【正文】 工程技術(shù)問題的正確指導(dǎo)思想、方法手段，樹立做事嚴(yán)謹(jǐn)、嚴(yán)肅認(rèn)真、一絲不茍、實(shí)事求是、刻苦鉆研、勇于探索、具有創(chuàng)新意識和團(tuán)結(jié)協(xié)作的工作作風(fēng)。 圖 11是對2021 年 中國國際機(jī)床展覽會數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)。 基于上述原因，本課題將對精密數(shù)控 主軸附件頭 AB 軸 進(jìn)行設(shè)計(jì)研究，它涉及到結(jié)構(gòu)方案的設(shè)計(jì)及關(guān)鍵結(jié)構(gòu)等問題的研究。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 4 在 CIMT2021 展會上，中國的展品和參展廠家占多數(shù)，展出了 33 臺被西方國家禁運(yùn)的五軸聯(lián)動數(shù)控機(jī)床。 其中南通科技投資集團(tuán)股份有限公司展出了 5DMCH63 臥式五軸聯(lián)動加工中心、5DGBC50 五軸聯(lián)動立式加工中心、 VH1100 高速立式加工中心和 VMCL1100 新型立式加工中心。轉(zhuǎn)臺定位精度 8，轉(zhuǎn)臺重復(fù)定位精度 4。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 5 VH1100高速立式加工中心 主體結(jié)構(gòu)采用門型結(jié)構(gòu)，以增強(qiáng)機(jī)床剛性。 東風(fēng)汽車有限公司設(shè)備 制造廠展出的 DH500Ⅰ高速臥式加工中心具有 主軸軸向尺寸溫升自動補(bǔ)償功能和 主軸防碰撞功能，利用傳感器在零件周圍設(shè)置臨界區(qū)，發(fā)現(xiàn)危險(xiǎn)后自動實(shí)現(xiàn)碰撞規(guī)避。 =臥式），回轉(zhuǎn)速度 30r/min。轉(zhuǎn)臺消隙方式為雙蝸桿消隙結(jié)構(gòu)。由于高速 電主軸的普遍應(yīng)用，主軸轉(zhuǎn)速也迸一步提高，有的高達(dá) 40000～ 60000r／ min，快移速度也由于直線電機(jī)的采用而提高到 lOOm／ mim 以上，很多機(jī)床的直線運(yùn)動加速度達(dá)到 1～ 29，少數(shù)可達(dá) 39以上。 Mitsui Seiki 公司的 HU50— 5AX 型高精度 5 軸高速加工中心，帶一個(gè)傾斜轉(zhuǎn)臺，所有坐標(biāo)的直線運(yùn)動定位精度 0． 003mm， B軸、 C 軸的回轉(zhuǎn)精度0． 001。二是改善機(jī)床結(jié)構(gòu)。兩個(gè)旋 轉(zhuǎn)軸 A與 X軸平行， B 與新工作臺垂直，他們的原點(diǎn)都在 Y 軸上（如下圖）其中 B軸是隨 A軸的旋轉(zhuǎn)而隨時(shí)變化。 本章小 結(jié) 本章主要對數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了簡要介紹，分析了本課題研究的目的和意義，為完成本次設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。這種蝸桿的左右兩側(cè)面具有不同的螺距，因此蝸桿齒厚從頭到尾逐漸增厚。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出精確到位信號，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。 伺服 電動機(jī)的特點(diǎn) 伺服電機(jī)（ servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制 機(jī)械元件 運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。因此它可以用于對成本敏感的普通工業(yè)和民用 場合 。伺服電機(jī)的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量，河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅 ，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子 .空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 ⑵定子繞組散熱比較方便。當(dāng)伺服電動機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（ T1－ S T2－ S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（ T－ S 曲線） 交流伺服電動機(jī)的輸出功率一般是 。根據(jù)設(shè)計(jì)方案電火花成型加工沒有切削力，所以工作扭矩為電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸本身旋轉(zhuǎn)所需扭矩，選用扭矩為 2Nm，可以選用電機(jī)型號為 SM11002030LFB伺服電機(jī) ， 轉(zhuǎn)矩 2Nm，轉(zhuǎn)速 3000rpm。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 第 4 章 主軸附件頭 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動方案傳動時(shí)應(yīng)滿足的要求 電火花主軸附件頭 一般由原動機(jī) 、 傳動裝置和 附件頭 組成，傳動裝置在原動機(jī)和 附件頭 之間傳遞運(yùn)動和動力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動。