【正文】 由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn) 精確的微進(jìn)給。當(dāng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠 的循環(huán)返回通道，從而形成滾珠流動(dòng)的閉合通路。 （ 3）螺母?jìng)鲃?dòng)、絲桿移動(dòng)。 根據(jù)絲杠和螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)的組合情況，其基本傳動(dòng) 形式一共可分為四種類型，其類型如下： （ 1）螺母固定、絲桿傳動(dòng)并移動(dòng)。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。 交流伺服系統(tǒng)在許多性能方面都優(yōu)于步進(jìn)電機(jī)。交流伺服電機(jī)具有較強(qiáng)的過(guò)載能力。 （ 2）加 /減速時(shí)間要短，須在電動(dòng)機(jī)的允許范圍內(nèi)。這種由步進(jìn)電機(jī)的工作原理所決定的低頻振動(dòng)現(xiàn)象對(duì)于機(jī)器的正常運(yùn)轉(zhuǎn)非常不利。在目前國(guó)內(nèi)的數(shù)字控制系統(tǒng)中，步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用十分廣泛。 通入勵(lì)磁繞組及控制繞組的電流在電機(jī)內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)向決定了電機(jī)的轉(zhuǎn)向，當(dāng)任意一個(gè)繞組上所加的電壓反相時(shí)，旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的方向就發(fā)生改變， 電機(jī)的方向也發(fā)生改變。交流伺服電動(dòng)機(jī)主要由定子部分和轉(zhuǎn)子部分組成，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（其中一組為激磁繞組，另一組為控制繞組）。 直線導(dǎo)軌一般為二種，一種是滾動(dòng)式，一種是滑動(dòng)式，滾動(dòng)直線滑軌是一種滾動(dòng)導(dǎo)引，它由鋼珠在滑塊與滑軌之間作無(wú)限滾動(dòng)循環(huán)，使得負(fù)載平臺(tái)能沿著滑軌輕易的以高精度作線性運(yùn)動(dòng)，其摩擦系數(shù)可降至傳 統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)引的 1/50，使之能輕易地達(dá)到 1μm 級(jí)的定位精度。 此設(shè)計(jì)的具體要求如下： （ 1）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性以及結(jié)構(gòu)的緊湊，采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副。 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)的具體參數(shù)如下： X 方向行程 :100mm Y 方向行程 :1500mm 工作臺(tái)面的參考尺寸 :240? 260mm 工作臺(tái)和工件最大物重質(zhì)量 60kg 工作臺(tái)表面滑動(dòng)摩擦系數(shù)為 平均切削力 :500N 快進(jìn)進(jìn)給速度 :1000mm/min 最高運(yùn)動(dòng)速度 :10000mm/min 脈沖當(dāng)量 定位精度 : ? 工作壽命 :每天 8 小時(shí)，工作 8 年， 250 天 /年 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì) 車床是主要用車刀對(duì)旋轉(zhuǎn)的工件進(jìn)行車削加工的機(jī)床 ， 主要用于加工軸、盤、套和其徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 4 他具有回轉(zhuǎn)表面的工件 。進(jìn)給率的增加可以提高生產(chǎn)效率。控機(jī)床的技術(shù)水平高低及其在 金屬切削加工機(jī)床產(chǎn)量和總擁有量的百分比是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和工業(yè)制造整體水平的重要標(biāo)志之一。配備多工位刀塔或動(dòng)力刀塔，機(jī)床就具有廣泛的加 工藝性能 ，可加工直線圓柱、斜線圓柱、圓弧和各種 螺紋 、槽、蝸桿等復(fù)雜 工件 ，可咨詢：寧波眾鑫數(shù)控機(jī)床廠。 數(shù)控技術(shù)也叫計(jì)算機(jī)數(shù)控技術(shù)，目前它是采用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)字程序控制的技術(shù)。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控 車 床 。 