【正文】 滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)：①運(yùn)動(dòng)靈敏度高 滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 ～，遠(yuǎn)小于滑動(dòng)導(dǎo)軌，靜、動(dòng)摩擦力相差甚微，故一般滾動(dòng)導(dǎo)軌在低速運(yùn)行時(shí)沒有爬行現(xiàn)象。3. 導(dǎo)軌按摩擦性質(zhì)可分為：（1）滑動(dòng)導(dǎo)軌 兩導(dǎo)軌工作面之間的摩擦性質(zhì)為滑動(dòng)摩擦，其中有普通滑動(dòng)導(dǎo)軌、液體動(dòng)壓導(dǎo)軌、液體靜壓導(dǎo)軌。外圓、曲軸、軋錕等磨床，都有上下兩層工作臺(tái)，上工作臺(tái)回轉(zhuǎn)一角度來調(diào)整磨削不同錐度的圓錐體工件。系統(tǒng)要求的最大加速度，發(fā)生在時(shí)間常數(shù) 內(nèi)，執(zhí)行部件從 轉(zhuǎn)變到at maxV?時(shí)， （ 為執(zhí)行部件的快移速度（m/min） ） 。TN?若是 小于伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩 ，則電機(jī)能以所取的時(shí)間常數(shù)進(jìn)行加maxT速和減速。這種伺服電動(dòng)機(jī)發(fā)展很快，已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械傳動(dòng)中。i根據(jù)文獻(xiàn)[22]查得：(N)foT??.???式中 —— 滾珠絲杠的預(yù)緊力。由表可知 ,在此選取帶輪1Zminmin18Z?齒數(shù) =26。綜上所述，齒形帶的強(qiáng)度計(jì)算主要應(yīng)該限制作用在齒形帶單位寬度上的拉力，以保證一定的使用壽命。同時(shí)，它也是一種十分經(jīng)濟(jì)的傳動(dòng)裝置。下面通過計(jì)算來確定最小預(yù)緊力。預(yù)緊對精度、壽命、阻尼和噪聲的影響都是有極限的。在一定的范圍內(nèi)隨著載荷增加滾動(dòng)26 / 75體的變形增大，接觸面積增加，滾動(dòng)體與滾道間已有預(yù)載荷和預(yù)變形，比不預(yù)緊的軸承剛度提高了。因此，預(yù)緊可以提高旋轉(zhuǎn)精度。 這種組配方式，力的作用線向外側(cè)發(fā)散，所以軸承間的有效支點(diǎn)距離增大，這種組配方式可以承受雙向的軸向載荷和徑向載荷，并且有較多的承受傾斜力矩的能力。根據(jù)滾珠絲杠對軸承的要求，用于滾珠的角接觸球軸承應(yīng)具有較大的接觸角，60186。絲杠轉(zhuǎn)速一般不會(huì)很24 / 75高，高速運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間很短，因此發(fā)熱不是主要問題。支承形式雙推——雙推 雙推——支承 單推——單推 雙推——自由 23 / 75 軸端支承形式的選擇 滾珠絲杠軸端支承形式的選擇（a） “雙推—自由”支承方式；（b） “雙推—支承”支承方式；（c） “單推—單推”支承方式；（d） “雙推—雙推”支承方式；圖 4—1 滾珠絲杠支承的四種方式支承應(yīng)限制絲杠軸的軸向竄動(dòng)，較短的絲杠或豎直安裝的絲杠，可以一端固定一端自由（無支承） ，水平絲杠較長時(shí)，可以一端固定，一端游動(dòng)，用于精密和高精密機(jī)床（包括數(shù)控機(jī)床）的絲杠副。所以sph?(181。（r/min）7210spcdnfL??式中 —— 極限轉(zhuǎn)速（r/min） ；—— 絲杠支承間距（mm） ；L—— 與支承方法有關(guān)的臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)；f18 / 75設(shè)計(jì)過程中為了提高絲杠的剛度，選用兩端固定的支承形式，由表 3—1可知 =；由工作臺(tái)最大縱向移動(dòng)量可初步確定絲杠支承間距約為f1400mm。滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷 為 [5][14]Cm16 / 75 （N） （3—1）3mwaFLfC?所選的滾珠絲杠副，其額定動(dòng)載荷 不得小于此值，即?式中 —— 軸向平均載荷(N)；mF在“載荷—時(shí)間”變化規(guī)律不明時(shí)，（N ）maxin23F??、 —— 絲杠的最大、最小工作載荷（N） ；maxFin —— 工作壽命（ ） ；L610r?64(10)mnhLr??—— 平均轉(zhuǎn)速（r/min） ；mnmaxin2n?、 —— 絲杠的最高、最低轉(zhuǎn)速（r/min） ；maxnin—— 工作壽命。m。這種反向器的外廓和螺母上的切槽尺寸精度要求都較高。 其加工精度要求高，表面粗糙度值要求低，一般都要求磨削成型，故制造成本高。螺母上有滾珠回路管道，在螺母上的進(jìn)出口將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來，構(gòu)成了封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。