【正文】 規(guī)律等因素有關(guān)。滑動導(dǎo)軌作低速運(yùn)行或微量位移時(shí)易產(chǎn)生摩擦自激震動，即爬行現(xiàn)象。常用的有直接導(dǎo)軌副和滾動導(dǎo)軌快。導(dǎo)軌條通常為兩根，裝在支撐上，見圖2。1——導(dǎo)軌； 2——動導(dǎo)軌體 3——滑塊圖2 直線滾動導(dǎo)軌副的配置直線滾動導(dǎo)軌的工作原理見圖3，滑塊中裝有四組滾珠，在導(dǎo)軌條的滑塊的直線滾道內(nèi)滾動。接觸角=45度時(shí)，++四個(gè)方向具有相同的承載能力。，可以簡化機(jī)床的設(shè)計(jì)、制造和轉(zhuǎn)配工作。導(dǎo)軌磨損后更換方便。圖4滾珠接觸的結(jié)構(gòu)形式圖5 載荷的大小和方向 直線滾動導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及選擇：1)該型導(dǎo)軌是由導(dǎo)軌、滑塊、保持器、密封蓋及擋板等組成（詳見裝配圖）2)滾動直線導(dǎo)軌副是在滑塊與導(dǎo)軌之間放入適當(dāng)?shù)匿撉颍蛊溟g的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，大大降低了兩者之間的摩擦阻力，滾子之間無沖擊，噪聲小，運(yùn)動平穩(wěn)，從而使得驅(qū)動信號與繼續(xù)動作滯后的時(shí)間間隔極端。因X、Y、Z 向滾珠絲杠螺母副的規(guī)格、代號相同，而Y 向絲杠受力比X 向絲杠受力大，Z 向絲杠有配種平衡，故按Y 向絲杠計(jì)算選擇性滑軌即可。2)導(dǎo)軌的參數(shù)計(jì)算已知：移動的部件的質(zhì)量m=400Kg ,載荷p=4Kn ，有效行程1s= ，每分鐘往復(fù)次數(shù)ns=6，Us=15m/s。：選用整體注射式保持架，材料：低壓聚乙烯特點(diǎn)：1)滾動體不會掉出，保管容易2)裝配使用容易3)摩擦小4)節(jié)約有色金屬，成本低5)必須用注塑機(jī)和模具滾動體許用載荷計(jì)算：P=Kd2…………………………………………………（44）式中：D——滾子直徑（mm）K——滾動體截面積上假象許用應(yīng)力（kgf/cm2）K值的選取原則(1)導(dǎo)軌及滾動體制造精度較高時(shí)，(2)導(dǎo)軌的制造精度不太高時(shí)，K值英減小3040%(3)導(dǎo)軌的制造精度很高，或?qū)芏痰膶?dǎo)軌，K值可加大50%。3)滾動導(dǎo)軌的摩擦力與潤滑油的數(shù)量及粘度的關(guān)系不大。(4)導(dǎo)軌的防護(hù)裝置設(shè)計(jì)完善的防護(hù)裝置，是改善導(dǎo)軌工作條件、提高導(dǎo)軌壽命的重要措施。本次設(shè)計(jì)中選用刮板式防護(hù)裝置，其類型選擇的是：金屬刮板與毛氈組合這種防護(hù)裝置的特點(diǎn)是：既能耐熱的切屑，又有良好的密封潤滑性；結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜安裝與使用： 輕拿輕放，避免磕碰以影響導(dǎo)軌副的直線精度，不允許將滑塊拆離導(dǎo)軌或超過行程。(6)依次擰緊滑塊的緊固螺釘。為了滿足對立柱的這一要求，在設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和肋板布局上，要有合理的安排。圖7 立柱與主軸箱的安裝關(guān)系1)剛性好 主軸承受切削力時(shí)，力的作用點(diǎn)在立柱中央，因此立柱受扭矩力的因素少，加之立柱的對稱形狀，大大加強(qiáng)了剛度。圖8 立柱橫截面制造工藝性差，裝配、調(diào)試亦不方便。考慮到連到實(shí)際取螺栓數(shù)位12，其連接草圖如下：圖9 立柱為了提高立柱與床身的聯(lián)結(jié)剛度，通常采用如下措施：1)采用強(qiáng)緊辦法。在緊固螺栓處，加大加厚凸緣或增添強(qiáng)筋。3)為防止切屑落入螺紋孔影響螺釘安裝，用橡膠塞堵死。具體結(jié)構(gòu)尺寸詳見裝配圖。但是，由于上面提到的影響因素，又有如下特殊要求：轉(zhuǎn)速、回轉(zhuǎn)精度、靜剛度、承載能力、抗振性、熱穩(wěn)定性、壽命、可靠性。2)提高與軸承配合的表面精度3)高速主軸部件要經(jīng)過很好的動平衡4)采取主軸部件與變速箱分離的結(jié)構(gòu)，可避免來自傳動系統(tǒng)的各種干擾。如主軸的尺寸和形狀，滾動軸承的型號、數(shù)量和配置形式及預(yù)緊。在該載荷作用下，除了主軸軸承及傳動件應(yīng)保證具有額定壽命外。為了提高主軸部件的承載能力，除了正確選用軸承及合理設(shè)計(jì)傳動件外，主措施是加粗主軸直徑，以便減小彎曲變形。3)是主軸部件的低階固有頻率遠(yuǎn)離工作時(shí)的激勵頻率。