【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 戰(zhàn)略考慮。我國(guó)是制造大國(guó) ,在世界產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移中要盡量接受前端而不是后端的轉(zhuǎn)移 ,所以 ,我們應(yīng)站在國(guó)家安全戰(zhàn)略的高度來(lái) 重視數(shù)控技術(shù)和產(chǎn)業(yè)問(wèn)題。首先從社會(huì)安全看 ,因?yàn)橹圃鞓I(yè)是我國(guó)就業(yè)人口最多的行業(yè) ,制造業(yè)發(fā)展不僅可提高人民的生活水平 ,貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2021 年 1 月 15 日 而且還可緩解我國(guó)就業(yè)的壓力 ,保障社會(huì)的穩(wěn)定 。其次從國(guó)防安全看 ,西方發(fā)達(dá)國(guó)家把高精尖數(shù)控產(chǎn)品都列為國(guó)家的戰(zhàn)略物質(zhì) ,對(duì)我國(guó)實(shí)現(xiàn)禁運(yùn)和限制 ,“東芝事件”和“考克斯報(bào)告”就是最好的例證。 (2)發(fā)展策略。從我國(guó)基本國(guó)情的角度出發(fā) ,以國(guó)家的戰(zhàn)略需求和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,以提高我國(guó)制造裝備業(yè)綜合競(jìng)爭(zhēng)能力和產(chǎn)業(yè)化水平為目標(biāo) ,用系統(tǒng)的方法 ,選擇能夠主導(dǎo) 21 世紀(jì)初期我國(guó)制造裝備業(yè)發(fā) 展升級(jí)的關(guān)鍵技術(shù)以及支持產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的支撐技術(shù)、配套技術(shù)作為研究開發(fā)的內(nèi)容 ,實(shí)現(xiàn)制造裝備業(yè)的跨躍式發(fā)展。強(qiáng)調(diào)市場(chǎng)需求為導(dǎo)向 ,即以數(shù)控終端產(chǎn)品為主 ,以整機(jī)如量大面廣的數(shù)控車床、銑床、高速高精高性能數(shù)控機(jī)床、曲型數(shù)字化機(jī)械、重點(diǎn)行業(yè)關(guān)鍵設(shè)備等 帶動(dòng)數(shù)控產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。重點(diǎn)解決數(shù)控系統(tǒng)和相關(guān)功能部件 數(shù)字化伺服系統(tǒng)與電機(jī)、高速電主軸系統(tǒng)和新型裝備的附件等 的可靠性和生產(chǎn)規(guī)模問(wèn)題。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有高可靠性的產(chǎn)品 。沒(méi)有規(guī)模就不會(huì)有價(jià)值低廉而富有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品 。當(dāng)然 ,沒(méi)有規(guī)模中國(guó)的數(shù)控裝備最終難有出頭之日。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2021 年 1 月 15 日 第二章 總體方案的確定 機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇 ⑴ 導(dǎo)軌副的選用 要設(shè)計(jì)的 XY 工作臺(tái)用來(lái)配套輕型的立式數(shù)控銑床的，需要承受的載荷不大，但脈沖當(dāng)量小、定位精度高，因此，決定選用雙矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 ⑵ 絲杠螺母的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過(guò)絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足 的脈沖當(dāng)量和177。 的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無(wú)能為力，只有選用滾珠絲杠才能達(dá)到。滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響 應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高，預(yù)緊后可消除反向間隙。 ⑶ 減速裝置的選用 不需要減速裝置 ⑷ 伺服電動(dòng)機(jī)的選用 任務(wù)書規(guī)定的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到 ，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有 1000mm/min。因此，本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的私服電動(dòng)機(jī)，如交流伺服電動(dòng)機(jī)或直流伺服電動(dòng)機(jī)等，可以選用性能好一些的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，如混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。 ⑸ 檢測(cè)裝置的選用 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)還是 偏高，所以只需要選用開環(huán)控制就可以了。 考慮到 X.、 Y 兩個(gè)方向的加工范圍相同，承受的工作載荷相差不大，為了減少設(shè)計(jì)工作量， X、 Y 連個(gè)坐標(biāo)的導(dǎo)軌副、絲杠螺母副、伺服電動(dòng)機(jī)，以及檢測(cè)裝置擬采用相同的型號(hào)與規(guī)格。 