現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機床的發(fā)展方向之一。其精度已從微米級到亞微米級，乃至納米級。提高生產(chǎn)率是數(shù)控機床追求的基本目標之一。數(shù)控機床高速化可充分發(fā)揮現(xiàn)代刀具材料的性能，不但可大幅度提高加工效率，降低加工成本，而且還可提高零件的表面加工質量和精度，對制造業(yè)實現(xiàn)高效、優(yōu)質、低成本生產(chǎn)具2 / 75有廣泛的實用性。采用柔性自動化設備或系統(tǒng)，是提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應市場變化需求和提高競爭力的有效手段。高自動化是指全部加工過程中盡量減少人的介入而自動完成規(guī)定的任務，它包括物料流和信息流的自動化。隨著人工智能在計算機領域的不斷滲透與發(fā)展，為適應制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控機床及發(fā)展的熱點，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程，還貫穿在產(chǎn)品的售后服務和維修中。復合化包含工序復合化和功能復合化。數(shù)控機床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺機床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設備利用率。數(shù)控機床的可靠性一直是用戶最關心的。數(shù)控系統(tǒng)將采用更高集成度的電路芯片，利用大規(guī)?；虺笠?guī)模的專用及混合式集成電路，以減少元器件的數(shù)量，提高可靠性。為了適應 FMC、FMS 以及進一步聯(lián)網(wǎng)組成 CIMS 的要求，先進的 CNC 系統(tǒng)為用戶提供了強大的聯(lián)網(wǎng)功能，除有 RS232 串行接口、RS422 等接口外，還帶有遠程緩沖功能的 DNC 接口，可實現(xiàn)幾臺數(shù)控機床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對幾臺數(shù)控機床進行控制。20 世紀 90 年代以后，計算機技術的飛速發(fā)展推動數(shù)控機床技術更快地更新?lián)Q代，世界上許多數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家利用 PC 機豐富的軟硬件資源開發(fā)開放式體系結構的新一代數(shù)控系統(tǒng)。3 / 75 數(shù)控機床的優(yōu)點 數(shù)控機床的優(yōu)點利用數(shù)控機床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實現(xiàn)對零件的加工。它不同于傳統(tǒng)的機床，不需要制造、更換許多工具、夾具和檢具，更不需要重新調(diào)整機床。數(shù)控機床是以數(shù)字形式給出指令進行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當量一般達到了 ，而且進給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進行補償，因此，數(shù)控機床能達到比較高的加工精度和質量穩(wěn)定性。零件加工所需要的時間包括機動時間與輔助時間兩部分。數(shù)控機床能有效的減少這兩部分時間，因而加工生產(chǎn)率比一般機床高的多。數(shù)控機床主軸轉速和進給量的范圍比普通機床的范圍大，每一道工序都能選用最有利的切削用量，良好的結構剛性允許數(shù)控機床進行大切削用量的強力切削，有效地節(jié)省了機動時間。數(shù)控機床移動部件的快速移動和定位均采用了加速與減速措施，由于選用了很高的空行程運動速度，因而消耗在快進、快退和定位的時間要比一般機床少的多。數(shù)控機床對零件的加工是按事先編好的程序自動完成的，操作者除了操作面板、裝拆零件、關鍵工序的中間測量以及觀察機床的運行之外，其他的機床動作直至加工完畢，都是自動連續(xù)完成，勞動強度與緊張程度均大為減輕，勞動條件也得到相應的改善。使用數(shù)控機床加工零件時，分攤在每個零件上的設備費用是較昂貴的。但在單件、小批量生產(chǎn)情況下，可以節(jié)省工藝裝備費用、減少輔助生產(chǎn)工時、生產(chǎn)管理費用及降低廢品率，因此能夠獲得良好的經(jīng)濟效益。4 / 75用數(shù)控機床加工零件，能準確地計算零件的加工工時，并有效簡化了檢驗和工夾具、半成品的管理工作。這些特點都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。數(shù)控機床在應用中也有不利的一面，如提高了起始階段的投資，對設備維護的要求高，對操作人員的技術水平要求高等。 數(shù)控機床加工零件的特點 [2]數(shù)控機床確實存在一般機床所不具備的許多優(yōu)點，但是這些優(yōu)點都是以一定條件為前提的。數(shù)控機床的應用范圍正在不斷擴大，但它并不能完全代替其他類型的機床，也還不能以最經(jīng)濟的方式解決機械加工中的所有問題。數(shù)控機床通常最適合加工有以下特點的零件。數(shù)控機床設備費用高昂，與大批量生產(chǎn)采用的專用機床相比其效率還不夠高。通常，采用數(shù)控機床加工的合理生產(chǎn)批量在 10~200 件之間。目前有向中批量發(fā)展的趨勢。通常數(shù)控機床適宜于加工結構比較復雜、在普通機床上加工需要有昂貴的工藝裝備的零件。數(shù)控機床節(jié)省了大量的工藝裝備費用，使綜合費用下降。、不允許報廢的關鍵零件。推廣數(shù)控機床的最大障礙是設備的初始投資大。由于系統(tǒng)本身的復雜性，又增加了維修費用。如果缺少完善的售后服務，往往不能及時排除設備故障，將會在一定程度上影響機床的利用率，這些因素都會增加綜合生產(chǎn)費用?？紤]到以上所述的種種原因，在決定選用數(shù)控機床加工時，需要進行反復對比和仔細的經(jīng)濟分析，以發(fā)揮數(shù)控機床的經(jīng)濟效益。5 / 75 設計參數(shù)和方案確定 機床主要技術參數(shù)機床的主要技術參數(shù)包括機床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運動參數(shù)及動力參數(shù)。機床主參數(shù)反映機床規(guī)格大小和工作范圍，有些機床還規(guī)定有第二主參數(shù)。機床的尺寸參數(shù)是指機床的主要結構的尺寸參數(shù)，通常包括以下尺寸。1）與被加工零件有關的尺寸，如磨床頭架上最大加工直徑。2）標準化工具或夾具的安裝尺寸。運動參數(shù)是指機床執(zhí)行件，如主軸、工作臺和刀架的運動速度。動力參數(shù)包括電動機的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達或步進電機的額定轉矩等。 MK1332 數(shù)控外圓磨床設計參數(shù)工作臺最大縱向移動量 1100mm工作臺最大回轉角度 +3176。、4176。工作臺最大移動速度 10m/min工件最大回轉直徑 φ320mm工件最大重量 150kg工作臺重量 850kg尾架重量 200kg最大切削受力 1000N最大磨削長度 1000mm中心高 180mm最大砂輪線速度 60m/s6 / 75 MK1332 數(shù)控外圓磨床加工產(chǎn)品的主要精度外圓的粗糙度 ≤縱截面內(nèi)直徑的一致性 圓度 設計方案的確定由于工作臺最大移動速度 10m/min，由