如果前、后軸承溫升不同，還是主軸傾斜。3)創(chuàng)造良好的散熱條件。7)采用恒溫裝置，控制環(huán)境溫度的變化。主軸部件喪失其精確度性能的主要原因是磨損。2） 根據(jù)其他條件（如速度、精度、剛度和承載能力等） 盡可能采用靜壓軸承。6）機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上應(yīng)保證軸承磨損后能自動補(bǔ)償磨損量或能較為方便的進(jìn)行定期人工調(diào)整。2)提高主軸部件零件的制造精度和裝配調(diào)整質(zhì)量。機(jī)床主軸常用的傳動方式有：1)齒輪傳動2)帶傳動3)電動機(jī)的直接傳動 由于設(shè)計(jì)要求，根據(jù)齒輪的特色：結(jié)構(gòu)簡單緊湊和能傳遞較大的扭矩，又本設(shè)計(jì)要求主軸箱又二級變速能力，所以我們選擇了齒輪傳動，主電動機(jī)與傳動軸的聯(lián)系方式采用彈性聯(lián)軸器，因?yàn)榇朔N聯(lián)系方式，結(jié)構(gòu)緊湊，便于安裝和拆卸。合理布置傳動件的軸向和徑向位置，可以改善主軸的受力情況，減小主軸的安裝。4)結(jié)構(gòu)緊湊，主軸尺寸小，裝配維修方便。本次設(shè)計(jì)主軸軸承均選用滾動軸承，因?yàn)?，他們已?jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，并有專門工廠批量生產(chǎn)。這種裝置的缺點(diǎn)：，操作結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，不能在運(yùn)動時(shí)變速。（具體尺寸及結(jié)構(gòu)見裝配圖），自動換刀數(shù)控臥式鏜銑床。(4)磨損后在一定程度上你能自動補(bǔ)償。 齒輪尺寸及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)本次設(shè)計(jì)主軸轉(zhuǎn)速范圍，采用兩級變速。主軸通孔用來安裝拉緊刀具的刀桿，主要材料為優(yōu)質(zhì)45鋼，經(jīng)過熱處理。1)齒根彎曲疲勞強(qiáng)度驗(yàn)算齒形系數(shù) 由圖919查得 Y應(yīng)力修正系數(shù)由圖920 查得 齒間載荷分配系數(shù)cos=[]=重合度系數(shù)YY需用彎曲應(yīng)力[]完全全系數(shù)S 查表得S=應(yīng)力循環(huán)系數(shù)NN=N=60=……………………………………………………（83）彎曲壽命系數(shù)Y 取尺寸系數(shù)Y=則[] []…………（84）齒數(shù)和精度等級，估計(jì)圓周速度V=12m/s，查表選6級精度載荷系數(shù)K：使用系數(shù)K動載荷系數(shù)K齒間分配系數(shù)齒向載荷分配系數(shù) 由表916取尺寬系數(shù)，則b= 取所以轉(zhuǎn)矩1)求齒輪模數(shù)根據(jù)…………………………（85）取m=4mm2)驗(yàn)算齒輪接觸疲勞強(qiáng)度兩齒輪參數(shù)：彈性系數(shù)Z節(jié)點(diǎn)區(qū)域系數(shù) 查圖917 Z重合度系數(shù) 接觸疲勞極限接觸安全系數(shù)接觸壽命系數(shù)許用接觸應(yīng)力若滿足其接觸疲勞強(qiáng)度需所以 故滿足要求校核過程同上，經(jīng)校核得第二對齒輪也滿足要求。采用滾動軸承的機(jī)器啟動及運(yùn)轉(zhuǎn)力矩小，功率損耗小。壽命計(jì)算1. 主軸前端采用3182100 型雙列向心圓柱滾子軸承和2268100 型軸承組合，傳動功率P=，轉(zhuǎn)速1500r/min，后端采用3182100 型軸承。：由已知參數(shù)知，快速進(jìn)給速度15000mm/min即15m/min 根據(jù)上冊V=15m/min＜。取Z=13代入得：d=2）齒頂圓直徑 d…………………………（92）=+=………………………………（93）=+（1）= 取3）齒根圓直徑 4） 齒側(cè)凸圓直徑5） 齒輪6） 倒角寬 7） 倒角半徑 8） 倒角深 材料： 45號鋼熱處理：淬火、回火、齒面硬度40～50HRC為使鏈輪結(jié)構(gòu)緊湊，潤滑方便，設(shè)計(jì)成心軸上安裝形式，其中軸承安裝在鏈輪內(nèi)部，選160104型，即帶密封圈深溝球軸承，心軸軸頸設(shè)計(jì)為直徑20mm。它的機(jī)械效率（）比滑動絲杠（）高3～4倍。故用于垂直位置時(shí)，必須有制動裝置。