【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力 大， 磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車床已不采 用傳統(tǒng)滑 動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它 們具有摩擦性 能良好和使用壽命長等特點(diǎn)。 3 XXXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以 使用 油脂潤滑。根據(jù)滾動(dòng)體的不同，滾動(dòng)導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。后 者的承載 能力和剛度都比前者高，但摩擦系數(shù)略大。 (3) 主軸變速系統(tǒng) 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動(dòng)變速的，全功能數(shù)控車床的主傳動(dòng)系統(tǒng)大多采用 無級(jí) 變速。目前，無級(jí)變速系統(tǒng)主要有變頻主軸系統(tǒng)和伺服主軸系統(tǒng)兩種，一般采用直 流或交流 主軸電機(jī)，通過帶傳動(dòng)帶動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)，或通過帶傳動(dòng)和主軸箱內(nèi)的減速齒輪帶 動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)。 由于主軸電機(jī)調(diào)速范圍廣，又可無級(jí)調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。 (4) 刀架系統(tǒng) 按換刀方式的不同，數(shù)控車床的刀架系統(tǒng)主要有回轉(zhuǎn)刀架、排式刀架和帶刀庫的自 動(dòng)換 刀裝置等多種形式。排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為 主?；剞D(zhuǎn) 刀架是數(shù)控車床最常用的一種典型換刀刀架，通過刀架的旋轉(zhuǎn)分度定位來實(shí)現(xiàn) 機(jī)床的自動(dòng)換 刀動(dòng)作，根據(jù)加工要求可設(shè)計(jì)成四方、六方刀架或圓盤式刀架。根據(jù)刀架 回轉(zhuǎn)軸與安裝底面 的相對(duì)位置，回轉(zhuǎn)刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。排刀式刀架和 回轉(zhuǎn)刀架對(duì)刀具的數(shù)目 有一定的限制，當(dāng)需要數(shù)量較多的刀具時(shí)，應(yīng)采用帶刀庫的自動(dòng) 換刀裝置。 (5) 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 數(shù)控車床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)一般均采用進(jìn)給伺服系統(tǒng)，按其控制方式不同可分為開環(huán) 系統(tǒng) 和閉環(huán)系統(tǒng)。前者定位精度低，但它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、造價(jià)低廉；后者控制精 度高、快 速性能好，但它對(duì)機(jī)床的要求比較高，且造價(jià)較昂貴。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置 檢測(cè)裝置有： 脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。 數(shù)控車床的進(jìn)給伺 服系統(tǒng)中常用的驅(qū)動(dòng)裝置是伺服電機(jī)。伺服電機(jī)有直流伺服電機(jī)和交 流伺服電機(jī)之分。前者 [ 4]由于具有可靠性高、造價(jià)低等特點(diǎn)而被廣泛采用發(fā)展趨勢(shì) (1)高速、高精密化 。 當(dāng)前機(jī)床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)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(jī)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 4 XXXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 珠螺母強(qiáng)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(jī)床功能部件的面 市，也 [5] 為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。(2) (3) 高可靠性 數(shù)控車床設(shè)計(jì)CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模塊化 采用CAD技術(shù)以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案選擇和大件整機(jī)的 靜、動(dòng) 態(tài)特性分析、計(jì)算、預(yù)測(cè)及優(yōu)化設(shè)計(jì)，以及對(duì)整機(jī)各工作部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)模擬仿真。 這樣大大 提高了工作效率，提高設(shè)計(jì)的一次成功率，從而縮短試制周期，降低設(shè)計(jì)成本， 提高市場(chǎng)競(jìng) 爭(zhēng)能力。 (4) 功能復(fù)合化 擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍、提高效率，實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用、一機(jī)多能，即一臺(tái)數(shù)控車床既可 以實(shí) 現(xiàn)車削功能，也可以實(shí)現(xiàn)銑削加工。 [6 ](5) 智能化、網(wǎng)絡(luò)化、柔性化和集成化。 本課題設(shè)計(jì)的數(shù)控車床的主要參數(shù)如下： 工件最大回轉(zhuǎn)直徑：0500mm ,最大加工直徑：/400mm 橫向最大行程(X軸）:180mm,縱向最大行程(Z軸）:650mm 最大 車削長度：500mm 。X, Z軸的最小設(shè)定單位為：. 主軸最大/最小轉(zhuǎn)速：Z) = 100D 4000/45r/min 快速進(jìn)給速度:縱向：15m/ min，橫向：8m / min 研究方法 第一步，明確設(shè)計(jì)要求，找出研究的重難點(diǎn)：普通數(shù)控車床最基本的要求是精度達(dá) 標(biāo)， 穩(wěn)定可靠，操作、維修、保養(yǎng)方便，壽命較長，此外力求外型美觀。 第二步，進(jìn)工廠觀摩，大量收集國內(nèi)外相關(guān)資料，吸取專家的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 第三步，初步確定總體設(shè)計(jì)方案： 軟件方面 綜合考慮功能、價(jià)格、技術(shù)先進(jìn)、服務(wù)方便等因素，以及數(shù)控系統(tǒng)所具有的功 5 XXXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 能是否與CK20的性能相匹配，盡量減少過剩的數(shù)控功能。選擇了 SINUMERIK 802D機(jī)床微 機(jī)控制系統(tǒng)。 硬件方面 (1) (2) (3) 根據(jù)機(jī)床性能要求，確定機(jī)床支承件結(jié)構(gòu)形式為斜床身結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行總體布 局； 選擇主電機(jī)。根據(jù)切削力大小及機(jī)床的變速要求，初步確定主電機(jī)型號(hào)； 設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)及箱體。由主電機(jī)的變速范圍，確定變速箱的減速級(jí)數(shù)以及 傳 動(dòng)方式。 6 XXXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 傳 動(dòng) 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計(jì) 數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應(yīng)滿足普通機(jī)床主傳動(dòng)要求外，還提出以下要求： 具有更大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速； 具有較高的精度和剛度、傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低； 具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。 數(shù)控機(jī)床需要自動(dòng)換刀、自動(dòng)變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端 面時(shí)， 需要切削直徑的變化，主軸必須通過自動(dòng)變速，以維持切削速度基本恒定。這些 自動(dòng)變速又 是無級(jí)變速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度，這樣有利于 提高加工精度， 又有利于提高切削效率。無級(jí)調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù) 控機(jī)床一般采用由直 流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電氣無級(jí)變速。由于數(shù)控機(jī)床的 主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍較大， 單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī) 的功率扭矩特性也難于直接與 機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。因此，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)變 速系統(tǒng)常常在無級(jí)變速電機(jī)之后串 聯(lián)機(jī)械有級(jí)變速傳動(dòng)，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和 轉(zhuǎn)矩特性。 有級(jí)變速的自動(dòng)變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。 液壓變速機(jī)構(gòu)是通過液壓缸、活塞桿帶動(dòng)撥叉推動(dòng)滑移齒輪移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)變速，雙聯(lián) 滑移 齒輪用一個(gè)液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個(gè)液壓缸（差動(dòng)油缸）實(shí)現(xiàn)三位 移動(dòng)。液 壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。但變速時(shí)必須主軸 停車后才能進(jìn) 行，另外，它增加了數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來的電信 號(hào)轉(zhuǎn)換成電磁閥的 機(jī)械動(dòng)作，然后再將壓力油分配到相應(yīng)的液壓缸，因而增加了變速的 中間環(huán)節(jié)，帶來了更多 的不可靠因素。 電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運(yùn)動(dòng)的元件，由于它便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)操作，并 有現(xiàn) 成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動(dòng)裝置中常用的操作