【正文】 ，通過膜片型伺服電機聯(lián)軸器帶動，因為該型激光器沒有切削力，并且對精度等級比較高，所以將采用滾動導軌副。 在傳動系統(tǒng)設(shè)計方面。隨著快速響應能力和系統(tǒng)穩(wěn)定性提高，進給速度已能達到 24m／min(分辨率 )，快速進給速度已能達到 100m／ min(分辨率 )。 （ 3）提高傳動件精度 高質(zhì)量的機械傳動配合與高性能的伺服電機使現(xiàn)代數(shù)控機床進給系統(tǒng)性能有了大幅度提高，隨著控制系統(tǒng)分辨率從 ，普通精度級數(shù)控機床的定位精度目前已從 ／ 300mm 提高到177。豐田工機、 LKUMA 等公司機床的進給機構(gòu)采用直線電機，最高加速度達 2g，快速移動速度達 100～ 120m/min。目前一般數(shù)控機床進給驅(qū)動的調(diào)速范圍為 0～ 24m／ min，先進的已達到 0～ 240m／ min。 1．提高傳動元件的剛度 傳動元件的變形會導致指令脈沖的丟失或傳動系統(tǒng)的不穩(wěn)定，影響加工精度和質(zhì)量。為提高進給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)性 能的主要措施有如下要求： （ 1）提高系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)的傳動剛度 傳動剛度高對開環(huán)數(shù)控進給系統(tǒng)的重要性在于開環(huán)進給系統(tǒng)需將計算機控制指令忠實可靠地轉(zhuǎn)換成要求的機械位移。如需要完整說明書和 設(shè)計圖紙等 .請聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機械畢業(yè)設(shè)計下載！該論文已經(jīng)通過答辯 3 傳動系統(tǒng)設(shè)計 數(shù)控機床的進給系統(tǒng)必須保證由計算機發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成速度符合要機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） x 求的相應角位移或直線位移，帶動運動部件運動。最具典型的例子之一是數(shù)控機床的主軸系統(tǒng)已不再是單純的齒輪和帶輪的機械傳動，而更多的是由交流伺服電動機為基礎(chǔ)的電主軸。目前，模塊化的概念已開始從功能模塊向全模塊化方向發(fā)展，它已不局限于功能的模塊化，而是擴展到零件和原材料的模塊化。 模塊化設(shè)計思想正是為解決上述矛盾而提出的，它靈活的機床配置使用戶在數(shù)控機床的功能、規(guī)格方面有更多的選擇余地， 做到既能滿足用戶的加工要求，又盡可能不為多余的功能承擔額外的費用。此外，為了縮短裝夾與運送工件的時間，以及減少工件在多次裝夾中所引起的定位誤差，要求工件在一臺數(shù)控機床上的一次裝夾中能先后進行粗加工和精加工，要求機床既能承受粗加工時的最大切削功率，又能保證精加工時的高精度，所以機床的結(jié)構(gòu)必須具有很高的強度、剛度和抗振性。數(shù)控機床價格較貴，因此每小時的加工費用比傳統(tǒng)機床的要高。當進給速度范圍在515000mm/min，最大加速度為 1500mm/s2時，定位通常精度為177。當時采取的主要方法是在傳統(tǒng)的機床上進行改裝，或者以通用機床為基礎(chǔ)進行局部的改進設(shè)計，這些方法在當時還是很有必要的。 (4)總裝圖與零件圖的計算機繪制：本項目的所有圖紙均采用電子文本，部分重要零部件采用三維圖，并在計算機上進行模擬裝配，以求減少設(shè)計失誤。 本設(shè)計擬解決的關(guān)鍵問題和研究方法 1）關(guān)鍵問題 (1)整體結(jié)構(gòu)的設(shè)計計算：主要解決 Z 坐標平衡的技術(shù)難題。頻繁的重復的零件準備工作浪費了大量的工作時間 ,直接影響了數(shù)控機床的效率。 二、數(shù)控操作人員大部分來自普通機加工 ，文化素質(zhì)參差不齊，在對數(shù)控設(shè)備的應用中套用普通設(shè)備加工的思路，對數(shù)控機床高速切削的特性、數(shù)控刀具的選擇、切削參數(shù)的選擇缺乏科學性，加工程序的優(yōu)劣及加工效率的高低完全取決于操作工人素質(zhì)的高低，也就不能最大限度的發(fā)揮數(shù)控設(shè)備的加工效率。