【正文】 ........ 30 停車后 的工作 ............................................. 31 維護(hù)與保養(yǎng) .................................................... 31 故障分析和排除 ................................................ 32 本章小結(jié) ...................................................... 33 第 6 章 總 結(jié) .......................................................... 34 致 謝 ................................................................ 36 參考文獻(xiàn) .............................................................. 37 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 1 第 1 章 緒 論 畢業(yè)設(shè)計 主要是培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用所學(xué)專業(yè)的基礎(chǔ)理 論、基本技能和專業(yè)知識的能力，培養(yǎng)學(xué)生建立正確的設(shè)計思想，掌握工程設(shè)計的一般程序、規(guī)范和方法。培養(yǎng)學(xué)生的設(shè)計計算、工程繪圖、實(shí)驗(yàn)研究、數(shù)據(jù)處理、查閱文獻(xiàn)、外文資料的閱讀與翻譯、計算機(jī)應(yīng)用、文字表達(dá)等基本工作實(shí)踐能力，使學(xué)生初步掌握科學(xué)研究 的基本方法和思路。機(jī)床運(yùn)動無論是并聯(lián)運(yùn)動機(jī)床，還是運(yùn)動疊加串聯(lián)機(jī)床，對大多數(shù)金屬加工機(jī)床來說，數(shù)控進(jìn)給復(fù)合運(yùn)動的加工，是以直線軸加上回轉(zhuǎn)軸的聯(lián)動來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)口的增長迅猛表明國內(nèi)機(jī)床與國外機(jī)床的差距依然很大。由此可見，技術(shù)尤其是對精準(zhǔn)度和可靠度是國外機(jī)床領(lǐng) 先國內(nèi)機(jī)床的優(yōu)勢來源。因此，開展高速、高精度多軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床的研究是提高我國機(jī)床技術(shù)水平，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)和國家綜合國力的需要。 20世紀(jì) 80 年代初，國內(nèi)先后從日本、美國等國引進(jìn) 了一些 CNC裝置及主軸、 伺服系統(tǒng) 的生產(chǎn)技術(shù)，并陸續(xù)投入了批量生產(chǎn)，從而結(jié)束了 數(shù)控機(jī)床 發(fā)展徘徊不前的局面，推動了 數(shù)控 機(jī)床的發(fā)展。并在北京、上海等地舉辦了國際機(jī)床展覽會。該機(jī)工作臺面尺寸為2021mm 6000mm，承重 5000kg/m， X、 Y、 Z 軸快移速度 30m/min， A、 C軸回轉(zhuǎn)速度 10r/min（ 60r/min），主軸功率 45kw，轉(zhuǎn)速 14000 r/min。 在 CIMT2021 展覽會上，有 28個國家和地區(qū)的 1200 余家機(jī)床制造商踴躍參展，這次展會是目前為止世界機(jī)床制造業(yè)最新最高技術(shù)成果的展示，眾多新品在 CIMT2021 展覽會競相展示?；剞D(zhuǎn)軸采用了圓光柵尺反饋，工作臺可以任意分度。回轉(zhuǎn)， B 軸額定轉(zhuǎn)速 46r/min，定位精度 X＝ 、 Y＝ 、 Z＝ ，重復(fù)定位精度 X=、Y=、 Z=。 承重 400kg/m。 X、 Z軸快速移動速度 40m/min， Y軸快速移動速度 32m/min， A、 C軸快速回轉(zhuǎn) 速 度 30m/min，主軸端面至工作臺臺面高度為 200mm～ 660mm。 沈陽機(jī)床 (集團(tuán) )有限責(zé)任公司展出了 HTM40100h 車銑加工中心、 GMC2590u 橋式五軸加工中心。 