【正文】 在過大的靜載荷或者沖擊載荷下，軸承元件間的接觸應(yīng)力超過了元件材料的屈服極限，接觸部位發(fā)生塑性變形，形成凹坑，是軸承性能下降、摩擦阻力距增大。 膠合。最大切削負(fù)轉(zhuǎn)距不得超過電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)距折算到電動機(jī)軸上的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)距。 ，轉(zhuǎn)距不得超過電動機(jī)的最大轉(zhuǎn)距，當(dāng)執(zhí)行部件從靜止?fàn)顟B(tài)加速到最大移動速度時(shí)，所需要的轉(zhuǎn)距最大。在空載時(shí)，加速轉(zhuǎn)距應(yīng)等于最大轉(zhuǎn)距減去摩擦轉(zhuǎn)距，其差值等于全部慣量（電動機(jī) +負(fù)載慣量）乘于加速度斜率。 參照普通工具磨床的參數(shù)，其定位精度一般在177。 初選步進(jìn)電機(jī)的步距角為 錯誤 !未找到引用源。 可以滿足所需精度。步進(jìn)電機(jī)可以作為一種控制用的特種電機(jī)，利用其沒有積累誤差的特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于各種開環(huán)控制。 (3)轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩 (或定位轉(zhuǎn)矩 )，是指繞組不通電時(shí)電磁轉(zhuǎn)矩的最大值，或轉(zhuǎn)角不超過一定值時(shí)的轉(zhuǎn)矩值。當(dāng)繞組內(nèi)的電流值不變時(shí)，靜轉(zhuǎn)矩與失調(diào)角的關(guān)系稱為矩角特性。通常用啟動頻率 錯誤 !未找到引用源。它的值也與負(fù)載的大小有關(guān)。它是指在一定負(fù)載下直接起動而不丟步的極限頻率。動轉(zhuǎn)矩是指轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動情況下的最大輸出轉(zhuǎn)矩值，它與運(yùn)行頻率有關(guān)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 30 頁 共 47 頁 靜轉(zhuǎn)矩是指不改變控制繞組通電狀態(tài)，即轉(zhuǎn)子不轉(zhuǎn)情況下的電磁轉(zhuǎn)矩。 (2)精度 通常步進(jìn) 電機(jī)的精度有兩種表示方法：一種用步距誤差的最大值來表示；一種用步距累積誤差最大值表示。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個(gè)脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個(gè)固定的角度 (稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。 ,步進(jìn)電機(jī)每發(fā)一個(gè)脈沖（ 176。 ，根據(jù)設(shè)計(jì)結(jié)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 30 頁 共 47 頁 構(gòu)的要求，刃磨裝置對定位精度要求不高，故可選脈沖當(dāng)量 錯誤 !未找到引用源。伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算包括脈沖當(dāng)量的計(jì)算，步進(jìn)電機(jī)的選型和軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和聯(lián)軸器的選擇。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距的計(jì)算，切削轉(zhuǎn)距加上摩擦轉(zhuǎn)距，應(yīng)小于或等于電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)距。但也不是轉(zhuǎn)子慣量越大越好，因轉(zhuǎn)子慣量越大，總的慣量就越大，加速性能受影響。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 28 頁 共 47 頁 5. 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 電動機(jī)的選擇 伺服電動機(jī)的選擇是根據(jù)負(fù)載條件來進(jìn)行的，加在電動機(jī)軸上的負(fù)載有負(fù)載轉(zhuǎn)距和負(fù)載慣量兩種，負(fù)載轉(zhuǎn)距包括切削轉(zhuǎn)距和摩擦轉(zhuǎn)距。 磨粒磨損。疲勞點(diǎn)蝕是軸承最常見的失效形式。 軸承承受的軸向載荷 Fmax=1694N. 預(yù)緊力 Fp=1050N, 支承方式 簡 圖 K2 λ f 一端固定 一端自由 一端固定 一端游動 2 二端支承 1 二端固定 4 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 27 頁 共 47 頁 滾珠絲杠支撐形式采用兩端固定式，所選用的軸承型號為： (GB/T2921994) 7205C 如下圖所示 圖 7205C 軸承參數(shù) 其額定動載荷為 。進(jìn)給系統(tǒng)對微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這 種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。再加閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位進(jìn)度能進(jìn)一步提高。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 bK 為： 223 m a x2 2 . 3 4 sinb Q aK d Z F ?? ? ? m/ 5 2 3 ?N?????? 查表得滾珠與滾道的接觸剛度 683 /K N m?? ，滾珠絲杠的額定動載aC ?20200N 。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核 ,滾珠絲杠的額定動載荷 20200aCN? ，已知其軸向載荷 Fmax=1694N，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 nmax=，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) fw=，222 1 2 mmA ???? ?陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁 共 47 頁 則有 rfFCLwa663 101 2 1 410a ???????????? hhnLL 6 1 4 1 6h ?? ??? 