【正文】 伺服電機(jī)的選擇 選用 FANUC BESK寬調(diào)速直流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng) ,型號(hào)為 FB 15 ,半閉環(huán)控制。 對(duì)數(shù)控機(jī)床 ,由于動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性要求較高 ,所以電機(jī)力矩主要是用來 產(chǎn)生加速度。 由于采用了滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 ,因此由靜摩擦力引起的重復(fù)定位精度也很小 ,一般能滿足重復(fù)定位精度177。滾動(dòng)軸承采用脂潤(rùn)滑 ,填充在螺母內(nèi)部及涂在絲杠螺紋滾道上 ,滾珠絲杠副防護(hù)用全封閉式鐵皮防護(hù)罩。 7600≈ 20N 故其等效載荷可按下式計(jì)算（估算 t2=2t1。 Lu 等于工作臺(tái)的 最大行程(500mm)加上螺母長(zhǎng)度 (194mm)加兩端余程 (40mm)。 （七）計(jì)算軸承動(dòng)負(fù)荷 tnh FffC? 壽命系數(shù)為： fh= 5001000 0500 33 10 ??hL 式中 fh—— 壽命系數(shù)； L10h—— 可靠性為 90%的額定壽命，取為 10000h； fn—— 轉(zhuǎn)速系數(shù)： 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) 48 5 0 03133313333 ???jn nf ； 計(jì)算轉(zhuǎn)速 nj 取最高轉(zhuǎn)速，取 nj=1500r/min； 2 . 7 1 3 5 3 0 3 4 1 6 5 3 5 2 8 00 . 2 8C N N? ? ? ? 故能滿足要求。 選擇 GY3 凸緣聯(lián)軸器型號(hào)為 1j 型 L=44 、 D=105 、48b32b55 11 ??? 、D 、 s=6 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2./ mkgJ 質(zhì)量 由于采用絞制孔螺栓連接，是由螺 栓孔壁的擠壓傳遞轉(zhuǎn)矩的，這時(shí)應(yīng)驗(yàn)算螺栓連接的剪切強(qiáng)度和擠壓強(qiáng)度。 2s ) ,驗(yàn)算： ??rMJJ 滿足慣量匹配原則，即 R?? JJ M 加速能力驗(yàn)算： 工 作 臺(tái) 能 達(dá) 到 的 最 大 加 速 度 2m a x / 02 smpJ hr?????? ??? 系統(tǒng)要求最大加速度 2sm a xm a xm a x /m530 kv60Tv2 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。 6 μ 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=8179。 （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： 1 9 4 1 1 2 6 7 7 45 0 0 4 022cL ?? ? ? ?=813mm≈ ， 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) 47 取 Lc=L1=974m； 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=6814r/minnmax=1500r/min 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。 4410+0. 0026 179。所以 ,能滿足 要求。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。 cm178。 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 ?? ???? 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) 37 其中 T=153860N/mm、 mm32hh ???、 19625l ????? 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，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。 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30TAC62A，其額定動(dòng)載荷 Ca=33320N，預(yù)緊力 Ft 為 3040N。 （五） 臨界壓縮負(fù)荷 Fcr 確定絲杠螺紋部分的長(zhǎng)度 Lu。 (4410+2573+7600) ≈ 而絲杠的最小工作負(fù)載荷為摩擦力為 Fmin= fG =179。查《銑工工藝學(xué)》中級(jí)本得：切削力p=4230N/mm2,則得切向銑削力 切F ： ND ZB t SpF 4900100 ?? ?????? ?? 齒切第三章 加工中心的工作臺(tái)和伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 29 查《銑工工藝學(xué)》中級(jí)本得： 縱向切削力 NFFF X 1 7 1 54 9 0 ????? 切縱 橫向切削力 NFFF Y 4 4 1 04 9 0 ????? 切橫 垂直切削力 NFFF Z 2 5 7 34 9 0 ????? 切垂 縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)與直線工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 工作臺(tái)伺服進(jìn)給傳動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)在整個(gè)加工中心設(shè)計(jì)中占有非常重要的地位，其關(guān)系到加工中心的使用性能和加工精度。