由文獻(xiàn)[20]選取絲杠的導(dǎo)程為 5mm，則由（r/min）maxax100125spvnh???絲杠的最高轉(zhuǎn)速 r/min。半閉環(huán)控制系統(tǒng)原理（如圖 3—1 所示）為數(shù)控裝置 1 發(fā)出的指令脈沖經(jīng)伺服系統(tǒng) 伺服電動(dòng)機(jī) 3 帶動(dòng)執(zhí)行部件（工作臺(tái)）4，按程序運(yùn)動(dòng)。而中檔的有較齊全的 CRT 顯示，不僅有字符，而且還有圖形、人機(jī)對話、自診斷等功能。由于采用高分辨率的測量元件（如脈沖編碼器） ，又可以獲得比較滿意的精度和速度。它適用于精度、速度要求不高的場合。這類數(shù)控機(jī)床包括：數(shù)控車床、數(shù)控鏜銑床、加工中心等。9 / 75 按工藝用途分類 這類機(jī)床和傳統(tǒng)的通用機(jī)床品種一樣，有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控磨床、數(shù)控鏜床以及加工中心等。通過同步齒形帶將伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)接，傳動(dòng)精度高，作用在軸和軸承上的載荷小。結(jié)合已知條件則選用滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)。工作臺(tái)最大移動(dòng)速度 10m/min工件最大回轉(zhuǎn)直徑 φ320mm工件最大重量 150kg工作臺(tái)重量 850kg尾架重量 200kg最大切削受力 1000N最大磨削長度 1000mm中心高 180mm最大砂輪線速度 60m/s6 / 75 MK1332 數(shù)控外圓磨床加工產(chǎn)品的主要精度外圓的粗糙度 ≤縱截面內(nèi)直徑的一致性 圓度 設(shè)計(jì)方案的確定由于工作臺(tái)最大移動(dòng)速度 10m/min，由此數(shù)據(jù)確定是由開環(huán)伺服系統(tǒng)還是由半閉環(huán)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制。機(jī)床主參數(shù)反映機(jī)床規(guī)格大小和工作范圍，有些機(jī)床還規(guī)定有第二主參數(shù)。通常數(shù)控機(jī)床適宜于加工結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜、在普通機(jī)床上加工需要有昂貴的工藝裝備的零件。這些特點(diǎn)都有利于使生產(chǎn)管理現(xiàn)代化。零件加工所需要的時(shí)間包括機(jī)動(dòng)時(shí)間與輔助時(shí)間兩部分。加工中心的出現(xiàn)，又把車、銑、鏜等工序集中到一臺(tái)機(jī)床來完成，打破了傳統(tǒng)的工序界限和分開加工的工藝規(guī)程，可最大限度地提高設(shè)備利用率。其精度已從微米級(jí)到亞微米級(jí)，乃至納米級(jí)。1952 年試制成功世界上第一臺(tái)三坐標(biāo)立式銑床。通用機(jī)床的自動(dòng)化程度不高，基本上由人工操作，難于提高生產(chǎn)效率和保證產(chǎn)品質(zhì)量，特別是一些由曲線、曲面輪廓組成的復(fù)雜零件，只能借助靠模和仿形機(jī)床，或者借助劃線和樣板用手工操作的方法來加工，加工精度和生產(chǎn)效率受到很大的限制。本機(jī)床對提高加工質(zhì)量和效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期有積極的意義。針對數(shù)控磨床工作臺(tái)存在的爬行、顫振現(xiàn)象，進(jìn)給滾珠絲杠剛性低問題，確定了采用滾珠絲杠帶動(dòng)工作臺(tái)，滾珠絲杠和電動(dòng)機(jī)之間采用同步齒形帶聯(lián)接，工作臺(tái)導(dǎo)軌貼塑，從而改善了潤滑條件，同時(shí)也起到減振作用，MK1332 數(shù)控外圓磨床的爬行、顫振現(xiàn)象得到有效解決，提高了零件加工質(zhì)量；絲杠采用兩端固定支承，滾動(dòng)軸承背靠背組配，剛性可提高一倍。汽車、拖拉機(jī)與家用電器等行業(yè)的產(chǎn)品零件，為了解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題，多采用專用的工藝裝備、專用自動(dòng)化機(jī)床或?qū)Ｓ玫淖詣?dòng)生產(chǎn)線和自動(dòng)化車間進(jìn)行生產(chǎn)。1 / 75 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。