【正文】 E 中畫出 Z 軸進給系統(tǒng)三維模型圖，生成二維工程圖。 根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形 錯誤 !未定義書簽。 電動機的選擇 ................................................... 29 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 .......................... 錯誤 !未定義書簽。 6. 聯(lián)軸器的選擇 ....................................................................................................... 36 選擇聯(lián)軸器的類型 ............................................... 36 計算聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 ........................................... 36 確定聯(lián)軸器的型號 ............................................... 36 校核最大轉(zhuǎn)速 ................................................... 37 協(xié)調(diào)軸孔直徑 .................................... 錯誤 !未定義書簽。 機床的噪聲控制 .................................. 錯誤 !未定義書簽。采用先進的刀具刃磨機床和有效經(jīng)濟的工藝方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技術(shù)水平提高的一個重要保證。最近幾年國內(nèi)也有一些廠家研制開發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn)品不但成本很高，而且由于通用的 CNC 系統(tǒng)沒有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實現(xiàn)刀具的磨削加工。隨著對加工精度的提高，對刀具的要求也更高，相對刀具的成本也在增加，所以刀具的重新修磨就顯得尤為重要！以往的刀具刃磨僅僅只限于人工在砂輪上修磨，或者由刀具廠家回收修磨，這些方式就談不上效率可言了。在實際中，提高機床 的傳動精度，高效率，穩(wěn)定的進給系統(tǒng)來實現(xiàn)刀具刃磨的精度，減低成本。 數(shù)控工具磨床是精度效率高、制造修磨范圍廣的刀具刃磨機床。 ：以指令的形式記載各種加工信息； ：接受輸入的加工信息，經(jīng)數(shù)控裝置運算處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖； ：把數(shù)控裝置的脈沖信號轉(zhuǎn)換成機床運動部件的機械位移；用于實現(xiàn)數(shù)控機床的進給伺服控制和主軸伺服控制。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 3 頁 共 47 頁 根據(jù)數(shù)控機床的功能和組成，一般分為以下幾類： 按坐標軸數(shù)分類：一般數(shù)控機床，數(shù)控加工中心機床，多坐標軸數(shù)控機床； 按特點分類：點位控制數(shù)控機床，直線控制數(shù)控機床，輪廓控制數(shù)控機床； 按有無測量裝置分類：開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)； 按功能水平分類：經(jīng)濟型，普及型，高級型。從目前國內(nèi)市場來看，相對價格昂貴的數(shù)控工具磨床 ，手動工具磨床在我國相對占主導(dǎo)地位，它適合目前我國的國內(nèi)市場需求和實際情況。第二代產(chǎn)品是數(shù)控萬能刀具“磨削中心”，它適用于刀具的連續(xù)加工，使刀具制造工藝高度集成，工件一次裝夾，通過幾組獨立砂輪的轉(zhuǎn)塔磨頭來完成多道工序復(fù)合加工，加工過程中自動更換砂輪，因而刀具制造精度高，適用于 復(fù)雜形狀型面刀具的精密磨削。 第三代產(chǎn)品是生產(chǎn)刀具的自動化工廠、自動化生產(chǎn)線 和柔性制造單元，它代表刀具刃磨機床的最專業(yè)、最前沿的制造生產(chǎn)技術(shù)。 在國內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對普通工具磨床或原有的數(shù)控機床進行數(shù)控改造來滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。如在第九屆中國國際機床展覽會 (CIMT20xx)上，中國武漢機床廠還展出了 MK6030 五軸數(shù)控工具磨床，可用于生產(chǎn)和修磨各種金屬切削刀具，以上所述的刀具刃磨機床均是萬能型的，其實刀具刃磨機床發(fā)展過程中還有另一重要分支，那就是專用刀具刃磨機床。隨著電主軸技術(shù)、直線電機技術(shù)、大導(dǎo)程高速精密滾珠絲杠副和新型高精度導(dǎo)軌的發(fā)展，高速和超高速數(shù)控工具磨床也是未來發(fā)展的一個重要方向。 3)砂輪是工具磨床制造生產(chǎn)和修磨刀具的“刀具”，是工具磨床的關(guān)鍵部分。 設(shè)計時要求電機與絲杠采用柔性連接，電機選用伺服電機對電機的大小選擇進行驗證，對滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進行強度較核。