【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ：mm平均轉(zhuǎn)速：nav=100045%+5035%+10020%=根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，在去路和回路的加減速階段，滾珠絲杠承受較大軸向力。一共可以分為四個(gè)過(guò)程：去路加速軸向負(fù)荷：Fa1=μm1+m2g+f+m1+m2a=4000+35+4000=去路減速軸向負(fù)荷：Fa2=μm1+m2g+fm1+m2a回路加速軸向負(fù)荷：Fa3=Fa1回程減速軸向負(fù)荷小于去路等速軸向負(fù)荷，故不作考慮。綜上可得，最大軸向力Fmax==查閱相關(guān)文獻(xiàn)，滾珠絲杠壽命的表示方法有兩種：以圈數(shù)計(jì)：L=(CFa)3106其中，C為額定動(dòng)載荷（kgf）以回轉(zhuǎn)次數(shù)換算成小時(shí)：Lh=Lnav60由此可以推算出當(dāng)量載荷C=Fa3(L/106)=310560106=查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，參考滾珠絲杠選型為HIWIN FSV 8010B3。 Z軸導(dǎo)軌及滾珠絲杠的選型與計(jì)算基本條件主軸箱質(zhì)量：m1=3000Kg行程長(zhǎng)度：L=1000mm快移速度：10m/min=加、減速時(shí)間：t=加速度：a=V/t=使用壽命：100000h導(dǎo)軌面摩擦系數(shù)：μ= 無(wú)負(fù)荷時(shí)：f=35N導(dǎo)軌設(shè)計(jì)：圖33 導(dǎo)軌垂直放置受力計(jì)算P1~P4=W?h2d=3=C=P360LhVe50103=360100000250103=C0=fSLP=4=參考導(dǎo)軌型號(hào)為HIWIN HGL 45HA滾珠絲杠的設(shè)計(jì)：導(dǎo)程計(jì)算：平均轉(zhuǎn)速：nav=100030%=300rpm由Y軸滾珠絲杠計(jì)算經(jīng)驗(yàn)，容易算出上升加速時(shí)有最大軸向負(fù)荷：Fa1=mg+ma=3000+3000=32700N=查閱相關(guān)文獻(xiàn)，滾珠絲杠壽命的表示方法有兩種：以圈數(shù)計(jì)：L=(CFa)3106其中，C為額定動(dòng)載荷（kgf）以回轉(zhuǎn)次數(shù)換算成小時(shí)：Lh=Lnav60由此可以推算出當(dāng)量載荷C=Fa3(L/106)=310530060106=查閱相關(guān)技術(shù)手冊(cè)，參考滾珠絲杠選型為HIWIN FSV 8012B3。圖34滾珠絲杠示例圖圖35導(dǎo)軌示例圖 滾動(dòng)導(dǎo)軌和滾珠絲杠的安裝及使用注意事項(xiàng)：滾動(dòng)導(dǎo)軌：（1）小心輕拿輕放，避免磕碰以影響導(dǎo)軌副的直線精度。不允許將滑塊拆離導(dǎo)軌或超過(guò)行程又推回去。（2）正確區(qū)分基準(zhǔn)導(dǎo)軌副與非基準(zhǔn)導(dǎo)軌副。（3）認(rèn)清導(dǎo)軌副安裝時(shí)所需的基準(zhǔn)側(cè)面。（4）當(dāng)使用接長(zhǎng)導(dǎo)軌時(shí)，采用同一套導(dǎo)軌副編同一英文大寫(xiě)字母，連續(xù)阿拉伯?dāng)?shù)字表示連接順序，對(duì)接端頭由同一阿拉伯?dāng)?shù)字相連。（5）緊固螺栓時(shí)，建議采用恒扭矩扳手并按規(guī)定推薦扭矩值進(jìn)行。（6）滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的防護(hù)與潤(rùn)滑：要注意工作環(huán)境與裝配過(guò)程中的清潔，不能有鐵屑、雜質(zhì)、灰塵等粘附在導(dǎo)軌副上。若工作環(huán)境有粉塵時(shí)，除利用導(dǎo)軌的密封外，還應(yīng)考慮增加防塵裝置。潤(rùn)滑的主要目的是減小磨擦和磨損以防止過(guò)熱，破壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)，影響導(dǎo)軌副的運(yùn)動(dòng)功能。當(dāng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副的運(yùn)行速度為高速時(shí)（V≥15m/min）,推薦使用N32潤(rùn)滑油（GGB44384）,40℃~, 相當(dāng)于舊標(biāo)準(zhǔn)的20號(hào)機(jī)械油，定期潤(rùn)滑或接油管強(qiáng)制潤(rùn)滑（如下圖所示）。低速時(shí)（V15m/min）推薦使用鋰基潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑。滾珠絲杠： 1. 滾珠絲杠副僅用于承受軸向載荷。徑向載荷、彎矩會(huì)使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等負(fù)荷，從而造成絲杠的永久性破壞。因此，滾珠絲杠副安裝到機(jī)床時(shí)，應(yīng)注意：（1）絲杠的軸線必須和其配套導(dǎo)軌的軸線平行，機(jī)床的兩端軸承座與螺母座必須三點(diǎn)成一線。（2）安裝螺母時(shí)，應(yīng)盡量靠近支撐軸承；（3）同時(shí)，安裝支撐軸承時(shí)，應(yīng)盡量靠近螺母安裝部位。 2. .滾珠絲杠安裝到機(jī)床時(shí)，盡量不要把螺母從絲杠上卸下來(lái)，如果必須卸下來(lái)時(shí)要使用輔助套，否則裝卸時(shí)滾珠有可能脫落。