【正文】 控機(jī)床。正因為如此，目前世界上也只有少數(shù)廠商能夠生產(chǎn)高性能的數(shù)控工具磨床。 本設(shè)計的主要內(nèi)容和方法 本設(shè)計為縱向進(jìn)給運動的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩機(jī)計算，確定伺服電機(jī)等。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動機(jī)和驅(qū)動機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺、主軸箱等按程序的規(guī)定運動。 進(jìn)給驅(qū)動電動機(jī)類型的確定 早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種 :負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量 ， 其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。 二．滾珠絲杠副的工作原理： 滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖所示。如圖 所示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。在省電方面很有幫助。安裝時將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類 ， 外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。 兩端固定 絲杠兩端均固定。） Fm — 等效負(fù)載荷（ N） af — 精度系數(shù)（查表精度為 3級取 af 為 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 25 頁 共 47 頁 4. 滾珠絲 杠螺母副支撐用的軸承 絲杠的設(shè)計可知，絲杠兩端的軸承主要承受軸向力，徑向力，根據(jù)《機(jī)械設(shè)計手冊》，可知用角接觸球軸承。 軸承的壽命 ： 參考《機(jī)械設(shè)計》公式（ 135）可知， 6106010 36h ???????????????? ? 故所選軸承符合要求。為了保證足夠的角加速度，以滿足系統(tǒng)反應(yīng)的靈敏度，將不得不采用轉(zhuǎn)距過大的電動機(jī)和它的控制系統(tǒng)。），因此，步進(jìn)電機(jī)和軸之間無需減速裝置，脈沖當(dāng)量 錯誤 !未找到引用源。 (4)響應(yīng)頻率 在某一個頻率范圍內(nèi)，步進(jìn)電機(jī)可以任意運行而不丟步，則這一最大頻率稱為響應(yīng)頻率。它是繞組內(nèi)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 31 頁 共 47 頁 的電流及失調(diào)角 (轉(zhuǎn)子偏離空 載時的初始穩(wěn)定平衡位置的電度角度 )的函數(shù)。=。選擇伺服電動機(jī)應(yīng)能滿足下述條件： ，負(fù)載轉(zhuǎn)距應(yīng)小于或等于電動機(jī)額定轉(zhuǎn)距。絲杠軸承種類很多，但從目前的情況來看，占優(yōu)勢的兩種是：接觸角為 60 度的推理角接觸球軸承和滾針一雙推理滾子組合軸承。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 NFF a 1694m a xbm a x ?? 則 mNCFKKaa ?/6 4 231m a xc ???????? 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 m a x m a x1 1 1 1 1 1 1 0 . 0 0 3 6 8 91 2 8 3 . 2 1 6 5 4 . 4 9 7 2 3 . 5 1s b cK K K K? ? ? ? ? ? ? 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 故 m a x 7 2 3 .5 1 /K N m?? 。 F為磨削力 (N) 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 tC 為切削系數(shù) ； av 為工件圓周進(jìn)給速度 m/min ； Pa 為磨削深度 mm； f 軸向進(jìn)給量 mm/r； NF 1 9 2 0 0 ????? 在一般磨削中； Fx=(~)Fc Fy=(~)Fc NFF NFF YX 1 1 5 21 9 2 9 6 01 9 2 ???? ???? 導(dǎo)軌受到移動部件的全部質(zhì)量（包括機(jī)床夾具和工件的質(zhì)量） m=50kg 所受重力W=500N)，查表知緊固件的重力為 f=1000N,取導(dǎo)軌動摩擦系數(shù) ?? ，則 : ? ? ? ? NFyFWF 5 4 21 1 5 29 6 01 0 0 05 0 0* ????????? ?? 計算在不磨削削 狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 0F? 和 0F ? ? ? ?? ? ? ? NWF NWF 3001000500* 2251000500*000 ????? ????? ??? 算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 計算最大軸向負(fù)載力 maxaF NFFF y 1 6 9 45421 1 5 2a m a x ????? ? 計算最小軸向負(fù)載力 minaF NFF 22 50a m in ?? ? 絲杠的平均載荷 Fm ? ? NFFF 1 2 0 432m 21 ??? 確定所絲杠受的最大載荷 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 NnTffff ff mhkhtwma3161060Ca ???????? wf — 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)（查表可知，當(dāng)一般運轉(zhuǎn)時， wf 為 ， 取 wf 為 。 一端固定 —— 另一端支承 絲杠一端固定，另一端支承。因此滑動絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通車床中。彈性又分金屬彈性聯(lián)軸器與非金屬彈性聯(lián)軸器，如簧片聯(lián)軸器，輪胎聯(lián)軸器等。如圖 所示，它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個△ L0 的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位實現(xiàn)預(yù)緊。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。其特點是：傳動效率高，一般為 η =～ ；傳動靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行； 使用壽命長；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，亦可將直線運陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 10 頁 共 47 頁 動變成旋轉(zhuǎn)運動；軸向運動精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時無空行程；珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。 從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。高檔精密機(jī)床使用。另外，機(jī)械傳動部件的設(shè)計好壞對進(jìn)給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大。因此，研發(fā)刃磨微細(xì)刀具的數(shù)控工具磨床也是未來數(shù)控工具磨床的發(fā)展方向。 S20E 磨削中心，還可以集成全自動拾取式上料系統(tǒng)，容納多達(dá) 16 支自由尺寸的各種刀具。 數(shù)控機(jī)床的 組成分類及特點 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。 在國內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。 支撐方式 ....................................................... 25 失效形式 ....................................................... 27 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 Ⅱ 頁 共 2 頁 5. 伺服驅(qū)動系統(tǒng)的設(shè)計計算 .............................................錯誤 !未定義書簽。