【正文】 機(jī)與絲杠間的聯(lián)接形式 如圖31b）所示，這種聯(lián)接形式的機(jī)械結(jié)構(gòu)比較簡單。 數(shù)控車床在機(jī)械進(jìn)給裝置中一般采用齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到一定的降速比要求，如圖31a）所示。實(shí)現(xiàn)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的電機(jī)主要有三種：步進(jìn)電機(jī)、直流伺服電機(jī)和交流伺服電機(jī)。為確保數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和工作的穩(wěn)定性，對(duì)機(jī)械部分設(shè)計(jì)總的要求是消除間隙，減少摩擦，減少運(yùn)動(dòng)慣量，提高傳動(dòng)精度和剛度。密封采用接觸式密封，氈圈密封。脂潤滑不需要供油管路和系統(tǒng)，沒有漏油問題。這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。傳動(dòng)件如齒輪、帶輪及離合器等。3傳動(dòng)軸跨距及總長的確定：合理布置各個(gè)零件的配合，確定傳動(dòng)軸的跨距為242mm。根據(jù)齒輪內(nèi)徑及相配合軸承的內(nèi)徑大小，初選傳動(dòng)軸前軸頸=10mm，后軸直徑=15mm。圖210b)是在螺母的外圓上開鋸齒形環(huán)槽，當(dāng)油向外流時(shí)，靠主軸轉(zhuǎn)動(dòng)的離心力把油沿斜面甩到端蓋的空腔內(nèi)，油液再流回箱內(nèi)。脂潤滑可選用鋰基脂，如SKFLGLT2號(hào)（常用于球軸承）。滾動(dòng)軸承能用脂潤滑是它的突出優(yōu)點(diǎn)之一。雖然還未達(dá)到其疲勞壽命，但這種“精度壽命”目前還難以估計(jì)。 6承載能力和壽命 主軸軸承通常載荷相對(duì)較輕。軸承廠規(guī)定了輕預(yù)緊、中預(yù)緊和重預(yù)緊三級(jí)預(yù)緊。如主軸產(chǎn)生振動(dòng)，則由于各個(gè)方面都有滾動(dòng)體支撐，可以提高抗震性。 軸承預(yù)緊后，內(nèi)部無間隙，滾動(dòng)體從各個(gè)方向支撐主軸，有利于提高運(yùn)動(dòng)精度。運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承的外圈的散熱條件比內(nèi)圈好，因此，內(nèi)圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹的結(jié)果將使軸承的過盈加大。這種球軸承為點(diǎn)接觸，剛度較低。如果要求得到很大。如果屬于主軸的彎曲振動(dòng)，則應(yīng)提高主軸的剛度，如加粗直徑。改善動(dòng)態(tài)特性，可采取下列措施。主軸是一個(gè)連續(xù)體，又無窮個(gè)模態(tài)。每個(gè)振型固有頻率排列的次序，稱為階。2搖擺，主軸在彈性支座上搖擺，左右振動(dòng)方向相反。角接觸球軸承兼起徑向和推力支撐的作用。這樣做，可以實(shí)現(xiàn)分離傳動(dòng)和模塊化設(shè)計(jì)。主軸端部是標(biāo)準(zhǔn)的；傳動(dòng)件如齒輪、帶輪等與一般機(jī)械零件相同。4 主軸材料選用主軸選用45鋼，調(diào)質(zhì)22~28HRC，局部高頻淬硬50~55HRC。2 主軸懸伸量的確定：主軸懸伸量是指主軸前支撐徑向支反力的作用點(diǎn)到主軸前端面之間的距離，它對(duì)主軸組件剛度影響較大，根據(jù)分析和試驗(yàn)，縮短懸伸量可以顯著提高主軸組件的剛度和抗振性。主軸孔徑大小主要受主軸剛度的制約。故設(shè)計(jì)之初，只能根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料選擇主軸直徑。因此，對(duì)高精度機(jī)床應(yīng)研究如何減少主軸組件的發(fā)熱，如何控溫等。 剛度 主要反映機(jī)床或部件抵抗外載荷的能力。它的性能對(duì)整機(jī)的性能有很大的影響。 接觸壽命系數(shù) 許用接觸應(yīng)力 = =驗(yàn)算 計(jì)算結(jié)果表明，齒面接觸疲勞強(qiáng)度合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。 接觸壽命系數(shù) 許用接觸應(yīng)力 = =驗(yàn)算 計(jì)算結(jié)果表明，齒面接觸疲勞強(qiáng)度合適，齒輪尺寸無需調(diào)整。轉(zhuǎn)速圖如圖22所示：圖22 主傳動(dòng)系統(tǒng)轉(zhuǎn)速圖電動(dòng)機(jī)最高、最低工作轉(zhuǎn)速時(shí)所傳遞的功率分別為： ： 該傳動(dòng)系統(tǒng)有一個(gè)變速組，兩個(gè)傳動(dòng)副。