【正文】 壞導(dǎo)軌的導(dǎo)向精度，從而影響機(jī)床的加工精度。導(dǎo)軌的作用是用來(lái)支撐和引導(dǎo)機(jī)床執(zhí)行部件的運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)軌的剛度以及摩擦特性又對(duì)執(zhí)行部件的定位精度有重要影響，因此，導(dǎo)軌是加工中心進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的重要組成部 分。影響支承件熱變形的主要因素是：支承件的結(jié)構(gòu)，運(yùn)動(dòng)部件的發(fā)熱及外部熱源。動(dòng)剛度不僅與靜剛度有關(guān)，而且與支承系統(tǒng)的阻尼和固有頻率有關(guān)。 數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的主要功能有兩個(gè)：一是實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的進(jìn)給分度運(yùn)動(dòng)，即在非切削時(shí)，裝有工件的工作臺(tái)在整個(gè)圓周（ 360176。一般根據(jù)額定動(dòng)載荷選用滾珠絲杠副，只有當(dāng) n≤ 10r/min 時(shí)，按額定動(dòng)載荷選用。 這種支承形式的特點(diǎn)安裝時(shí)需保持螺母與兩端支承同軸，故結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，工藝較困難，絲杠的軸向剛度比兩端固定低；絲杠有熱膨脹的余地。但調(diào)整費(fèi)時(shí)，并且在工作中不能隨意調(diào)整，除非更換厚度不同的墊片。適應(yīng)于微型滾珠絲杠副。 表 21 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)特點(diǎn)比較 種類 特 點(diǎn) 循環(huán)圈數(shù) 螺母第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 16 圈數(shù) 列數(shù) 尺寸 內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu) 通過(guò)反向器組成滾珠循環(huán)回路，每一個(gè)反向器組成 1 圈滾珠鏈。 （ 4）磨損小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單 使用壽命是普通滑動(dòng)絲杠的 410 倍。 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 13 （ 4）能承受頻繁振動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。應(yīng)用非常廣泛。加工中心的伺服進(jìn)給系統(tǒng)一般為 310000mm/min。 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是機(jī)床成型運(yùn)動(dòng)的一個(gè)重要部分，其傳動(dòng)質(zhì)量直接關(guān)系到 機(jī)床的加工性能。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)除了分度和轉(zhuǎn)位的功能外，還能實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。所以說(shuō)，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。 （ 2） 機(jī)床 的傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞精度高、速度快。一個(gè)工件安裝在工作臺(tái)上加工的同時(shí)，另外一個(gè)或幾個(gè)可交換的工作臺(tái)面上還可以裝些別的工件。 （ 3）數(shù)控系統(tǒng) 單臺(tái)加工中心的數(shù)控部分由 CNC 裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組成。它把切削、銑削、鏜削和鉆削等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝功能。到了 2021 年，中國(guó)加工中心的消費(fèi)量猛增至約 13200 臺(tái)（估計(jì)值，加工中心的產(chǎn)量數(shù)據(jù)未公布），其中進(jìn)口 10343 臺(tái)。 第四章 結(jié) 論 .....................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 絲杠拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)固有頻率驗(yàn)算 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 滾珠絲桿副的設(shè)計(jì)計(jì)算 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 縱向伺服進(jìn)給系統(tǒng)與直線工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 滾珠絲杠副特點(diǎn) 課題的背景和意義 ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。這一部分詳細(xì)描述了在工作臺(tái)設(shè)計(jì)過(guò)程中所用到的幾個(gè)典型部件，如伺服進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)、導(dǎo)軌，陳述選用這幾個(gè)部件的原因和對(duì)它們的基本要求。 。