【正文】 .............................. 40 ３ .１ .３總體方案 ................................................................................................... 40 ３ .２ 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分設(shè)計(jì) .......................................................................... 41 ３ .２ .１確定脈沖當(dāng) 量，計(jì)算切削力 ....................................................................... 41 ３ .２ .２滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和造型 ................................................................... 43 ３ .２ .３齒輪傳動(dòng)比計(jì)算 ........................................................................................ 51 ３ .２ .４ 步進(jìn)電機(jī)的計(jì)算和選型 .......................................................................... 52 ３ .２ .５ 進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械部分結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ............................................................ 62 ４ 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) .................................................................................................... 66 繪制控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖 ..................................................................................... 66 （ CPU）的類型 ..................................................................... 66 存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路設(shè)計(jì) ......................................................................................... 67 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 4 ４ .３ .１程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 ..................................................................................... 67 ４ .３ .２ 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展 ................................................................................. 68 ４ .４ I/O 接口電路及輔助電路設(shè)計(jì) ...................................................................... 68 ４ .４ .１ I/O 接口電路設(shè)計(jì) .............................................................................. 68 ４ .４ .２ 步進(jìn)電機(jī)接口及驅(qū)動(dòng)電路 ....................................................................... 69 ４ .２ .３ 其他輔助電路 ........................................................................................ 70 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 73 致謝 ........................................................................................................................ 74 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 5 1 總體設(shè)計(jì) 、銑床簡介 銑床是一種用途廣泛的機(jī)床。對于有特殊要求的數(shù)控銑床，還可以加進(jìn)一個(gè)回轉(zhuǎn)的 A 坐標(biāo)或 C 坐標(biāo)，即增加一個(gè)數(shù)控分度頭或數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，這是機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為四坐 ``標(biāo)的數(shù)控系統(tǒng)，它可用來加工旋轉(zhuǎn)槽、葉片等立體曲面零件。數(shù)控柜 7 內(nèi)裝有機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)?？蓺w納為：尺寸參數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)。I 軸如果安置制動(dòng)的電磁離和器時(shí)，為減少軸向尺寸。x ） 值： minr = 39。 因此，使中間變速組降速緩慢。 （ 3）齒輪傳動(dòng)比的限制 機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)中，齒輪副的極限傳動(dòng)比： a, 升速傳動(dòng)中，最大傳動(dòng)比 maxU ?2 ，過大，容易引起振動(dòng)的噪音。但由于公用齒輪的采用，使兩個(gè)傳動(dòng)組間的傳動(dòng)比互相牽制，不能獨(dú)立地按照最緊湊的原則決定傳動(dòng)件的尺寸，因此，徑向尺寸一般較大，此外，公用齒輪的兩側(cè)齒面同時(shí)嚙合會(huì)影響其磨損和壽命。 4 傳動(dòng)系統(tǒng)圖的繪制 轉(zhuǎn)速圖和齒輪齒數(shù)確定后，變速箱的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度也基本確定了（如齒輪個(gè)數(shù)，軸數(shù)，支承軸，為使變速箱的結(jié)構(gòu)緊湊，合理布置齒輪是一個(gè)重要的問題，因?yàn)樗苯佑绊懽兯傧涞某叽?，變速操作的方便性和結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的可行性問題，在考慮主軸適當(dāng)?shù)闹С芯嗪蜕釛l件下，一般 應(yīng)盡可能減少變速箱尺寸?？梢韵扰まD(zhuǎn)剛度估算軸的直徑，畫出草圖后，再根據(jù)受力情況，結(jié)構(gòu)布置和XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 17 有關(guān)尺寸，驗(yàn)算彎曲剛度。 