【正文】 擦力矩，但其防塵效果好。潤(rùn)滑可以延長(zhǎng)機(jī)器設(shè)備的壽命，提高精度、節(jié)約能源。按 密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸， 可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱(chēng)為機(jī)械密封。靜密封主要有墊密封、 密封膠 密封和直接 接觸密封三大類(lèi)。39。 （ 3）此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?? mm/min Dn=25 m i n/mm105m i n/mm200 3??? min/mm107 4? (4)滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(N?m)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為 見(jiàn)式 ()： 20 2 CpF pTL EA GJ?? ?? ? 式（ ） 式中， A 為絲杠截面積 見(jiàn)式 ()： A ? ?；221 md41?? 式（ ） CJ 為絲杠的極慣性矩 見(jiàn)式 ()： ? ?；441 md321 ??CJ 式（ ） G 為絲杠切變模量，對(duì)鋼 G= a。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必需有預(yù)緊或在使用過(guò)程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需要在裝配時(shí)調(diào) 整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單剛度 高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。單螺母絲桿螺母副的間隙消除相當(dāng)困難。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 滾珠絲杠副選擇 初選滾珠絲杠副數(shù)據(jù)見(jiàn)下表： 表 25 初選滾珠絲桿副參數(shù) 公稱(chēng)直徑 /mm 導(dǎo)程 /mm 余量 /mm 節(jié)距 /mm 25 5 20 8 根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長(zhǎng)度： 初選 X 方向絲杠的工作長(zhǎng)度為 410mm 初選 Y 方向絲杠的工作長(zhǎng)度為 460mm 滾珠絲杠的工 作載荷計(jì)算公式 見(jiàn)式 ()： MAHFC KKKKF ? 式（ ） 由條件，取 FK =，取 HK =， 取 D 精度，取 AK =， X 方向絲杠工作載荷： XF = 600=864N Y 方向絲杠工作載荷： YF = 600=864N 額定動(dòng)載荷值 Ca? 計(jì)算 見(jiàn)式 ()： 導(dǎo)程初選為 5mm，則 m i n/r2022/1 0 0 0n m ?? m in/r2 0 0 05/1 0 0 0 0n m a x ?? Ca? = 34hmC nF ?L=864 ???? 3 16000200 5011N 式（ ） 根據(jù) Ca? 值選擇滾珠絲杠副 ， 假設(shè)選用按滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷 Ca 等于或稍大于 Ca? 的原則，查表選以下型號(hào)規(guī)格： Ca=5011N 公稱(chēng)直徑 D=25mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 833 ?? 。接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動(dòng)噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。 （ 6）防護(hù)與密封：塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會(huì)妨礙滾動(dòng)體運(yùn)動(dòng)流暢，會(huì)加速滾動(dòng)體與滾道的磨損，使?jié)L動(dòng)螺旋副喪失精度。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)。 滾珠絲杠副設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副原理 （ 1）為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過(guò)絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。單圓弧形面的滾道圓弧半徑R 稍大于滾珠半徑。滾道形面和滾珠接觸點(diǎn)之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱(chēng)為接觸角，一般為 45 度。 (5)高速進(jìn)給可能 。 (3)微進(jìn)給可能 。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3 以下 ,即達(dá) 到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部分組成。該傳動(dòng)方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，但在多數(shù)情況下，使用極不方便，故很少應(yīng)用。適用于工作行程較大的場(chǎng)合。因此只適合用于行程較小的場(chǎng)合。但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動(dòng)效率高，因此選用滾動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 絲杠螺母機(jī)構(gòu)有滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦之分。 （ 1） 外循環(huán)外循環(huán)是滾 珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后通過(guò)螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)?扭矩 轉(zhuǎn)換成軸向反覆作用力，同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn) 常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。 表 23FANUC40 的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號(hào)） 輸出功率（ KW） 額定轉(zhuǎn)矩（ Nm） 最大轉(zhuǎn)矩(Nm) 最高轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kg/ 2m ) 機(jī)械時(shí)間常數(shù) (ms) 熱時(shí)間常數(shù)(min) 質(zhì)量(kg) 40 3000 ? 11 15 滾珠絲杠副介紹 滾珠絲杠副概述 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 9 伺服電機(jī)選擇 綜上所述，選擇 FANUC 系列交流伺服電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)的型號(hào)為 FANUC40 該類(lèi)型伺服電動(dòng)機(jī)是由日本法納克公司為滿(mǎn)足 CNC 機(jī)床和工業(yè)機(jī)器人的需要開(kāi)發(fā)的，這種伺服交流電動(dòng)機(jī)都是永磁式同步型伺服電動(dòng)機(jī)，其特點(diǎn)都是定子為三相繞組，轉(zhuǎn)子為永久磁鐵 。對(duì)于水平工作臺(tái)， F 值可按下式計(jì)算 : W—— 工作臺(tái)與工件重量 =60kg ? —— 滑動(dòng)表面摩擦系數(shù) = ? —— 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的效率 = Fg—— 鑲條鎖緊力 =5kgf CF —— 反切削力 =50kgf cfF —— 由切削力矩引起的滑動(dòng)表面上工作臺(tái)上收到的力 =30kgf （設(shè) fT =2kgf? cm=? m） 不切削時(shí) 見(jiàn)式 ()： ）fg( ?? WF ? 式（ ） )5060( ????F kgf ）（（ ) ???? ?T m0 . 1 Ncmk g ???? 切削時(shí) 見(jiàn)式 ()： ）（ cfC fg FWFF ???? ? 式（ ） )305060( ?????F kgf57? 2)( ????? ?）