而數(shù)控加工技術(shù)的一個重要發(fā)展趨勢是：工藝設(shè)計由經(jīng)驗判斷走向定量分析，加工工藝由技藝發(fā)展為工程科學，使工藝模擬技術(shù)得到迅速發(fā)展。由于工藝水平落后，使產(chǎn)品研制出來后也不能迅速轉(zhuǎn)變成商品，即使從國外引進的機電產(chǎn)品技術(shù)，也不能形成批量生產(chǎn)。我國目前已能生產(chǎn) 100 多種數(shù)控機床，并研制出六軸五聯(lián)動的數(shù)控系統(tǒng)，可應用于更加復雜型面的加工。 我國的機械制造工業(yè)已具有一定的實力。進而加速發(fā)展電子、計算機技術(shù)，進入世界前列，為發(fā)展機電一體化的數(shù)控機床開道。自 1958 年研制出第一臺數(shù)控機床後， 1978 年產(chǎn)量（ 7342 臺）超過美國（ 5688 臺），至今產(chǎn)量、出口量一直居世界首位（ 20xx 年產(chǎn)量 46604 臺，出口 27409 臺，占 59%）。如西門子公司之數(shù)控系統(tǒng)和 Heidenhain 公司之精密光柵，均為世界聞名，競相采用。企業(yè)與大學科研部門緊密合作，對用戶產(chǎn)品、加工工藝、機床布局結(jié)構(gòu)、數(shù)控機床的共性和特性問題進行深入的研究，在質(zhì)量上精益求精。 德國政府一貫重視機床工業(yè)的重要戰(zhàn)略地位，在多方面大力扶植。只有加快發(fā)展數(shù)控加工技 術(shù)，改變加工技術(shù)的落后狀態(tài)，才能從根本上提高企業(yè)在市場的競爭能力。這主要反映在機械產(chǎn)品國內(nèi)市場占有率近年來節(jié)節(jié)下降，已經(jīng)從改革初期的 90％左右下降到 70％左右。新型國防裝備的產(chǎn)業(yè)化常常落后于對其技術(shù)原理的掌握，這往往是受制于制造技術(shù)。 數(shù)控加工技術(shù)是一個國家繁榮昌盛的最根本的技術(shù)基礎(chǔ)之一，其重要作用正越來越被人們所認識。而機械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反映國民經(jīng)濟實力和 科學技術(shù)水平的重要標志之一?？偝杉傲?、部件的設(shè)計應能滿足零件標準化、部件通用化和產(chǎn)品系列化及機床變型的要求。機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） i 畢業(yè)設(shè)計 YAG 激光加工數(shù)控工作臺設(shè)計 摘要 ： 本次畢業(yè)設(shè)計的課題是 YAG 激光加工數(shù)控工作臺的設(shè)計。傳動系統(tǒng)應結(jié)構(gòu)簡單，制造、維修方便。據(jù)統(tǒng)計，美國 68％的社會財富來源于制造業(yè)，日本國民總產(chǎn)值的 49％是由機械制造業(yè)提供的我國的機械制造業(yè)在工業(yè)總產(chǎn)值中也占 40％可以說，沒有發(fā)達的機械制造業(yè)，就不可能有國家的真正繁榮的富強。當今世界各國機械制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應能力和競爭能力，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)，已成為世界各發(fā)達國家加速 經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。數(shù)控加工技術(shù)是先進國防裝備產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)基礎(chǔ)。數(shù)控加工技術(shù)對我國機械制造業(yè)已有了飛速發(fā)展，然而市場競爭力不強的問題卻非常突出。 我國加工技術(shù)水平與工業(yè)發(fā)達國家存在著階段性差距。從 90 年代起，糾正過去偏向，機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） v 數(shù)控機床技術(shù)上轉(zhuǎn)向?qū)嵱?