目前，在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國和先進(jìn)的工業(yè)國家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動(dòng)化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控機(jī)床及發(fā)展的熱點(diǎn)，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程，還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。3 / 75 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)利用數(shù)控機(jī)床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工。使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的。數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高昂，與大批量生產(chǎn)采用的專用機(jī)床相比其效率還不夠高。如果缺少完善的售后服務(wù)，往往不能及時(shí)排除設(shè)備故障，將會(huì)在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些因素都會(huì)增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用。動(dòng)力參數(shù)包括電動(dòng)機(jī)的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等。因此，行程不太長的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)常用滾珠絲杠螺母副 [2]。7 / 751 上工作臺(tái) 2頭架 3工件 4尾架圖 3—1 工作臺(tái)回轉(zhuǎn)機(jī)理MK1332 數(shù)控外圓磨床主要用于圓柱類零件、圓錐面和凸輪軸頸的磨削。圖 2—1 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主機(jī)的結(jié)構(gòu)有下面幾個(gè)特點(diǎn)：1）由于采用了高性能的主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)裝置，簡化了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)鏈較短；2）數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)特性，動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及抗熱變形性能，適應(yīng)連續(xù)自動(dòng)化加工；3）較多地采用高效傳動(dòng)件，如滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。 直線切削控制又稱平行切控制。10 / 75 按伺服系統(tǒng)的類型分類根據(jù)有無檢測反饋元件及其檢測裝置，機(jī)床的伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)伺服、閉環(huán)伺服和半閉環(huán)伺服。所以，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求高和速度高的精密大型數(shù)控機(jī)床，如鏜銑床、超精車床、超精磨床等。m，11 / 75進(jìn)給速度為 15m/min~24m/min 為中檔；分辨率為 ，進(jìn)給速度為15m/min~100m/min 為高檔。此外，進(jìn)給伺服水平以及 PC 功能也是衡量數(shù)控檔次的標(biāo)準(zhǔn)。工作臺(tái)要求的最高速度 10m/min。選取每轉(zhuǎn) 5000 脈沖的編碼器。，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高 滾珠絲杠副基本是滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小， 摩擦阻力的大小幾乎與運(yùn)動(dòng)速度完全無關(guān)。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。精度主要采用 1 級(jí)或 2 級(jí)。滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動(dòng)載荷選用。無沖擊時(shí)取 1～；一般情況取 ～；有wf沖擊振動(dòng)時(shí)取 ～；絲杠的最大載荷為最大進(jìn)給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。m額定動(dòng)載荷為 大于計(jì)算結(jié)果 ，預(yù)緊力為額定動(dòng)負(fù)荷的10﹪，則 KN，只要軸向外載荷不超過 的三倍，???pF就不必對預(yù)緊力提出額外要求 [8]，今最大外載荷為 ，小于此值，故不必對預(yù)緊力提出額外的要求。表 3—2 臨界載荷系數(shù)(N)??