寬179。在兩條導(dǎo)軌條中，一條為基準(zhǔn)導(dǎo)軌，上有基準(zhǔn)面 ，另一條為從動(dòng)導(dǎo)軌。 c. 有足夠的剛度 因?yàn)闄C(jī)床執(zhí)行部件在工作過程中所承受的各種阻力，最后都轉(zhuǎn)化到導(dǎo)軌面來承受。影響導(dǎo)向精度的主要因素有導(dǎo)軌的幾何精度，導(dǎo)軌的接觸剛度，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，動(dòng)導(dǎo)軌及導(dǎo)軌的剛度和熱變形，還有裝配質(zhì)量。 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 24 （ 4）內(nèi)應(yīng)力要求 支承件在鑄造、焊接及粗加工的過程中，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致變形。影響支承件的抗振性的主要因素是：支承件的剛度、支承件的固有頻率、支承件的阻尼、支承件的支承情況、支承件的材料等。 所設(shè)計(jì) 的加工中心回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是由傳動(dòng)系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪蝸桿等傳動(dòng)裝置組成的。 在選擇滾珠絲杠螺母的過程中，一般首先根據(jù)動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算或靜載強(qiáng)度計(jì)算來確定其尺寸規(guī)格，然后對(duì)其剛度和穩(wěn)定性進(jìn)行校核計(jì)算。 這種支承形式的剛度最高，只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的 4 倍。旋轉(zhuǎn)圓螺母時(shí)，即可消除間隙，并產(chǎn)生預(yù)緊力，調(diào)整好后再用另一個(gè)圓螺母把它鎖緊。 滾珠絲杠螺母軸向間隙和預(yù)緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，即通過調(diào)整雙滾珠螺母的軸向相對(duì)位置，使兩個(gè)螺母的滾珠分別壓向螺旋滾道的兩側(cè)面。適應(yīng)于微型滾珠絲杠副與普通滾珠絲杠副。 （ 6）同步性好。 直流伺服電動(dòng)機(jī)具有良好的啟動(dòng)、制動(dòng)和調(diào)速特性，可以方便地在寬調(diào)速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)平滑無極調(diào)速，故多用在對(duì)伺服電機(jī)的調(diào)速性能要求較高的加工中心上。伺服驅(qū)動(dòng)裝置應(yīng)該滿足如下要求。目前，加工中心已較普遍的采用了伺服電動(dòng)機(jī)不通過減速環(huán)節(jié)直接連接絲杠帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的方案。加工中心對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定和快速響應(yīng)等方面。 第二 , 本結(jié)構(gòu)具有適應(yīng)高溫、高速和便于保證裝配精度的特點(diǎn)。 工作臺(tái)用于安裝工件，并帶動(dòng)工件進(jìn)給，以完成各種切削加工，是任何切削機(jī)床必不可少的重要部件。 （ 4） 加工中心的導(dǎo)軌采用了耐磨材料和新結(jié)構(gòu)，能長(zhǎng)期保持導(dǎo)軌的精度。 （ 6）輔助裝置 包括潤(rùn)滑、冷卻、排泄、防護(hù)、液壓、第一章 引言 5 氣動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等部分?？删幊绦蚩刂破鳎?PLC）替代一般機(jī)床中機(jī)床電器柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作。 （ 1）基礎(chǔ)部件 由床身、立柱、工作臺(tái)等組成。 根據(jù)《機(jī)械工人》雜志社等單位的調(diào)查，從近 600 份重點(diǎn)用戶的有效問卷中得出的結(jié)果是，加工中心機(jī)床的應(yīng)用已遍及全國(guó) 26 個(gè)行業(yè)，其中汽車、摩托車及其零部件制造業(yè)占 24%，航空航天和軍工行業(yè)占 18%，機(jī)床工具業(yè)占 11%，模具行業(yè)占8%，輕工機(jī)械行業(yè)占 4%。 參考文獻(xiàn) ...............................................................錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 雙蝸桿傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)精度的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 滾珠絲杠的安裝 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。 滾珠循環(huán)方式 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法 回轉(zhuǎn)工作臺(tái) ............................................ 