【正文】 2 s????? max??? 加速能力符合設(shè)計(jì)要求。再加上半閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償 ,定位精度能進(jìn)一步提高。 本次設(shè)計(jì)中滾珠絲杠副的潤(rùn)滑使用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。 (1715+2573+7600)≈ 而絲杠的最小工作負(fù)載荷為摩擦力為 Fmin = fG =179。 （五）臨界壓縮負(fù)荷 Fcr 確定絲杠螺紋部分的長(zhǎng)度 Lu。 考慮到本設(shè)計(jì)的絲杠較長(zhǎng)，故采用一端固定，另一端游動(dòng)的支撐方式，固定端選用成對(duì)絲杠專用軸承組合，型號(hào)為 40TAC72A，其額定動(dòng)載荷 Ca=35280N，預(yù)緊力 Ft 為 3530N。 1t = 鍵的校核 由于為靜連接鍵采用 抗擠壓校核 ][41][21pp dlhdlhT ?? ????? 即 ][2p pdlh T ?? ???? 其中 T=153860N/mm、 ??? 、 20828l ????? bL 經(jīng)校驗(yàn)滿足要求 聯(lián)軸器的選擇及校核 查《聯(lián)軸器、離合器設(shè)計(jì)與選用指南 知 GY 型聯(lián)軸器采用絞制孔螺紋實(shí)現(xiàn)兩半聯(lián)軸器的鏈接傳遞轉(zhuǎn)矩和保證對(duì)中精度，第三章 加工中心的工 作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 35 連接螺栓個(gè)數(shù)較少，拆裝市軸不需要做軸向移動(dòng)但螺紋孔需配絞。 cm178。所以 K? 1/5 12? = m ,可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于 (1/ 3～ 1/ 5) 機(jī)床定位精度的要求。 因?yàn)楸驹O(shè)計(jì)選用的是 1 級(jí)滾珠絲杠 ,其任意 300mm的導(dǎo)程公差為177。設(shè)系統(tǒng)增益 Ks 為 18 (1/ s) ,則速度環(huán)開環(huán)增益 Kvos為 54(1/ s) 。 第三章 加工中心的工 作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 34 橫向直線位移工作臺(tái)結(jié)構(gòu) 螺母 圖 32 Y 向伺服進(jìn)給結(jié)構(gòu)系統(tǒng) 鍵的選擇及校核 公稱直徑 ? 2鍵長(zhǎng) l=2 b179。 1011N/m2 ； I—— 絲杠最小截面慣性矩： I = 4264d　　? = ? ?40 wDd　　 ??? = ? ? 47124 m　　 ?? ?????? ； L0—— 最大受壓長(zhǎng)度，按照結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取 L0=914mm； K1—— 安全系數(shù)，一般取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作載荷， Fmax = ； f1—— 絲杠支承方式系數(shù) ,查表的 f1=2，則 62 7112 10914 ? ????? ? ? 31 =? 105NFmax= 第三章 加工中心的工 作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 32 可見 Fcr 遠(yuǎn)大于 Fm ax，滿足要求。 39′，絲杠底徑 ，螺母長(zhǎng)度為 194mm，取絲杠的精度為 1 級(jí)。選定導(dǎo)軌為滾動(dòng)直線 導(dǎo)軌，而一般情況下，滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 ，取摩擦系數(shù)為，則絲杠所受的最大牽引力為 Fma x= KFY+f(FX +FZ+G) 其中， K 為顛覆力矩影響系數(shù)， K 一般取為 ，現(xiàn)取 K 為 ，則得最大工作負(fù)載： Fma x=179。 絲 杠 上 傳 動(dòng) 件 轉(zhuǎn) 動(dòng) 慣 量2z ?? ,則絲杠扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率ω T： m i n/32665/341910)3/( szwTT ????????? ??顯然絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1500r/ min。 6μ m ,機(jī)床定位精度 。根據(jù)結(jié)構(gòu)圖計(jì)算各部分折算至絲杠軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ,聯(lián)軸節(jié)及鎖緊螺母等傳動(dòng)件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jc , 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Js , 工作臺(tái)等移動(dòng)件的換算值 Jw ,加上電機(jī) FB 15 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 JM , 全部轉(zhuǎn)動(dòng)慣量相加得 Jr =(kgf178。 h=6179。 （六） 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn) 算 Ncrm a x2 2222222 991030 nL dfKAEILf cc ??? ?? r/min 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 362 ?? ????? ?A m2 Lc—— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度： 2 10001340407502170 ?????cL =1045mm≈ ， 取 Lc=L1=； K2—— 安全系數(shù)，一般取 ； ρ —— 材料的密度： ρ = 33 / mkg? f2—— 絲杠支承方式系數(shù)，查表 f2=,則 ncr=9910? ?2 =4489r/minnmax=1500r/min 第三章 加工中心的工 作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 可見 ncr 遠(yuǎn)大于 nmax，滿足要求。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片式預(yù)緊。 1715+179。 