本機(jī)床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副 的總工作壽命 Lh=61411h15000，故滿足要求。余程 +螺母長度 +支承 ≈（ ～ ）行程 +（ 25～ 30） Ph 取 L=(179。） kf — 可靠性系數(shù)（查表可靠性為 90%，取 hf 為 。 本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動比為 i=1，設(shè)電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速在為，則絲杠導(dǎo)程為： maxmaxvnPh? ??hP 取 6?hP min/vn rph? 可知最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： m i n/ 6 661 0 0 0m i n/vn rrph??? 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： m in/1 6 in/vn rrph??? 絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 21 2t t? ） m i n/ 1 13 1 6 6 6*232n 21212211 rnntt tntnm ???????? 假設(shè)一般磨削力的公式為： ????????? NfavCF nYPXat 式中 。 縱向快速進(jìn)給速度： 。進(jìn)給系統(tǒng)對微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、 立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但軸向剛度不足。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。在數(shù)控化改造的車床中 ， 應(yīng)把原來的滑動絲杠換為滾珠絲杠 ， 以降低摩擦力，提高加工精度。采用滑動絲杠相對滾珠絲杠價(jià)格較低 ， 但難以滿足精度較高的零件加工?，F(xiàn)在具體對其進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算 和選型。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈 ， 它采用硬質(zhì)塑料制成 ， 其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反 ， 并稍有間隙 ， 這樣可避免摩擦力矩 ， 但防塵效果差。如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。 機(jī)床主要用機(jī)械聯(lián)軸器連接，機(jī)械聯(lián)軸器分剛性與彈性，剛性又分固定式剛性聯(lián)軸器與可移式聯(lián)軸器，如套筒聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器等。聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的 “ 干涉 ” 現(xiàn)象 .采用這種撓性聯(lián)軸器把電動機(jī)與絲杠直接聯(lián)接， ， 不僅可以簡化結(jié)構(gòu)，減少噪聲，而且可以消除傳動間隙，能 減少中間環(huán)節(jié)帶來的傳動誤差 ,提高傳動剛度。 無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到 同樣運(yùn)動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的 1/3。 Z 1內(nèi)齒圈Z 2L 0L 0 + Δ L 0L 0 圖 齒差調(diào)隙式 圖 單螺母變位螺距式 。如圖 所示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為 z1和 z2，并相差一個(gè)齒。如圖 所示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動。 常用的螺母絲杠消除間隙方法有： 墊片調(diào)隙式。為了保證反向傳動精度和絲杠的剛度，必須消除軸向間隙。一般一個(gè)螺母上裝有 2～ 4 個(gè)反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。 內(nèi)滾道外滾道( ) ( ) 圖 滾珠絲杠螺母副工作原理圖 圖 螺紋滾道法向截面形式 三．常用的循環(huán)方式有兩種： （ 1） 外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。因此，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用，是目前中、小型數(shù)控機(jī)床的常見的傳動方式。 一．概述 在數(shù)控機(jī)床上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動與直線運(yùn)動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置一般采用滾珠絲杠螺母副。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動系統(tǒng)必須滿足 :（ 1）傳動精度高；（ 2）摩擦阻力??；（ 3）運(yùn)動部件慣量小。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工 作性能得以充分發(fā)揮。 伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來選取的。機(jī)械特性很軟，低速段更軟，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化對轉(zhuǎn)速影響很大 ，而且機(jī)械特性軟會使阻尼系數(shù)減小 ， 時(shí)間常數(shù)增大 。如果在線圈中通以直流電，就會產(chǎn)生磁場，當(dāng) A、 B、 C三個(gè)磁極的線圈依次輪流通電，則 A、 B、 C 三對磁極就依次輪流產(chǎn)生磁場吸引轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動。一般電動機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電動機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個(gè)脈沖信號 ，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。 