【正文】 可以沿 X、 Y、 Z 方向做平行移動(dòng)，還可以沿 A、 B 方向做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給或者分度運(yùn)動(dòng)，升級(jí)后的數(shù)控機(jī)床，它的新工作臺(tái)可以和原來的工作臺(tái)作為一個(gè)整體，既可以做 3 坐標(biāo)的直線運(yùn)動(dòng)，還可以做繞 3坐標(biāo)中的兩個(gè)做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)或分度，因此該機(jī)床的適用范圍很廣，不僅適合于簡單的直線，斜線，圓弧加工外還等適應(yīng)那些更加復(fù)雜的曲面以及球面零件的加工。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將 電 壓 信號(hào)轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動(dòng)控制對(duì)象。 交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因?yàn)槭钦也刂?，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。 ⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 3） 電機(jī)功率計(jì)算 工作所需功率為： Pw=FwVw/1000η w KW Pw=Tnw/9950η w KW 式中 T=, nw=40r/min,電機(jī)工作效率η w=，代入上式得 Pw=2 30/（ 9950 ） = 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 15 電機(jī)所需的輸出功率為： P0= Pw/η 由表 ：一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為η 2=；蝸桿傳動(dòng)的效率為η 3=；聯(lián)軸器傳動(dòng)效率η 4=。從傳動(dòng)比公式 i=Z2/Z1可以看出，當(dāng) Z1=1，即蝸桿為單 頭，蝸桿轉(zhuǎn) Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動(dòng)比，一般在動(dòng)力傳動(dòng)中，取傳動(dòng)比 i=1080；在分度機(jī)構(gòu)中， i 可達(dá) 1000。 雙螺距蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的螺距，而同一側(cè)面的螺距是相等的。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ，則： N=60 1 30 300 10 8=43202100 因?yàn)槲佪單仐U的傳動(dòng)為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 （ 6）計(jì)算中心距 得 a=103mm 取中心距 a =125mm ， 因 i =100 ，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 表 112中選取合適 的尺寸匹配，取模數(shù) m=4，蝸桿分度圓直徑 d=40mm,這時(shí) d/a=，從 機(jī)械設(shè)計(jì) 圖 1118 可查得控制 A軸方向轉(zhuǎn)動(dòng)的圓柱蝸桿其接觸系數(shù) Zp’ = ，因?yàn)? Zp’ Zp，因此以上計(jì)算結(jié)果可用 。 蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 模數(shù) m=4； 直徑系數(shù) q=10； 分度圓直徑 d1 =40mm， 蝸桿頭數(shù) Z1=1； 分度 圓導(dǎo)程角γ =11176。 則液壓缸的夾緊力為： F=(π/4 6 42) =2461N (471) 其中，取夾緊塊蝸輪的摩擦系數(shù)μ為 。 滾動(dòng)軸承的配合 滾動(dòng)軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與箱體或軸承套的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。 停車時(shí)，先進(jìn)行復(fù)位。使用 者對(duì) 附件頭 平時(shí)的正確維護(hù)保養(yǎng)，及時(shí)排除故障和及時(shí)修理，是充分發(fā)揮機(jī)床性能的基本保證 設(shè)備的日常維護(hù)主要分為日常點(diǎn)檢、月檢查要點(diǎn)、半年檢查要點(diǎn)、生產(chǎn)點(diǎn)檢等。凡隔班接班的設(shè)備，如發(fā)現(xiàn)上一班有嚴(yán)重違犯操作規(guī)程現(xiàn)象，必須通知班組長或設(shè)備員一起查看，并作好記錄，否則按本班違犯操作規(guī)程處理。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越 大，應(yīng)選用粘度越高的。零件圖從左往右可依次選用深溝球軸承和成對(duì)角接觸軸承，這樣既承受了徑向載荷，又承受了較小的軸向載荷。 單個(gè)油缸的主要尺寸設(shè)計(jì)計(jì)算： 活塞： 鋼筒、活塞的材料為 45 鋼，查《機(jī)械設(shè)計(jì)手冊》得抗拉強(qiáng)度為 600Mpa,取安全系數(shù)為 ，得許用應(yīng)力為： 600/=400Mpa；活塞直徑 D 為： 28mm。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì) 根 據(jù)閉式蝸桿傳動(dòng)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計(jì)，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動(dòng)效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45號(hào)鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐 磨 性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為 4555HRC。