【正文】 用軸承的選型 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 選用型號(hào) 7602025TVP 的 60゜推力角接觸軸承 軸徑 d=25mm 外徑 d=52mm 寬度 B=15mm 球徑 Dw= 球數(shù) Z=16 動(dòng)載荷 Ca=22020N 靜載荷 Coa=44000N 預(yù)加載荷 500N 極限轉(zhuǎn)速 2600r/min 校核 大部分滾動(dòng)軸承是由于疲勞點(diǎn)蝕而失效的。軸承合乎要求。 =(D2D1)=()? = l ==? 25=30 c==? 30=10(不小于 10) r==5 n==? = 輸入齒輪 d=18mm ha= hf= l == da=mn ? Z=? 30=45mm 齒輪精度按： GB1009588 6 級(jí)精度 ，其適應(yīng)于高速度下平穩(wěn)回轉(zhuǎn)并要求有最高效率和低噪音，傳動(dòng)效率為 99%。 =752? ? = 0D =(D2+D1)=? (+40)= 0? =()mn =? = da=mn Z=? 50=75mm l =? d=? 25=30mm r==5 c= =10(不小于 10) n=? = 輸入齒輪 d=18mm ha= hf= == da=mn ? 2=? 40=60 第三對(duì)齒 n=30 與 n=60 嚙合時(shí)，輸出齒輪 d=25 D1==40 Da=mn Z=60? =90 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 D2=? 22? 。 =（ ~4） mn 但是不小于 8mm 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 圖 31 齒輪結(jié)構(gòu)圖 因此輸入軸齒輪 d=18mm 1D == 2D ==57mm 0D =(57+)= 0? = da= d。 ．軸的計(jì)算：（縱 向輸入軸） 由公式： d≥3 ][5?T=A3np （ 310） 可初選軸的直徑 由于 T=,由于采用的是 45 號(hào)鋼，正火硬度 [? ]為 170217HBS,扭曲疲勞極限 ? 1=124，軸材料的許用切應(yīng)力為 45MPa 則對(duì)于縱向輸入軸： D 輸 =3 ][5?T （ 311） =34550005? = 在這里， d 為軸的直徑 (mm),T 為軸傳遞的轉(zhuǎn)矩（ ） , [? ]為軸材料的許用切應(yīng)力（ MPa） ,則縱向輸入軸軸徑取 18mm,輸出軸軸徑取 25mm 對(duì)于橫向輸入軸： D 輸入 =3 ][5?T （ 312） =345160005? =12mm 橫向輸入軸軸徑可取 18mm，輸出軸軸徑可取 25mm。 =177。+10180。 =6mm， dm=50mm，圈數(shù) ?列數(shù) ? 1 (2)橫向滾珠絲杠的校核 1)傳動(dòng)效率 ? 計(jì)算 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 η = tg λ /tg (λ +φ )=tg2176。 ．橫向滾珠絲杠螺母副的型號(hào)選擇與校核步驟 (1)型號(hào)選擇 1) 最大工作載荷計(jì)算 由于導(dǎo)向?yàn)橘N塑導(dǎo)軌，則： k= f ′= ， Fl 為工作臺(tái)進(jìn)給方向載荷， Fl=2144N ， Fv=5360N ， Fc=1340N ， G=60kg ， t=15000h，最大工作載荷： F m=kFl+ f ′(Fv+2Fc+G) =? 2144+(5360+2? 1340+? 75) = 2)最大動(dòng)負(fù)載的計(jì)算 v 橫 =1400r/min ? mm/min n橫絲 = v 橫 ? 1/2 / L。失穩(wěn)時(shí)的臨界載荷為 Fk kF =fzπ 2 EI/L2 （ 39） 式中： E為絲杠材料彈性模量，對(duì)鋼 E=? 10 4 Mpa。)=92% (36) 2)剛度驗(yàn)算 滾珠絲杠副的軸向變形將引起導(dǎo)程發(fā)生變化，從而影響其定位精度和運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性，滾珠絲杠副的軸向變形包括絲杠的拉壓變形，絲杠與螺母之間滾道的接觸變形，絲杠的扭轉(zhuǎn)變形引起的縱向變形以及螺母座的變形和滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形。19180。 因此初選滾珠絲杠的型號(hào)為 CD63 ，主要參數(shù)為 Dw=,L。 V縱向 =? 1400r/min=2226mm/min n縱向 =v 縱向 ? 