【正文】 給系統(tǒng)機械結構性能主要采取以下措施：（1）提高系統(tǒng)機械結構的傳動剛度：主要是從傳動元件的剛度、消除傳動元件之間的間隙、盡可能縮短進給傳動鏈的長度、采用預緊措施這幾方面為出發(fā)點考慮。（4）提高傳動件精度：高質量的機械傳動配合與高性能的伺服電動機使現(xiàn)代數(shù)控機床進給系統(tǒng)性能有了大幅度提高。（3）為了滿足快速響應的要求，電機應有較小的轉動慣量和大的堵轉轉矩，并具有盡可能小的時間常數(shù)和啟動電壓。使伺服控制技術從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。一是系統(tǒng)功率驅動裝置中的電力電子器件不斷向高頻化方向發(fā)展，智能化功率模塊得到普及與應用；二是基于微處理器嵌入式平臺技術的成熟，將促進先進控制算法的應用；三是網(wǎng)絡化制造模式的推廣及現(xiàn)場總線技術的成熟，將使基于網(wǎng)絡的伺服控制成為可能。圖2－1 X502型立式銑床外形及傳動系統(tǒng)1－電動機；2－萬向接頭；3－離合器；4－手輪；5－手柄；6－傳動軸 ；7－軸承其主軸不能進行升降運動。因而,進給軸的設計應從動、靜兩方面充分考慮,位置精度才能達到該標準的要求。 （1）步進電動機拖動的開環(huán)系統(tǒng)：該系統(tǒng)的伺服驅動裝置主要上步進電動機、功率步進電動機、電液脈沖馬達等。因此，對傳動元件和制造精度要求高，運動副之間摩擦力要小，要實行無間隙傳動。閉環(huán)進給系統(tǒng)在結構上比開環(huán)進給系統(tǒng)復雜，成本也高，對環(huán)境室溫要求嚴格，設計和調(diào)試都比開環(huán)系統(tǒng)難。 （3）交/直流伺服電動機拖動，編碼器反饋的半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)：半閉環(huán)系統(tǒng)檢測元件安裝在中間傳動件上，間接測量執(zhí)行部件的位置。步進電機是一種將電的脈沖信號轉換成相應的角位移或線位移的機電執(zhí)行元件，它能快速的啟動，制動和反轉；在一定頻率范圍內(nèi)各種運動方式都能任意的改變且不會失步，具有自整步的能力；沒有一周累計誤差，所以定位精度很高；價格便宜。但由于直流伺服電動機存在著一些固有的缺點，如它的電刷和換向器易磨損，需要經(jīng)常維護等；換向器換向時會產(chǎn)生火花，使電動機的最高轉速受到限制，也使應用環(huán)境受到限制；此外，它結構復雜，制造困難，所用鋼鐵材料消耗大，制造成本高，因此，現(xiàn)在已很少選用直流伺服電動機。交流感應電機結構簡單，與同容量的直流伺服電機相比質量輕、價格便宜、它的缺點是不能經(jīng)濟地實現(xiàn)范圍較大的平滑調(diào)速。并可得到非常硬的機械特性及較寬的調(diào)速范圍。在數(shù)控銑床的進給驅動系中，多數(shù)采用永磁式交流同步電機。它的傳動特點是在具有螺旋槽的絲杠螺母之間裝有滾珠作為中間傳動元件。它具有以下優(yōu)點:（1）摩擦損失小、傳動效率高 傳動效率可達92%96%，是普通絲杠傳動的3～4倍，而驅動轉矩僅為滑動絲杠螺母機構的25%。（5）磨損小、壽命長、維護簡單 使用壽命是普通滑動絲杠的4～10倍。聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器與彈性聯(lián)軸器之分，本課題選用的是無彈性的WK401定位十字滑塊聯(lián)軸器。為了減少摩擦及磨損，使用時應從中間盤的油孔中注油進行潤滑。因此目前在數(shù)控機床上已不采用，取而代之的是鑄鐵—塑料或鑲鋼—塑料導軌。由于其工藝較簡單，對原有滑動導軌不需作大的改動，故在普通機床數(shù)控機床改裝上應用廣泛。 由于改造成后的X502數(shù)控銑床應具有定位、直線插補、順、逆圓插補?？垢蓴_能力強，具有很高的性能價格比特點。為了實現(xiàn)機床所要求的分辨率，采用伺服機電機通過聯(lián)軸器帶動絲杠轉動，為保證一定的傳動精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。（3）滾珠絲桿仍安置在原絲桿的位置,采用一端軸向固定,一端浮動的結構形式為便于安裝滾珠絲桿螺母副,絲桿不是整體的,而是采用分體式,即用連接套筒剛性連接。 