濟(jì)南二機(jī)床集團(tuán)有限公司展出的 XHSV2525 60 高架式五軸聯(lián)動龍門加工中心 工作臺面積： 6m，龍門寬度 ，主軸端面與工作臺面最小距離 250mm，主軸轉(zhuǎn)速范圍 17000/18000（ rpm），工作臺尺寸為 25000 6000（ mm），主軸孔錐度 HSKA63，工作臺縱向行程長度（ X 軸） 6000～ 20210 mm，溜板橫向行程長度（ Y 軸） 3100mm，銑頭滑枕垂直行程（ Z 軸） 950/1250mm，工作臺每米長度最大承重 5T。數(shù)控回轉(zhuǎn)軸還具有車削主軸的功能，并起著工作臺面的作用。 =立式 /180176。 Fanuc 電機(jī)α 12，減速比 1:90，最高轉(zhuǎn)速設(shè)定在 。轉(zhuǎn)臺采用滾針保持架組合形式的滾動軸承方式。作為非傳統(tǒng)蝸桿蝸輪副滾動傳動，滾子 蝸輪應(yīng)用在回轉(zhuǎn)軸上，進(jìn)一步提高定位精度和回轉(zhuǎn)速度，提高使用壽命；蝸輪上每一個滾子經(jīng)預(yù)壓后，緊密貼合在蝸桿上做滾動傳動，毫無背隙。主要體現(xiàn)在以下方面： (1)高速化：就現(xiàn)在而言，只要說到加工中心，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速一般都在 10000r／ min以上。 (2)高精度：目前一般加工中心的定位精度為177。 0． 005mm。 DMG公司的 DMCl65 是雙銑頭的門式 加工中心，雙銑頭由立銑頭和擺轉(zhuǎn)銑頭完成粗精加工。這種鑄件材料質(zhì)量輕 (為一般鑄件的 1／ 3)且剛性較好，振動衰減率高 (比一般鑄件高 15％ )，能吸收振動，熱傳導(dǎo)率高。 五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床 我國現(xiàn)有數(shù)控機(jī)床主要是以經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)和數(shù)控機(jī)床為主，只適用于形狀復(fù)雜的直線，斜線等零件的加工，對于那些復(fù)雜的型 面卻只能用手動加工，這對于產(chǎn)品多樣化和產(chǎn)品更新快及效率高的年代已經(jīng)不再適應(yīng)。 設(shè)原鏜床旋轉(zhuǎn)刀具的軸線為 Z軸，水平方向平行于工作臺裝甲面的方向?yàn)?X軸，并且與 Z軸垂直，確定了 X、 Z軸正方向后，可以根據(jù)右手螺旋法則確定 Y 軸的方向。倒庫容量 16，數(shù)控系統(tǒng)： Siemens840D，可控制 X、 Y、 Z、 B、 C 五個軸，具有車削中心加銑削中心的特點(diǎn)。 五軸聯(lián)動機(jī)床也稱五坐標(biāo)機(jī)床，它是在三個平動軸（沿 X、 Y、 Z 軸的直線運(yùn)動）的基礎(chǔ)上增加了兩個轉(zhuǎn)動軸（能實(shí)現(xiàn)繞 X軸、 Z 軸旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，即 A 軸和 C軸），不僅 可使刀具相對于弓箭的位置任意可控，而且刀具軸線相對于工件的方向也在一定范圍內(nèi)任意可控。它的驅(qū)動是伺服系統(tǒng)的驅(qū)動方式。為了消除蝸桿副的傳動間隙，采用了雙螺距漸厚蝸桿，通過移動蝸桿的軸向位置調(diào)整間隙。為此，在蝸輪底部的輻射方向有 8對夾緊瓦，并在底座上均布同樣數(shù)量的小液壓缸。在實(shí)際測量靜態(tài)定位誤差之后，確定需要補(bǔ)償角度的位置和補(bǔ)償?shù)闹?，記憶在補(bǔ)償回路中，由數(shù)控裝置進(jìn)行誤差補(bǔ)償。必須保證附件頭要與工件電極絕緣 。 1. 轉(zhuǎn)角的控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制； 2. 有定位轉(zhuǎn)矩； 3. 可構(gòu)成廉價的開環(huán)控制系統(tǒng)。分為直流和交流伺服電動機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著 轉(zhuǎn)矩 的增加而勻速下降。 有刷電機(jī) 成本低，結(jié)構(gòu)簡單，啟動 轉(zhuǎn)矩 大，調(diào)速范圍寬，控制容易，需要維護(hù)，但維護(hù)不方便 （換碳刷），產(chǎn)生 電磁 干擾，對環(huán)境有要求。