【正文】 伺服電機的選擇 選用 FANUC BESK寬調速直流伺服電機驅動 ,型號為 FB 15 ,半閉環(huán)控制。 對數控機床 ,由于動態(tài)響應特性要求較高 ,所以電機力矩主要是用來 產生加速度。 由于采用了滾動直線導軌 ,因此由靜摩擦力引起的重復定位精度也很小 ,一般能滿足重復定位精度177。滾動軸承采用脂潤滑 ,填充在螺母內部及涂在絲杠螺紋滾道上 ,滾珠絲杠副防護用全封閉式鐵皮防護罩。 7600≈ 20N 故其等效載荷可按下式計算（估算 t2=2t1。 Lu 等于工作臺的 最大行程(500mm)加上螺母長度 (194mm)加兩端余程 (40mm)。 （七）計算軸承動負荷 tnh FffC? 壽命系數為： fh= 5001000 0500 33 10 ??hL 式中 fh—— 壽命系數； L10h—— 可靠性為 90%的額定壽命，取為 10000h； fn—— 轉速系數： 第三章 加工中心的工作臺和伺服進給系統(tǒng)的設計 48 5 0 03133313333 ???jn nf ； 計算轉速 nj 取最高轉速，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 凸緣聯軸器型號為 1j 型 L=44 、 D=105 、48b32b55 11 ??? 、D 、 s=6 轉動慣量為 2./ mkgJ 質量 由于采用絞制孔螺栓連接，是由螺 栓孔壁的擠壓傳遞轉矩的，這時應驗算螺栓連接的剪切強度和擠壓強度。 2s ) ,驗算： ??rMJJ 滿足慣量匹配原則，即 R?? JJ M 加速能力驗算： 工 作 臺 能 達 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??? 加速能力符合設計要求。再加上半閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補償 ,定位精度能進一步提高。 6 μ m , 機床定位精度 。根據結構圖計算各部分折算至 絲杠軸的轉動慣量 ,聯軸節(jié)及鎖緊螺母等傳動件轉動慣量 Jc , 滾珠絲杠轉動慣量 Js , 工作臺等移動件的換算值 Jw ,加上電機 FB 15 的轉動慣量 JM , 全部轉動慣量相加得 Jr =(kgf178。 h=8179。 （六）臨界轉速驗算 Ncrm a x2 2222222 991030 nL dfKAEILf cc ??? ?? r/min 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 362 ?? ????? ?A m2 Lc—— 臨界轉速計算長度： 1 9 4 1 1 2 6 7 7 45 0 0 4 022cL ?? ? ? ?=813mm≈ ， 第三章 加工中心的工作臺和伺服進給系統(tǒng)的設計 47 取 Lc=L1=974m； K2—— 安全系數，一般取 ； ρ —— 材料的密度： ρ = 33 / mkg? f2—— 絲杠支承方式系數，查表 f2=,則 ncr=9910 ? ? 2=6814r/minnmax=1500r/min 可見 ncr遠大于 nmax，滿足要求。在本設計中采用雙螺母墊片式預緊。 4410+0. 0026 179。所以 ,能滿足 要求。所以K? 1/5 12? = m ,可以滿足由于傳動剛度變化所引起的定位誤差小于 (1/ 3～ 1/ 5) 機床定位精度的要求。 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 加工中心的工作臺和伺服進給系統(tǒng)的設計 37 其中 T=153860N/mm、 mm32hh ???、 19625l ????? bL 經校驗滿足要求 聯軸器的選擇及校核 查《聯軸器、離合器設計與選用指南 知 GY 型聯軸器采用絞制孔螺紋實現兩半聯軸器的鏈接傳遞轉矩和保證對中精度，連接螺栓個數較少，拆裝市軸不需要做軸向移動但螺紋孔需配絞。 考慮到本設計的絲杠較長，故采用一端固定，另一端游動的支撐方式，固定端選用成對絲杠專用軸承組合，型號為30TAC62A，其額定動載荷 Ca=33320N，預緊力 Ft 為 3040N。 （五） 臨界壓縮負荷 Fcr 確定絲杠螺紋部分的長度 Lu。 (4410+2573+7600) ≈ 而絲杠的最小工作負載荷為摩擦力為 Fmin= fG =179。查《銑工工藝學》中級本得：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 加工中心的工作臺和伺服進給系統(tǒng)的設計 29 查《銑工工藝學》中級本得： 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 縱向伺服進給系統(tǒng)與直線工作臺的設計 工作臺伺服進給傳動裝置的設計在整個加工中心設計中占有非常重要的地位，其關系到加工中心的使用性能和加工精度。寬179。在兩條導軌條中，一條為基準導軌，上有基準面 ，另一條為從動導軌。 c. 有足夠的剛度 因為機床執(zhí)行部件在工作過程中所承受的各種阻力，最后都轉化到導軌面來承受。影響導向精度的主要因素有導軌的幾何精度，導軌的接觸剛度，導軌的結構形式，動導軌及導軌的剛度和熱變形，還有裝配質量。 第二章 加工中心工作臺的主要部件 24 （ 4）內應力要求 支承件在鑄造、焊接及粗加工的過程中，材料內部會產生內應力，導致變形。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。 所設計 的加工中心回轉工作臺是由傳動系統(tǒng)、間隙消除裝置及蝸輪蝸桿等傳動裝置組成的。 在選擇滾珠絲杠螺母的過程中，一般首先根據動載強度計算或靜載強度計算來確定其尺寸規(guī)格，然后對其剛度和穩(wěn)定性進行校核計算。 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。旋轉圓螺母時，即可消除間隙，并產生預緊力，調整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊。 滾珠絲杠螺母軸向間隙和預緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，即通過調整雙滾珠螺母的軸向相對位置，使兩個螺母的滾珠分別壓向螺旋滾道的兩側面。適應于微型滾珠絲杠副與普通滾珠絲杠副。 （ 6）同步性好。 