3201250 mm2（2）縱向行程： 660 mm（3）最大縱向進給力： 5000N（4）工作臺、夾具及工件重力：2800N（5）工作臺快速速度： m/min（7）主電動機功率： mm在數(shù)控機床的設計中,滾珠絲杠副的作用是將伺服電機的旋轉運動轉變?yōu)橹本€運動,用較小的轉矩可以獲得很大的推力。為了在機床的設計中更合理的選用滾珠絲杠副,使其充分發(fā)揮效能,必須進行一系列的計算。B、從滾珠絲杠列表指出相應最大動負載的近似值,并初選幾個型號。 根據(jù)進給系統(tǒng)定位精度的要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。工作臺快速進給的最高速度要求達到。如果采用旋轉變壓器方案，因旋轉變壓器的分解精度為每轉2000個脈沖，則在伺服電動機和旋轉變壓器軸之間安裝1：1的升速齒輪。如采用脈沖編碼器方案，則可在倍頻器后加頻率/電壓轉換器（F/V），其轉換比例為每輸出電壓為（例如6V）。本設計采用圖b方案。滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應按當量動載荷選擇。代入公式可得絲杠的當量動載荷為 式中 —精度響影系數(shù)，對于3級精度的滾珠絲杠取，對于5級精度滾珠絲杠取，本題??； —載荷性質系數(shù)，無沖擊取1~~，~，本題取。額定動載荷，＜，符合設計要求。遠小于。其中圖a）為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短杠和垂直進給絲杠杠；圖b)為一端軸向固定一端自由的支承配置方式，常用于較長的臥式安裝絲杠；圖c)為兩端固定方式，常用于長絲杠或高轉速、高剛度的絲杠，這種配置方式可對絲杠進行預拉伸。這兩種方式可承受雙向軸向推力。因此在進給傳動中面對面組合用得較多。經(jīng)過分析在此設計中本傳動系統(tǒng)的絲杠采用一端軸向固定，一端浮動的結構形式如圖4－3所示。為了補償因絲杠熱膨脹而引起的定位精度誤差，可采用絲杠預拉伸的結構，使預拉伸量略大于熱膨脹量。因此，滾珠絲杠螺母副必須消除間隙，并施加預緊力，以保證絲杠、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高滾珠絲杠螺母副的接觸剛度。這種方式的優(yōu)點是結構簡單、剛度高、可靠性好。因滾珠絲杠預加載荷引起的附加摩擦力矩 查哈爾濱軸承總廠《角接觸推力球軸承組配技術條件》，,故一對軸承的摩擦力矩。負載慣量可按以下次序計算。 根據(jù)上述計算可初步選定伺服電動機，如果選用直流伺服電動機，可選北京數(shù)控設備廠的FB－15型直流伺服電動機，其額定轉矩為，大于最大切削負載轉矩；轉子慣量，滿足匹配要求。如選用FB—15直流伺服電機，總慣量： 加速時間通常取的3～4倍，故（3~4）＝(3~4)=~=~則～ BESK—20型交流伺服電動機的＝6ms,故18 ms~24 ms＝~則125~167 空載加速轉矩不允許超過伺服電動機的最大輸出轉矩。對輪廓控制的加工中心機床可取較大值，如取。 本數(shù)控銑床要求的定位精度為177。輸入電壓除少量消耗于電樞回路的阻抗外，大部分被反電動勢所平衡。故折合到工作臺部件的直線剛度 本題中的絲杠為一端軸向定位結構。代入公式計得絲杠拉剛度 式中，是絲杠底徑，為絲杠名義直徑減滾珠絲杠。本題目的摩擦力，故因引起的彈性變形由以下公式可知： 本題目中滾珠絲杠在任意300mmm內(nèi)的導程誤差為，加上彈性變形，即6+＝。絲杠螺母間的接觸和聯(lián)軸節(jié)的扭虧為盈轉剛度很高，其變形很小，可忽略不計。如果定位精度要求較高，允許的定位誤差值已接近1級精度絲杠的值，則可采用數(shù)控系統(tǒng)的螺距自動補償功能，對絲杠誤差進行自動校正。經(jīng)改造后的機床完全能進行加工外圓、錐度、螺紋、端面等的自動控制, 加工的零件精度高,尺寸一致性好,自動化程度高,提高了原機床的生產(chǎn)效率,改造費用低，采用數(shù)控技術對企業(yè)原有機床進行改造,即發(fā)展經(jīng)濟型的數(shù)控機床是當前工礦企業(yè)機床技術改造的有效途徑。但最終經(jīng)過努力完成了設計任務。最重要的是鍛煉了自己的設計能力，學會了如何獨立思考，解決問題。在平時的設計中，指導教師鄧老師給了我們很大的自我自由時間，充分發(fā)揮了我們自己的能力，使我們對四年來所學的知識作了一次徹底的總結。 另外，在設計過程中，也得到了其他老師的指導幫助，在此也表示衷心的感