【文章內(nèi)容簡介】 螺母副壽命的校驗?????????????????? 11 4 計算機械傳動系統(tǒng)的剛度 ?????????????? 11 機械傳動系統(tǒng)的剛度計算?????????????????? ? 11 滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計算???????????????? 12 5 驅(qū)動電動機的選用與計算 ??????????????? 13 計算折算到電動機軸上的負載慣量??????????????? 13 計算折算到電動機軸上的負載力矩??????????????? 13 計算坐標折算到電動機軸上的各種所需的力矩?????????? 14 ??????????????????? 15 6 機械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 ??????????????? 16 計算絲杠 工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率?????????? 16 計算扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率??????????????? 16 7 機械傳動系統(tǒng)的誤差計算與分析 ???????? ??? 17 ????????????????? 17 ?????? 17 ?????????????? 17 8 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號 ??? 18 ???????????????? 18 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號???????????????? 19 9 數(shù)控系統(tǒng) ??????????????????????? ??? 19 硬件設(shè)計 ?????????????????????????? 19 步進電機開環(huán)伺服原理 ???????????????????? 20 步進電機控制框圖 ?????????????????????? 21 軟件程序設(shè)計 ???????????????????????? 22 結(jié)論 ?????????????????????????????? 24 參考文獻 ??????????????????????????? 25 致謝 ????????????????????????? ????? 26 1 緒 論 進入 21世紀，我國機床制造業(yè)即面臨提升機械制造業(yè)水平的需求而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機，也遭受到進入 WTO 后激烈的市場競爭的壓力，從技術(shù)層面上來講，加速推進數(shù)控技術(shù)將是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個關(guān)鍵。 數(shù)控機床及由數(shù)控機床組成凡人制造系統(tǒng)是改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，構(gòu)建數(shù)字化企業(yè)的重要基礎(chǔ)裝備，它的發(fā)展一直受人們關(guān)注，數(shù)控機床以其卓越的柔性自動化的性能、優(yōu)異而穩(wěn)定的精度、靈捷而多樣化的功能引起世人矚目，它開創(chuàng)了機械產(chǎn)品向機電一體化發(fā)展的先河，因此數(shù)控技術(shù)成為先進制造技術(shù)的中的 一項核心技術(shù)。另一方面，通過持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進了數(shù)控機床的進一步提升。 目前，世界先進制造技術(shù)不斷興起，超高速切削、超精密加工等技術(shù)的應(yīng)用，柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計算機集成系統(tǒng)的不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求，當今數(shù)控機床正在朝著以下幾個方向發(fā)展。 高速、精密是機床發(fā)展永恒的目標。隨著科學技術(shù)突飛猛進的發(fā)展，機電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來愈高。為滿足這個復(fù)雜多變市場的需求，當前機床正向高速切削、干切削和準干切削方向發(fā)展，加工精度也在不 斷地提高。另一方面，電主軸和直線電機的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機床功能部件的面市，也為機床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。 數(shù)控機床的可靠性是數(shù)控機床產(chǎn)品質(zhì)量的一項關(guān)鍵性指標。數(shù)控機床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。 2 1 概述 數(shù)控銑床工作臺（ X、 Y 軸）參數(shù)： 工作臺工作面積尺寸長寬為 1250mm 320mm。 工作臺行程 X、 Y 軸分別為 680mm /240mm。 工作臺、夾具及工件重力 X、 Y 軸分別為 2750N/4400N。 工作臺快移速度 X、 Y 軸分別為 。 最大進給速度 X、 Y 軸分別為 。 走刀方 /垂向最大切削力為 1650N/1100N。 定位精度為 。 啟動加速時間為 30ms. 總體方案設(shè)計 設(shè)計參數(shù) 系統(tǒng)定位精度為 ，其它設(shè)計參數(shù)如 上 表： 圖 21 工作臺簡圖 初選步進電動機和絲杠 當傳動比 i=1 時，可用聯(lián)軸器直接將電機 與絲杠連接，這種結(jié)構(gòu)有利于簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。由 i=pbL??360?(公式 21)， θ b為步進電機步距角 Lo 為滾珠絲杠導(dǎo)程、p?為系統(tǒng)脈沖當量。 3 選電動機型號為 55BF009，其步矩角b?=? 