，產(chǎn)量又逐漸上升。德國特別注重科學試驗，理論與實際相結(jié)合，基礎(chǔ)科研與應用技術(shù)科研并重。德國特別重視數(shù)控機床主機及配套件之先進實 用，其機、電、液、氣、光、刀具、測量、數(shù)控系統(tǒng)、各種功能部件，在質(zhì)量、性能上居世界前列。日本也和美、德兩國相似，充分發(fā)展大量大批生產(chǎn)自動化，繼而全力發(fā)展中小批柔性生產(chǎn)自動化的數(shù)控機床。在策略上，首先通過學習美國全面質(zhì)量管理 (TQC)，變?yōu)槁毠ぷ杂X群體活動，保產(chǎn)品質(zhì)量。該公司現(xiàn)有職工3674 人，科研人員超過 600 人，月產(chǎn)能力 7000 套，銷售額在世界市場上占 50%，在國內(nèi)約占 70%，對加速日本和世界數(shù)控機床的發(fā)展起了重大促進作用。機床性能正在逐漸提高，有些機床性能已接近世界先進水平。大部分高精度機床的性能還不能滿足要求，精度保持性差，特別是數(shù)控機床的產(chǎn)量、技術(shù)水平和質(zhì)量保證等方面都明顯落后，機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） vi 這主要是管理落后、專業(yè)化生產(chǎn)水平低，工藝落后也是主要因素。隨著電子、信息等高新技術(shù)的不斷發(fā)展，隨著市場需求個性化與多樣化，在未來的21 世紀中，加工技術(shù)將向著超精密、超高速以及發(fā)展新一代加工設(shè)備的方向發(fā)展。先進的加工方法，落后的管理手段極大的影響了數(shù)控機床效率的發(fā)揮。 四、一般的系統(tǒng)內(nèi)存容量都不是很大，在加工零件種類繁多時，大量的加工程序因為無法存儲而不得不進行反復的刪除和鍵入 ,有限的系 統(tǒng)資源有時甚至無法存儲一個完整的復雜零件的加工程序。 六、現(xiàn)在企業(yè)大部分建立了自己的局域網(wǎng) ,在計算機中大量使用了 CAD/CAM 計算機輔助設(shè)計及計算機輔助編程軟件 .而現(xiàn)在企業(yè)也正逐步實現(xiàn) CIMS 管理體系 ,但基層缺乏與上層技術(shù)部門銜接的環(huán)境 ,因而無法獲得技術(shù)部門的有 力支持。 (3)重要零部件的強度校核與優(yōu)化：本項目的一個重要內(nèi)容是進行重要零部件的數(shù)字化設(shè)計。 2）研究方法 文獻查閱研究、實體操作、功能分析、調(diào)差法 2 總體方案設(shè)計 在數(shù)控機床發(fā)展的初級階段，人們通常認為任何設(shè)計優(yōu)良的傳統(tǒng)機床只要裝機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） viii 備了數(shù)控裝置就能成為一臺完善的數(shù)控機床?，F(xiàn)以機床的精度為例，數(shù)控機床通過數(shù)字信息來控制刀具與工件的相對運動，它要求在相當大的進給速度范圍內(nèi)能達到較高的精度。 用數(shù)控機床加工中、小批量工件時，要求在保證質(zhì)量的前提下比傳統(tǒng)加工方法有更好的經(jīng)濟性。然而這些要求將會明顯地增加機床的負載和負載狀 態(tài)下的運轉(zhuǎn)時間，因而對機床的剛度及壽命都提出了新的要求。通用型數(shù)控機床雖然能夠很好地滿足各類用戶的需求，但由于機床的功能過于齊全，使售價提高，用戶不得不為多余的功能承擔額外的費用，成本的上升必然會削弱產(chǎn)品在市場上的競爭力；而專用機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） ix 型數(shù)控機床對某具體的零件雖然具有良好的經(jīng)濟性，但它限制了加工對象的品種變化，使生產(chǎn)柔性下降。這不僅能降低數(shù)控機床的設(shè)計和制造成本，而且能縮短設(shè)計和制造周期，最終贏得市場。新型數(shù)控機床的各系統(tǒng)已不再是各自不相關(guān)聯(lián)的獨立系統(tǒng)。 主要技術(shù)參數(shù)： 此處省略 NNNNNNNNNNNN 字。為滿足這種要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動電機，同時也需要高質(zhì)量的機械結(jié)構(gòu)與之匹配。