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ⑴ 設(shè)計(jì)的 XY 工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有單坐標(biāo)定位、兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)應(yīng)該設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。 ⑵ 對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制，選用。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2021 年 1 月 15 日 ⑶ 設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇 CPU 之后，還需要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、鍵盤與顯示電路、 I/O 接口電路、 D/A 轉(zhuǎn)換電路、串行接口電路等。 ⑷ 選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2021 年 1 月 15 日 第三章 機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算與選型 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件的重量估算 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來(lái)進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、滾珠絲杠副、矩形導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌坐等，估計(jì)重量約為 800N。 銑削力的計(jì)算 設(shè)零件的加工方式為立式銑削，采用硬質(zhì)合金立銑刀，工件的材料為碳鋼。查得立銑時(shí)的銑削力計(jì)算公式為： znadfaF pzee ?? （ 61） 今選擇銑刀直徑 mmd 15? ，齒數(shù) 3?z ，為了計(jì)算最大銑削力，在不對(duì)稱銑削情況下，去最大銑削寬度 mmae 15? ，被吃刀量 mmap 8? ，每齒進(jìn)給量 mmf ? ，銑刀轉(zhuǎn)速 min/300rn? 。則由式（ 61）最大銑削力： NNF pzec ???????? ? 采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值可有表查得，考慮逆銑時(shí)的情況，可 估 算 三個(gè) 方 向的 銑 削力 分 別為 ： NFF cf ?? ， NFF ce ?? ，N　Ff cfn ?? ?，F(xiàn)考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力 NFF ez 556?? ，受到水平方向的銑削力分別為 Ff和 Ffn。將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向（絲杠軸線方向），則縱向銑削力 NFF fx 1609?? ,徑向銑削力 NFF fny 366?? 。 導(dǎo)軌的計(jì)算 直接選用直線雙矩形導(dǎo)軌就符合要求，可以不用計(jì)算。 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算與選型 ⑴ 最大工作載荷 Fm 的計(jì)算 如前面所述，在立銑時(shí)，工作臺(tái)受到進(jìn)給方向的載荷（與絲杠軸線平行） NFx 1609? ，受到橫向的載荷（與絲杠軸線垂直） NFy 366? ，受到垂直方向的載荷（與工作臺(tái)面垂直） NFz 556? 。 貴州大學(xué)本科課程設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 26 頁(yè) 2021 年 1 月 15 日 已知移動(dòng)部件總 重量 G=800N，按矩形導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算，查表，去顛覆力矩影響系數(shù)K=，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦因數(shù) ?? 。求得滾珠絲杠副的最大工作載荷為： NGFFKFF yzxm 1 8 3 9)]8 0 0 03 6 65 5 6([)( ??????????? ? ⑵ 最大動(dòng)載荷 FQ的計(jì)算 設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度 min/400mmv ? ，初選絲杠導(dǎo)程mmph 5? ，則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速 m in/80/ rpvn h ?? 。 取滾珠絲杠的使用壽命 T=15000h，代入 60 10/60nTL ? ，得絲杠壽命系數(shù) 720?L (單位為： r610 )。 查表，取載荷系數(shù) ?wf ，軌道硬度為 60HRC 時(shí)，取硬度系數(shù) ?Hf ，代入式，求得最大動(dòng)載荷： NFffLF mHwQ 1 0 7 1 01 8 3 0 ?????? ⑶ 初選型號(hào) 根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查表，選 FYND 系列 20214 型滾珠絲杠副，其公稱直徑 0d 為 20mm，外徑為 1d ,底徑 2d 為 ,導(dǎo)程 hp 為 5mm，循環(huán)滾珠為 4 圈 ? 1 列，滾珠直徑 wD 為 ,螺母的安裝尺寸 L=80mm 精度等級(jí)取 5級(jí)，額定動(dòng)載荷為 11082N，大于 FQ，滿足要求。 ⑷ 鋼度的驗(yàn)算 1) XY 工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支撐均采用“單推 單推”的方式，滾珠絲杠受工作 載 mF 的作用而引起螺距 hP 的變化量 1? . 1? mmES aF 2601839 5m ??? ???? 其中絲杠截面積 222 ???? ?? d