本課題所設(shè)計的進給系統(tǒng)是針對經(jīng)濟型中檔數(shù)控車床的，該系統(tǒng)設(shè)計成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實踐中，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。進給傳動部件一般認為是從電機到工作臺之間的傳 動鏈?，F(xiàn)代數(shù)控機床日益向著高速、高效率、高精度方向發(fā)展。 進給 傳動 系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù) 發(fā)展的歷程中，進給驅(qū)動系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。 進給傳動控制伺服系統(tǒng)的選擇 : 這類數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動不帶檢測裝置，也無反饋電路，以步進電動機為驅(qū)動元件 .CNC裝置輸出的指 令進給脈沖經(jīng)驅(qū)動電路進行功率放大，轉(zhuǎn)換為控制步進電動機各定子繞組依此通電／斷電的電流脈沖信號，驅(qū)動步進電動機轉(zhuǎn)動，再經(jīng)機床傳動機構(gòu) (齒輪箱，絲杠等 )帶動工作臺移動。用的最多。 數(shù)控機床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機床組成機床本體的各機械部件組成。它可分為步進電機 ， 直流伺服電 動機和交流伺服電動機伺服驅(qū)動系統(tǒng)三類。在沒有脈沖輸入時，在繞組電源的激勵下氣隙磁場能使轉(zhuǎn)子保持原有位 置處于定位狀態(tài)。 交流伺服電動機 ： 輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機 ， 稱為交流電機 ， 它實際上就是兩相異步電動機 ， 所以有時也叫兩相伺服電動機。若交流伺服電動機設(shè)計參數(shù)選擇不當，或制造工藝不良 ， 在單相狀態(tài)下會產(chǎn)生 “ 自轉(zhuǎn) ” 而失控 ，而且其 電動機的轉(zhuǎn) 子電阻相當大 ， 所以損耗大，效率低，電動機的利用程度差。負載扭矩應(yīng)小于所選擇電機的額定陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 9 頁 共 47 頁 扭矩 ， 負載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機的最大扭矩。所以在 刀具刃磨中心 Z軸 的進給系統(tǒng)中使用 步進 電動機 。 其特點是：摩擦系數(shù)小，僅為 ，；平穩(wěn)性高；反向間隙??；但是，靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對有的清潔度要求高，如果在運動中供油忽然中斷，將造成不良后果。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化成直線運動，這是滾珠螺絲的進一步延伸和發(fā)展，這項發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動動作變成滑動動作。圖中 絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，當它們對合起來就形成了螺旋滾道。如圖 ） 所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。缺點是反向器加工困難。用這種方法預(yù)緊 消除軸向間隙時，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。這種方式結(jié)構(gòu)簡單，剛性好，調(diào)整時需要卸下調(diào)整墊圈修磨，滾道有磨損時不能隨時消除間隙和進行預(yù)緊。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點，但預(yù)緊量不很準確。例如， z1=81， z2=80，滾珠絲杠的導(dǎo)程為 t=6mm 時， s=6/6480≈ 。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡單，但負荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。 高精度的保證 滾珠絲杠副是用 日本 制造的世界最高水平的機械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ,對溫度、濕度進行了嚴格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 由以上比較，根據(jù)要求， Z向進給傳動系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺母副的傳動方式。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 同步齒輪帶傳動具有帶傳動和鏈傳動的共同優(yōu)點 ,與齒輪傳動相比它結(jié)構(gòu)更簡單 ,制造成本更低 ,安裝調(diào)整更方便。 在滿足機床要求的前提下， 通過對比本課題采用 通過 聯(lián)軸器聯(lián)接 電機與絲杠副 ，這是一種簡單的聯(lián)接形式具有大的扭轉(zhuǎn)剛度，制造成本低，傳動精度高，而且結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)整方便。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護，密 封圈裝在螺母的兩端。 另外對滾珠絲杠安裝處應(yīng)進行削邊。 絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在 90%以上；精度高 ， 壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近 ， 可以降低電機啟動力矩。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊 ， 雙螺母螺紋式預(yù)緊 ， 雙螺母齒差式預(yù)緊 ， 單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種 。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當?shù)臐L動軸承也是十分重要的。 一端固定 —— 一端自由 絲杠一端固定，另一端自由。固定端同時承受軸向力和徑向力 。固定端軸承都可以同時承受軸向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。安裝方式如圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 所示： 圖 軸承之撐 運動部件的主要參數(shù) 已知技術(shù)參數(shù)： 縱向最大行程（ Z軸） 180/mm。 磨削深度 2mm； 進給量 。） tf — 溫度系數(shù) (查表取 tf 為 。） mn — 等效轉(zhuǎn)速 r/min hT —— 工作壽命 h（查表可知 hT =15000h） 則： NnTfFC mhwm 7 8 2 0 0**1 2 0 41060 3316a ?????????? 已知本機床進給系統(tǒng)的 定位精度為 40 m? ,重復(fù)定位精度為 16 m? ，則有 m a x 1 11( ) 1 6 5 . 3 3 832 mm? ? ?? ? ? m a x 2 11( ) 4 0 8 1 054 mm? ? ?? ? ? 取上述計算結(jié)果的較小值，即 max m??? 。 6)mm=460mm mmPF hm 460*m a x0 ??? ? 初步確定滾珠絲杠螺母副的型號 根據(jù)以上計算所得的 Ph、 Cat、 dm和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇 型號為 FF32065，其公稱直徑 0d 、基本導(dǎo)程 P0、額定動載荷 aC 和螺紋底徑 2d 如下表： 表 滾珠絲杠螺母副型號 0 32d mm? mmP 60 ? 偏心距 R/r= NCNC a 7 8 2 52 0 2 0 0a ??? ? mmdmm m 2 ??? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 珠絲杠螺母副承載能力校核 已 知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 2 mm? ，已知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度 1 300L mm? ，絲杠豎直安裝時，取 1 1/3K? ，查表得 2 2K? ，則有 4 455212 2211 2 7 . 91 0 2 1 0 4 4 8 8 3 1 . 2 13 3 0 0cdF K K N NL? ? ? ? ? ? ? 本機床 Z 向進給系統(tǒng)滾珠絲杠螺 母副的最大軸向壓縮載荷為 Fmax=1694N，遠小于其臨界壓縮載荷 cF 的值，故滿足要求。當滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 300Ya L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 minsK 2 2532m i n3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 4 2 7 . 7 3 /4 4 3 0 0s YdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 當 100Ja L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK 2 2532m a x3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 1 2 8 3 . 2 1 /4 4 1 0 0s JdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 已知滾動體直徑 dq=，滾動體個數(shù) Z= 60???。 傳動精度計算 由機械傳動裝置引起的定位誤差為： mmmKKFss????? ? 2 8 31 2 712 2 511km a xm i n0k??????? ???????? ?? 對于 3 級滾珠絲杠。 支撐方式 一端固定 —— 一端自由 絲杠一端固定，另一端自由。固定端同時承受軸向力和徑向力 。固定端軸承都可以同時承受軸向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。如表 所示 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 26 頁 共 47 頁 表 軸承的選用與支撐 絲杠兩端的尺寸Ф , 可知軸承內(nèi)徑 d=25mm 軸承采用成對安裝方式，軸承不宜過厚，選擇厚度較小的，查《機械設(shè)計手冊》選 60度角接觸球軸承厚度為 ，為了具有更好的潤化性和散熱性，應(yīng)選用外徑 /內(nèi)徑較大的軸承。 失效形式 角接觸球軸承可能出現(xiàn)的實效形式主要有： 主要有因疲勞強度不足而產(chǎn)生的疲勞斷裂、因靜強度不足而產(chǎn)生的塑性變形或脆性斷裂、磨損、超過允許范圍的變形和振動等。