【正文】 標(biāo)，對(duì)相應(yīng)每一個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)符號(hào)為 A 、 B 、 C ，如圖 2. 3 所示。 工作臺(tái)部分 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 20xx 7 工作臺(tái)部分由工作臺(tái)， y 方向的絲杠和導(dǎo)軌，以及支架組成。 下面從雕刻機(jī)的功能角度，介紹一下各部分的結(jié)構(gòu)及設(shè)計(jì) : 進(jìn)給系統(tǒng) 進(jìn)給系統(tǒng)由伺服驅(qū)動(dòng)電路、伺服驅(qū)動(dòng)裝置、機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)及執(zhí)行部件組成。雕刻機(jī)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)方式如下 : 工作臺(tái)帶動(dòng)工件做 y 方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，機(jī)頭沿 x 方向橫梁做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，雕刻頭在直流電機(jī)的帶動(dòng)下做高速旋轉(zhuǎn)，并在 Z 方向做上下運(yùn)動(dòng)。 各個(gè)傳動(dòng)鏈中均采用絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副，保證了運(yùn)動(dòng)的傳遞平穩(wěn)和結(jié)構(gòu)緊湊。指令脈沖數(shù)就是 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，即角位移的大小。 正 /反，急停及鎖定功能 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的高低電平控制，得到正 /反旋轉(zhuǎn)的效果，在電機(jī)鎖定情況下 （電機(jī)繞組中存在電流，外部沒(méi)有要求旋轉(zhuǎn)的電脈沖 )，仍有靜止力矩的輸出。它的特點(diǎn)有 : 可用于小型、瞬間慣量小和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合 。 在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可保持平穩(wěn)。 雕刻機(jī)的 x向和 y 向絲杠兩側(cè)各采用一對(duì)圓柱形導(dǎo)軌作為導(dǎo)向件，另外可以分擔(dān)絲杠所承受的機(jī)頭和工作臺(tái)的重量。 圓形導(dǎo)軌兩端通過(guò)螺釘固定在絲杠支架上，并與導(dǎo)軌套形成移動(dòng)副。 經(jīng)過(guò)淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。 （ 3）主要表面分析： Ф 16 外圓表面 主要 用于傳動(dòng)件， 將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，具有相當(dāng)?shù)木?。 T 型臺(tái)工藝分析： （ 1）零件材料： 45 鋼。 （ 2）零件組成表面： 長(zhǎng)方形表面（長(zhǎng) 300mm，寬 340mm），厚 20mm，有 T 形凹槽。 （ 5）零件總體特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，定位能力非常強(qiáng)。 （ 2）零件組成表面： 軸套類(lèi)零 件，表面是光滑的空孔，用于支持導(dǎo)軌。 （ 5）零件總體特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)中與機(jī)架用移動(dòng)副相連又與其他運(yùn)動(dòng)構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的構(gòu)件 。 mm 脈沖當(dāng)量 mm 使用壽命 20xx0hL ? hrs 切削力、切削扭矩和切削功率計(jì)算 三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)械雕刻機(jī)的加工對(duì)象主要是針對(duì)非金屬材料和鋁合金材料的雕刻加工。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 13 銑削力、扭矩和功率的計(jì)算 通過(guò)查閱王先逵主編的《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，得到表 左側(cè)的經(jīng)驗(yàn)公式，代入已知參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，可得到僅與切削深度 pa 、進(jìn)給速度 fv 和銑刀轉(zhuǎn)速 n有關(guān)的計(jì)算公式填入表 右側(cè)。表 銑削力、扭矩和功率的計(jì)算 切削方式 工作時(shí)間 百分比 t % 參 數(shù) 計(jì)算結(jié)果 pa fv n n絲 ZF M mP 強(qiáng)力切削 10% 120 9000 30 一般切削 30% 1 1200 15000 300 精細(xì)切削 50% 2400 20xx0 600 快速進(jìn)給 10% — 3600 — 900 0 0 0 其中： n絲 — 絲杠轉(zhuǎn)速， f / ( / m in)hn v P r?絲 ，預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP mm? pa — 銑削深度（ mm）， fV — 進(jìn)給速度（ mm/min）， n— 銑刀轉(zhuǎn)速（ r/min） ， 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 14 zF — 銑削力（ N）， M— 銑削扭矩（ Nm）， mP — 銑削功率（ kW）。它的功用是支承 并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。高速數(shù) 控機(jī)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)得到極大的簡(jiǎn)化，取消了帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的“零傳動(dòng)”，這種結(jié)構(gòu)稱(chēng) 為電主軸。 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除應(yīng)滿(mǎn)足普通機(jī)床主傳動(dòng)的要求外，還提出以下要求： ，并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)?？拐裥杂脛?dòng)剛度或動(dòng)柔性度來(lái) 衡量。 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)鏈的組成 電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)主軸是精密機(jī)床、高速加工中心和數(shù)控車(chē)床常用的一種驅(qū)動(dòng)形式。