電機(jī)免維護(hù)，效率很高，運(yùn)行溫度低，電磁輻射很小，長壽命，可用于各種環(huán)境。 伺服電機(jī)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子是永磁鐵，驅(qū)動器控制的 U/V/W 三相電形成電磁場，轉(zhuǎn)子在此磁場的作用下轉(zhuǎn)動，同時電機(jī)自帶的編碼器反饋 信號 給驅(qū)動器，驅(qū)動器根據(jù)反饋值與目標(biāo)值進(jìn)行比較，調(diào)整轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動的角度。但直流伺服比較簡單，便宜。 交流伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺服電動機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的 機(jī)械特性 ，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻 大和 轉(zhuǎn)動慣量小這兩個特點(diǎn)。 永磁交流伺服電動機(jī) 20世紀(jì) 80年代以來，隨著集成電路、 電力電子技術(shù) 和交流可變速驅(qū)動技術(shù)的發(fā)展，永磁交流伺服驅(qū)動技術(shù)有了突出的發(fā)展，各國 著名 電氣 廠商相繼推出各自的交流伺服電動機(jī)和 伺服驅(qū)動器 系列產(chǎn)品并不斷完善和更新。 永磁交流伺服電動機(jī)同 直流伺服電機(jī) 比較，主要優(yōu)點(diǎn)有： ⑴無 電刷 和換向器，因此工作可靠，對維護(hù)和保養(yǎng)要求低。 ⑸同功率下有較小的體 積和重量。 運(yùn)行范圍較廣 無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 14 正常運(yùn)轉(zhuǎn)的伺服電動機(jī)，只要失去控制電壓，電機(jī)立 即停止運(yùn)轉(zhuǎn)。但控制特性是非線性，并且由于轉(zhuǎn)子電阻大，損耗大，效率低，因此與同容量直流伺服電動機(jī)相比，體積大、 重量重，所以只適用于 的小功率控制系統(tǒng)。額定扭矩小于工作要求，則不能保證工作機(jī)器正常工作，或使電機(jī)長期過載、發(fā)熱大而過早損壞；額定扭矩過大，則馬達(dá)價格高，并且由于效率和功率因素低而造成浪費(fèi)。 2) 選擇 伺服電機(jī) 的扭矩 伺服電機(jī) 的扭矩應(yīng)該大于負(fù)載的最大扭矩。因此，η =η 2η 3η 4= = P0= Pw/η =所以： Pm =(1～ ) =～ 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 16 Pm在 伺服電機(jī) SM11002030LFB可以輸出的功率范圍內(nèi) 查得電機(jī)最大轉(zhuǎn)速約為 3000rpm (38) 本章小結(jié) 本章主要介紹了 伺服 電動機(jī)的種類 和工作原理，并對 附件頭 上所用的 伺服電機(jī) 進(jìn)行了選擇。 ③ 結(jié)構(gòu)工藝性要求；如結(jié)構(gòu)簡單、尺寸緊湊、使用維護(hù)便利、工藝性和 經(jīng)濟(jì)合理 。 蝸桿傳動 的 特點(diǎn) 大，結(jié)構(gòu)緊湊。 所以蝸桿傳動結(jié)構(gòu)緊湊，體積小、重量輕。蝸桿的螺旋升角很小時，蝸桿只能帶動蝸輪傳動，而蝸輪不能帶動蝸桿轉(zhuǎn)動。 由以上分析可得：將齒輪傳動放在傳動系統(tǒng)的高速級，蝸桿傳動放在傳動系統(tǒng)的低速級，傳動方案較合理。因此該蝸桿的齒厚從蝸桿的一端到另一端均勻的逐漸增厚或減薄，所以又稱變齒厚蝸桿。故可以用軸向移動的方法來消除或調(diào)整蝸桿蝸輪副的間隙。因?yàn)橥粋?cè)面的螺距是相同的，故沒有破壞嚙合條件。 一對滾動軸承的效率為η 1=；蝸桿傳動的效率為η 2=； 聯(lián)軸器傳動效率η3=，則輸入功率： P=Pm*η 1*η 2*η 3=***= 本設(shè)計蝸桿與電機(jī)直接由聯(lián)軸器相連，蝸桿轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 根據(jù)閉式蝸桿傳動的 設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 模數(shù) m=4； 直徑系數(shù) q=10； 分度圓直徑 d1 =40mm， 蝸桿頭數(shù) Z1=1； 分度圓導(dǎo)程角γ =11176。