圖書分類號(hào)： 密 級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) MECANICAL STRUCTURE DESIGN OF CNC LATHE FEED DERIVE SYSTEM 學(xué)生姓名 學(xué)院名稱 機(jī)電工程學(xué)院 專業(yè)名稱 機(jī)械制造及其自動(dòng)化 指導(dǎo)教師 2022 年 5 月 27 日 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) I 摘 要 數(shù)控車床進(jìn)給系統(tǒng) 是指能分別沿著 X 向和 Y向 做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng) ，是許多機(jī)電一體化設(shè)備的基本部件，如數(shù)控車床的縱 — 橫向進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、數(shù)控銑床 和數(shù)控鉆床的 XY工作臺(tái)、激光加工設(shè)備的工作臺(tái)、電子元件表面貼裝設(shè)備等。 進(jìn)給 系統(tǒng) 。這種技術(shù)用計(jì)算機(jī)按事先存貯的控制程序來(lái)執(zhí)行對(duì)設(shè)備的 運(yùn)動(dòng)軌跡 和外設(shè)的操作時(shí)序邏輯控制功能。具有直線插補(bǔ)、圓弧插補(bǔ)各種補(bǔ)償功能，并在復(fù)雜 零件 的批量生產(chǎn)中發(fā)揮 了良好的經(jīng)濟(jì)效果。數(shù)控車床是數(shù)控機(jī)床的主要品種之一，它在數(shù)控機(jī)床中占有非常重要的位置，幾十年來(lái)一直受到世界各國(guó)的普遍重視并得到了迅速的發(fā)展。在加工過(guò)程中，進(jìn)給率也可通過(guò) 機(jī)床 控制面板上的修調(diào)開關(guān)進(jìn)行人工調(diào)整， 數(shù)控機(jī)床 的控制面板上一般備有 主軸轉(zhuǎn)速 修調(diào)（ 倍率 ）開關(guān)，可在加工過(guò)程中對(duì)主軸轉(zhuǎn)速進(jìn)行整倍數(shù)調(diào)整。 在車床上還可用鉆頭、擴(kuò)孔鉆、鉸刀、絲錐、板牙和滾花工具等進(jìn)行相應(yīng)的加工。絲杠的轉(zhuǎn)速為中轉(zhuǎn)速，精度要求為高精度?，F(xiàn)在滑塊與滑軌間的末制單元設(shè)計(jì)，使得線形滑軌可同時(shí)承受上下左右等各方向的負(fù)荷，專利的回流系統(tǒng)及精簡(jiǎn)化的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使線性滑軌有更平順且低噪音的運(yùn)動(dòng)。交流伺服電動(dòng)機(jī)控制精度高，矩頻特性好，具有過(guò)載能力，多應(yīng)用于物料計(jì)量，橫封裝置和定長(zhǎng)裁切機(jī)上。 表 21 交流伺服電動(dòng)機(jī)的分類、特點(diǎn)及使用范圍 類型 代號(hào) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 性能特點(diǎn) 使用范圍 籠型交流伺服電動(dòng)機(jī) SL 轉(zhuǎn)子與定子結(jié)構(gòu)與一般籠型異步電動(dòng)機(jī)相似 ,但轉(zhuǎn)子一般為兩相 ,且細(xì)而長(zhǎng) ,籠可用鋁、紫銅、黃銅制成 勵(lì)磁電流較小，體積較小，機(jī)械強(qiáng)度較高，低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)不夠平滑，有抖動(dòng)現(xiàn)象 廣泛運(yùn)用于小功率自動(dòng)控制系統(tǒng)、隨動(dòng)系統(tǒng)和計(jì)算裝置中 非磁性杯型交流伺服電動(dòng)機(jī) SK ADP 用非磁性金屬鋁、黃銅等制成杯形轉(zhuǎn)子，杯的內(nèi)外由內(nèi)外定子構(gòu)成磁路 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，運(yùn)轉(zhuǎn)平滑、無(wú)抖動(dòng)現(xiàn)象 ，勵(lì)磁電流和體積較大 用于要求運(yùn)行平滑的系統(tǒng)，如自動(dòng)裝置和計(jì)算裝置等 FANUC 交流伺服電動(dòng)機(jī) FANUC 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 用于數(shù)控機(jī)床驅(qū)動(dòng)或其他驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 低速交流伺服電動(dòng)機(jī) SD SA ND 轉(zhuǎn)子、定子結(jié)構(gòu)與籠型交流伺服電動(dòng)機(jī)相同 ,另外機(jī)殼中裝有齒輪減速裝置 體積小 ,重量輕 ,力能指標(biāo)高 ,性能好，輸出轉(zhuǎn)速低 ,轉(zhuǎn)矩大 廣泛應(yīng)用于自動(dòng)裝置和計(jì)算技術(shù)裝置中作驅(qū)動(dòng)、執(zhí)行或控制元件 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 6 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)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。隨著全數(shù)字式 交流伺服系統(tǒng) 的出現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。