蝸桿頭數(shù)用 Z1 表示（一般 Z1=1～ 4），蝸輪齒數(shù)用Z2表示。 4．效率低、制造成本較高。故可用軸向移動的方法來消除或調(diào)整蝸輪副之間的間隙。當(dāng)軸向移動蝸桿后，亦能保證良好的嚙合。傳動中心距： （ 1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 20 按 Z1 =2，取效率η =，則 T=9550000*P/n= （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kβ =1；由使用系數(shù) KA表從而選取KA= ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV= ；則 K =Kβ KAKV = 1* * = ≈ （ 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE=160MPA1/2 （ 4）確定接觸系數(shù) Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動中心距 a的比值 d1/a= ，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1118可查出 Zp= （ 5）確定許用應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 117可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268MPa。工作日安排每年 300 工作日計(jì)，壽命為 10年。 （ 7） 校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度 當(dāng)量齒數(shù)由 Zv2=Z2/（ cosγ ） 3 得 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 24 Zv2=31/（ cosγ ） 3= 根據(jù) X2=， Zv2=， 根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》圖 1119 查得齒形系數(shù) YFa2 = 螺旋角系數(shù) Yβ =1γ /140= 許用彎曲應(yīng)力 從 機(jī)械 設(shè)計(jì) 表 118中查得由 ZcuSn10P1 制造的蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 壽命系數(shù) Kf= [ f? ]=56 = σ F=（ 206789 ） /（ 40 124 4） = 所以彎曲強(qiáng)度是滿足要求的 。 2） 計(jì)算各分力的大小 已知傳動比 , ?? CA ii 蝸桿轉(zhuǎn)矩： mmNnPMmmNnPMCCCTAAAT???????????????? 661661 （ 462） 蝸輪轉(zhuǎn)矩： mmNmmNiMM AATAT ??????? 1 6 6 8 6 ?mmNmmNiMM CCTCT ??????? ? （ 463） 作用在蝸桿、蝸輪上的各力的大小為： NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt 121121?????????? （ 464） NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt1914315 1 4 8 3 3 6222153315 1 6 6 8 6 92222122212???????????? （ 465） NNFFFNNFFFctBrCrAtArAr 212212 ????? ????????? （ 466） 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 各分力 的方向如下圖所示 3）蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴擬定蝸桿上零件的裝配方案 A軸方向上的蝸桿軸是從前往后裝的，裝配方案詳見裝配圖。 活塞及桿重計(jì)算： G=π/4 D2 = (467) 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 27 彈簧選擇計(jì)算： 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取彈簧截面直徑 ，彈簧中徑 D2=5mm,有效圈數(shù)為 4，單圈彈簧剛度為 ，則整根彈簧的剛度 : K=(468) 夾緊力的計(jì)算： 彈簧預(yù)壓縮量為： S=G/K=(469) 確定活塞的行程 L為 5mm,則彈簧力為： K(S+L)=(5+)=42N (470) 查表得液壓缸的系統(tǒng)壓力 P=6MPa,效率系數(shù)η =。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。 軸承的游隙及軸上零件的調(diào)配 軸承的游隙和欲緊時(shí)靠端蓋下的墊片來調(diào)整的，這樣比較方便。 （ 3）排出摩擦熱、冷卻。此處，采用接觸式密封，唇形密封圈。 ④ 由機(jī)動泵或手拉泵潤滑部位是否有油，潤滑是否良好。 工作時(shí)先運(yùn)行到合適的位置再對工件進(jìn)行加工。 清除鐵屑，清掃工作現(xiàn)場，認(rèn)真擦凈機(jī)床。日常維護(hù)有以下幾個(gè)方面： 開機(jī)檢查要點(diǎn)。 停車后的工作 將機(jī)械、液壓、氣動等操作手柄、伐門、開關(guān)等板到非工作位置上。 操作順序 新安裝的 主軸附件頭 必須進(jìn)行單車空負(fù)荷及有載試運(yùn)轉(zhuǎn)，待檢查無異常情況且軸承溫升穩(wěn)定后，方可終止試運(yùn)轉(zhuǎn)。 ② 安全防護(hù)、制動（止動）、聯(lián)鎖、夾緊機(jī)構(gòu)等裝置是否起作用。 滾動軸承的密封裝置 軸承的密封裝置是為了阻止灰塵，水，酸氣和其他雜物進(jìn)入軸承，并阻止?jié)櫥瑒┝魇ФO(shè)置的。