工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重初估 直線工作臺(tái)質(zhì)量 G1 = ρVg = 103 9005005010 9 = 1733N 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)質(zhì)量 G2 = ρVg = 103 π160222210 9 = 1362N 工作臺(tái)承重初估為 G3=4500N 第三章 加工中心的工 作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 根據(jù)以上估算得總的質(zhì)量為 G= G1+ G2+ G3=1733+1363+4500≈7600N 切削力估算 根據(jù)最大切削條件為：端銑刀 直徑為 100mm, Z=10 齒，每齒進(jìn)給量 S 齒 =，工件寬度 B=80mm,加工 σb=80kg/mm 的高碳鋼。 工作臺(tái)的主要參數(shù)及結(jié)構(gòu) 主要參數(shù)的確定 工作臺(tái)面尺寸（長(zhǎng)179。導(dǎo)軌通常有兩根，裝在支承件上，每根導(dǎo)軌條上有兩個(gè)滑塊，固定在移動(dòng)件上。此外，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式和導(dǎo)軌材料也與精度保持性有關(guān)。 對(duì)導(dǎo)軌設(shè)計(jì)的基本要求是： a. 導(dǎo)向精度要高 導(dǎo)向精度是指機(jī)床執(zhí)行部件的動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌的直線度（對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌）或圓度。通過采用熱對(duì)稱結(jié)構(gòu)、隔離熱源、強(qiáng)制冷卻、快速排屑等措施減少熱變形。 （ 2）抗振性要求 支承件的抗振性是 指其抵抗受迫振動(dòng)和自激振動(dòng)的能力。范圍內(nèi)）進(jìn)行分度旋轉(zhuǎn)；二是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)圓周方向的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即在進(jìn)行切削時(shí)，與X、 Y、 Z 三個(gè)坐標(biāo)軸進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，加工復(fù)雜的空間曲面。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)承受壓縮的滾珠絲杠副 需做壓桿穩(wěn)定性計(jì)算；對(duì)于高速、支承距大的滾珠絲杠副需要做臨界轉(zhuǎn)速的校核；對(duì)于精度要求高的傳動(dòng)要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量校核，對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)還要進(jìn)行諧振頻率的驗(yàn)算。 （ 2）兩端固定 對(duì)于高精度、高速旋轉(zhuǎn)的滾珠絲杠應(yīng)該采用兩端固定的安裝方式，為了給絲杠施加預(yù)緊拉力，可采用兩端固定方式，并可在絲杠一端安裝碟型彈簧和調(diào)整螺母，既能對(duì)絲杠施加預(yù)緊力，又能讓彈簧來補(bǔ)償 絲杠的熱變形，保持預(yù)緊力幾乎不變。 （ 2） 螺紋調(diào)隙式 其中一個(gè)螺母的外端有凸緣而另一螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋，它伸出套筒外，并用兩個(gè)圓螺母固定。 以上 1 中 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 11 圖 23 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠及滾珠回流方式 圖 24 外循環(huán)滾珠絲杠及滾珠回流方式 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法 加工中心通常采用施加預(yù)緊力來消除間隙、提高傳動(dòng)剛 度。因此承載小。 （ 5）傳動(dòng)具有可逆性、不能自鎖。 在加工中心的閉環(huán)或半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)中，伺服驅(qū)動(dòng)裝置主要采用交、直流伺服電動(dòng)機(jī)。 圖 21 半閉環(huán)進(jìn)給伺服系統(tǒng)原理圖 伺服驅(qū)動(dòng)裝置 伺服驅(qū)動(dòng)裝置接收數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的進(jìn)給指令信號(hào)，并將其轉(zhuǎn)換為角位移或直線位移，從而驅(qū)動(dòng)執(zhí)行部件實(shí)現(xiàn)要求的運(yùn)動(dòng)。 （ 3）快的響應(yīng)速度 所謂快速響應(yīng)，是指進(jìn)給系統(tǒng)對(duì)指令信號(hào)的變化跟蹤要快，并能迅速趨于穩(wěn)定。加工中心的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象被加工工件最終坐標(biāo)位置精度和輪廓精度都會(huì)受到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性的影響。 本文設(shè)計(jì)的可拆卸夾具式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái) , 具有兩大優(yōu)點(diǎn)： 第 一 , 使用時(shí) , 工作臺(tái)如夾具固定在直線進(jìn)給工作臺(tái)的 T 形槽內(nèi) , 不用時(shí) , 即可拆下 , 工作臺(tái)是一個(gè)獨(dú)立體 , 可以由幾臺(tái)數(shù)控機(jī)床共用 。 本次設(shè)計(jì)是以數(shù)控機(jī)床立式加工中心為參考，設(shè)計(jì)加工中心的工作臺(tái)，這一部件結(jié)構(gòu)上兼有一般機(jī)械的基本特點(diǎn)，又采用了滾珠絲杠、滾動(dòng)直線導(dǎo)軌、無級(jí)調(diào)速電機(jī)等新型機(jī)電產(chǎn)品，對(duì)提高我們的學(xué)習(xí)和設(shè)計(jì)能力很有幫助。 （ 3） 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無齒輪箱變速系統(tǒng)。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。 CNC 裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過程根據(jù)輸入的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、差補(bǔ)運(yùn)算，獲得理想的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后輸 出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件。