【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 于主要存在的是滾動(dòng)摩擦，不僅動(dòng)、靜摩擦因數(shù)都很小，且其差值小，因而啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，動(dòng)作靈敏。 （3）軸向剛度高、反向定位精度高 由于可以完全消除絲杠與螺母之間的間隙并可實(shí)現(xiàn)滾珠的預(yù)緊，因而軸向剛度高，反向時(shí)無空行程，定位精度高。（4）滾珠絲杠螺母副主要零件均經(jīng)過熱處理，其滾道表面的硬度值可達(dá)60—62HRC，因而耐磨性好，壽命長(zhǎng)，精度穩(wěn)定性好。（5）磨損小、壽命長(zhǎng)、維護(hù)簡(jiǎn)單 使用壽命是普通滑動(dòng)絲杠的4～10倍。（6）傳動(dòng)具有可逆性、不能自鎖 由于摩擦因數(shù)小、不能自鎖，因面使該機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)具有可逆性，可以把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，還可以把直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。由于不能自鎖，在作垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)應(yīng)附加裝或防止逆轉(zhuǎn)的裝置，防止工作臺(tái)因自重而下降。因?yàn)闈L珠絲杠螺母副與普通絲杠螺母副相比有這么多的優(yōu)點(diǎn)，因此，本題目選用滾珠絲杠螺母副。聯(lián)軸器有剛性聯(lián)軸器與彈性聯(lián)軸器之分，本課題選用的是無彈性的WK401定位十字滑塊聯(lián)軸器。這種十字滑塊聯(lián)軸器由兩個(gè)在端面上開有凹槽的半聯(lián)軸器和一個(gè)兩面帶有凸牙的中間盤組成。因凸牙可在凹槽中滑動(dòng)，故可補(bǔ)償安裝及運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)兩軸間的相對(duì)位移。這種聯(lián)軸器零件的材料可用45鋼，工作表面需要進(jìn)行熱處理，以提高其硬度；要求較低時(shí)也可用Q275鋼，不進(jìn)行熱處理。為了減少摩擦及磨損，使用時(shí)應(yīng)從中間盤的油孔中注油進(jìn)行潤(rùn)滑。WK401定位十字滑塊聯(lián)軸器主要性能特點(diǎn)有: （1）高扭距剛性和靈敏度 （2）零回轉(zhuǎn)間隙 （3）彈性十字滑快補(bǔ)償較大的徑向、角向、軸向偏差 （4）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、抗油腐蝕和電氣絕緣 （5）定位螺絲固定 （6）鋁合金材料 目前，在普通機(jī)床上仍廣度泛地應(yīng)用滑動(dòng)導(dǎo)軌，因其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、剛性好、抗振性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的鑄鐵—鑄鐵、鑄鐵—淬火鋼滑動(dòng)導(dǎo)軌副，其靜摩擦系數(shù)大，動(dòng)摩擦系數(shù)隨速度變化而變化， 摩擦損失大，低速時(shí)易出現(xiàn)爬行，影響運(yùn)動(dòng)的平穩(wěn)性和定位精度，力矩?fù)p失大。而將導(dǎo)軌改造為滾動(dòng)導(dǎo)軌或靜壓導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，費(fèi)用大，周期長(zhǎng)。因此目前在數(shù)控機(jī)床上已不采用，取而代之的是鑄鐵—塑料或鑲鋼—塑料導(dǎo)軌。它們主要包括以下兩種類型：（1）貼塑導(dǎo)軌：是以聚四氟乙烯為基體，加入青銅粉、二硫化鉬和石墨等填充劑混合燒結(jié)而成。它具有摩擦特性好、耐磨性好、減振性好等特點(diǎn)，這種導(dǎo)軌已經(jīng)在中、小型數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用。這種軟帶可在原有滑動(dòng)導(dǎo)軌面上粘結(jié)劑粘結(jié)，加壓固化后進(jìn)行精加工，故一般稱之為貼塑導(dǎo)軌。由于其工藝較簡(jiǎn)單，對(duì)原有滑動(dòng)導(dǎo)軌不需作大的改動(dòng)，故在普通機(jī)床數(shù)控機(jī)床改裝上應(yīng)用廣泛。（2）涂塑導(dǎo)軌：它是以環(huán)氧樹脂為基體，加入二硫化鉬和膠體石墨以及鐵粉等混合而成，再配以固化劑調(diào)勻涂刮或注入導(dǎo)軌面。這種涂塑導(dǎo)軌具有良好的摩擦特性和耐磨性，可使用在大型、重型數(shù)控機(jī)床上。 經(jīng)過分析與比較結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品所需求的加工精度，本題改造的數(shù)控銑床的導(dǎo)軌副選用貼塑導(dǎo)軌以滿足設(shè)計(jì)任務(wù)書的要求。 由于改造成后的X502數(shù)控銑床應(yīng)具有定位、直線插補(bǔ)、順、逆圓插補(bǔ)。暫停、循環(huán)加工、對(duì)工件進(jìn)行鉆、擴(kuò)、鉸、锪、鏜以及攻螺紋等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)，考慮到屬于經(jīng)濟(jì)控銑床加工精度有一定要求，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用伺服電機(jī)半閉環(huán)系統(tǒng)。 根據(jù)機(jī)床要求，采用8位微機(jī)。由于MCS—51系列單片機(jī)具有集成度高，可靠性好、功能強(qiáng)、速度快?？垢蓴_能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比特點(diǎn)。決定采用MCS—51系列單片機(jī)組成微機(jī)作為數(shù)控裝置的核心，其代表為8038058751，經(jīng)過比較采用具有價(jià)格底、功能強(qiáng)、使用靈活等優(yōu)點(diǎn)的8031有擴(kuò)展系統(tǒng)的單片機(jī)，即用8031外接2764（EPROM）、6264（RAM）及8255（擴(kuò)展I/O）接口等芯片擴(kuò)展一個(gè)較簡(jiǎn)單的微機(jī)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)中有時(shí)鐘電路模塊，復(fù)位及復(fù)位電路，數(shù)碼顯示接口電路，光電耦合器等組成。