根據(jù)需求，并且考慮到經(jīng)濟(jì)的效益，故選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng)。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)試 比較麻煩。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁 共 47 頁 圖 開環(huán)控制系統(tǒng) 控制系統(tǒng) : 位置檢測元件被安裝在電動機(jī)軸端或絲杠軸端，通過角位移的測量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺的實(shí)際運(yùn)行位置 (直線位移 )，并將其與 CNC 裝置計(jì)算出的指令位置 (或位移 )相比較，用差值進(jìn)行控制，其控制框圖如圖 4 所示。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給 傳 動系統(tǒng)是一種位置隨動與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的坐標(biāo)運(yùn)動。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)，與普通機(jī)床不同。進(jìn)給傳動部件的振動會影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁 共 47 頁 2. Z 向 進(jìn)給傳動系統(tǒng) 總體方案的確定 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的組成及其原理 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律，確定設(shè)計(jì)步 驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)數(shù)控工具磨床 Z向進(jìn)給傳動系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。 4)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及模擬技術(shù)，開發(fā)能對刀具刃磨過程、排屑過程、磨削力變 化、磨削區(qū)溫度、磨削精度和磨削表面質(zhì)量進(jìn)行仿真的數(shù)控工具磨床軟件，也是未來數(shù)控工具磨床很好的一個(gè)發(fā)展方向。高精密微細(xì)刀具的生產(chǎn)制造是微細(xì)切削加工技術(shù)得以發(fā)展的重要保證。這些機(jī)床通用性雖然沒有萬能型刀具刃磨機(jī)床好，但它具有效率高、適用于大批量生產(chǎn)、能有效降低刀具制造生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，適用于專業(yè)刀具生 產(chǎn)廠特定刀具的大批量生產(chǎn)，也是刀具刃磨機(jī)床的重要組成部分和發(fā)展方向。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(jī)自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，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(shí)現(xiàn)刀具 (特別是復(fù)雜刀具 )的磨削加工。 采用數(shù)控工具磨床對刀具進(jìn)行磨削加工必須依靠刀具磨削加工技術(shù)和編程技術(shù)，而各種復(fù)雜形狀刀具的磨削加工技術(shù)和編程軟件，目前在國外也屬于專利技術(shù)或保密技術(shù)。適用于各種標(biāo)準(zhǔn)刀具、復(fù)雜刀具 (非標(biāo)準(zhǔn) )的生產(chǎn)和修磨。數(shù)控工具磨床已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的產(chǎn)品發(fā)展過程。概括起來，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點(diǎn) ： ，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； ，一般約提高效率 35 倍，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率510 倍； ； ，改善了勞動條件； 。 數(shù)控機(jī)床的分類 數(shù)控機(jī)床 的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。手動工具磨床上的特殊機(jī)構(gòu)和通過人為操縱所實(shí)現(xiàn)的刀具刃磨形式，在數(shù)控工具磨床上則通過數(shù)控系統(tǒng)控制的聯(lián)動軸之間的柔性協(xié)調(diào)運(yùn)動來輕松地實(shí)現(xiàn)。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁 共 47 頁 1. 概述 數(shù)控機(jī)床的概念 數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動控制、自動檢測及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物 ，是技術(shù)密集度及自動化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備 。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。 刀具在整個(gè)加工制造成本中，看似只占很小 的比例。 高質(zhì)量、高耐用度刀具的生產(chǎn)需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃 磨機(jī)床的功能結(jié)構(gòu)由簡單到復(fù)雜，自動化程度由低到高不斷發(fā)展。 總結(jié)與體會 .......................................................................................................................... 45 致謝 ...............................................................................................................