【正文】 的主要部件 10 第二章 加工中心工作臺的主要部件 加工中心伺服進給系統(tǒng) 加工中心伺服進給系統(tǒng)是一機床移動位置為控制量的自動控制系統(tǒng)。 本文設(shè)計的可拆卸夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺 , 具有兩大優(yōu)點： 第一 , 使用時 , 工作臺如夾具固定在直線進給工作臺的 T 形槽內(nèi) , 不用時 , 即可拆下 , 工作臺是一個獨立體 , 可以由幾臺數(shù)控機床共用 。為了實現(xiàn)任意角度和在切削過程中轉(zhuǎn)臺能夠回轉(zhuǎn)，加工中心還要設(shè)置數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，這樣加工中心就多了一個NC 坐標，能夠完成更加復雜的見曲面的加工。 本次設(shè)計是以數(shù)控機床立式加工中心為參考，設(shè)計加工中心的工作臺，這一部件結(jié)構(gòu)上兼有一般機械的基本特點，又采用了滾珠絲杠、滾動直線導軌、無級調(diào)速電機等新型機電產(chǎn)品，對提高我們的學習和設(shè)計能力很有幫助。 設(shè)計方案的可行性分析 立式加工中心是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件第一章 引言 7 進行多工序加工的數(shù)控機床。 （ 3） 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，無齒輪箱變速系統(tǒng)。 （ 2） 按機床形態(tài)分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心、虛軸加工中心。當完成一個托盤上工件的加工后，便自動交換托盤，進行新零件的加工，這樣可以減少輔助時間，提高加工效率。 （ 4）自動換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動儲存、選擇、搬運和交換任務(wù)。 CNC第一章 引言 4 裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程根據(jù)輸入的信息進行數(shù)據(jù)處理、差補運算，獲得理想的運動軌跡信息，然后輸出到 執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。 （ 2）主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電動機、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動軸等零件組成。加工中心自問世至今世界各國出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形各異，但從總體結(jié)構(gòu)來看主要由以下幾大部分組成。 中國消費的加工中心大部分依靠進口（ 2021 年進口量占消費量的七成多），進口金額 億美元，居各類機床進口額之首，主要從日本、中國臺灣、德國和韓國等地進口。 2021 年加工中心的消費量第一章 引言 2 是 2021 年的 倍，年均增幅達 %，一舉超過美、日、德諸國，成為世界上消費加工中心最多的國家。 一個國家的加工中心擁有量、 消費量及總體技術(shù)水平與這個國家機械工業(yè)的加工制造技術(shù)水平息息相關(guān)。 致 謝 ...................................................................錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺的設(shè)計 ............ 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 傳動精度的設(shè)計 滾動直線導軌的選擇 滾珠絲桿副的設(shè)計計算 切削力估算 工作臺的主要參數(shù)及結(jié)構(gòu) ................... 錯誤 !未定義書簽。 導軌的設(shè)計 回轉(zhuǎn)工作臺 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法 滾珠循環(huán)方式 加工中心伺服進給系統(tǒng) ....................... 錯誤 !未 定義書簽。 加工中心的基本組成、分類及結(jié)構(gòu)特點 錯誤 !未定義書簽。 關(guān)鍵詞： 加工中心，工作臺，伺服進給系統(tǒng)，回轉(zhuǎn)工作臺。 。設(shè)計內(nèi)容包括： 。確定了工作臺結(jié)構(gòu)，方案擬定為縱向、橫向兩個方向移動的直線工作臺，在直線移動工作臺的T 型槽中固定一個可拆卸夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺。結(jié)合給定的主要參數(shù)對伺服進給系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)工作臺進行選擇計算，得 到必需的幾何參數(shù)，基本確定工作臺的結(jié)構(gòu)尺寸。 Abstract II Abstract In this paper,It mainly designs the moving working table and NC rotary table of vertical machining tables can move along Xaxis and Yaxis also can rotate around Zaxis. what39。 