【文章內(nèi)容簡介】 LC——臨界轉(zhuǎn)速計算長度：?。弧踩禂?shù)，；——材料的密度： ——絲杠支撐方式系數(shù)，查表，則可見遠(yuǎn)大于，滿足要求?？紤]到本設(shè)計的絲杠較長，故采用一端固定、另一端游動的支撐方式，固定端選用成對絲杠軸承組合，額定動載荷，預(yù)緊力為2000N .計算軸承動載荷 壽命系數(shù)為： 式中 ——壽命系數(shù)： ——可靠性為90%的額定壽命，取為10000h；——轉(zhuǎn)速系數(shù)： ；計算轉(zhuǎn)速取最高轉(zhuǎn)速，取； 故能滿足要求。已知：軸承的接觸剛度，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度當(dāng)導(dǎo)軌運(yùn)動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中，L植分別為750mm和100mm。螺母座剛度。軸向拉壓總剛度為：絲杠拉壓振動的固有頻率由計算可知，絲杠拉壓振動的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min，所以能滿足要求。 絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度 由《機(jī)械設(shè)計手冊》得平移物體的轉(zhuǎn)動慣量為 絲杠的轉(zhuǎn)動慣量為 絲杠扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率為： 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于1500r/min，所以，能滿足要求。3. 6傳動精度計算絲杠的拉壓剛度 由以上的各條件可知 最小機(jī)械傳動剛度為 最大機(jī)械傳動剛度 因此得到由于機(jī)械傳動裝置所引起的定位誤差為其中，F(xiàn)0為空載時導(dǎo)軌的靜摩擦力。 導(dǎo)軌的選型及計算導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。例如車床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，本設(shè)計的三坐標(biāo)測量機(jī)的導(dǎo)軌也屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌的動導(dǎo)軌與支撐的靜導(dǎo)軌之間的相對運(yùn)動速度較低。滾動導(dǎo)軌在兩導(dǎo)軌面間裝有球、滾子或滾針等滾動元件，具有滾動摩擦性質(zhì)，廣泛的用于進(jìn)給運(yùn)動導(dǎo)軌領(lǐng)域。貼塑導(dǎo)軌也具有良好的減摩性。直線運(yùn)動滾動支撐中，滾動體作循環(huán)運(yùn)動的直線滾動導(dǎo)軌叫做直線滾動導(dǎo)軌副組件，（見下圖）。圖37 滾動導(dǎo)軌副的形狀直線滾動導(dǎo)軌副包括軌條和滑快兩部分。導(dǎo)軌通常為兩根，裝在支撐件上，見上圖。每根導(dǎo)軌條上有兩個滑塊，固定在移動件上。如移動件較長，也可以在一根導(dǎo)軌條上裝3個或3個以上滑塊。如移動件較重，也可以用3根或3根以上的導(dǎo)軌條。如果移動件的剛度較高，則少裝為好。 滾動導(dǎo)軌副的預(yù)緊直線滾動導(dǎo)軌副分為整體型直線滾動導(dǎo)軌副和分離型直線滾動導(dǎo)軌副。整體型的直線滾動導(dǎo)軌副由制造廠用選配不同直線鋼球的辦法來決定間隙或預(yù)緊。可根據(jù)要求的預(yù)緊定貨，不需自己調(diào)整。分離型直線滾動導(dǎo)軌副，應(yīng)由用戶根據(jù)需要。滾動導(dǎo)軌多采用潤滑脂潤滑。常用的牌號為ZL2鋰基潤滑脂（GB732487，2號）它的優(yōu)點(diǎn)是不會泄露，不需經(jīng)常加油。缺點(diǎn)是塵屑進(jìn)入后易磨損搗鬼，因此對防護(hù)要求較高。易被污染又難以防護(hù)的地方，可用潤滑油潤滑。 橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計計算（同以上方法） 縱向、橫向的移動工作臺的裝配圖見（圖31）第4章 夾具的初步設(shè)計機(jī)床夾具是機(jī)械加工工藝系統(tǒng)的一個重要組成部分。