（T m1mk g f10 ???? N 為滿(mǎn)足運(yùn)行條件，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電動(dòng)機(jī)，其負(fù)載力矩在不切削時(shí)應(yīng)大于 ? m，最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 2022r? 1min 。步進(jìn)電機(jī)因?yàn)闆](méi)有這種過(guò)載能力，在選型時(shí)為了克服這種慣性力矩，往往需要選取較大轉(zhuǎn)矩的電機(jī)，而機(jī)器在正常工作期間又不需要那么大的轉(zhuǎn)矩，便出現(xiàn)了力矩浪費(fèi)的現(xiàn)象。 伺服電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過(guò)載能力。 （ 3）頻繁地定位和加 /減速會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，此時(shí)需要計(jì)算出電動(dòng)機(jī)承受的力矩的均方根值 Trms，使其小于電動(dòng)機(jī)的額定力矩 Tc。否則，在切削或加速 /減速時(shí)電動(dòng)機(jī)就可能過(guò)熱。交流伺服系統(tǒng)具有共振抑制功能，可涵蓋機(jī)械的剛性不足，并且系統(tǒng)內(nèi)部具有頻率解析機(jī)能（ FFT），可檢測(cè)出機(jī) 械的共振點(diǎn)，便于系統(tǒng)調(diào)整。振動(dòng)頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動(dòng)器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動(dòng)頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。 1)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動(dòng)機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以?xún)?nèi)； 2)工作負(fù)載與過(guò)載時(shí)間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以?xún)?nèi)； 3)應(yīng)使加速度與希望的時(shí)間常數(shù)一樣； 下表 22 為交流伺服電動(dòng)機(jī)的特性實(shí)例： 表 22 交流伺服電動(dòng)機(jī)特性舉例 電動(dòng)機(jī) 特性 SM 型伺服電機(jī) IM 型伺 服電機(jī) 輸出功率 /W 1100 1100 峰值電流（ A/相 ) 峰值電壓（ V/相） 功率因素 /% 功率 /% 電阻 /? 感應(yīng)電壓常數(shù)/ )]min([ 1??? rmV 100 100 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 / ）（ 2mkg? ?? ?? 功率變化率 / )sk 1??W（ 12 16 伺服電機(jī)選擇 伺服電機(jī)選擇原則 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。當(dāng)定子繞組加上電壓后，伺服電動(dòng)機(jī)很快就會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)。 伺服電機(jī)設(shè)計(jì) 伺服電機(jī)概述 交流伺 服電動(dòng)機(jī) 的結(jié)構(gòu)主要可分為兩部分，即定子部分和轉(zhuǎn)子部分。電動(dòng)機(jī)利用通電線圈在磁場(chǎng) 中受力轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象而制成的。導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度要求高。 （ 2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。 按其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角度看主要包括動(dòng)力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)。銑床和鉆床等旋轉(zhuǎn)加工的機(jī)械都是從車(chē)床引伸出來(lái)的 ， 普通機(jī)床經(jīng)經(jīng)歷了近兩百年的歷史。電氣部分的關(guān)聯(lián)性及傳動(dòng)裝置的保護(hù)性，X 軸及 Y 軸兩端配有高質(zhì)量的緩沖器，同時(shí)可選配在工作臺(tái)的兩端配有限位檢測(cè)開(kāi)關(guān)，部分工作臺(tái)的配有原點(diǎn)檢測(cè)開(kāi)光，并提供光電編碼裝置以適于閉環(huán)控制，原點(diǎn)開(kāi)關(guān)的位置可以打距離的調(diào)節(jié)。刀具的選擇和切削用量的確定是數(shù)控加工工藝中的重要內(nèi)容。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 概述 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，沒(méi)有定值，通常是靠經(jīng)驗(yàn)值來(lái)設(shè)置，主要根據(jù)刀具和工件材料來(lái)選擇。由于數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進(jìn)給運(yùn)動(dòng) 的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性有關(guān)。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動(dòng)化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。 現(xiàn)代工業(yè)早已使用電腦數(shù)字化控制的機(jī)床進(jìn)行作業(yè)了，數(shù)控機(jī)床可以按照技術(shù)人員事先編好的程序自動(dòng)對(duì)任何產(chǎn)品和零部件直接進(jìn)行加工了。 數(shù)控車(chē)床、 車(chē)削中心 ，是一種高精度、高效率的自動(dòng)化 機(jī)床 。 制造業(yè)是作為衡量一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)的重要指標(biāo)，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家或一個(gè)民族的科技實(shí)力，是一個(gè)時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展最明顯的突出體現(xiàn)。即能按照程序邏輯，一步步處理生產(chǎn)過(guò)程的機(jī)床 。 零件 圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) II Abstract The design starts with identifying the program of small CNC lathe, and begins to design the system assembly drawing and the main part drawing. After identifying CNC lathe system, discuss the various ponents of the feed drive system in detail, as well as part of the calculation and selection. The design uses a topdown design method, starting from the overall structure, then the ponents of the design. In the design, full use of standardization, serialization, universal, increase interoperability easy for maintenance. And improve production efficiency to meet the needs of different users. Control systems for small CNC lathes which the project develops and designs, with small size、 small footprint、 pact、 technically advanced、 high productivity and strong practicability. It is suitable for small batch processing of small parts, small enterprises, electronic ponents manufacturing enterprises and individual enterprises, the ideal processing equipment. It can als