1/2 /L。Lv1000 。進(jìn)給抗力 Fx 與進(jìn)給方向平行且相反指向，設(shè)計(jì)或校核進(jìn)給系統(tǒng)是要用它。 由于原普通 CA6140 車(chē)床的縱向?qū)к壥侨切螌?dǎo)軌，則用公式 32計(jì)算工作載荷的大小。 （ 8） 使用可靠，潤(rùn)滑簡(jiǎn)單，維修方便 與液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠副在正常使用條件下故障率低，維修保養(yǎng)也極為方便；通 常只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑與防塵。并可消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)緊拉伸以補(bǔ)償熱膨脹，能獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。滾珠絲杠副具有運(yùn)動(dòng)的可逆性，但是沒(méi)有象滑動(dòng)絲杠副那樣運(yùn)動(dòng)具有自鎖性。 （ 2） 運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 滾珠絲杠副在工作過(guò)程中摩擦阻力小，靈敏度高，而且摩擦系數(shù)幾乎與運(yùn)動(dòng)速度無(wú)關(guān)，啟動(dòng)摩擦力矩與運(yùn)動(dòng)時(shí)的摩擦力矩的差別很小。使改造后的機(jī)床外型美觀、合理。刀架體積小，重復(fù)定位精度高，適用于強(qiáng)力車(chē)削并安全可靠。在設(shè)備改造中應(yīng)用的配對(duì)齒輪側(cè)隙方法是剛性調(diào)整法。柔性調(diào)整法是指調(diào)整之后的齒輪側(cè)隙可以自動(dòng)補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ?在齒輪的齒厚和齒距有差異的情況下，仍可始終保持無(wú)側(cè)隙嚙合。因此，除了拖板及其配件精度要求較高外，還應(yīng)采取以下措施來(lái)滿足傳動(dòng)精度和靈敏度要求。 (2) 主軸變速箱 選用數(shù)控系統(tǒng) ,主運(yùn)動(dòng)方式和傳統(tǒng)機(jī)床一樣都要求有十分寬廣的變速范圍 （ 1～ 16） 來(lái)保證加工時(shí)選擇合理的切速，從而獲得較高的生產(chǎn)率和表面質(zhì)量 ,所以要根據(jù)具體情況對(duì)主軸邊速箱進(jìn)行改造。 當(dāng)前國(guó)內(nèi)外數(shù)控機(jī)床的床身等大件多采用普通鑄鐵。 當(dāng)前生產(chǎn)數(shù)控系統(tǒng)的公司廠家比較多，國(guó)外著名公司的如德國(guó)SIEMENS 公司、日本 FANUC 公司；國(guó)內(nèi)公司如中國(guó)珠峰公司、北京航天機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)集團(tuán)公司、華中數(shù)控公司和沈陽(yáng)高檔數(shù)控國(guó)家工程 研究中心。可根據(jù)產(chǎn)品技術(shù)要求，決定是否采用這種系統(tǒng)。 異步電動(dòng)機(jī)或直流電機(jī)拖動(dòng)，光柵測(cè)量反饋的閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng) 該系統(tǒng)與開(kāi)環(huán)系統(tǒng)的區(qū)別是：由光柵、感應(yīng)同步器等位置檢測(cè)裝置測(cè)得的實(shí)際位置反饋信號(hào)，隨時(shí)與給定值進(jìn)行比較，將兩者的差值放大和變換，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，以給定的速度向著消除偏差的方向運(yùn)動(dòng)，直到給定位置與反饋的實(shí)際位置的差值等于零為止。由數(shù)控系統(tǒng)送出的進(jìn)給指令脈沖，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路控制和功率放大后，使步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，通過(guò)齒輪副與滾珠絲杠副驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件。 (3) 翻新，為提高精度、效率和自動(dòng)化程度，對(duì)機(jī)械、電氣部分進(jìn)行翻新，對(duì)機(jī)械部分重新裝配加工，恢復(fù)原精度；對(duì)其不滿足生產(chǎn)要求的 CNC 系統(tǒng)以最新 CNC 進(jìn)行更新。 (3)主軸交流伺服電機(jī)的選擇與校核。經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)通常用的是開(kāi)環(huán)步進(jìn)控制系統(tǒng)，功率步進(jìn)電機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件，無(wú)檢測(cè)反饋機(jī)構(gòu)，系統(tǒng)的定位精度一般可達(dá) 177。 普通車(chē)床經(jīng)過(guò)多次大修后，其零部件相互連接尺寸變化較大，主要傳動(dòng)零件幾經(jīng)更換和調(diào)整，故障率仍然較高，采用傳統(tǒng)的修理方案很難達(dá)到大修驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，而且費(fèi)用較高。從事改裝業(yè)的著名公司有：大隈工程集團(tuán)、崗三機(jī)械公司、千代田 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 工機(jī)公司、野崎工程公司、濱田工程公司、山本工程公司等。在美國(guó)，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床再生（ Remanufacturing）業(yè)。 在美國(guó)、日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，它們的機(jī)床改造作為新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)行業(yè)，生意盎然，正處在黃金時(shí)代。我國(guó)機(jī)床役齡 10 年以上的占 60％以上； 10 年以下的機(jī)床中，自動(dòng) /半自動(dòng)機(jī)床不到 20％， FMC/FMS 等自動(dòng)化生產(chǎn)線更屈指可數(shù)（美國(guó)和日本自動(dòng)和半自動(dòng)機(jī)床占 60％以上）。 6年后，即在 1952 年，計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用到了機(jī)床上，在美國(guó)誕生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。它與人類(lèi)在農(nóng)業(yè)、工業(yè)社會(huì)中創(chuàng)造的那些只是增強(qiáng)體力勞動(dòng)的工具相比，起了質(zhì)的飛躍，為人類(lèi)進(jìn)入信息社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。機(jī)床的年產(chǎn)量數(shù)控化率為 6％。所以必須大力提高機(jī)床的數(shù)控化率。在美國(guó)、日本、德國(guó)，用數(shù)控技術(shù)改造機(jī)床和生產(chǎn)線具有廣闊的市場(chǎng)，已形成了機(jī)床和生產(chǎn)線數(shù)控改造的新的行業(yè)。在日本，機(jī)床改造業(yè)稱(chēng)為機(jī)床改裝（ Retrofitting）業(yè)。當(dāng)變更加工對(duì)象時(shí)只需要換零件加工程序，無(wú)需對(duì)機(jī)床作任何調(diào)整，因此能很好地滿足產(chǎn)品頻繁變化的加工要求。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，一方面是全功能、高性能；另一方面是簡(jiǎn)單實(shí)用的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī) 床，具有自動(dòng)加工的基本功能，操作維修方便。 (2)縱向和橫向步進(jìn)電機(jī)的選擇。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3 (2) NC 化，在普通機(jī)床上加數(shù)顯裝置，或加數(shù)控系統(tǒng)，改造成 NC機(jī)床、 CNC 機(jī)床。 系統(tǒng)的伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要是步進(jìn)電機(jī)、功率步進(jìn)電機(jī)、電液脈沖馬達(dá)等。該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，調(diào)試維修方便，工作可靠， 成本低，易改裝成功。