為保證工件某個工序的加工精度要求，必須使工件在機(jī)床相對測頭的測量運(yùn)動處于準(zhǔn)確的相對位置。當(dāng)用夾具裝夾測量某工件件時，是通過夾具來實(shí)現(xiàn)這一要求的。而要實(shí)現(xiàn)這一要求，又必須滿足三個條件：；；。這里涉及了三層關(guān)系，：零件相對夾具、夾具相對機(jī)床、零件相對機(jī)床。工件的最終精度是由零件相對機(jī)床獲得的。所以“定位：也涉三層關(guān)系：工件在夾具上的定位、夾具相對機(jī)床的定位，而工件相對于機(jī)床的定位是間接通過夾具來保證的。工件定位以后必須通過一定的裝置產(chǎn)生夾緊力把工件固定，使工件保持在準(zhǔn)確定位的位置上，否則，在加工過程中因受外界的影響而發(fā)生位置變化或引起震動，破壞原來的準(zhǔn)確定位，無法保證測量要求。這種夾緊力的裝置變是夾緊裝置。夾緊裝置的設(shè)計與計算是本章的主要內(nèi)容。1．穩(wěn)定地保證工件的測量精度2．提高機(jī)械加工的勞動強(qiáng)度3．結(jié)構(gòu)簡單，有良好的結(jié)構(gòu)工藝和勞動條件4．應(yīng)能降低工件的測量成本簡而言之，設(shè)計夾具時必須使測量精度、生產(chǎn)率，勞動條件和經(jīng)濟(jì)性等幾方面達(dá)到辨證統(tǒng)一。其中保證測量精度是基本的要求。為了提高生產(chǎn)率采用先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動裝置，往往會增加夾具的制造成本，但當(dāng)工件的批量增加到一定的規(guī)模時，將因單件工時下降所獲得的經(jīng)濟(jì)效率而得到補(bǔ)償，從而降低工件的制造成本。因此所設(shè)計的夾具其復(fù)雜程度和工件的效率必須使生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。但是，任何技術(shù)措施都會遇到某些特殊的情況，設(shè)計夾具時，對質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和經(jīng)濟(jì)性幾方面，有時也有側(cè)重。如對于位置精度要求很高的測量，往往著眼于測量精度。再設(shè)計過程中必須深入生產(chǎn)實(shí)際進(jìn)行調(diào)查研究，廣泛征求操作者的意見，吸先進(jìn)經(jīng)驗在此基礎(chǔ)上擬出初步設(shè)計方案，經(jīng)過考慮，然后定出合理的方案進(jìn)行夾具的設(shè)計。機(jī)床夾具是機(jī)械制造中一項重要的工藝裝備。工件再機(jī)床上測量時，為保證測量精度和提高效率，必須上工件再機(jī)床上相對測頭占有正確的位置，這個過程稱為定位。為了克服測量過程工件受到外界的作用而破壞定位，還必須對工件施加夾緊力，這個過程稱為夾緊。定位和夾緊兩個綜合稱為裝夾，完成工件裝夾的工藝裝備稱為機(jī)床夾具。機(jī)床夾具按通用化程度可分為兩大類。第一類機(jī)床夾具是由機(jī)床附件廠或?qū)ｉT的工具制造廠制造的。：1） 可以縮短輔助時間，提高勞動生產(chǎn)率由于采用了專門的元件使工件能迅速地妝家在夾具中，而夾具則通過定位鍵、對刀塊、導(dǎo)向套等專門裝置也能很快地妝家在機(jī)床上并調(diào)整好位置，此外還可以采用多件、多位、多快、增力、機(jī)動等夾緊裝置。2） 易于保證加工精度穩(wěn)定由于夾具在機(jī)床上的裝夾位置及工件在夾具中的裝夾位置均確定，對加工或測量一批工件來說是固定不變的，因此在加工過程中工件和測頭始終保持正確的相對工作位置，為穩(wěn)定地保證加工精度創(chuàng)造了條件。3） 可擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，采用專門夾具可代替某種機(jī)床的作用。4） 可以減輕勞動強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)采用夾具后可以降低對工人技術(shù)水平的要求，使工人操作方便，生產(chǎn)安全和減輕體力勞動。1）定位元件它與工件的定位基準(zhǔn)相接觸，用于確定工件在夾具中的正確位置。2） 夾緊裝置這是用于夾緊工件的裝置，在測量時使工件在夾具中保持既定位置。3）對測頭元件這種元件用于確定夾具與測頭的相對位置。4） 夾具體這是用于聯(lián)接夾具各元件及裝置，使其成為一個整體的基礎(chǔ)件。