因而在要求連續(xù)精確分度中（如齒輪加工機(jī)床，數(shù)控轉(zhuǎn)臺(tái)等）或?yàn)榱吮苊鈧鲃?dòng)機(jī)構(gòu)因承受脈動(dòng)載荷（如斷續(xù)銑削）而引起扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的場合往往采用，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小限度。 傳動(dòng)方案及其分析 傳動(dòng)方案 為： 伺服電機(jī) —— 蝸桿傳動(dòng) —— 渦 輪傳動(dòng) —— 主軸附件頭 。 伺服電機(jī)的選擇 按照具體設(shè)計(jì)情況選擇 110 系列 伺服電機(jī) 。 90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全 數(shù)字控制 的正弦波電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)。大慣量，最高轉(zhuǎn)動(dòng)速度低，且隨著功率增大而快速降低。 主要參數(shù) 1 重復(fù)定位精度： 2 B軸轉(zhuǎn)速： 40 r/min A軸轉(zhuǎn)速： 40r/min 3 扭矩： T=2 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 10 設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 我們的設(shè)計(jì)過程中，本著以下幾條設(shè)計(jì)準(zhǔn)則： 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2） 分析原理和性能 3） 判別功能載荷及其意義 4） 創(chuàng)造有利的載荷條件 5） 預(yù)測意外載荷 6） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度 7） 重量要適宜 8） 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9） 根據(jù)性能組合 選擇材料 10）零件與整體之間精度的選擇 11）功能設(shè)計(jì)應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 11 第 3 章 電動(dòng)機(jī)的選擇與控制 選擇 伺服 電機(jī)來驅(qū)動(dòng) 主軸附件頭的旋轉(zhuǎn) 。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。在我國，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度出發(fā)，對(duì)數(shù)控機(jī)床的升級(jí)主要是對(duì)機(jī)床的性能和功能方面的增加。 0． Olmm，精密級(jí)的精度為177。 5″，重復(fù)定位精度177。 與同類機(jī)床相比，具有以下特點(diǎn)：車銑復(fù)合電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到 15000r/min；車削電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到 5000r/min； X/Y/Z 軸快移速度達(dá)到 30/30/30m/min；力矩電機(jī)無間隙直接驅(qū)動(dòng) B 軸?！?120176。國內(nèi)最先研制出五軸聯(lián)動(dòng)加工中心是在 1999 年，代表作是當(dāng)時(shí)江蘇常州機(jī)床總廠開發(fā)出的定梁龍門式五軸聯(lián)動(dòng)加工中心。因此在現(xiàn)代加工中心的開發(fā)中，數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的設(shè)計(jì)與制造，成為研制機(jī)床的核心任務(wù)之一，而數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，同時(shí)也起著承載工作重量、夾持工件的功能，故要重視其創(chuàng)新設(shè)計(jì)。主軸前端是一個(gè)回轉(zhuǎn)頭，能自行環(huán)繞 Z軸 360度，成為 C 軸，回轉(zhuǎn)頭上還有帶可環(huán)繞 X軸旋轉(zhuǎn)的 A 軸，一般可達(dá)177。不僅可以加工簡單的直線、斜線、圓弧，還可適應(yīng)更復(fù)雜的曲面和球形零件的加工。而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)是一種可以實(shí)現(xiàn)圓周進(jìn)給和分度運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，它常被使用于臥式的鏜床和加工中心上，可提高加工效率，完成更多的工藝，它主要由原動(dòng)力、齒輪傳動(dòng)、蝸桿傳動(dòng)、工作臺(tái)等部分組成 ，并可進(jìn)行間隙消除和蝸輪加緊，是一種很實(shí)用的加工工具。培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立工作、獨(dú)立思考和綜合運(yùn)用所學(xué)知識(shí)的技能，解決本專業(yè)范圍內(nèi)的一般工程技術(shù)問題的能力，從而擴(kuò)大、深化所學(xué)的專業(yè)知識(shí)和技能。 圖 14 CITM2021中國國際機(jī)床展 調(diào)查 統(tǒng)計(jì) 本課題的研究目的和現(xiàn)實(shí)意義 近年來，我國在超精密機(jī)床的研究方面取得了一些可喜成績，但對(duì)于一些關(guān)鍵零部件如高精度數(shù)控聯(lián)動(dòng)回轉(zhuǎn)工 作臺(tái)等，與一些技術(shù)先進(jìn)國家相比還有很大的差距。主軸設(shè)有恒溫冷卻裝置，確保主軸恒溫、精度穩(wěn)定。 C 軸回轉(zhuǎn)角度為 360176。（ 0176。概要的說，就是通過各種技術(shù)全面集成，大幅度提高生產(chǎn)效率。日本東金屬產(chǎn)業(yè)公司研制出了一種新的鑄件材料，是在鋁中添加 20％碳化硅的復(fù)合材料，可作為精密機(jī)床、高速加工機(jī)床的床身構(gòu)件。適用于大批量輪轂、盤類零件的加工 。 數(shù)控電火花主軸附件頭的定位精度主要取決于蝸桿副的傳動(dòng)精度，因而必須采用高精度蝸桿副。直流伺服 電機(jī) 分為有刷和無刷電機(jī)。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。