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 軸承的滾動疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動接觸面潤滑良好，則延長。根據(jù)安裝尺寸和使用壽命選出軸承代號依次為： 640 6190 7004C。并且常用的滾動軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。 缸筒直徑： 按《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》選取液壓缸鋼筒內(nèi)徑 D=28mm。已知：蝸桿頭數(shù)Z1A=Z1B=1，設(shè)為右旋，模數(shù) m=5mm，分度圓直徑 dA=dB=50mm，輸入功率 PA=PB=，轉(zhuǎn)速 nA=3000r/min， nC=3000r/min。傳動中心距： 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 23 （ 1） 確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)距 T 按 Z1 =2，取效率η =，則 T=9550000*P/n= （ 2）確定載荷系數(shù) K 因工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù) Kβ =1；由使用系數(shù) KA表從而選取KA= ；由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù) KV= ；則 K =Kβ KAKV = 1* * = ≈ （ 3）確定彈性影響系數(shù) ZE 選用的鑄錫磷青銅蝸輪和鋼蝸桿相配，故 ZE=160MPA1/2 （ 4）確定接觸系數(shù) Zp 先假設(shè)蝸桿分度圓直徑 d1和傳動中心距 a的比值 d1/a= ，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖1118可查出 Zp= （ 5）確定許用應(yīng)力 根據(jù)蝸輪材料為鑄錫磷青銅，金屬模鑄造，蝸桿螺旋齒面硬度＞ 45HRC，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 117可查得蝸輪的基本許用應(yīng)力 =268MPa。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。蝸輪用鑄錫磷青銅 Zcus n10p1，金屬 模 鑄造。由于蝸桿齒 的左、右側(cè)面具有不同的螺距，亦即齒的左、右側(cè)面具有不同的模數(shù) m（ ??? ttm ,? 螺距）。雙導(dǎo)程蝸桿與普通蝸桿的區(qū)別 是：雙導(dǎo)程蝸桿齒的左右兩側(cè)面具有不同的齒距（導(dǎo)程），而同一側(cè)面的齒距（導(dǎo)程）是相等的。 3. 具有 自鎖 性。 對傳動方案進(jìn)行分析 ： 齒輪傳動承受載能力較高 ， 傳遞運(yùn)動準(zhǔn)確、平穩(wěn)，傳遞功率和圓周速度范圍很大，傳動效率高，結(jié)構(gòu)緊湊。 3） 電機(jī)功率計(jì)算 工作所需功率為： Pw=FwVw/1000η w KW Pw=Tnw/9950η w KW 式中 T=, nw=40r/min,電機(jī)工作效率η w=，代入上式得 Pw=2 40/（ 9950 ） = 電機(jī)所需的輸出功率為： P0= Pw/η 由表 ：一對滾動軸承的效率為η 2=；蝸桿傳動的效率為η 3=；聯(lián)軸器傳動效率η 4=。 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，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動，即具有起動快、靈敏度高的特點(diǎn)。交流伺服驅(qū)動裝置在傳動領(lǐng)域的發(fā)展日新月異。所以交流伺服電動機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動機(jī)。因而適合做低速平穩(wěn)運(yùn)行的應(yīng)用。直流伺服 電機(jī) 分為有刷和無刷電機(jī)。 因?yàn)楸倦姍C(jī)驅(qū)動 主軸附件頭 是在控制系統(tǒng)控制下作進(jìn)給運(yùn)動的，采用開環(huán)控制。 數(shù)控電火花主軸附件頭的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動精度，因而必須采用高精度蝸桿副。附件頭的運(yùn)動是由伺 服電動機(jī)，經(jīng)齒輪減速后由蝸桿傳給蝸輪。適用于大批量輪轂、盤類零件的加工 。 在現(xiàn)有的 3軸聯(lián)動機(jī)床的工作臺上增加一個(gè)旋轉(zhuǎn)數(shù)控工作臺（一臺帶有兩個(gè)旋轉(zhuǎn)自由度的數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺），再通過對數(shù)控系統(tǒng)的升級改造使該機(jī)床成為五軸聯(lián)動的數(shù)控機(jī)床。日本東金屬產(chǎn)業(yè)公司研制出了一種新的鑄件材料，是在鋁中添加 20％碳化硅的復(fù)合材料，可作為精密機(jī)床、高速加工機(jī)床的床身構(gòu)件。 O． 002～177。概要的說，就是通過各種技術(shù)全面集成，大幅度提高生產(chǎn)效率。 2″。（ 0176。 床身上最大回轉(zhuǎn)直徑 Ф 600mm， 最大加工直徑 Ф 400mm， 最大車削長度 1150mm， X軸行程 520mm， Y軸行程 100mm/+100mm， Z軸行程 1400mm， B軸轉(zhuǎn)角 120mm～ +120mm。 C 軸回轉(zhuǎn)角度為 360176。 A軸額定轉(zhuǎn)速 110r/mi