它與機(jī)床相結(jié)合，使夾具相對機(jī)床具有確定的位置。5） 其它元件及裝置有些夾具根據(jù)工件的加工要求，要有分度機(jī)構(gòu)，銑床夾具還要有定位鍵等以上這些組成部分，并不是對每種機(jī)床夾具都是缺一不可的，但是任何夾具都必須有定位元件和夾緊裝置，它們是保證加工精度的關(guān)鍵，目的是使工件“定位、夾牢”。螺旋夾緊裝置是從楔塊夾緊裝置轉(zhuǎn)化而來的，相當(dāng)于把楔塊饒在圓柱體上，轉(zhuǎn)動螺旋時即可夾緊工件。如圖所示為螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。若采用螺感桿頭部直接與工件接觸，則一方面會壓傷工作表面，另一方面轉(zhuǎn)動螺桿時會帶動工件偏轉(zhuǎn)而破壞定位，因此在螺桿頭部裝上浮動的壓塊，如上圖所示。壓塊的結(jié)構(gòu)形式較多，如圖為兩種標(biāo)準(zhǔn)形式，壓塊通過螺桿頭部的螺紋，旋入壓塊的槽中而浮動。圖41用于已加工表面，圖二用于未加工表面。壓塊的材料一般用45鋼，淬硬至HCR4348。螺桿的材料也常用45，淬硬至HCR3338，螺紋精度為3級。有壓塊、螺桿、手柄的結(jié)構(gòu)已有標(biāo)準(zhǔn)，參考《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》。各尺寸如圖所示。圖41 夾緊裝置的浮塊 螺旋夾緊力計算工件處于夾緊時，根據(jù)力矩的平衡原理有式中 M —— 作用于螺旋桿的原始力矩； M1 —— 螺母給螺桿的反力矩； M2 —— 工件螺桿的反力矩； 式中 F2 —— 工件對螺桿的摩擦阻力； —— 摩擦力矩計算半徑。 夾緊工件后，根據(jù)力的平衡原理有： 而 故 式中 a—— 螺旋升角，一般為a=2—4度； —— 螺母與螺桿間的摩擦角； —— 工件與螺桿頭部間的摩擦角； R1的數(shù)值與螺桿頭部或壓塊的形狀有關(guān)。 螺旋夾緊的自鎖性能和傳力系數(shù) 楔塊夾緊裝置的自鎖條件為a《，而螺旋夾緊裝置的螺旋升角很小，故自鎖性能好。 傳力系數(shù)為： 因為螺旋升角小于楔塊升角，而L大于r1和r2，所以螺旋夾緊裝置的傳力系數(shù)遠(yuǎn)比楔塊夾緊裝置的大。 由于螺旋夾緊裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，夾緊行程大，傳力系數(shù)大，自鎖性能好，所以廣泛用于手動夾緊。但夾緊緩慢，效率低。：1． 自鎖性好夾緊可靠。2． 螺旋夾緊增力比較大，可達(dá)65140倍。一般夾具上利用螺紋M8M14。3． 螺旋夾緊的行程不受限制，但費(fèi)時效率低。4． 結(jié)構(gòu)簡單，應(yīng)用廣泛。 如第四章縱向私服系統(tǒng)的設(shè)計計算第5章 三坐標(biāo)測量機(jī)的測頭裝置傳感器的原理由于制造技術(shù)和機(jī)床設(shè)計新近的發(fā)展趨勢，在制造業(yè)這個領(lǐng)域監(jiān)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了新的要求。無數(shù)不同類型的傳感器在監(jiān)控生產(chǎn)和測量方面得到了應(yīng)用。另一方面還有直接測量系統(tǒng)和間接測量系統(tǒng)的傳感器也有區(qū)別。就連續(xù)測量的傳感器系統(tǒng)而言，測量變量貫穿整個測量過程。電感傳感器電感傳感器不象刻度尺或干涉儀，它是一種模擬位置傳感器。再毫米和厘米范圍內(nèi)普遍應(yīng)用的測量位移的傳感器是線形變化的微分變換器線形變化微分變換器，由三個線圈組成。將一個典型頻率為5kHz的交流電壓加到初始線圈上，初始線圈會感應(yīng)藕荷到二級線圈。磁芯線形比例變化。通過分析信號相位與參考相位的關(guān)系確定磁芯的位移方向。同樣的方法，相位靈敏測器的輸出與位移成線形比例關(guān)系，由于應(yīng)用兩個記數(shù)線路，非線性部分被除去。雙簧片式三向電感測頭（圖二）雙簧片式三向電感測頭無摩擦、無間隙。測頭在三個方向上都有傳感器，可作掃描或數(shù)控自動檢測的自動化測頭。雙簧片式電感測頭的結(jié)構(gòu)形式較多。