齒輪彎曲疲勞強(qiáng)度的估算： wm? 332njNZ mm 齒面點(diǎn)蝕的估算： A3370jNn? mm 其中 jn 為大齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)速， A 為齒輪中心矩，由中心矩 A 及齒數(shù) 1z ， 2z 求出XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 20 模數(shù) jm =2A/ 12()zz? mm 根據(jù)估算所得 wm 和 jm 中較大的值，選擇相近的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)， 各齒輪的計(jì)算轉(zhuǎn)數(shù)為： 26zjn =1450r/min 22zjn =695r/min 18zjn =300r/min 38zjn 235r/min 71zjn =95r/min 36zjn =273r/min 37zjn =235r/min 54zjn =695r/min 33zjn =475r/min 47zjn =118r/min 19zjn =695r/min 16zjn =695r/min 39zjn =300r/min 28zjn =300r/min 82zjn =118r/min 軸 I— II 間傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算： wm?332njNZ =32 3 695? = 齒輪點(diǎn)蝕的估算： A3370jNn? =370x 3 = mm jm =2A/ 12()zz? =(26+54)= mm 所以模數(shù)為 m=3. 軸 II— III 傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算： wm?332njNZ =32 3 300? = 齒面點(diǎn)蝕估算： A3370jNn? =370x 3 = jm =2A/ 12()zz? =(16+39)= mm 取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4 軸 III— IV 間傳動(dòng)組齒輪模數(shù)的估算 齒輪彎曲疲勞估算： wm?332njNZ =32x 3 235? = XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 21 齒面點(diǎn)蝕估算： A3370jNn? =370x 3 = jm =2A/ 12()zz? =(28+37)= 所以取標(biāo)準(zhǔn)模數(shù) m=4mm。 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 24 （２）其它齒輪模數(shù)的驗(yàn)算 其它齒輪的驗(yàn)算過程與上面相同，將有關(guān)數(shù)值代入上式，經(jīng)計(jì)算均滿足要求； ２ .３ 展開圖設(shè)計(jì) ２ .３ .１結(jié)構(gòu)實(shí)際的內(nèi)容及技術(shù)要求 1 設(shè)計(jì)內(nèi)容 設(shè)計(jì)主軸變速箱的結(jié)構(gòu)包括傳動(dòng)件（傳動(dòng)軸，軸承，齒輪，離合器和制動(dòng)器等），主軸組件，操縱機(jī)構(gòu)，潤滑密封系統(tǒng)和箱體及其連接件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與布置，用一張展開 圖和若干張橫截面圖表示。工作平穩(wěn)性和接觸誤差對振動(dòng)和噪音的影響比運(yùn)動(dòng)誤差更大。 模數(shù) 4mm, kb ? 6mm。薄的大齒輪容易產(chǎn)生板振動(dòng)，成為噪音發(fā)射 體，因此，齒輪基體不宜太薄，設(shè)計(jì)單片齒輪時(shí)要注意 這里均是單片齒輪，取齒寬（ m為模數(shù)）。 ２ .３ .３ 傳動(dòng)軸設(shè)計(jì) 1 特點(diǎn) 機(jī)床傳動(dòng)軸，廣泛采用滾動(dòng)軸承作支承。在溫升。 （ 1）滾動(dòng)軸承的選擇計(jì)算 a，壽命計(jì)算公式： 滾動(dòng)軸承的壽命計(jì)算公式如下： L= cp??????? 試中： L— 額定壽命（ x 610 ）轉(zhuǎn) C— 額定動(dòng)載荷（ Kgf） P— 當(dāng)量負(fù)載荷（ Kgf） ? —— 壽命指數(shù)，對球軸承 ? =3 對滾子軸承 ? =10/3 在實(shí)際計(jì)算中，一般采用工作小時(shí)數(shù)表示軸承的額定壽命，這時(shí)上試可變?yōu)椋? hL = 61060n??????? 試中： hL — 額定壽命（ h） n— 軸承的計(jì)算轉(zhuǎn)速（ r/min） 當(dāng)量動(dòng)載荷 P=X rF +Y aF 試中： rF — 徑向負(fù)荷（ Kgf） aF — 軸向負(fù)荷（ Kgf） X— 徑向系數(shù) Y— 軸向系數(shù) （ 2）按照負(fù)載荷選擇軸承 按額定靜負(fù)載選擇軸承的基本公式如下： 0C = 0S 0P XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 29 試中： 0P — 當(dāng)量靜負(fù)荷（ kgf） 按下列兩式計(jì)算，取大值 0 0 0rap x F Y F?? 0 rpF? 0C — 額定靜負(fù)荷（ kgf） 0S — 安全系數(shù) （ 3）軸承的選擇 I 軸兩端軸承的選擇，根據(jù)前面估算的直徑及該軸的結(jié)構(gòu)和受力情況，選擇單列向心球軸承（ GB276— 64）軸承型號(hào)為 7000308（左軸承）右軸承 7000307 II 軸兩端軸承的選擇 左軸承： 7000307 右軸承： 7000306 III 軸：左， 7000309 右， 7000308 IV 軸：左， 7000310，右 7000409 V 軸軸承的選擇，由于軸 V 右端懸伸部分與錐齒輪不相連，承受一定的軸向負(fù)荷及徑向負(fù)荷，因此，可選用圓錐滾子軸承左端型號(hào)： 27310（ GB298— 64） 右端： 27610 VI 軸垂直布置，下端軸承承受到大的軸向力，可選用向心推力球軸承，型號(hào)為36107，上端軸承可選用向心球軸承 7000309 4 軸的軸向定位 傳動(dòng)軸必須在箱體內(nèi)保持準(zhǔn)確的位置，相對保證安裝在軸上各傳動(dòng)件的位置正確性，不論軸是否轉(zhuǎn)動(dòng)，是否受軸向力，都必須有軸的定位。 回轉(zhuǎn)軸的軸向包括 軸承在軸上的定位和在箱體孔中定位）在選擇定位方式時(shí)應(yīng)注意： 1，軸的長度，長度要考慮熱伸長的問題，宜有一端定位。而且滾錐軸承對軸的剛度、支承孔的加工精度要求都比較高，異常球軸承用得更多。傳動(dòng)軸應(yīng)保證這些傳動(dòng) 件或機(jī)構(gòu)能正常工作 首先，傳動(dòng)軸應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，如撓度和傾角過大，將使齒輪嚙合不良，軸承工作條件惡化，使振動(dòng)，噪音、空載功率、磨損和發(fā)熱增大。 選折齒輪塊的結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮毛坯形式（棒料、自由鍛或模鍛）和機(jī)械加工時(shí)的安裝和定位基面，盡可能做到省工，省料又容易保證精度。 試中， k 為與剃齒刀傾斜角 ? 有關(guān)的系數(shù)。 3 結(jié)構(gòu)與加工方法 不同精度等級(jí)的齒輪，要采用不同的加工方法，對結(jié)構(gòu)要求也有不同。 （ 2）剛度和抗振性 綜合剛度（主軸刀架之間的力與相對變形之比）； 綜合剛度〉 3400 3D N/m 主軸與刀架之間的相對振幅的要求 等級(jí) I II III 振幅（ ） ? 1 ? 2 ? 3 (3)傳動(dòng)效率要求 等級(jí) I II III 效率 ? ? （ 4）主軸總軸承處溫升和溫升應(yīng)控制在以下范圍： 條件 溫度 溫升 用滾動(dòng)軸承 ? 70 C? ? 40 C? 用滑動(dòng)軸承 ? 60 C? ? 30 C? （５）噪聲要控制在以下范圍： 等級(jí) I II III dB ? 78 ? 80 ? 83 XK 5040 數(shù)控立式銑床及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文 25 噪