s this pater content is as follows: 1. Draft the overall scheme of the structure of the moving working table moves along Xaxis and Yaxis is drawn up,of which in the Ttyple groove the NC rotary table is fixed which can be removed and fixed easily like a jig. 2. Descripe the typical ponents of vertical machining this part, the ponents used in the design, such as servo feed system 、 tables and guide rails,are descriped respectively why choose them,and the requirements for them. 3. Design and calculate structural the given main parameters to select and pute the ponents to get other indispensable parameters,then identify the physical demension of the tables 4. Draw assembly drawings and part the connection the tables and their ponents、 assembly relations，Abstract III also the structures and the sizes of the main ponents、 technical requirements, clearly. Key words: Machining Center, Working Table, Servo Feed System， Rotary Working Table 目 錄 摘 要 ................................................................................................... I Abstract................................................................................................ II 目錄 ................................................................................................ III 第一章 引 言 .......................................................錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu) ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 滾珠絲杠螺母的計(jì)算和選用 支承件的基本要求 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)與直線工作臺(tái)的設(shè)計(jì) 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。進(jìn)入 21 世紀(jì)以后，中國(guó)加工中心的消費(fèi)量隨著軍民機(jī)械工業(yè)的大規(guī)模技術(shù)改造而迅速增長(zhǎng)，如 2021 年中國(guó)加工中心的消費(fèi)量?jī)H為 2662臺(tái)（其中進(jìn)口 2290 臺(tái)），而同年美國(guó)、日本和德國(guó)的加工中心消費(fèi)量分別為 1150 6090 和 5291 臺(tái)。 第一章 引言 3 加工中心的基本組成、分類及結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 加工中心是一種功能較全的自動(dòng)化加工機(jī)床。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞對(duì)加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動(dòng)態(tài)剛度、加工精度等。 （ 5）自動(dòng)托盤(pán)交換系統(tǒng) 有的加工中心為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的無(wú)人化運(yùn)行或進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，采用多個(gè)自動(dòng)交換工作臺(tái)方式儲(chǔ)備工件。 加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn) （ 1） 機(jī)床的剛度高、抗震性好。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測(cè)量和調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率高于通用機(jī)床 3~4 倍 ，達(dá) 80%以上。分度工作臺(tái)的功用只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的加工。加工中心性能在很大程度上取決于進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能。 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 11 （ 2）寬的進(jìn) 給調(diào)速范圍 為保證加工中心在不同工況下對(duì)進(jìn)給速度的選擇，進(jìn)給系統(tǒng)應(yīng)該有較大的調(diào)速范圍。而且，在半閉環(huán)系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)角測(cè)量表較容易實(shí)現(xiàn)。 （ 3）調(diào)速范圍寬，而且從最低速到最高速時(shí)，電動(dòng)機(jī)均能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)小，特別是在低速（如 ）時(shí)，速度平穩(wěn)而無(wú)爬行現(xiàn)象。 （ 3）軸向剛度高、反向定位精度高 由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時(shí)無(wú)空行程。 （ 2）外循環(huán) 滾珠在循環(huán)回路中與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)，根據(jù)滾珠回路結(jié)構(gòu)形式的不同可分為螺旋槽式、插管式、蓋板式。 1 以上 2 列以上 小 蓋板結(jié)構(gòu) 通過(guò)蓋板組成滾珠循環(huán)回路，每個(gè)螺母一個(gè)蓋板，每個(gè)蓋板組成至少 圈滾珠鏈。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是構(gòu)造簡(jiǎn)單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。 第二章 加工中心工作臺(tái)的主要部件 19 （ 1）一端固定一端游動(dòng) 對(duì)于高精度、中等轉(zhuǎn)速較長(zhǎng)的臥式安裝絲杠，為了防止熱變形造成絲杠伸長(zhǎng)的影響，常采用一端軸向固定的支承方式。一般根據(jù)額定負(fù)載表示，其動(dòng)、靜載強(qiáng)度計(jì)算原則與滾動(dòng)軸承相類似。這些運(yùn)動(dòng)通常用回轉(zhuǎn)工作臺(tái)實(shí)現(xiàn)。靜剛度取決于支承件本身的結(jié)構(gòu)剛度和接觸剛度。因此應(yīng)對(duì)支承件的熱變形及熱應(yīng)力加以控制。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì) 由于加工中心的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)都是通過(guò)其執(zhí)行部件沿著它的床身、立柱、橫梁等支承大件的導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的。導(dǎo)軌的耐磨性決定了導(dǎo)軌的精度保 持性。 e. 加工工藝性要好 設(shè)計(jì)導(dǎo)軌時(shí)，要注意到制造、調(diào)整和維護(hù)的方便；力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好和經(jīng)濟(jì)性好，而且要有合理的導(dǎo)軌防護(hù)和潤(rùn)滑措施等等。使用時(shí) ,回轉(zhuǎn)工作臺(tái)如夾具固定在直線進(jìn)給工作臺(tái)的 T 形槽內(nèi) , 不用時(shí)即可拆下。 222 ,材料為 HT200。 （一） 絲杠的導(dǎo)程確定 Ph=Vmax/nmax=15000/1500=10mm （二） 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 最 大 進(jìn) 給 時(shí) ， 絲 杠 的 轉(zhuǎn) 速 為 nmax= Vmax/ Ph =15000/10=1500r/min 最慢進(jìn)給時(shí)，絲杠的轉(zhuǎn)速為 nmin= Vmin/ Ph=1/10=則得到絲杠的等效轉(zhuǎn)速（估算 t1=2t2）為 Nm = 212min1max tt tntn ?? = 1000r/min （三） 確定絲桿的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。 2，絲杠螺母副的接觸剛度 KC 為 1692N，螺旋升角λ =3176。臨界壓縮負(fù)荷 Fcr為 Fcr = 2021LEIf?K1 ≥ Fmax 式中 E—— 材料的彈性模量， E = 179。 額定動(dòng)載荷 C= 額定靜載荷 C0=。轉(zhuǎn)子慣量大 ,在 1r/min 低速下仍能平滑運(yùn)轉(zhuǎn)。 則： 滾珠絲杠螺母的接觸剛度為 : Kc = 1692N/μ m,滾珠絲杠用軸承的軸向接觸剛度 : KB = 1080N/μ m,算得最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： mNKKK BCs ?/24610 80/116 92/??????? 算的最大機(jī)械傳動(dòng)剛度： mNKKK BCs ?/53910 80/116 92/129 50/1 1/1/1/1 1K m a xm a x0 ??????? 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) 41 因此得到由于機(jī)械傳動(dòng)裝置所引起的定位誤差為： mKK ?? )53912461(20)11(F m a x0m i n00k ????? 其中 F0為空載時(shí)導(dǎo)軌的摩擦力。 (a).軸向拉壓總剛度 固定 — 簡(jiǎn)支方式的軸向拉壓剛度 Ke由下式計(jì)算： 1000 1416 11692 110802 11112 11 m i n ????????? HsCBe KKKKK 得到 Ke=217 N/μ m 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) 42 (b).絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率 B? B? = m i n/5053/5287600 6 rsr admK e ????? 由計(jì)算可知絲杠拉壓振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于 1500r / min ,所以能滿足要求。選定導(dǎo)軌為滾動(dòng)導(dǎo)軌 , 從而設(shè)定摩擦系數(shù) , 可算出最大牽引力。列數(shù) = 179。絲杠全長(zhǎng)為L(zhǎng)=1126mm。 hL h 900053006 ???? 每個(gè)滑塊上的計(jì)算載荷為 NPP C 2543101734141 ???? 選四方向等效載荷型，型號(hào)為 GGB35AA? 1011。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) 52 它屬于永磁型多極電機(jī) ,其特點(diǎn)是 :定子磁極是高性能鐵氧體 ,能承受高的峰值電流 ,加速性能好 。 傳動(dòng)精度 的設(shè)計(jì) 滾珠絲杠的拉壓剛度： Ks= LEd42? 當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí) , 有最大和最小拉壓剛度 ,其中 L 值分別為 500mm 和 100mm。 (c).絲桿的扭轉(zhuǎn)剛度 4 44 6 . 1 57 . 8 4 7 . 8 4 3 1 5 8 3 . 8 /1126mT dK N m