【正文】 但裝拆時(shí)需沿軸向移動較大的 距離。 (7)聯(lián)軸器的制造 ,安裝和維護(hù)的成本 ,在滿足使用要求的條件下 ,應(yīng)使選擇的聯(lián)軸器成本低 ,不需維護(hù)以降低經(jīng)常費(fèi)用。對于載荷平穩(wěn)的 ,則可選用剛性聯(lián)軸器 ,否則宜選用彈性聯(lián)軸器。 （ 6） 安全聯(lián)軸器 ：在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)是，存在一個(gè)保險(xiǎn)環(huán)節(jié)（如銷釘可動聯(lián)接等），其只能承受限定載荷。一般動力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接。 滾動軸承的套圈與軸和座孔之間應(yīng)選擇適當(dāng)?shù)呐浜?，以保證軸的旋轉(zhuǎn)精度和 軸承的周向固定。 （ 3） 排出摩擦熱、冷卻。 考慮到輕載，初選 。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 19 （ 2）雙列向心短圓柱滾子軸承。滾動軸承已標(biāo)準(zhǔn)化系列化，有向心軸承、向心推力軸承和推力軸承，共十種類型。 (c)兩端裝推力軸承。 滾軸絲杠副支撐選擇 及軸承選用 支撐方式選擇 在機(jī)械設(shè)計(jì)中，構(gòu)件的固定和支撐有很多種，各種又各有各的特點(diǎn)。潤滑可以延長機(jī)器設(shè)備的壽命，提高精度、節(jié)約能源。靜密封主要有墊密封、 密封膠 密封和直接接觸密封三大類。 （ 3）此外滾珠絲杠副還受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107?? mm/min Dn=25 m in/mm105m in/mm200 3??? min/mm107 4? (4)滾珠絲杠在工作負(fù)載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T(N?m)共同作用下引起每個(gè)導(dǎo)程的變形量為 見式 ()： 20 2 CpF pTL EA GJ?? ?? ? 式（ ） 式中， A 為絲杠截面積 見式 ()： A ? ?；221 md41?? 式（ ） CJ 為絲杠的極慣性矩 見式 ()： ? ?；441 md321 ??CJ 式（ ） G 為絲杠切變模量，對鋼 G= a。 雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡單剛度高、預(yù)緊可靠，但使用中調(diào)整不方便。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 13 初選滾珠絲杠副數(shù)據(jù)見下表： 表 25 初選滾珠絲桿副參數(shù) 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程 /mm 余量 /mm 節(jié)距 /mm 25 5 20 8 根據(jù)絲杠的工作行程初選絲杠的工作長度： 初選 X 方向絲杠的工作長度為 410mm 初選 Y 方向絲杠的工 作長度為 460mm 滾珠絲杠的工作載荷計(jì)算公式 見式 ()： MAHFC KKKKF ? 式（ ） 由條件，取 FK =，取 HK =， 取 D 精度，取 AK =， X 方向絲杠工作載荷： XF = 600=864N Y 方向絲杠工作載荷 ： YF = 600=864N 額定動載荷值 Ca? 計(jì)算 見式 ()： 導(dǎo)程初選為 5mm，則 m in/r2 0 05/1 0 0 0n m ?? m in/r20xx5/10000n m a x ?? Ca? = 34hmC nF ?L=864 ???? 3 16000200 5011N 式（ ） 根據(jù) Ca? 值選擇滾珠絲杠副 ， 假設(shè)選用按滾珠絲杠副的額定動載荷 Ca 等于或稍大于 Ca? 的原則，查表選以下型號規(guī)格： Ca=5011N 公稱直徑 D=25mm 導(dǎo)程 P=5mm 螺旋角 833 ??。 （ 6）防護(hù)與密封：塵埃和雜質(zhì)進(jìn)入滾道會妨礙滾動體運(yùn)動流暢，會加速滾動體與滾道的磨損，使?jié)L動螺旋副喪失精度。 滾珠絲杠副 設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)滾珠絲杠副原理 （ 1）為提高滾珠絲杠副的使用壽命和精度，應(yīng)使作用在螺母上的合力通過絲杠軸心，以保證滾珠受力均勻，避免傾覆力。