系統(tǒng)的加程序和控制命令通過鍵盤操作實(shí)現(xiàn)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用伺服機(jī)電機(jī)通過聯(lián)軸器帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，為保證一定的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，盡量減小摩擦力，選用滾珠絲杠螺母副。同時(shí)，為了提高傳動(dòng)剛度和消除間隙，采用有預(yù)加負(fù)荷的結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案圖如圖22所示圖22 X502型立式銑床數(shù)控改造的總體方案示意圖（1）縱向進(jìn)給系統(tǒng)需作以下改動(dòng)：將帶輪去掉，將帶輪的軸通過聯(lián)軸器與伺服電機(jī)相連，絲杠傳動(dòng)副改用滾珠絲杠螺母副，其余部分不動(dòng)，仍保留機(jī)床縱向進(jìn)給的機(jī)構(gòu)部分，這種改造成本最低。（2）撤除原機(jī)床的進(jìn)給箱，溜板箱,光杠與絲杠以及安裝座，配上滾珠絲杠及其相應(yīng)的安裝裝置，縱向驅(qū)動(dòng)的伺服電機(jī)安裝在車床的床尾，并不占據(jù)絲杠空間。（3）滾珠絲桿仍安置在原絲桿的位置,采用一端軸向固定,一端浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式為便于安裝滾珠絲桿螺母副,絲桿不是整體的,而是采用分體式,即用連接套筒剛性連接。由于采用了滾珠絲杠可提高系統(tǒng)的精度和縱向進(jìn)給整體剛度。（4）縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)均由伺服電動(dòng)機(jī)、滾珠絲桿螺母副通過ML02型彈性膜片式聯(lián)軸器組成。第四章 縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算（1）工作臺(tái)尺寸（寬長(zhǎng)）： 3201250 mm2（2）縱向行程： 660 mm（3）最大縱向進(jìn)給力： 5000N（4）工作臺(tái)、夾具及工件重力：2800N（5）工作臺(tái)快速速度： 15m/min（6）最大進(jìn)給速度： m/min（7）主電動(dòng)機(jī)功率： KW（8）啟動(dòng)加速時(shí)間： 30ms（9）機(jī)床定位精度： 177。 mm（10）脈沖當(dāng)量： mm在數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)中,滾珠絲杠副的作用是將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng),用較小的轉(zhuǎn)矩可以獲得很大的推力。滾珠絲杠副的傳動(dòng)是一種應(yīng)用較廣的機(jī)構(gòu),尤其是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)的各種機(jī)構(gòu)中,滾珠絲杠副的傳動(dòng)是最簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)而又可靠的。所以滾珠絲杠副的選擇對(duì)整個(gè)機(jī)床的制造起著不可忽視的作用。滾珠絲杠副的精度是影響機(jī)床的定位精度及重復(fù)定位精度的最主要的因素。為了在機(jī)床的設(shè)計(jì)中更合理的選用滾珠絲杠副,使其充分發(fā)揮效能,必須進(jìn)行一系列的計(jì)算。滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化,因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。一般情況下,設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí),已知條件為:最大工作負(fù)載Fd(或平均工作負(fù)載Fm)作用下的使用壽命,絲杠的工作長(zhǎng)度(或螺母的有效行程),絲杠的轉(zhuǎn)速(或平均轉(zhuǎn)速),滾道的硬度及絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)情況。通常的設(shè)計(jì)步驟為:A、計(jì)算作用在滾珠絲杠上的最大動(dòng)載荷。B、從滾珠絲杠列表指出相應(yīng)最大動(dòng)負(fù)載的近似值,并初選幾個(gè)型號(hào)。C、根據(jù)具體工作要求，對(duì)于結(jié)構(gòu)尺寸、循環(huán)方式、調(diào)隙方法及傳動(dòng)效率等方面的要求，從初選的幾個(gè)型號(hào)中再挑出比較合適的直徑、導(dǎo)程、滾珠列數(shù)等，確定某一型號(hào)。D、根據(jù)所選的型號(hào),列出或計(jì)算出其主要參數(shù)的數(shù)值,計(jì)算傳動(dòng)效率,并驗(yàn)算剛度及穩(wěn)定系數(shù)是否滿足要求。如不滿足要求,則另選其他型號(hào),再作上述計(jì)算和驗(yàn)算,直至滿足要求為止。 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如果經(jīng)計(jì)算后半閉環(huán)系統(tǒng)不能滿足定位精度要求，改用全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。 從產(chǎn)品目錄中查得伺服電動(dòng)的最高轉(zhuǎn)速為或。取伺服電機(jī)通過聯(lián)軸器與絲杠直接，即。工作臺(tái)快速進(jìn)給的最高速度要求達(dá)到。取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速，則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為?；窘z杠導(dǎo)程公式如下： 根據(jù)精度要求，數(shù)控機(jī)床的脈沖當(dāng)量可定為mm/脈沖。伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)應(yīng)發(fā)出的脈沖數(shù)由以下公式可知：伺服系統(tǒng)中常用的位置反饋器有旋轉(zhuǎn)變壓器和脈沖編碼器。如果采用旋轉(zhuǎn)變壓器方案，因旋轉(zhuǎn)變壓器的分解精度為