表3 各種切削參數(shù)切削方式縱向切削力Pxi（N）垂直切削力Pzi（N）進(jìn)給速度V1(m/min)工作時(shí)間百分比絲杠軸向載荷（N）絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削2000120010167775一般切削1000500301607100精切削5002001501077125快速進(jìn)給0012105571500工作可靠性96%1）絲杠載荷：導(dǎo)軌摩擦力 ……（101）強(qiáng)力切削載荷一般切削載荷精切時(shí)載荷 快移載荷 2）電機(jī)轉(zhuǎn)速（最大）絲杠最大轉(zhuǎn)速 強(qiáng)力切削 一般切削 精密切削 3）絲杠刀程P工作臺最大速度V…………………………………………（102）4）當(dāng)量轉(zhuǎn)速 = ……（103）5）當(dāng)量負(fù)載== 717N…………………………………………………………………（104）6）初選滾珠絲杠計(jì)算動載荷 ………（105） 要求壽命 L 綜合系數(shù) ～ 查得 （絲杠精度為13級），f （可靠性為96%）f （有沖擊或振動的運(yùn)動） 選用FFZ型內(nèi)循環(huán)浮動反相器，法蘭直筒組合雙螺母對旋預(yù)緊滾珠絲杠副。10）壓桿穩(wěn)定校核兩端固定支承，絲杠不受壓縮，因而不必校核穩(wěn)定性。設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果如下：選用絲杠副型號為 FFZ40，兩端支承為E、F型，軸承型號為35TAC72A，d=35mm D=72mm B=15mm 。今選定控制電機(jī)為AC伺服電機(jī)（感應(yīng)式），特點(diǎn)有： 私服電機(jī)的全部優(yōu)點(diǎn)，高功率密度，體積小，重量輕，可實(shí)現(xiàn)高精度數(shù)字控制且無需經(jīng)常維修護(hù)理，動態(tài)響應(yīng)性更好，一般在同樣體積下，可比DC電機(jī)的輸出功率提高10%7%，可進(jìn)行準(zhǔn)確的弱磁控制。 X主軸電機(jī)的選擇 對于數(shù)控機(jī)床，針對特定的工件計(jì)算功率和扭矩，采用國內(nèi)外同類機(jī)床主電機(jī)功率統(tǒng)計(jì)法（歸納法）來確定主電機(jī)功率；綜合考慮各種型號機(jī)型并結(jié)合設(shè)計(jì)要求，選日本FANUC公司開發(fā)的系列主電機(jī)8型。在基本速度以下為恒轉(zhuǎn)矩區(qū)，在基本速度以上為恒功率區(qū)。表4 電動機(jī)主要參數(shù)項(xiàng)目型號輸出功率連續(xù)輸出（額定） kw20分鐘額定輸出 kw1150%工作周期的額定輸出 kw11速度基本速度 r/min1500最高速度 r/min6000輸出轉(zhuǎn)矩（在恒轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)連續(xù)額定輸出轉(zhuǎn)矩）NGDKgf轉(zhuǎn)子慣量重量Kg80 伺服電機(jī)于進(jìn)給絲杠的聯(lián)結(jié) 1. 伺服電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)，要保證傳動無間隙。采用彈性膜片聯(lián)軸器，電機(jī)軸與聯(lián)軸器的法蘭用鎖緊環(huán)無鍵聯(lián)結(jié)，鎖緊環(huán)是兩套互相配合的錐環(huán)。表5 彈性膜片聯(lián)軸器的主要參數(shù)項(xiàng)目規(guī)格X、Y向Z向DML03DML05最大軸頸mm3550最小軸頸mm1016mm93126Lmm158最大力矩176421扭轉(zhuǎn)剛度/rad軸向剛度/mm許用最大徑向載荷N5481176最高轉(zhuǎn)速r/min3400025000脹緊連接套2267 12 液壓缸12 液壓缸 本機(jī)床主要包括兩個(gè)液壓缸，一是換刀液壓缸，另一個(gè)是變速用三位液壓缸。其安裝方式選取尾部為法蘭式。2）液壓缸材料為45號無縫鋼管，調(diào)質(zhì)到241285HBS3）缸體的技術(shù)要求（1）缸體的內(nèi)徑用H8，H9配合，活塞為橡膠，密封圈，Ra為0.（2）缸體直徑mm的圓度公差按9級精度選擇，圓柱度公差按8級選取；（3）缸體端面的垂直度公差，按7級精度選（4）為防止腐蝕及提高壽命，缸體內(nèi)表面應(yīng)鍍以厚度30～40的名層，鍍后進(jìn)行衍磨或拋光。5. 液壓缸主要性能參數(shù)計(jì)算1）液壓缸的輸出力雙桿活塞式液壓的推（或拉力）F：F=PA…………………………………………………… （121）其中：P：工作壓力，有以上選型可知P=A：液壓缸的工作體積A=……（122）2）輸出速度V=60……………… （123）3）液壓缸的輸出功率（N）…………………………………（124）4）液壓缸中主要幾何尺寸的計(jì)算或選擇（1）液壓缸的內(nèi)徑，已選出；（2）活塞桿直徑，已選出