滾道形面和滾珠接觸點(diǎn)之法線與絲桿軸向之垂線的夾角被稱為接觸角，一般為 45 度。 (3)微進(jìn)給可能 。滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)由絲杠，螺母，滾珠，和反向器等四部分組成。適用于工作行程較大的場合。但其最大優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小，傳動效率高，因此選用滾動絲杠螺母機(jī)構(gòu)。 （ 1） 外循環(huán)外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。 表 23FANUC40 的技術(shù)數(shù)據(jù) 型號） 輸出功率（ KW） 額定轉(zhuǎn)矩（ Nm） 最大轉(zhuǎn)矩(Nm) 最高轉(zhuǎn)速(r/min) 轉(zhuǎn)動慣量(kg/ 2m ) 機(jī)械時(shí)間常數(shù) (ms) 熱時(shí)間常數(shù)(min) 質(zhì)量(kg) 40 3000 ? 11 15 滾珠絲杠副介紹 滾珠絲杠副概述 滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，或?qū)⒅本€運(yùn)動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動的理想的產(chǎn)品。對于水平工作臺， F 值可按下式計(jì)算 : W—— 工作臺與工件重量 =60kg ? —— 滑動表面摩擦系數(shù) = ? —— 驅(qū)動系統(tǒng)的效率 = Fg—— 鑲條鎖緊力 =5kgf CF —— 反切削力 =50kgf cfF —— 由切削力矩引起的滑動表面上工作臺上收到的力 =30kgf （設(shè) fT =2kgf? cm=? m） 不切削時(shí) 見式 ()： ）fg( ?? WF ? 式（ ） )5060( ????F kgf ）（（ ) ???? ?T m0 . 1 Ncmk g ???? 切削時(shí) 見式 ()： ）（ cfC fg FWFF ???? ? 式（ ） )305060( ?????F kgf57? 2)( ????? ?）（T m1mk g f10 ???? N 為滿足運(yùn)行條件，應(yīng)根據(jù)數(shù)據(jù)選擇電動機(jī)，其負(fù)載力矩在不切削時(shí)應(yīng)大于 ? m，最高轉(zhuǎn)速應(yīng)小于 20xxr? 1min 。 伺服電機(jī)設(shè)計(jì)計(jì)算 步進(jìn)電機(jī)一般不具有過載能力。否則，在切削或加速 /減速時(shí)電動機(jī)就可能過熱。振動頻率與負(fù)載情況和驅(qū)動器性能有關(guān)，一般認(rèn)為振動頻率為電機(jī)空載起跳頻率的一半。 1)在整個(gè)調(diào)速范圍內(nèi)，其負(fù)載轉(zhuǎn)矩應(yīng)該在電動機(jī)連續(xù)額定轉(zhuǎn)矩的范圍以內(nèi)； 2)工作負(fù)載與過載時(shí)間應(yīng)該在規(guī)定的范圍以內(nèi)； 3)應(yīng)使加速度與希望的時(shí)間常數(shù)一樣； 下表 22 為交流伺服電動機(jī)的特性實(shí)例： 表 22 交流伺服電動機(jī)特性舉例 電動機(jī) 特性 SM 型伺服電機(jī) IM 型伺服電機(jī) 輸出功率 /W 1100 1100 峰值電流（ A/相 ) 峰值電壓（ V/相） 功率因素 /% 功率 /% 電阻 /? 感應(yīng)電壓常數(shù)/ )]min([ 1??? rmV 100 100 轉(zhuǎn)動慣量 / ）（ 2mkg? ?? ?? 功率變化率 / )sk 1??W（ 12 16 伺服電機(jī)選擇 伺服電機(jī)選擇原則 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動的裝置，它和現(xiàn)代 數(shù)字控制技術(shù) 有著本質(zhì)的聯(lián)系。當(dāng)定子繞組加上電壓后，伺服電動機(jī)很快就會轉(zhuǎn)動起來。電動機(jī)利用通電線圈在磁場中受力轉(zhuǎn)動的現(xiàn)象而制成的。 （ 2）導(dǎo)向機(jī)構(gòu)采用滾動直線導(dǎo)軌。 