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 22 B 軸方向上蝸輪與蝸桿設(shè)計 蝸輪與蝸桿的選用與校核 由前述所選電機(jī)可知 T=2Nm。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐 磨 性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為 4555HRC。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ，則： N=60 1 30 300 10 8=43202100 因?yàn)槲佪單仐U的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 （ 6）計算中心距 得 a=103mm 取中心距 a =125mm ， 因 i =100 ，從 機(jī)械設(shè)計 表 112中選取合適的尺寸匹配，取模數(shù) m=4，蝸桿分度圓直徑 d=40mm,這時 d/a=，從 機(jī)械設(shè)計 圖 1118 可查得控制 A軸方向轉(zhuǎn)動的圓柱蝸桿其接觸系數(shù) Zp’ = ，因?yàn)? Zp’ Zp，因此以上計算結(jié)果可用 。 蝸輪分度圓直徑： d2=mZ2, 則 d2=124mm 蝸輪喉圓直徑： da2=d2+2ha2=126mm 蝸輪齒根圓直徑： df2=d22hf2= 蝸輪喉母圓半徑： rg2=a1/2da2=62mm 精度等級公差和表面粗糙度的確定 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 25 考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，從 GB/T 10089— 1988 圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇 7級精度，側(cè)隙種類為 f,標(biāo)注為 8f GB/T 1089— 1988。蝸輪齒數(shù) Z2A=31， Z2C=31；傳動效率 ?? 1） 確定輪齒旋向蝸輪轉(zhuǎn)向 蝸輪齒的旋向應(yīng)與蝸桿的相同，為右旋。其余部分尺寸見零件圖 夾緊機(jī)構(gòu)的計算 采用液壓缸作為 附件頭 的夾緊裝置，液壓缸又稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式，或擺動式機(jī)械運(yùn)動。 活塞行程：確定活塞行程為： 7mm。 軸承的選用 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 28 滾動軸承是現(xiàn)代機(jī)器中廣泛應(yīng)用的部件之一。驗(yàn)算軸承的承載能力。根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承代號為7001AC。 A向蝸桿軸上軸承的選擇：根據(jù)安裝 尺寸和使用壽命選出軸承代號依次為： 61806181 5111 6002。 （ 1）減少摩擦及摩損。相反地，油粘度低，潤滑油膜厚度不好，則縮短。 （ 4）其他 也有防止異物侵入軸承內(nèi)部，或防止生銹、腐蝕之效果。密封裝置可分為接觸式及非接觸式兩大類。即如果是為了油封，密封唇應(yīng)朝內(nèi)；如果主要是為了防止外物浸入，蜜蜂唇應(yīng)朝外。 ③ 校對機(jī)構(gòu)運(yùn)動是否有足夠行程，調(diào)正并固定限位、定程擋鐵和換向碰塊等。確認(rèn)一切正常后，方可開始工作。 操作順序如下： 開車時，先認(rèn)真履行以上準(zhǔn)備工作。 機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常后， 主軸附件頭 可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)。 停止機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)，切斷電源、氣源。 主軸附件頭 的維護(hù)與保養(yǎng) 維護(hù)人員不僅要有機(jī)械、加工工藝以及液壓、氣動方面的知識，也要具備計算機(jī)、自動控制、驅(qū)動及測量技術(shù)等知識，這樣才能全面了解、掌握 機(jī)床的操作 ，及時搞好維修工作。 接通電源前； 檢查切削液、液壓油、潤滑油的油量是否充足，機(jī)床如果是手動潤滑，必須首先供給潤