加工中心自問世至今世界各國(guó)出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形各異，但從總體結(jié)構(gòu)來看主要由以下幾大部分組成。 2021 年加工中心的消費(fèi)量是 2021 年的 倍，年均增幅達(dá) %，一舉超過美、日、德諸國(guó)，成為世界上消費(fèi)加工中心最多的國(guó)家。 致 謝 .......................................................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳動(dòng)精度的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 傳動(dòng)精度的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工作臺(tái)的主要參數(shù)及結(jié)構(gòu) .............................................. 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 滾珠絲杠的安裝 滾珠循環(huán)方式 設(shè)計(jì)方案的預(yù)期目標(biāo) ..................................................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。結(jié)合給定的主要參數(shù)對(duì)伺服進(jìn)給系統(tǒng)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)行選擇計(jì)算，得 到必需的幾何參數(shù)，基本確定工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)尺寸。設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 。 關(guān)鍵詞： 加工中心，工作臺(tái)， 伺服進(jìn)給系統(tǒng) ，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)。 加工中心伺服進(jìn)給系統(tǒng) ................................................. 錯(cuò)誤 !未 定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重初估 縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)與直線工作臺(tái)的設(shè)計(jì) ...................... 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 橫向直線位移工作臺(tái)結(jié)構(gòu) 伺服電機(jī)的選擇 雙蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 采 用夾緊機(jī)構(gòu)的計(jì)算 由于 加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備， 其生產(chǎn)效率高、柔性好、一機(jī)多用和易于加工復(fù)雜的曲線、曲面零件等特點(diǎn)，早已成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家軍民機(jī)械工業(yè)的主力加工設(shè)備。說明中國(guó)市第一章 引言 2 場(chǎng)消費(fèi)的加工中心雖然以普及型的中檔機(jī)為主，但高檔機(jī)在消費(fèi)量中所占比重估計(jì)已達(dá) 15%至 20%。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制功能和完成加工過程的控制中心。 表 11 加工中心控制結(jié)構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng) 可編程控制器 機(jī)床輔助系統(tǒng) 自動(dòng)刀具交換裝置 主軸伺服 主軸電機(jī) 伺服單元 X 軸伺服機(jī)構(gòu) Y 軸伺服機(jī)構(gòu) Z 軸伺服機(jī)構(gòu) 轉(zhuǎn)臺(tái)伺服機(jī)構(gòu) 加工中心的分類 第一章 引言 4 （ 1） 按工藝用途分為鏜銑加工中心、鉆削加工中心、車削加工中心、復(fù)合加工中心。 設(shè)計(jì)方案的預(yù)期目標(biāo) 設(shè)計(jì)任務(wù)定為立式加工中心工作臺(tái)，工作臺(tái)承擔(dān)運(yùn)動(dòng)功能為縱向（ X）軸和橫向（ Y）軸兩個(gè)方向的移動(dòng)及一個(gè)繞 Z 軸的轉(zhuǎn)動(dòng)。加工中心直線工作臺(tái)主要在數(shù)控系統(tǒng)控制下完成縱向（ X 方向）和橫向（ Y 方向）進(jìn)給。所以，只有有了進(jìn)給精度高、性能安全可靠的直線工作臺(tái)和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，加工中心才能精確完成各種輪廓和曲面的加工，加工出高質(zhì)量的零件。因此加工中心的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)需滿足如下要求。 （ 4）低速、大轉(zhuǎn)矩 根據(jù)機(jī)床的加工特點(diǎn)，經(jīng)常在低速下進(jìn)行重切削，即在低速下進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)必須有大的轉(zhuǎn)矩輸出。輸出位移有足夠的精度，即實(shí)際位移與指令位移之差要小。 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠副特點(diǎn) 圖 22 滾珠絲桿副的結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置，它具有下列特點(diǎn)。 滾珠循環(huán)方式 滾珠循環(huán)方式可分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩大類型。適應(yīng)于小導(dǎo)程、一般導(dǎo)程、大導(dǎo)程與重型滾 珠絲杠副。常用的方法有下列幾種。這種調(diào)整方法精確可靠，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，多用于對(duì)調(diào)整準(zhǔn)確度要求較高的場(chǎng)合。因此這種形式適用于對(duì)剛度和位移精度要求高的場(chǎng)合， 絲杠的支承軸承應(yīng)采用滾珠絲