按其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能角度看主要包括動力系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)、操縱和控制系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)。電氣部分的關(guān)聯(lián)性及傳動裝置的保護(hù)性，X 軸及 Y 軸兩端配有高質(zhì)量的緩沖器，同時(shí)可選配在工作臺的兩端配有限位檢測開關(guān)，部分工作臺的配有原點(diǎn)檢測開光，并提供光電編碼裝置以適于閉環(huán)控制，原點(diǎn)開關(guān)的位置可以打距離的調(diào)節(jié)。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 3 2 進(jìn)給系統(tǒng)設(shè) 計(jì) 總體方案設(shè)計(jì) 概述 主軸轉(zhuǎn)速與進(jìn)給速度，沒有定值，通常是靠經(jīng)驗(yàn)值來設(shè)置，主要根據(jù)刀具和工件材料來選擇。是機(jī)械制造設(shè)備中具有高精度、高效率、高自動化和高柔性化等優(yōu)點(diǎn)的工作母機(jī)。 數(shù)控車床、 車削中心 ，是一種高精度、高效率的自動化 機(jī)床 。即能按照程序邏輯，一步步處理生產(chǎn)過程的機(jī)床 。 確定 數(shù)控車床數(shù)控系統(tǒng) 后 ， 詳細(xì)論述進(jìn)給傳動系統(tǒng)各組成部 分 ， 以及各部分的計(jì)算和選用。徐州工程學(xué)院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交學(xué)位論文的紙本復(fù)印件和 電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)注。導(dǎo)軌副、滾珠絲杠螺母副和伺服電動機(jī)等均以標(biāo)準(zhǔn)化，由專門廠家生產(chǎn)，設(shè)計(jì)時(shí)只需根據(jù)工作載荷選取即可。 數(shù)控裝備是以數(shù)控技術(shù) 為代表 的新技術(shù)對傳統(tǒng)制造業(yè)和新型制造業(yè)的滲透 ， 形成的一種機(jī)電一體化技術(shù) 。尤其是在最近幾十年了，發(fā)達(dá)的資本主義國際憑借其先進(jìn)的制造技術(shù)，利用其強(qiáng)大的科技和財(cái)政實(shí)力獲得了巨大的經(jīng)濟(jì)利益。數(shù)控加工廣泛應(yīng)用在所有機(jī)械加工的任何領(lǐng)域，更是模具加工的發(fā)展趨勢和重要和必要的技術(shù)手段。進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都與傳動結(jié)構(gòu)有關(guān)。刀具的種類及特點(diǎn)，刀具耐用度、穩(wěn)定性，材料的種類，是必須考慮的，通常還要 考慮：下切步距，刀具路徑的行距，主軸轉(zhuǎn)速，加工精度等。隨著電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及自動化，精密機(jī)械 與測量等技術(shù)的發(fā)展與綜合應(yīng)用，生產(chǎn)了機(jī)電一體化的新型機(jī)床一一數(shù)控機(jī)床。與過去的滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動結(jié)果所需的動力為使用滾動絲杠副的 1/3。 圖 21 工作臺草圖 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 5 （ 3）執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用交流伺服電動機(jī)。其中定子的結(jié)構(gòu)與旋轉(zhuǎn)變壓器的定子基本相同，在定子鐵心中也安放著空間互成 90 度電角度的兩相繞組。為了適應(yīng)數(shù)字控制的發(fā)展趨勢， 運(yùn)動控制系統(tǒng) 中大多采用步進(jìn)電機(jī)或全數(shù)字式交流伺服電機(jī)作為執(zhí)行電動機(jī)。現(xiàn)就二者的使用性能作一比較。