如下表所示： 表 電主軸選型 主軸型號(hào) 轉(zhuǎn)速 電機(jī) 外型尺寸 潤(rùn)滑 軸承型號(hào) Speed Motor Dimensdions(mm) BearingSD type SDpingdle type (r/min) KW V A H2 D D1 軸端連接 L L1 L2 Lub DD58Z24/0.8 24000 220 400 58 44 ER11 67 23 18 油脂 前B7002C/P4 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 17 后6001C/P5 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 雕刻機(jī)的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)分為三個(gè)部分：主軸的上下移動(dòng)，主軸的左右移動(dòng)和工作臺(tái)的前后移動(dòng)。 (1) amC 2760? (2) amC 653? 取兩種結(jié)果 的大值 amC 2760? 4 (1) (2) 確定允許的最小螺紋底徑 估算允許得最大軸向變形量 估算最小螺紋底徑 m? 2md m? mm 11~3411~45mm???? ???????? ????重 復(fù) 定 位 精 度定 位 精 度 0200L()mmFLdF g w w w????? ??? ? ? ?h臺(tái) 夾 件采 用 一 端 固 定 ， 一 端 游 動(dòng)(1. 05 )行 程 +(10 )P其中 0F 導(dǎo)軌靜摩擦力 0? = 622mmm??????取 兩 種 結(jié) 果的 小 值 取 m? = 0232023LFd??? 5 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) (1)選取內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式法蘭，直筒型墊片預(yù)緊螺母 (2)由計(jì)算出的 2,h am mP C d 在樣本中選取滾珠絲杠副 FFZD FFZD16043 22 ammCCdd?? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 19 6 確定滾珠絲杠 副的預(yù)緊力 pF N maxmax 213 ??? 33PF? 7 (1) (2) (3) 確定滾珠絲杠副支承用軸承型號(hào)、規(guī)格 軸承所承受的最大軸向載荷 軸承類(lèi)型 軸承型號(hào)規(guī)格 maxBF N m ax 1 m axBF F F?? 固定端背對(duì)背 15? 角接觸球軸承，游動(dòng)端深溝球軸承 P max13BBFF? 預(yù)加載荷 BPF? max ? 軸承內(nèi)徑 d=10 軸承預(yù)緊力 P ? 固定端 7000C 游動(dòng)端 6100 300 BPF? 8 行程補(bǔ)償值 C m? 3kn2 102L 192 L 39L ( 2 ~ 4) 12 Cuu k n ahC tLL L L LPt????? ? ??????△式中：其中： ，溫差△ L ?? 9 (1) (2) (3) （ 4） 滾珠絲杠 工作圖設(shè)計(jì) 絲杠螺紋長(zhǎng)度 繪制工作圖 支承距離 絲杠全長(zhǎng) 行程起點(diǎn)距固定支承距離 sL 1L L 0L mm mm mm mm 2 1 6s u e eL L L L? ? ?查 表 得 ：查 樣 本 中 螺 母 安 裝 連 接 尺 寸 如工作圖所示 278sL? 1 299L? 320L? 0 16L? 10 (1) (2) 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 絲杠抗壓剛度 最小抗壓剛度 最大抗壓剛度 組合剛度 一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 minsK maxsK BOK bK /Nm? /Nm? /Nm? 222m in12221m a x0 1 01 .6 5 1 01 .6 5 1 04 ( )ssdKLdLKL L L????? 3 25Q m a xm a x 8 s i nd , 8 , 15BO aaK d Z FFZ ???? ? ? ?Q是 預(yù) 加 載 荷 的 3 倍查 樣 本 查 出 7000C 軸 承 ： 一端固定，一端游動(dòng) minmax101496ssKK ?? max 90032aBOFK ?? 32bK? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 20 支承軸承 組合剛度 絲杠滾珠和滾道的接觸剛度 cK /Nm? /Nm? 查表得： b BOKK? 13(1 0 / )140C 3 7 8 0 , 3 0 0c c p acapK K F CKF??????查 樣 本 ， 得 ， 130cK ? 11 (1) (2) (3) (4) (5) （ 6） （ 7） 剛度驗(yàn)算 及精度選擇 計(jì)算min1K 計(jì)算max1K 靜摩擦力 驗(yàn)算傳動(dòng)剛度 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起的 定位誤差 確定精度 全行程變動(dòng)量 確定規(guī)格代號(hào) min1Kmax1K0F minK k? upV /mN? /mN?N /Nm? m? m? m in m in1 1 1 1s b cK K K K? ? ? m a x m a x1 1 1 1s b cK K K K? ? ? 0m in0m in2FFKK??重 復(fù) 定 位 精 度△ 0 m in m a x11k F KK??? ? ????? 0 .8 ( )u p KV ? ? ?對(duì) 于 開(kāi) 環(huán) 系 統(tǒng) 而 言定 位 精 度 min1120K ? max1124K ? 0 23F? min ? ??△ △ ?? upVV ?? FFZD16033P4/320 278 12 驗(yàn)算臨界 壓縮載荷 FC N 121 m a x1 / 3, 23 5 0 , 8 2 .4 5cKKLF??? maxF 1807FCC F??? 13 驗(yàn)算臨界轉(zhuǎn)速 rpm 72222 1 010f LccccdnfLLL????? maxmax1763900ccnnnn??? 14 驗(yàn)算 nD maxn PWD D n? 1440070000 15 形位公差標(biāo)注 略 16 基本軸向額定 載荷驗(yàn)算 m axoaf 1 ~ 2C 2150s a oasf F C???其 中 ：查 得 ： max ? 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō) 明書(shū) 20xx 21 工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)計(jì)算 以滿(mǎn)載一般切削時(shí)為例 進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算過(guò)程見(jiàn)表 . 表 工作臺(tái)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 序號(hào) 計(jì)算項(xiàng)目 符號(hào) 單位 計(jì)算公式和參數(shù)選定 計(jì)算結(jié)果 1 (1) 作用在絲杠副上的各種轉(zhuǎn)矩 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 FT Nm 3hF FT 102 P ???