設(shè)計方案的預(yù)期目標 ........................... 錯誤 !未定義書簽。 目錄 IV 伺服驅(qū)動裝置 ........................................ 錯誤 !未定義書簽。 滾珠絲杠的安裝 錯誤 !未定義書簽。 加工中心本體設(shè)計 ............................... 錯誤 !未定義書簽。 主要參數(shù)的確定 錯誤 !未定義書簽。 絲杠拉壓振動和扭轉(zhuǎn)振動固有頻率驗算 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 傳動精度的設(shè)計 雙蝸桿傳動的結(jié)構(gòu)設(shè)計 錐齒輪設(shè)計計算 錯誤 !未定義書簽。 參考文獻 ...............................................................錯誤 !未定義書簽。我國的加工中心從 70 年代開始，已有很大發(fā)展，但技術(shù)、品種和數(shù)量上都還遠遠不能適應(yīng)我國的經(jīng)濟、技術(shù)發(fā)展的需要。 根據(jù)《機械工人》雜志社等單位的調(diào)查，從近 600 份重點用戶的有效問卷中得出的結(jié)果是，加工中心機床的應(yīng)用已遍及全國 26 個行業(yè)，其中汽車、摩托車及其零部件制造業(yè)占 24%，航空航天和軍工行業(yè)占 18%，機床工具業(yè)占 11%，模具行業(yè)占8%，輕工機械行業(yè)占 4%。 2021 年上半年，中國進口加工中心 5511 臺，金額 億美元，同比分別增長 20%和 11%，仍保持兩位數(shù)增長，說明中國加工中心市場的規(guī)模還有增長空間。 （ 1）基礎(chǔ)部件 由床身、立柱、工作臺等組成。主軸的啟動、停止、變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件?？删幊绦蚩刂破鳎?PLC）替代一般機床中機床電器柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機床執(zhí)行動作。它由刀庫、機械手、 驅(qū)動機構(gòu)等部件組成。 （ 6）輔助裝置 包括潤滑、冷卻、排泄、防護、液壓、第一章 引言 5 氣動檢測系統(tǒng)等部分。 （ 3） 按加工精度分為普通加工中心、高精度加工中心。 （ 4） 加工中心的導軌采用了耐磨材料和新結(jié)構(gòu)，能長期保持導軌的精度。它是適應(yīng)省力、省時和節(jié)能的時代要求而迅速發(fā)展起來的，它綜合了機械技術(shù)、電子技術(shù)、計算機軟件技術(shù)、氣 動技術(shù)、拖動技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測量及傳感技術(shù)以及通訊診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能并聚集在一臺加工設(shè)備上，且增設(shè)有自動換刀裝置和刀庫，可在一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機床按不同工序自動選擇和更換刀具，自動改變機床主軸轉(zhuǎn)速、進給量和刀具相對工件的運動軌跡及其它輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內(nèi)外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。 工作臺用于安裝工件，并帶動工件進給，以完成各種切削加工，是任何切削機床必不可少的重要部件。加工中心常用的回轉(zhuǎn)工作臺有分度工作臺和數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺，它們的功用各不相同。 第二 , 本結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)高溫、高速和便于保證裝配精度的特點。它根據(jù)數(shù)控裝置輸出的電脈沖信號，是機床工作臺、主軸等移動部件按照規(guī)定的運動速度、運動方向和位置要求做相應(yīng)的移動，并對其定位精度加以控制。加工中心對進給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定和快速響應(yīng)等方面。傳動精度直接影響機床加工輪廓面的精度，定位精度直接關(guān)系到加工的尺寸精度。目前，加工中心已較普遍的采用了伺服電動機不通過減速環(huán)節(jié)直接連接絲杠帶動運動部件實現(xiàn)運動的方案。半閉環(huán)系統(tǒng)的精度雖然比閉環(huán)系統(tǒng)的精度要低一些，但是它的結(jié)構(gòu)與調(diào)整比較簡單。伺服驅(qū)動裝置應(yīng)該滿足如下要求。一般直流伺服電動機要求數(shù)分鐘內(nèi)過載 46 倍而不損壞。 直流伺服電動機具有良好的啟動、制動和調(diào)速特性，可以方便地在寬調(diào)速范圍內(nèi)實現(xiàn)平滑無極調(diào)速，故多用在對伺服電機的調(diào)速性能要求較高的加工中心上。 （ 2）運動平穩(wěn)、摩擦力小、靈敏度高、低速時無爬行 由于存在的是滾動摩擦，不僅動、靜摩擦系數(shù)都很小，且其差值很小，因而啟動轉(zhuǎn)矩小，動作靈敏 ，即使在低速情況時也不 會第二章 加工中心工作臺的主要部件 15 出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。 （ 6）同步性好。內(nèi)循環(huán)滾珠的回路短，滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動效率高，且徑向尺寸緊湊，軸向 剛度高。適應(yīng)于微型滾珠絲杠副與普通滾珠絲杠副。適應(yīng)于多頭大導程、超大導程滾珠絲杠副。 滾珠絲杠螺母軸向間隙和預(yù)緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，即通過調(diào)整雙滾珠螺母的軸向相對位置，使兩個螺母的滾珠分別壓向螺旋滾道的兩側(cè)面。調(diào)整墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，已達到消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。旋轉(zhuǎn)圓螺母時，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊力，調(diào)整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊。加工中心由于要求具有高精度、高進給速度，因此常采用一端 固定，一端游動以及兩端固定的絲杠安裝形式。 這種支承形式的剛度最高，只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的 4 倍。 圖 25 滾珠絲桿的安裝 滾珠絲杠螺母的計算和選用 滾珠絲杠螺母副的承載能力用額定負載表示，其動、靜載強度計算原則與滾動軸承相類似。 在選擇滾珠絲杠螺母的過程中，一般首先根據(jù)動載強度計算或靜載強度計算來確定其尺寸規(guī)格，然后對其剛度和穩(wěn)定性進行校核計算。 A 型 B 型 C 型 半圓鍵 鉤頭楔鍵 第二章 加工中心工作臺的主要部件 22 回轉(zhuǎn)工作臺 加工中心是一種高頻率的加工設(shè)備，當零件被裝夾在工作臺上以后，為了盡可能完成較多工藝內(nèi)容，除了要求機床有沿X、 Y、 Z 三個坐標軸的直線運動之外，還要求工作臺在圓周方向有進給運動和分度運動。 所設(shè)計 的加工中心回轉(zhuǎn)工作臺是由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪蝸桿等傳動裝置組成的。前者稱為靜剛度，后者為動剛度。影響支承件的抗振性的主要因素是：支承件的剛度、支承件的固有頻率、支承件的阻尼、支承件的支承情況、支承件的材料等。 （ 3）熱變形要求 機床工作時，電動機、傳動系統(tǒng)的機械摩擦及切削過程等都會發(fā)熱，機床周圍環(huán)境溫度的變化也會引起支承件溫度變化產(chǎn)生 熱變形，從而影響機床的工作精度和幾何精度。 第二章 加工中心工作臺的主要部件 24 （ 4）內(nèi)應(yīng)力要求 支承件在鑄造、焊接及粗加工的過程中，材料內(nèi)部會產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導致變形。 支承件的性能對整臺機床的性能影響很大，其重量約為機床總重的 80%以上，因此，應(yīng)正確地對支承件進行結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對主要支承件進行必要的驗證和試驗，使其能夠滿足對它的基本要求，并在此前提下減輕重量，節(jié)省材料。影響導向精度的主要因素有導軌的幾何精度，導軌的接觸剛度，導軌的結(jié)構(gòu)形式，動導軌及導軌的剛度和熱變形，還有裝配質(zhì)量。 b. 精度保持性要好 精度保持性是指導軌保持其原始精度的時間是否足夠長。 c. 有足夠的剛度 因為機床執(zhí)行部件在工作過程中所承受的各種阻力，最后都轉(zhuǎn)化到導軌面來承受。爬行與導軌的摩擦特性有關(guān)，導軌的摩擦因數(shù)越小，并且動、靜摩擦因數(shù)越接近，則導軌低速運動越平穩(wěn)，將不會產(chǎn)生爬行，這對于精度要求較高的加工中心來說尤其重要。在兩條導軌條中，一條為基準導軌，上有基準面 ，另一條為從動導軌。本文所介紹的加工中心為立式 ,其工作臺可進行 X 和 Y 向直線運動 , 另外工作臺上面可固定夾具式回轉(zhuǎn)工作臺( Z 向轉(zhuǎn)動 ) 。寬179。高 ) ： ? 320 179。查《銑工工藝學》中級本得：切削力p=4230N/mm2,則得切向銑削力 切F ： ND ZB t SpF 4900100 ?? ?????? ?? 齒切第三章 加工中心的工作臺和伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計 29 查《銑工工藝學》中級本得： 縱向切削力 NFFF X 1 7 1 54 9 0 ????? 切縱 橫向切削力 NFFF Y 4 4 1 04 9 0 ????? 切橫 垂直切削力 NFFF Z 2 5 7 34 9 0 ????? 切垂 縱向伺服進給系統(tǒng)與直線工作臺的設(shè)計 工作臺伺服進給傳動裝置的設(shè)計在整個加工中心設(shè)計中占有非常重要的地位，其關(guān)系到加工中心的使用性能和加工精度。選定導軌為滾動導軌 , 從而設(shè)定摩擦系數(shù) , 可算出最大牽引力。 (4410+2573+7600) ≈ 而絲杠的最小工作負載荷為摩擦力為 Fmin= fG =179。列數(shù) = 179。 （五） 臨界壓縮負荷 Fcr 確定絲杠螺紋部分的長度 Lu。絲杠全長為L=1340mm。 考慮到本設(shè)計的絲杠較長，故采用一端固定，另一端游