步進(jìn)電機(jī)的控制為開環(huán)控制，啟動頻率過高或負(fù)載過大易出現(xiàn)丟步或堵轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，停止時(shí)轉(zhuǎn)速過高易出現(xiàn)過沖的現(xiàn)象，所以為保證其控制精度，應(yīng)處理好升、降速問題。 （ 4）電動機(jī)以最大切削力矩運(yùn)行的時(shí)間應(yīng)在允許范圍內(nèi)。 加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩通常由下式算出 見式 (): f2m TLFT ??? ?? 式（ ） 其中： mT —— 加到電機(jī)軸上的負(fù)載力矩（ Nm） F —— 沿坐標(biāo)軸移動一個(gè)部件所需的力（ kgf） 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 8 L —— 電機(jī)轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)機(jī)床的移動距離 = ? ?21 /ZZP? fT —— 滾珠絲杠螺母或軸承加到電機(jī)軸上的摩擦力矩 步進(jìn)電機(jī)從靜止加速到工作轉(zhuǎn)速（一般為每分鐘幾百轉(zhuǎn)）需要 200～ 400 毫秒。其結(jié)構(gòu)、性能特點(diǎn)是轉(zhuǎn)矩大、轉(zhuǎn)速低，機(jī)械特性線性度好低速性能良好，可直接與絲杠連接。滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)?；瑒咏z杠螺母機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，制造成本低，具有自鎖功能。 （ 2）絲桿傳動、螺母移動。 根據(jù)工作臺運(yùn)動情況，應(yīng)選擇絲杠傳動螺母移動的形式，該傳動形式需要限制螺母的轉(zhuǎn)動，故需導(dǎo)向裝置。在省電方面很有幫助。 滾珠絲杠由于運(yùn)動效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動 )。雙圓弧形的螺紋滾道的接觸角在工作中基本保持不變。為此必須分析熱源的各因素，采用措施控制熱源，還可以采用預(yù)拉伸、強(qiáng)制冷卻等減少熱變形對絲杠的伸長的 影響。因此要注入潤滑脂。實(shí)際應(yīng)用中，常采用以下幾種調(diào)整預(yù)緊方法見表 25?？紤]到設(shè)計(jì)的所設(shè)計(jì)的工作臺有良好的防塵條件且只需要在裝配時(shí)調(diào)整間隙及預(yù)緊力，故采用結(jié)構(gòu)簡單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式。tan tan338 ( ) tan(338 840)?? ?? ?? ? ?? ??? ? ? 式（ ） 要求在 90%95%之間，所以該絲杠副合格 . 經(jīng)上述計(jì)算驗(yàn)證， 各項(xiàng)性能均符合設(shè)計(jì)要求，可選。動密封中的離心密封和螺旋密封，是借助機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)給 介質(zhì) 以動力得到密封，故有時(shí)稱為動力密封。常用的潤滑劑有潤滑油和潤滑脂兩類。這種安裝方式適用于短絲杠，它的承載能力小，軸向剛度低，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控銑床的垂直方向。因此在此課題中采用兩端固定的方式，以實(shí)現(xiàn)高剛度、高精度以及對絲杠進(jìn)行拉伸 。前者一般不能承受軸向力 ，且間隙不能調(diào)整，常用于旋轉(zhuǎn)精度和剛度要求不夠的場合。該軸承能承受較大載荷，用其代替短圓柱滾子軸承和推力軸承，則剛度提高，雖極限轉(zhuǎn)速有所降低，但仍能達(dá)到高精度的要求。 （ 2） 延長疲勞壽命。為了使軸承很好地發(fā)揮機(jī)能，首先，要選擇適合使用條件、使用目的的潤滑方法。 聯(lián)軸器簡介 聯(lián)軸器是用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動軸和從動軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。 （ 3） 無彈性元件的撓性聯(lián)軸器：承載能力大，但也不具有緩沖減震性能，在高速或