本人授權(quán) 大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。對本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。 根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形 錯誤 !未定義書簽。采用先進(jìn)的刀具刃磨機(jī)床和有效經(jīng)濟(jì)的工藝方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技術(shù)水平提高的一個重要保證。 數(shù)控工具磨床是精度效率高、制造修磨范圍廣的刀具刃磨機(jī)床。第二代產(chǎn)品是數(shù)控萬能刀具“磨削中心”，它適用于刀具的連續(xù)加工，使刀具制造工藝高度集成，工件一次裝夾，通過幾組獨立砂輪的轉(zhuǎn)塔磨頭來完成多道工序復(fù)合加工，加工過程中自動更換砂輪，因而刀具制造精度高，適用于 復(fù)雜形狀型面刀具的精密磨削。隨著電主軸技術(shù)、直線電機(jī)技術(shù)、大導(dǎo)程高速精密滾珠絲杠副和新型高精度導(dǎo)軌的發(fā)展，高速和超高速數(shù)控工具磨床也是未來發(fā)展的一個重要方向。進(jìn)給傳動部件一般認(rèn)為是從電機(jī)到工作臺之間的傳 動鏈。用的最多。 交流伺服電動機(jī) ： 輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī) ， 稱為交流電機(jī) ， 它實際上就是兩相異步電動機(jī) ， 所以有時也叫兩相伺服電動機(jī)。 其特點是：摩擦系數(shù)小，僅為 ，；平穩(wěn)性高；反向間隙??；但是，靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對有的清潔度要求高，如果在運動中供油忽然中斷，將造成不良后果。缺點是反向器加工困難。例如， z1=81， z2=80，滾珠絲杠的導(dǎo)程為 t=6mm 時， s=6/6480≈ 。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 第 14 頁 共 47 頁 同步齒輪帶傳動具有帶傳動和鏈傳動的共同優(yōu)點 ,與齒輪傳動相比它結(jié)構(gòu)更簡單 ,制造成本更低 ,安裝調(diào)整更方便。 絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動扭矩要求。 一端固定 —— 一端自由 絲杠一端固定，另一端自由。 磨削深度 2mm； 進(jìn)給量 。當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 300Ya L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 minsK 2 2532m i n3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 4 2 7 . 7 3 /4 4 3 0 0s YdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 當(dāng) 100Ja L mm?? 時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 maxsK 2 2532m a x3 . 1 4 2 7 . 9 2 . 1 1 01 0 1 2 8 3 . 2 1 /4 4 1 0 0s JdEK N mL? ?? ? ? ?? ? ? ?? 已知滾動體直徑 dq=，滾動體個數(shù) Z= 60???。固定端軸承都可以同時承受軸向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。 膠合。 參照普通工具磨床的參數(shù)，其定位精度一般在177。 (3)轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩 (或定位轉(zhuǎn)矩 )，是指繞組不通電時電磁轉(zhuǎn)矩的最大值，或轉(zhuǎn)角不超過一定值時的轉(zhuǎn)矩值。它是指在一定負(fù)載下直接起動而不丟步的極限頻率。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動器接收到一個脈沖信號，它就驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動一個固定的角度 (稱為“步距角” )，它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運行的。根據(jù)負(fù)載轉(zhuǎn)距的計算，切削轉(zhuǎn)距加上摩擦轉(zhuǎn)距，應(yīng)小于或等于電動機(jī)的額定轉(zhuǎn)距。疲勞點蝕是軸承最常見的失效形式。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這 種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。余程 +螺母長度 +支承 ≈（ ～ ）行程 +（ 25～ 30） Ph 取 L=(179。進(jìn)給系統(tǒng)對微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈 ， 它采用硬質(zhì)塑料制成 ， 其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反 ， 并稍有間隙 ， 這樣可避免摩擦力矩 ， 但防塵效果差。 無側(cè)隙、剛性高 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ,在實際用于機(jī)械裝置等時 ,由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。如圖 所示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動。 內(nèi)滾道外滾道( ) ( ) 圖 滾珠絲杠螺母副工作原理圖 圖 螺紋滾道法向截面形式 三．常用的循環(huán)方式有兩種： （ 1） 外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后，通過螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工 作性能得以充分發(fā)揮。一般電動機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動的，而步進(jìn)電動機(jī)則有定位和運轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動，每給它一個脈沖信號 ，它就轉(zhuǎn)過一定的角度。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給 傳 動系統(tǒng)是一種位置隨動與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運動命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動鏈的坐標(biāo)運動。設(shè)計應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律，確定設(shè)計步 驟時，應(yīng)把整個數(shù)控工具磨床 Z向進(jìn)給傳動系統(tǒng)分成若干個子系統(tǒng)進(jìn)行，待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。最近幾年國內(nèi)也有一些廠家研制開發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn)品不但成本很高，而且由于通用的 CNC 系統(tǒng)沒有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實現(xiàn)刀具 (特別是復(fù)雜刀具 )的磨削加工。概括起來，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點 ： ，尤其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； ，一般約提高效率 35 倍，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率510 倍； ； ，改善了勞動條件； 。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。 導(dǎo)軌結(jié)構(gòu) ........................................ 錯誤 !未定義書簽。導(dǎo)軌全部采用燕尾型精密滾珠直線導(dǎo)軌，具有精密高，摩擦系數(shù)小，壽命長等特點。陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計論文 畢業(yè)設(shè)計說明書 題 目 刀具刃磨中心 Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計與建模