選絲杠規(guī)格為 20213(FYND) 其導(dǎo)程為 4mm, 由傳動比公式pbLi ?????3600得 ???i 故可用聯(lián)軸器將電機與絲杠直接連接。 預(yù)選由廣州菱科自動化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的 LK13 系列剛性聯(lián)軸器。 初定工作臺尺寸 查《機電一體化設(shè)計手冊》，根據(jù) (GB/T 1581996)選工作臺 T 型槽尺寸如下： 深度 H=15mm 槽低寬度 B＝ 12mm 槽寬 A＝ 6mm C＝ 6mm 槽數(shù)＝ 5，間隔＝ 40mm 由工作臺 尺寸 1250*320 1250 4 320 20 初定滾珠絲杠長度 L＝ 1150mm （ 1） B 50~60 Lx+B+10~20 35~45 系統(tǒng)組成框圖 2020 20 （ 1） B 5 為了滿足以上技術(shù)要求，采取以下技術(shù)方案 （ 1）工作臺工作面尺寸（ 長 寬） 1250320； （ 2）工作臺的導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，與之相配的動導(dǎo)軌滑動面上貼得爾賽（ TurciteB）塑料軟帶。同時采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面得間隙，在背板上通過設(shè)計偏心輪結(jié)構(gòu)來消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑 ； （ 3）對滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施，并對滾珠絲杠進行預(yù)拉伸 ； （ 4）采用伺服電動機驅(qū)動 ； （ 5）采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動機與滾珠絲杠直連。 2 設(shè)計計算 (1)計算各切削力分力 取橫向方向最大切削分力 是 4000N， 即橫向切削力 Fc=4000N， 主切削力 Fz= Fc /= 縱向切削力 F1= = 垂向切削力 Fv= = （ 2）計算電動機的額定功率 若主傳動的機械效率 ?m= V=π Dn/60=PE= FzV/?m= 所以取電動機的額定功率 PE= 表 23鑲條緊固力推薦值 導(dǎo)軌形式 主電動機功率 /kw 11 15 18 貼塑滑動導(dǎo)軌 500 800 1500 2021 2500 3000 3500 6 滾動直線導(dǎo)軌 25 40 75 100 125 150 175 導(dǎo)軌摩擦力的計算 （ 1）按式（ 28a）計算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 F181。，導(dǎo)軌的動摩擦系數(shù) 181。=，查表 23 的鑲條的緊固力 fg=1500N F u=181。（ W+fg+ Fv+Fc） = （ 2）按式（ 29a）計算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 F181。0=和導(dǎo)軌靜摩擦力 F 0 F181。u0=181。（ W+ fg） =750N F 0=181。0（ W+ fg） =1000N 計算滾珠絲杠螺母副的軸向負載力 （ 1）按式（ 210a）計算最大軸向負載力 Famax Famax= F1+ F u181。= （ 2）按式（ 211a）計算最小軸向負載力 Faｍｉｎ Famin= F181。0=750N 滾珠絲杠的動載荷計算與直徑估算 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 根據(jù)已知條件，題目給的工作臺的快移速度 ，所以在接下來的計算中 工作臺的最高轉(zhuǎn)速都用 1400r/min 來計算， 取電動機的最高轉(zhuǎn)速nmax=1400r/min， i=1,則由式（ 216）得 L0=Vmax/i nmax=10mm 計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷 （ 1）估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷 將強力切削 時的軸向載荷定位最大軸向載荷 Famax，快速移動的和鉆鏜定位時的軸向載荷定位最小軸向載荷 Famin，一般切削（粗加工）精銑切削（精加工）時，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷 F2， F3分別可按下式計算： F2 = Faｍｉｎ + 20% Famax F3 = Faｍｉｎ + 5% Famax 并將計算結(jié)果填入表中 : 切削方式 軸向載荷 N 進 給 速 度（ m/min） 時間比例（ %） 備注 7 強力切削 V1= 10 F1= Famax 一般切削（粗加工） V2= 30 F2=Faｍｉｎ +20%Famax 精細切削（精加工） V3= 1 50 F3= Faｍｉｎ + 5%Famax 快移和鉆鏜定位 750 V4= Vmax 10 F4= Faｍｉｎ + Famax （ 2）計算滾珠絲杠螺母副在各種切削力方式下的轉(zhuǎn)速 ni N1=V1/L0=60r/min N2= V2/L0=80r/min N3= V3/L0=100r/min N4= V4/L0=1400r/min （ 3）按式（ 217）滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 nm nm= q1n1/100+q2n2/100+q3n3/100+q4n4/100=220r/min （ 4）按式（ 218）計算滾珠絲杠螺母副的平均載荷 Fm Fm=[F1 q1n1/（ nm100 ） + F2 q2n2/（ nm100） + F3 q3n3/（ nm100） + F4 q4n4/（ nm100） ]1/3= 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定功率 Cam （ 1）按預(yù)定工作時間估算，查表 228 得載荷性質(zhì)系數(shù) fw=，已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級為 2級，查表 229得精度系數(shù) fa=1，查表 230得可靠性系數(shù) fc=，則由式（ 219）得 Cam= Fmfw【 60 nmLh】 1/3/（ 100fcfa）