為提高進給系統(tǒng)機械結(jié)構(gòu)傳動剛度的措施主要有以下幾項。 3．盡可能縮短進給傳動運動鏈的長度 縮短進給傳動運動鏈的長度有助于提高數(shù)控機床的傳動剛度，然而，進給傳動運動鏈的縮短首先要求伺服電機調(diào)速范圍和輸出轉(zhuǎn)矩能滿足加工精度、生產(chǎn)率和快速運動的需要。直接驅(qū)動取消了包括絲杠在內(nèi)的所有機械傳動元件，實現(xiàn)了數(shù)控機床的“零傳動”。 機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） xi （ 2）采用低而穩(wěn)定摩擦的傳動副 數(shù)控機床進給系統(tǒng) 多采用剛度高摩擦系數(shù)小而穩(wěn)定的滾動摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動導軌等，聚四氟乙烯導軌和靜壓導軌由于其摩擦系數(shù)小，阻尼大，也為數(shù)控機床進給傳動所采用。 由于在提高傳動精度和剛度、消除間隙等方面的努力，使數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的快速響應能力，即伺服系統(tǒng)的響應能力和機械傳動裝置的加速能力方面已有了大幅度提高，過渡過程時間已能控制在 200ms 之內(nèi)，正在向提高到幾十毫秒之內(nèi)發(fā)展。驅(qū)動電機和反饋元件的選用也很重要，將在其它章節(jié)介紹。 在 YAG 激光器數(shù)控系統(tǒng)中存在三個方向的進給運動 X、 Y、 Z，因此存在三個進給系統(tǒng)的設(shè)計。 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)原理圖 1— 內(nèi)滾道 2— 外滾道 當絲杠螺母相對運動時，滾珠在內(nèi)外弧形螺紋形的滾道內(nèi)滾動，為保持絲杠螺母連續(xù)工作，滾珠通過螺母上的返回裝置完成循環(huán)。外循環(huán)方式則在循環(huán)過程中滾 珠與絲杠脫離接觸，制造相對容易些。雙螺母消除間隙的結(jié)構(gòu)主要有三種形式： 1． 墊片調(diào)隙式 如圖 32 所示，調(diào)整墊片厚度可通過改變兩個螺母間位移消除傳動副的軸向間隙。缺點是軸向尺寸較長，會增加絲杠螺紋部分的長度。當調(diào)整間隙時，將兩個外齒輪從內(nèi)齒圈中抽出并相對內(nèi)齒圈分別同向轉(zhuǎn)動一個齒，然后插回原內(nèi)齒圈中。雖然結(jié)構(gòu)復雜，但仍然得到廣泛應用。 當負荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化時，各種轉(zhuǎn)速使用機會均等時，可采用下列公 式計算： 機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） xvii 所以 max minm nn 30 00 0 150022? ?? ? ?r/min ? ??? ? ?max minm 2 F F 2F （ 3） 預期額定 動載荷 1） 按預期工作時間估算 輕微沖擊取 w wf = 精度等級取 af ＝ 1 可靠性系數(shù) cf ＝ 1 預期工作時間 hL ＝15000H 帶入得 mC ＝ （ 4） 確定允許的最小螺紋底徑 （ 1） 估算絲杠允許的最大軸向變形量 ① ≤ （ 1/3～ 1/4）重復定位精度 ② ≤ （ 1/4～ 1/5）定位精度 : 最大軸向變形量 （ 181。m (2）估算最小螺紋底徑 絲杠要求預拉伸，取兩端固定的支承形式 md2 ：最小螺紋底徑（ mm） (～ )行程 +（ 10～ 14） hP 已知：行程為 300mm, ? ? ?10W 30 gN ,μ 代入得 2md （ 5） 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號 （ 1） FF 型 內(nèi)循環(huán)單螺母式滾珠絲杠 組成得墊片預緊的雙螺母滾珠絲桿付 （ 2） 由計算出的 在樣本中取相應規(guī)格的滾珠絲杠副 FF16053 機械工程學院畢業(yè)設(shè)計（論文） xix ?hP5 （ 6） 確定滾珠絲杠副預緊 力 p max1FF3?