當(dāng)步進(jìn)電機(jī)工作在低速時(shí)，一般應(yīng)采用阻尼技術(shù)來(lái)克服低頻振動(dòng)現(xiàn)象，比如在電機(jī)上加阻尼器，或驅(qū)動(dòng)器上采用細(xì)分技術(shù)等。通常，負(fù)載力矩幫助電動(dòng)機(jī)的減速，因此如果加速在允許時(shí)間內(nèi)完成的話，減速也可在相同時(shí)間內(nèi)完成。以松下交流伺服系統(tǒng)為例，它具有速度過(guò)載和轉(zhuǎn)矩過(guò)載能力。但在一些要求不高的場(chǎng)合也經(jīng)常用步進(jìn)電機(jī)來(lái)做執(zhí)行電動(dòng)機(jī)。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將 軸承 從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 10 （ 2） 內(nèi)循環(huán)內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠。該傳動(dòng)形式因螺母本身起著支承作用，消除了絲桿軸承可能產(chǎn)生的附加軸向竄動(dòng)，結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，可獲得較高的傳動(dòng)精度。該傳動(dòng)形式需要限制螺母移動(dòng)和絲桿的傳動(dòng)，由于結(jié)構(gòu)較復(fù)雜且占用軸向空間較大，故應(yīng)用較少。其主要有如下特點(diǎn)： (1)與滑動(dòng) 絲杠 副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3。 (4)無(wú)側(cè)隙、剛性高 。接觸角增大時(shí)，傳動(dòng)效率、軸向剛度以及承載能力也隨之增大。 （ 3）滾珠絲杠副在行程兩端應(yīng)有行程保護(hù)裝置，以防止越程后滾珠絲杠副受撞擊而影響精度、使用壽命甚至損壞。滾珠絲杠副在螺母兩端已安裝防塵圈，為避免絲杠外露，用戶還需要為絲杠選擇防護(hù)裝置。換向時(shí)，其軸向間隙會(huì)引起空回。 單螺母變位倒程自頂預(yù)緊式和單螺母滾珠過(guò)贏預(yù)緊式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，但在使用中不能調(diào)整，且制造困難 。 按最不利的情況取 (F= mF ) umG TE FGJTEAFLC241222120 pp ???????? ??? 3 20 ?? ?????? LL 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差小于其傳動(dòng)精度的 1/2,即 11 1022 mm m??? ? ? ? 該絲杠的 滿足上式，所以其剛度可滿足要求 。中低壓靜密封常用材質(zhì)較軟寬度較寬的墊密封，高壓靜密封則用材質(zhì)較硬接觸寬度很窄的金屬 墊片 。密封圈有接觸式和非接觸式兩種，將其裝在滾珠螺母兩端即可。滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷來(lái)自于絲杠的自重。 (d)兩端裝推力軸承及深溝球軸承。 在軸承設(shè)計(jì)中應(yīng)根據(jù)承載的大小、旋轉(zhuǎn)精度、剛度、轉(zhuǎn)速等要求選用合適的軸承類型。這兩種軸承的圓柱滾子數(shù)目多、密度大，分兩列交叉排列，旋轉(zhuǎn)時(shí)支承剛度變化小，內(nèi)圈上均有 1:12 的錐孔與帶錐度 的軸頸配合，內(nèi)圈相對(duì)于軸頸作軸向移動(dòng)時(shí)，內(nèi)圈被漲大，從而可調(diào)整軸承的徑向間隙或?qū)崿F(xiàn)預(yù)緊；因此，其承載能力大、支承剛度高，但只能承受徑向載荷，與其他推力軸承組合使用，可用于較大載荷、較高轉(zhuǎn)速場(chǎng)合。 該軸承是與滾珠絲杠專配的軸承其主要特點(diǎn)是：既能承受軸向載荷又能承受徑向載荷，接觸角大、鋼球多、剛度高。防止軸承過(guò)熱，防止?jié)櫥妥陨砝匣榱朔乐馆S頸與內(nèi)圈在旋轉(zhuǎn)時(shí)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)，軸承內(nèi)圈與軸頸一般選用 m m n p r js5 等較緊的配合。聯(lián)軸器可分為剛性聯(lián)軸器、撓性聯(lián)軸器、安全聯(lián)軸器三種 ，其一般可分為 7 種，具體分類如下： （ 1） 剛性聯(lián)軸器：剛性聯(lián)軸 器不具有補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，也不具有緩沖減震性能；但結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜。 （ 7） 起動(dòng)安全聯(lián)軸器：除了具有過(guò)載保護(hù)作用外， 還有將機(jī)器電動(dòng)機(jī)的帶載起動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)榻瓶蛰d起動(dòng)的作用。對(duì)于聯(lián)接軸系的質(zhì) 量大 ,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大 ,而又經(jīng)常起動(dòng) ,變速或反轉(zhuǎn)的 ,則應(yīng)考慮選用能承受較大瞬時(shí)過(guò)載 ,并能緩沖吸振的彈性聯(lián)軸器。 