變速箱實(shí)際公比： 。cm5RK100GUAF1001ph10050410003000表21額定功率100w中大交流變頻調(diào)速電動(dòng)機(jī)參數(shù) 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算：主軸的計(jì)算轉(zhuǎn)速： 。粗略計(jì)算切削功率=，機(jī)床效率取，計(jì)算機(jī)床電機(jī)功率。 確定合適的切削參數(shù)：本機(jī)床加工的工件為代木、石臘，鋁等材料，查《金屬切削原理》（陳日曜主編）表115，選擇機(jī)床背吃刀量=1mm；進(jìn)給量f=；切削速度v=250m/min。如圖21b）所示，這種傳動(dòng)主要應(yīng)用在小型數(shù)控機(jī)床上，由交流電機(jī)通過V帶直接帶動(dòng)主軸。：目前，主傳動(dòng)系統(tǒng)大致可分為以下大類。因此需要設(shè)計(jì)一個(gè)軟硬件結(jié)構(gòu)開放、功能完善、人機(jī)界面友好、操作方便的系統(tǒng)，來解決了授課過程中存在的課堂教學(xué)難、實(shí)驗(yàn)教學(xué)難、實(shí)訓(xùn)教學(xué)難的問題。東西方制造業(yè)的差距更多的在于職教基礎(chǔ)的差距，實(shí)踐動(dòng)手能力的差距，我國數(shù)控學(xué)員儲(chǔ)備60萬人，而全國數(shù)控人才每年缺口15萬人，高級(jí)數(shù)控技工年薪高達(dá)10萬，那種20人/臺(tái)的教學(xué)實(shí)效性與成材率不匹配的矛盾日益突出。日本三菱電機(jī)株式會(huì)社，最近推出的普及型CNC MELDAS 50系列及實(shí)用型CNC MELDAS 520A系列，這兩個(gè)系列都采用了32位RISC微處理器，實(shí)現(xiàn)超小型化的CNC裝置，較原來的M310及LL3A，體積大為減?。℉168mmW76mmD135mm），安裝面積減小了一半，功能還有所進(jìn)步。關(guān)鍵詞：微型，數(shù)控車床，主傳動(dòng)系統(tǒng)，進(jìn)給系統(tǒng)，設(shè)計(jì) AbstractThe miniature numerically controlled lathe calls digital control (Numerical control , shorter form NC) a machine tool. That it has been digital controlbased , has adopt the numerical control technology, is that a dress has controlling the systematic machine tool by program. It is from the lead plane , CNC , driving device, numerical control machine tool auxiliary device , what programming machine and their his some subsidiary equipment is posed of. Design designing that the mechanical drive including a machine tool betokens motion system this time, including the module of the gear, the principal axis calculate and rigidity revise, the principal axis subassembly design and choose, the transmission shaft calculate and rigidity revise, the transmission shaft subassembly design and choose. longitudinal mechanical drive feeds systematic motion design. latitudinal mechanical drive feeds systematic motion design. The type of frequency conversion timing electromotor choose and the type of walking electromotor choose, and the type of knife rest choose. This paper is more pehensive introduction and summingup for the whole design work.Key words: miniature,numerically controlled lathe mechanical,drive system betokens systematic, feed drive system, design. 