但是可以獲得比開(kāi)環(huán)進(jìn)給系統(tǒng)更高的精度，更快的速度，驅(qū)動(dòng)功率更大的特性指標(biāo)。在將角位移檢測(cè)元件與速度檢測(cè)元件和伺服電機(jī)作成一個(gè)整體時(shí)則無(wú)需考慮位置檢測(cè)裝置的安裝問(wèn)題。 增加耐磨性的方法有 1，增加導(dǎo)軌的表面強(qiáng)度如：淬火； 2，降低摩擦系數(shù)μ等。 粘接前的導(dǎo)軌工作表面采用磨削加工，表面粗糙度 ，以提高粘接強(qiáng)度。因?yàn)閿?shù)控系統(tǒng)發(fā)出的指令僅使拖板運(yùn)動(dòng)而沒(méi)有位置檢測(cè)和信號(hào)反饋，故實(shí)際移動(dòng)值和系統(tǒng)指令值如果有差別就會(huì)造成加工誤差。 ② 在齒輪傳動(dòng)中，為提高正、反傳動(dòng)精 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7 度必須盡可能的消除配對(duì)齒輪之間的傳動(dòng)間隙，其方法有兩種，柔性調(diào)整法和剛性調(diào)整法。但用這種方法調(diào)整的齒輪傳動(dòng)有較好的傳動(dòng)剛度，而且結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單。 自動(dòng)刀架不但可代替普通車(chē)床手動(dòng)刀架，還可用作數(shù)控機(jī)床微機(jī)控制元件。掛輪箱、走刀箱拆除，在此兩個(gè)位置分別裝控制螺紋加工的主軸脈沖編碼器和拖板軸向伺服元件功率步進(jìn)電機(jī)及減速箱。與滑動(dòng)絲杠副或液壓缸傳動(dòng)相比，有以下主要特點(diǎn)： （ 1） 傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率可達(dá) 85%~98%，為滑動(dòng)絲杠副的 2~4 倍，由于滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高，對(duì)機(jī)械小型化，減少啟動(dòng)后的顫動(dòng)和滯后時(shí)間以及節(jié)約能源等方面，都具有重要意義。正逆?zhèn)鲃?dòng)的效率幾乎可高達(dá) 98%。 （ 5） 定位精度和重復(fù)定位精度高 由于滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，可以預(yù)緊等特點(diǎn)，所以滾珠絲杠副在工作過(guò)程中溫升較小，無(wú)爬行。實(shí)踐證明，滾珠絲杠副的使用壽命比普通滑動(dòng)絲杠副高 5~6倍。它包括滾珠絲杠的走刀抗力及與移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。且深抗力 Fy 與縱向進(jìn)給方向垂直，影響加工精度或已加工表面質(zhì)量。n 為絲杠轉(zhuǎn)速（ r/min） ,n= 。 =12mm；fm 為運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，因?yàn)榇藭r(shí)是有沖擊振動(dòng)，所以取 fm=?？紤]到簡(jiǎn)易經(jīng)濟(jì)改裝，所以采用外循環(huán)。圈數(shù) ? 列數(shù) ? 1 (3) 縱向滾珠絲杠的校核 1)傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 ? η =tgλ /tg(λ +φ )=tg2186。+10180。 3)壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算 滾珠絲杠通常屬于受軸向力的細(xì)長(zhǎng)桿，若軸向工作負(fù)載過(guò)大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產(chǎn)生縱 向屈曲，即失穩(wěn)。 表 ： 方式 兩端端自由 一端固定一端自由 兩端固定 兩端簡(jiǎn)支 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 Fz 由 kF =fzπ 2 EI/L 2 且 fz= ， E= ? 10 4 Mpa ， I=π d14 /64 4mm , L=2800mm 為絲杠的長(zhǎng)度 由于 I =π d14 /64 =π ()4 /64 =? /64=517903mm4 kF =2? ? ? 10 4 ? 517903/(2800)2 =727959 kN =727959/1857 =3924