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。 切削力估算 滾動(dòng)直線導(dǎo)軌的選擇 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 錯(cuò)誤 !未定義書簽。 一個(gè)國(guó)家的加工中心擁有量、 消費(fèi)量及總體技術(shù)水平與這個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)的加工制造技術(shù)水平息息相關(guān)。 中國(guó)消費(fèi)的加工中心大部分依靠進(jìn)口（ 2021 年進(jìn)口量占消費(fèi)量的七成多），進(jìn)口金額 億美元，居各類機(jī)床進(jìn)口額之首，主要從日本、中國(guó)臺(tái)灣、德國(guó)和韓國(guó)等地進(jìn)口。 （ 2）主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動(dòng)軸等零件組成。 （ 4）自動(dòng)換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機(jī)床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動(dòng)儲(chǔ)存、選擇、搬運(yùn)和交換任務(wù)。 （ 2） 按機(jī)床形態(tài)分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心、虛軸加工中心。 設(shè)計(jì)方案的可行性分析 立式加工中心是一種備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件第一章 引言 7 進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。為了實(shí)現(xiàn)任意角度和在切削過程中轉(zhuǎn)臺(tái)能夠回轉(zhuǎn)，加工中心還要設(shè)置數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這樣加工中心就多了一個(gè)NC 坐標(biāo)，能夠完成更加復(fù)雜的見曲面的加工。 第一章 引言 9 屑箱 軸伺服電機(jī) 軸電機(jī) 圖 11 立式加工中心的組成 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 10 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 加工中心伺服進(jìn)給系統(tǒng) 加工中心伺服進(jìn)給系統(tǒng)是一機(jī)床移動(dòng)位置為控制量的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 （ 1）高的傳動(dòng)精度與定位精度 加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和定位精度，是機(jī)床最重要的性能指標(biāo)。 此次設(shè)計(jì)采用的是半 閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 （ 2）應(yīng)該具有較長(zhǎng)時(shí)間的大過載能力，以滿足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。 （ 1）摩擦損失小、傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率可達(dá) ，使普通滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的 34 倍，而驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩僅為滑動(dòng)絲杠螺母機(jī)構(gòu)的四分之一。 （ 1）內(nèi)循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中與絲杠始終保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。 以上 1 列以上 大 端蓋結(jié)構(gòu) 通過螺母兩端的端蓋組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)回路至少 1 圈滾珠鏈，承載大。 （ 1）墊片調(diào)隙式 通常用螺釘來連接滾珠絲杠兩個(gè)螺母的凸緣，并在凸緣間加墊片。 滾珠絲杠的安裝 加工中心的進(jìn)給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。絲杠兩端軸承 座孔與滾珠螺母座孔保證嚴(yán)格的同軸度，同時(shí)保證滾珠絲杠螺母與座孔的配合良好以及孔對(duì)端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度、接觸剛度等。 圖 26 常用普通平鍵 普通平鍵分 A 型、 B 型、 C 型，本設(shè)計(jì)中所用到的 鍵有普通 A 型平鍵、 C 型平鍵、半圓鍵。它們應(yīng)滿足下列要求： 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 23 （ 1）剛度要求 支承件的剛度是指支承件在恒定載荷和交變載荷作用下抵抗變形的能力。實(shí)際中常常通過選擇高阻尼的材料、采用高阻尼部件、增加消振墊改善支承件的支撐情況等措施來增加支承件的抗振性。 （ 5）其他 支承件還應(yīng)使排屑通暢，操作方便，吊 運(yùn)安全，切削液及潤(rùn)滑油的回收方便，加工及裝配工藝性好等。在水平面內(nèi)，兩條導(dǎo)軌的還有平行度的要求。 d. 有良好的摩擦特性