49 目 錄目 錄第一章 引 言 1 課題的背景 1 課題的目的和意義 1 第二章 微型數(shù)控車床主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 3 主要設(shè)計(jì)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù) 3 3 確定合適的切削參數(shù) 4 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 5 6 12 第三章 縱向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 24 24 24 25 29 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的計(jì)算和選型 31 第四章 橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 34 34 36 37 38 第五章 床身與導(dǎo)軌 39 床身設(shè)計(jì) 39 40 第六章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 42 確定硬件電路的總體方案 42 主控制器CPU的選擇 42 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) 42 主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 43 越界報(bào)警 43 結(jié) 論 44 參考文獻(xiàn) 45 致 謝 46 第一章 引言第一章 引 言 課題的背景當(dāng)今世界電子技術(shù)迅速發(fā)展，微處理器、微型計(jì)算機(jī)在各技術(shù)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，對(duì)各領(lǐng)域技術(shù)的發(fā)展起到了極大的推動(dòng)作用。它是由主機(jī)，CNC，驅(qū)動(dòng)裝置，數(shù)控機(jī)床的輔助裝置，編程機(jī)及其他一些附屬設(shè)備所組成。它是基于數(shù)字控制的，采用了數(shù)控技術(shù)，是一個(gè)裝有程序控制系統(tǒng)的機(jī)床。本文是對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)工作較全面的介紹和總結(jié)。數(shù)控設(shè)備廠采用超大規(guī)模集成電路并采用表面安裝工藝（SMT），實(shí)現(xiàn)了三維立體裝配，將整個(gè)CNC裝置做得很小，以適應(yīng)機(jī)械制造業(yè)機(jī)電一體化的要求。德國SIEMENS公司最新推出的SINUMERIK 840D主控組件選用386DX或486DX，具有1～4個(gè)通道，可實(shí)現(xiàn)直線及圓弧插補(bǔ)、螺旋線插補(bǔ)、5軸螺旋線插補(bǔ)及樣條插補(bǔ)、圓柱插補(bǔ)等，共可控制32個(gè)軸，并有多種校正及補(bǔ)償功能，體積僅為50mm316mm207mm。目前數(shù)控技術(shù)課程實(shí)訓(xùn)過程中普遍存在以下現(xiàn)實(shí)問題：系統(tǒng)開放性差、操作界面不太理想、教學(xué)設(shè)備成本高、實(shí)驗(yàn)耗材費(fèi)用高、操作危險(xiǎn)性大、學(xué)生獨(dú)立動(dòng)手機(jī)會(huì)少、教學(xué)效率低、教學(xué)質(zhì)量差等。加工材料：石蠟、肥皂類或鋁質(zhì)類等?；讫X輪的移位大都采用液壓缸和撥叉或直接由液壓缸帶動(dòng)齒輪來實(shí)現(xiàn)。圖21 主傳動(dòng)型式本數(shù)控車床選用無級(jí)變速。于是：切削功率式中 ——縱向切削力（N）； V——切削速度（m/min）； ——進(jìn)給力（N）； ——工件轉(zhuǎn)速（r/s）； f——進(jìn)給量（mm/r）。mKgf 取 。電動(dòng)機(jī)的最高和最低工作轉(zhuǎn)速分別為：。確定各個(gè)齒輪的尺寸：選用直齒圓柱輪，取m=，則分度圓直徑： ，各個(gè)齒輪的齒頂高： ，各個(gè)齒輪的齒根高： 取齒寬系數(shù)，則各個(gè)齒輪的齒寬為： ：齒輪齒面接觸疲勞強(qiáng)度的校核計(jì)算：（參考《機(jī)械設(shè)計(jì)》高等教育出版社）一級(jí)減速齒輪的校核：圓周速度 精度等級(jí) 選8級(jí)精度使用系數(shù) 動(dòng)載系數(shù) 齒間載荷分配系數(shù) ，先求 由此得 齒向載荷分配系數(shù)