聯(lián)軸器選擇 聯(lián)軸器品種、型式、規(guī)格很多，在正確理解品種、型式、規(guī)格各自概念的基礎(chǔ)上，根據(jù)傳動(dòng)系統(tǒng)的需要來(lái)選擇聯(lián)軸器，首先從已經(jīng)制訂為標(biāo)準(zhǔn)的聯(lián)軸器中選擇，目前我國(guó)制訂為國(guó)標(biāo)和行標(biāo)的有十幾種，這些標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器絕大多數(shù)是通 用聯(lián)軸器，每一種聯(lián)軸器都有各自的特點(diǎn)和適用范圍，基本能夠滿足多種工況的需要，一般情況下設(shè)計(jì)人員無(wú)需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器，只有在現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器不能滿足需要時(shí)才需自行設(shè)計(jì)聯(lián)軸器。 剛性 凸緣聯(lián)軸器（ GB/T5843— 2022） 10~20220 10~180 13000~2300 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，工作可靠，裝拆方便，剛性好，傳遞轉(zhuǎn)矩大，但不能吸收沖擊。 套筒 夾殼聯(lián)軸器 （ HG5— 213— 1965） 85~9000 30~110 900~380 裝拆方便，不需沿軸向移動(dòng)兩軸，但平衡困難，而且兩軸徑必須是相同的圓柱形。在眾多的標(biāo)準(zhǔn)聯(lián)軸器中，正確選擇適合自己需要的最佳聯(lián)軸器，關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)的工作性能、可靠性、使用壽命、振動(dòng)、噪聲、節(jié)能、傳動(dòng)效率、傳動(dòng)精度、經(jīng)濟(jì)性等一系列問(wèn)題，也關(guān)系到機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量。其中膜片聯(lián)軸器對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)適應(yīng)性較大。具體選擇時(shí)可順序考慮以下幾點(diǎn)。 （ 2） 撓性聯(lián)軸器：具有一定的補(bǔ)償被聯(lián)兩軸軸線相對(duì)偏移的能力，最大量隨型號(hào)不同而異。配合選擇取決于載荷大小、方向和性質(zhì)；軸承 類型、尺寸和精度；軸承游隙以及其他因素。 軸承的潤(rùn)滑方法，分為脂潤(rùn)滑和油潤(rùn)滑。在構(gòu)成軸承的套圈、滾動(dòng)體及保持器的相互接觸部分，防止金屬接觸，減少摩擦、磨損。圓錐滾子軸承由內(nèi)圈、外圈、格圈和圓錐滾子組成。軸系用球軸承有單列向心球軸承和角接觸軸承。 一端軸向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短絲杠和垂直進(jìn)給絲杠；一端固定一端浮動(dòng)的方式，常用于較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠；以及兩端固定的安裝方式，常用于長(zhǎng)絲杠或高轉(zhuǎn)速、高剛度、高精度的絲杠，這種配置方式可對(duì)絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸。滾珠絲杠的支承方式有以下幾種： 徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 18 圖 23 支撐方式 (a)一端裝推力軸承。接觸式密封圈用具有彈性的耐油橡膠或尼龍等材料制成，因此有接觸壓力并產(chǎn)生一定的摩擦力矩，但其防塵效果好。按 密封件與其作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件是否接觸， 可分為接觸式密封和非接觸式密封；按密封件和接觸徐州工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 17 位置又可分為圓周密封和端面密封，端面密封又稱為機(jī)械密封。39。例如，當(dāng)允許有間隙存在時(shí)可選用具有單圓弧形螺紋滾道的單螺母滾珠絲杠副；當(dāng)必需有預(yù)緊或在使用過(guò)程中因磨損而需要定期調(diào)整時(shí)，應(yīng)采用雙螺母螺紋預(yù)緊或齒差預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；當(dāng)具備良好的防塵條件，且只需要在裝配時(shí)調(diào) 整間隙及預(yù)緊力時(shí)，可采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊式結(jié)構(gòu)。單螺母絲桿螺母副的間隙消除相當(dāng)困難。接觸表面的油膜還有吸振、減小傳動(dòng)噪聲和沖洗絲杠上的粉塵等雜物的作用。其熱源不單是螺旋副的摩擦熱，還有其他機(jī)械部件工作時(shí)產(chǎn)生的熱，致使絲杠熱膨脹而伸長(zhǎng)。單圓弧形面的滾道圓弧半徑R 稍大于滾珠半徑。 (5)高速進(jìn)給可能 。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3