而 (N)，遠(yuǎn)小于此值。不同的一面是絲杠軸承所承受的載荷主要是軸向的。而在國內(nèi)各類軸承中應(yīng)用得最多的是 60186。5）啟動(dòng)摩擦力矩小，可以降低滾珠絲杠副的驅(qū)動(dòng)功率，提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度。 軸承預(yù)緊力 軸承應(yīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，適當(dāng)?shù)念A(yù)緊有助于提高軸承的工作能力存在間隙的軸承在載荷的作用下，只有對著受力方向的幾個(gè)滾動(dòng)體才承受載荷。預(yù)緊后的軸承各個(gè)方向都有一定的預(yù)壓量。 預(yù)緊與發(fā)熱預(yù)緊后，滾動(dòng)體與滾道之間，滾動(dòng)體本身都有了彈性變形。在這個(gè)最佳值下，溫升不超過規(guī)定，剛度也高。m極限轉(zhuǎn)速： 9000r/mind=30mm；D=62mm；B=16mm又由文獻(xiàn)[21]得知此軸承的最大預(yù)緊力為 2918N，現(xiàn)算得軸承最小預(yù)緊力為 350N，所以取軸承預(yù)緊力為 1000N 即可。同步齒形帶的基本參數(shù)是節(jié)距 （帶上p相鄰兩齒中心線間沿節(jié)線度量的距離） 。gK表 4—2 工作情況系數(shù) Kg注:經(jīng)常反轉(zhuǎn)或使用張緊輪時(shí),表中 值應(yīng)乘以 。經(jīng)過上面計(jì)算滿足2m?m?nZ要求。通常在電動(dòng)機(jī)慣量 與負(fù)載慣量 （折算至電動(dòng)機(jī)軸）之間推薦下列匹mJLJ配關(guān)系： 14LmJ?電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量，可以從產(chǎn)品樣本中查到。由于帶輪是鑄件，可以在設(shè)計(jì)時(shí)在帶輪上挖去幾個(gè)圓柱體或在帶輪的兩側(cè)挖出空心圓柱體，以減小帶輪的慣量。 不是越大越vK好，系統(tǒng)增益太大，靈敏度太高，穩(wěn)定性就可能不夠。機(jī)床上兩相對運(yùn)動(dòng)部件的配合面組成一對導(dǎo)軌副，其中，不運(yùn)動(dòng)的配合面稱為固定導(dǎo)軌，運(yùn)動(dòng)的配合面稱為運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。（2）閉式導(dǎo)軌 如果部件自重作用力不夠大，又有一個(gè)較大的顛覆力矩作用在部件上，此時(shí)必須增加輔助導(dǎo)軌面貼合，這樣的導(dǎo)軌稱為閉式導(dǎo)軌。這種導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)小，機(jī)械效率高，導(dǎo)軌面有一層油膜，保證導(dǎo)軌面不相互接觸，不會(huì)磨損，不但能長期保持導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度和好的吸振性，而且在低速下也不易產(chǎn)生爬行，而且可降低對導(dǎo)軌材料的要求。使用滾動(dòng)導(dǎo)作為直線導(dǎo)軌時(shí)，不會(huì)有爬行現(xiàn)象發(fā)生，可達(dá)到極高的定位精度。但由于運(yùn)動(dòng)部件上進(jìn)油困難，故仍從固定導(dǎo)軌進(jìn)油，油腔也可在固定導(dǎo)軌上，可用于直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌。由于縮小了兩導(dǎo)軌中心距的開檔尺寸，便于操作者裝卸工件，且手搖臺(tái)面輕便，增大導(dǎo)軌面寬度，可降低導(dǎo)軌面壓力，減小磨損，提高使用壽命。maxTN?要滿足 a? 已知： ，系統(tǒng)增益 ，max10/sv?15vKs??ax10m()3v?max2..5s48spThJ??43 / 75即已滿足 。系統(tǒng)增益的意義vK是，單位轉(zhuǎn)角誤差，能使電動(dòng)機(jī)獲得較大的角速度。?慣量匹配條件是： 14LmJ?39 / 75????不滿足慣量匹配條件。為了保證足夠的角加速度使系統(tǒng)反應(yīng)靈敏，將不得采用過大的伺服電動(dòng)機(jī)和伺服控制系統(tǒng)。03A? L 中心距初選后，按下式初選帶長： ()()DAA???????則帶的齒數(shù)為 ,????數(shù)值，并且 =40～250，最終確定帶的齒數(shù)為 90。 gg2ms表 4—1 聚氨脂齒形帶（強(qiáng)力層為鋼絲繩）的許用拉力 和 值[]sq?31 / 75傳動(dòng)比 ； 伺服電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速，已知主動(dòng)輪轉(zhuǎn)速max1dNi?maxd=2022(r/min)，傳動(dòng)比 ，功率 kW，每天工作小于 10 小時(shí)。其主要缺點(diǎn)是安裝時(shí)中心距的要求嚴(yán)格，卻價(jià)格比其他帶傳動(dòng)昂貴。 接觸角的推力角接觸球軸