圖一是其中一種結(jié)構(gòu)，由三部分組成：一是感受部分，它由傳感器7組成，當(dāng)發(fā)生位移時，各向傳感器發(fā)出各自的信號；二是測力機(jī)構(gòu)，采用電磁式測力機(jī)構(gòu)8，當(dāng)測量向一個方向運(yùn)動時，為了預(yù)加測力，電磁測力機(jī)構(gòu)向接觸力方向產(chǎn)生磁測力，同時給測頭1個預(yù)偏量，當(dāng)觸頭與工件接觸時，即腿壓測頭直至過零發(fā)信這一過程完成后，電磁力有按新的測量要求施加到它向，如果一個坐標(biāo)緊鎖時，則那個坐標(biāo)的電磁力應(yīng)釋放開；三是零位鎖緊機(jī)構(gòu)，三向測頭的三個方向不是同時工作的，往往需要鎖緊一向或兩向，鎖緊機(jī)構(gòu)用電磁鐵操縱，需要緊鎖時，將線圈13的電流斷開，則銜鐵14被一塊永久磁鐵11吸向上運(yùn)動，銜鐵可饒片簧12轉(zhuǎn)動而使圓錐銷9插入小座10的孔內(nèi)，從而將此向鎖緊在零位上，需要打開鎖緊時，將線圈13通入電流，由電磁力克服永久磁力，將錐銷從小孔中拔出而成自由狀態(tài)。Z向測座用彈簧５吊掛，可用手輪２調(diào)整，銷子３是為了防止螺母４轉(zhuǎn)動并可在螺母４外圓槽內(nèi)滑動。測頭座１上裝有５個探頭，可方便地對工件進(jìn)行測量。圖5 1 雙簧片式電感測頭第 6章 經(jīng)濟(jì)技術(shù)性分析隨著控制技術(shù)的發(fā)展，對伺服系統(tǒng)的性能不斷提出了苛刻的要求。近年來，數(shù)字技術(shù)的發(fā)展，將計算機(jī)與伺服控制系統(tǒng)相結(jié)合，使計算機(jī)成為伺服系統(tǒng)中的一個環(huán)節(jié)已成為現(xiàn)實(shí)。在直流伺服系統(tǒng)中利用計算機(jī)來完成系統(tǒng)的校正，改變系統(tǒng)增益、寬帶、完成系統(tǒng)管理、監(jiān)控等任務(wù)，使系統(tǒng)向智能化的方向發(fā)展。本設(shè)計中應(yīng)用的AT89C5L290、L29L292等芯片是目前市場上比較成熟的產(chǎn)品應(yīng)用比較廣泛的產(chǎn)品，由它們組成的伺服系統(tǒng)具有體積小，結(jié)構(gòu)簡單，操作簡便，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，發(fā)展前景看好。目前，三坐標(biāo)測量機(jī)的市場需求大、產(chǎn)品種類多。各廠家為滿足用戶需要，贏得量好信譽(yù)，不斷推出精度高、性能好、使用方便、易于操作、又可滿足用戶一些特殊檢測任務(wù)的測量機(jī)。尤其是軟件開發(fā)越來越快，測量機(jī)自動化程度越來越高，市場競爭日趨激烈。但從坐標(biāo)測量機(jī)的使用角度上看，如何選用適合的測量機(jī)以滿足檢測要求，又能達(dá)到最佳的性能價格比，并產(chǎn)生較高的經(jīng)濟(jì)效益，是廣大用戶關(guān)心的重要課題。下面介紹三坐標(biāo)測量機(jī)的選用原則。一、合理的測量精度：坐標(biāo)測量機(jī)是檢測工件尺寸與形位誤差的儀器，首要的是精度指標(biāo)應(yīng)滿足用戶要求。選用時，一般可根據(jù)被測工件要求的檢測精度與測量機(jī)給定的測量不確定度相對比，看測量機(jī)精度是否符合要求。精度比對不是一個簡單的比較過程。測量機(jī)的技術(shù)規(guī)范中一般只給出單軸測長和空間測長的兩個不確定度公式及重復(fù)精度值。但在具體測件時需要將被測參數(shù)的測量不確定度限制在一定范圍內(nèi)。一般測量時，要測量很多測點(diǎn)。在形位測量時，更有大量測點(diǎn)參與并帶來測量誤差，精確計算是很難的。因此從經(jīng)驗出發(fā)，在一般測量中，測量不確定度應(yīng)為被測工件尺寸公差帶的1/5～1/3。例如某一被測箱體上二孔的孔距為500mm，公差帶為15um，則所選用的測量機(jī)在500mm長度上的測量不確定度應(yīng)不大于3um～5um。對于精密測量及復(fù)雜的形位測量要求還高，一般應(yīng)為被測尺寸公差帶的1/10～1/5。重要的是重復(fù)精度必須滿足要求，因為系統(tǒng)誤差還可以通過一定方法補(bǔ)償，而重復(fù)精度應(yīng)由測量機(jī)本身保證?？傊?，用戶應(yīng)選用精度（包括重復(fù)精度）高一些的測量機(jī)。這不僅由于測量復(fù)雜件時，測點(diǎn)可能帶入的誤差比預(yù)想的要大（由于測頭測桿變化或加長會引入更大的誤差），而且測量機(jī)的精度