因此，當(dāng)定子一有控制電壓，轉(zhuǎn)子立即轉(zhuǎn)動(dòng)，即具有起動(dòng)快、靈敏度高的特點(diǎn)。 3） 電機(jī)功率計(jì)算 工作所需功率為： Pw=FwVw/1000η w KW Pw=Tnw/9950η w KW 式中 T=, nw=40r/min,電機(jī)工作效率η w=，代入上式得 Pw=2 40/（ 9950 ） = 電機(jī)所需的輸出功率為： P0= Pw/η 由表 ：一對(duì)滾動(dòng)軸承的效率為η 2=；蝸桿傳動(dòng)的效率為η 3=；聯(lián)軸器傳動(dòng)效率η 4=。 3. 具有 自鎖 性。由于蝸桿齒 的左、右側(cè)面具有不同的螺距，亦即齒的左、右側(cè)面具有不同的模數(shù) m（ ??? ttm ,? 螺距）。然后由有關(guān)手冊查得要求的公差項(xiàng)目及表面粗糙度。已知：蝸桿頭數(shù)Z1A=Z1B=1，設(shè)為右旋，模數(shù) m=5mm，分度圓直徑 dA=dB=50mm，輸入功率 PA=PB=，轉(zhuǎn)速 nA=3000r/min， nC=3000r/min。并且常用的滾動(dòng)軸承絕大多數(shù)已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此使用滾動(dòng)軸承時(shí)，只要根據(jù)具體工作條件正確選擇軸承的類型和尺寸。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 29 軸承的滾動(dòng)疲勞壽命，在旋轉(zhuǎn)中，滾動(dòng)接觸面潤滑良好，則延長。 ② 安全防護(hù)、制動(dòng)（止動(dòng)）、聯(lián)鎖、夾緊機(jī)構(gòu)等裝置是否起作用。 停車后的工作 將機(jī)械、液壓、氣動(dòng)等操作手柄、伐門、開關(guān)等板到非工作位置上。 清除鐵屑，清掃工作現(xiàn)場，認(rèn)真擦凈機(jī)床。 ④ 由機(jī)動(dòng)泵或手拉泵潤滑部位是否有油，潤滑是否良好。 （ 3）排出摩擦熱、冷卻。以及與軸承的安裝、調(diào)整、潤滑、密封等有關(guān)的“軸承裝置設(shè)計(jì)”問題。 2） 計(jì)算各分力的大小 已知傳動(dòng)比 , ?? CA ii 蝸桿轉(zhuǎn)矩： mmNnPMmmNnPMCCCTAAAT???????????????? 661661 （ 462） 蝸輪轉(zhuǎn)矩： mmNmmNiMM AATAT ??????? 1 6 6 8 6 ?mmNmmNiMM CCTCT ??????? ? （ 463） 作用在蝸桿、蝸輪上的各力的大小為： NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt 121121?????????? （ 464） NNdMFFNNdMFFCCTCaCtAATAaAt1914315 1 4 8 3 3 6222153315 1 6 6 8 6 92222122212???????????? （ 465） NNFFFNNFFFctBrCrAtArAr 212212 ????? ????????? （ 466） 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 26 各分力 的方向如下圖所示 3）蝸桿軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) ⑴擬定蝸桿上零件的裝配方案 A軸方向上的蝸桿軸是從前往后裝的，裝配方案詳見裝配圖。工作日安排每年 300 工作日計(jì)，壽命為 10年。當(dāng)軸向移動(dòng)蝸桿后，亦能保證良好的嚙合。 4．效率低、制造成本較高。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 17 第 4 章 主軸附件頭 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 傳動(dòng)方案傳動(dòng)時(shí)應(yīng)滿足的要求 電火花主軸附件頭 一般由原動(dòng)機(jī) 、 傳動(dòng)裝置和 附件頭 組成，傳動(dòng)裝置在原動(dòng)機(jī)和 附件頭 之間傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，并可實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)。當(dāng)伺服電動(dòng)機(jī)失去控制電壓后，它處于單相運(yùn)行狀態(tài)，由于轉(zhuǎn)子電阻大，定子中兩個(gè)相反方向旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子作用所產(chǎn)生的兩個(gè)轉(zhuǎn)矩特性（ T1－ S T2－ S2曲線）以及合成轉(zhuǎn)矩特性（ T－ S 曲線） 交流伺服電動(dòng)機(jī)的輸出功率一般是 。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明書 13 轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅 ，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子 .空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。因此它可以用于對(duì)成本敏感的普通工業(yè)和民用 場合 。在全閉環(huán)控制系統(tǒng)中，由高精度的圓光柵發(fā)出精確到位信號(hào)，反饋給數(shù)控裝置進(jìn)行控制。 本章小 結(jié) 本章主要對(duì)數(shù)控機(jī)床發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢做了簡要介紹，分析了本課題研究的目的和意義，為完成本次設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。二是改善機(jī)床結(jié)構(gòu)。由于高速 電主軸的普遍應(yīng)用，主軸轉(zhuǎn)速也迸一步提高，有的高達(dá) 40000～ 60000r／ min，快移速度也由于直線電機(jī)的采用而提高到 lOOm／ mim 以上，很多機(jī)床的直線運(yùn)動(dòng)加速度達(dá)到 1～ 29，少數(shù)可達(dá) 39以上。 =臥式），回轉(zhuǎn)速度 30r/min。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）說明