直流伺服電動機具有良好的啟動、制動和調速特性，可以方便地在寬調速范圍內實現平滑無極調速，故多用在對伺服電機的調速性能要求較高的加工中心上。伺服驅動裝置應該滿足如下要求。目前，加工中心已較普遍的采用了伺服電動機不通過減速環(huán)節(jié)直接連接絲杠帶動運動部件實現運動的方案。加工中心對進給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定和快速響應等方面。 第二 , 本結構具有適應高溫、高速和便于保證裝配精度的特點。 工作臺用于安裝工件，并帶動工件進給，以完成各種切削加工，是任何切削機床必不可少的重要部件。 （ 4） 加工中心的導軌采用了耐磨材料和新結構，能長期保持導軌的精度。 （ 6）輔助裝置 包括潤滑、冷卻、排泄、防護、液壓、第一章 引言 5 氣動檢測系統(tǒng)等部分。可編程序控制器（ PLC）替代一般機床中機床電器柜，執(zhí)行數控系統(tǒng)指令，控制機床執(zhí)行動作。 （ 1）基礎部件 由床身、立柱、工作臺等組成。 根據《機械工人》雜志社等單位的調查，從近 600 份重點用戶的有效問卷中得出的結果是，加工中心機床的應用已遍及全國 26 個行業(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%，機床工具業(yè)占 11%，模具行業(yè)占8%，輕工機械行業(yè)占 4%。 參考文獻 ...............................................................錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 雙蝸桿傳動的結構設計 傳動精度的設計 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 滾珠絲杠的安裝 設計方案的預期目標 ........................... 錯誤 !未定義書簽。結合給定的主要參數對伺服進給系統(tǒng)和回轉工作臺進行選擇計算，得 到必需的幾何參數，基本確定工作臺的結構尺寸。設計內容包括： 。 關鍵詞： 加工中心，工作臺，伺服進給系統(tǒng)，回轉工作臺。 加工中心伺服進給系統(tǒng) ....................... 錯誤 !未 定義書簽。 滾珠循環(huán)方式 軸向間隙的調整和預緊方法 回轉工作臺 ............................................ 錯誤 !未定義書簽。 工作臺的主要參數及結構 ................... 錯誤 !未定義書簽。 切削力估算 滾動直線導軌的選擇 錯誤 !未定義書簽。 錯誤 !未定義書簽。 一個國家的加工中心擁有量、 消費量及總體技術水平與這個國家機械工業(yè)的加工制造技術水平息息相關。 中國消費的加工中心大部分依靠進口（ 2021 年進口量占消費量的七成多），進口金額 億美元，居各類機床進口額之首，主要從日本、中國臺灣、德國和韓國等地進口。 （ 2）主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電動機、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動軸等零件組成。 （ 4）自動換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數控機床的典型裝置，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儲存、選擇、搬運和交換任務。 （ 2） 按機床形態(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。 設計方案的可行性分析 立式加工中心是一種備有刀庫并能自動更換刀具對工件第一章 引言 7 進行多工序加工的數控機床。為了實現任意角度和在切削過程中轉臺能夠回轉，加工中心還要設置數控回轉工作臺，這樣加工中心就多了一個NC 坐標，能夠完成更加復雜的見曲面的加工。 第一章 引言 9 屑箱 軸伺服電機 軸電機 圖 11 立式加工中心的組成 第二章 加工中心工作臺的主要部件 10 第二章 加工中心工作臺的主要部件 加工中心伺服進給系統(tǒng) 加工中心伺服進給系統(tǒng)是一機床移動位置為控制量的自動控制系統(tǒng)。 （ 1）高的傳動精度與定位精度 加工中心進給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度，是機床最重要的性能指標。 此次設計采用的是半 閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 （ 2）應該具有較長時間的大過載能力，以滿足低速大轉矩的要求。 （ 1）摩擦損失小、傳動效率高 滾珠絲杠螺母機構的傳動效率可達 ，使普通滑動絲杠螺母機構的 34 倍，而驅動轉矩僅為滑動絲杠螺母機構的四分之一。 （ 1）內循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程中與絲杠始終保持接觸的稱為內循環(huán)。 以上 1 列以上 大 端蓋結構 通過螺母兩端的端蓋組成滾珠循環(huán)回路，每個回路至少 1 圈滾珠鏈，承載大。 （ 1）墊片調隙式 通常用螺釘來連接滾珠絲杠兩個螺母的凸緣，并在凸緣間加墊片。 滾珠絲杠的安裝 加工中心的進給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母機構本身的剛度外，滾珠絲杠的正確安裝及其支承的結構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格的同軸度，同時保證滾珠絲杠螺母與座孔的配合良好以及孔對端面的垂直度，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，本設計中所用到的 鍵有普通 A 型平鍵、 C 型平鍵、半圓鍵。它們應滿足下列要求： 第二章 加工中心工作臺的主要部件 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 支承件還應使排屑通暢，操作方便，吊 運安全，切削液及潤滑油的回收方便，加工及裝配工藝性好等。在水平面內，兩條導軌的還有平行度的要求。 d. 有良好的摩擦特性