螺母裝卸時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1） mm（ 2）輔助套早使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩；（3）裝卸時(shí)，不可使用過(guò)大力以免螺母損壞；（4）裝入安裝孔時(shí)要避免撞擊和偏心。3. 滾珠絲杠副在使用時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)：（1）滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)動(dòng)，必要時(shí)在行程兩端配置限位，以免螺母約程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。 （2）滾珠絲杠副由于傳動(dòng)效率高，不能自鎖，在用于垂直方向傳動(dòng)使，如部件重量未加平衡，必須防止傳動(dòng)停止或電機(jī)失電后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃?dòng)。 （3）滾珠絲杠副正常工作環(huán)境溫度為177。60C。 4. 潤(rùn)滑和防塵：為使?jié)L珠絲杠副充分發(fā)揮機(jī)能，在其工作狀態(tài)下，必須潤(rùn)滑，潤(rùn)滑的方式主要有以下兩種：（1）潤(rùn)滑脂；潤(rùn)滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的1／3，滾珠絲杠副出廠時(shí)在螺母內(nèi)部已經(jīng)加注GB7324—942鋰基潤(rùn)滑脂。（2）潤(rùn)滑油 運(yùn)動(dòng)粘度28．5—74cst(400T)的潤(rùn)滑油，給油量隨使用條件等的不同而有所變化。滾珠絲杠與滾動(dòng)軸承一樣，如果污物及異物進(jìn)入就很快使它磨損，成為破損的原因。因此，考慮有污物異物進(jìn)入時(shí)，必須采用防塵裝置，將絲杠軸完全保護(hù)起來(lái)。另外，如沒(méi)有異物，但有浮沉?xí)r可以在滾珠螺母兩端增加防塵圈。 本章小結(jié)本章主要是對(duì)三軸滾珠絲杠和導(dǎo)軌進(jìn)行計(jì)算和選型，這樣基本確定了進(jìn)給傳動(dòng)要求。最后介紹了絲杠導(dǎo)軌使用時(shí)的注意事項(xiàng)。第4章 其他有關(guān)零部件設(shè)計(jì) 床身設(shè)計(jì) 床身設(shè)計(jì)的基本要求機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支持件，一般用來(lái)放置導(dǎo)軌，主軸箱等重要部件。為了滿足數(shù)控機(jī)床高速度、高精度、高生產(chǎn)率、高可靠性和高自動(dòng)化程度的要求，與普通機(jī)床相比，數(shù)控機(jī)床應(yīng)有高的靜、動(dòng)剛度，更好的抗振性。 一、對(duì)數(shù)控機(jī)床的床身主要在以下3 個(gè)方面提出了更高的要求： 1．很高的精度和精度保持性 在床身上有很多安裝零部件的加工面和運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面，這些面本身的精度和相互位置精度要求都很高，而且要長(zhǎng)時(shí)間保持。另外，機(jī)床在切削加工時(shí)，所有的靜、動(dòng)載荷最后往往都傳到床身上，所以，床身受力很復(fù)雜。為此，為保證零部件之間的相互位置或相對(duì)運(yùn)動(dòng)精度，除了滿足幾何尺寸位置等精度要求外，還需要滿足靜、動(dòng)剛度和抗振性、熱穩(wěn)定性、工藝性等方面的技術(shù)要求。 2．應(yīng)具有足夠的靜、動(dòng)剛度 靜剛度包括：床身的自身結(jié)構(gòu)剛度、局部剛度和接觸剛度，都應(yīng)該采取相應(yīng)的措施，最后達(dá)到有較高的剛度質(zhì)量比。動(dòng)剛度直接反映機(jī)床的動(dòng)態(tài)性能，為了保證機(jī)床在交變載荷作用下具有較高的抵抗變形的能力和抵抗受迫振動(dòng)及自激振動(dòng)的能力，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)脑黾幼枘?、提高固有頻率等措施避免共振及因薄壁振動(dòng)而產(chǎn)生噪音。 3．較好的熱穩(wěn)定性 對(duì)數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，尤其是高精度數(shù)控機(jī)床，熱穩(wěn)定性已經(jīng)成了一個(gè)突出問(wèn)題，必須在設(shè)計(jì)上要做到使整機(jī)的熱變形小，或使熱變形對(duì)加工精度的影響小。熱變形將直接影響機(jī)架的原有的精度，從而是產(chǎn)品精度下降，如立軸矩臺(tái)平面磨床，立柱前臂的溫度高于后臂，是立柱后傾，其結(jié)果磨出的零件工作表面與安裝基面不平行；有導(dǎo)軌的機(jī)架，由于導(dǎo)軌面與底面存在溫差，在垂直平面內(nèi)導(dǎo)軌將產(chǎn)生中凸或中凹熱變形。因此，床身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)使熱變形盡量小。 二、床身機(jī)架設(shè)計(jì)的一般要求 ：1） 在滿足強(qiáng)度和剛度的前提下，機(jī)架的重量應(yīng)要求輕、成本低； 2） 抗振性好。把受迫振動(dòng)振幅限制在允許范圍內(nèi)； 3） 躁聲?。?4） 溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響小； 5） 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，工藝性良好，便于鑄造、焊接和機(jī)械加工； 6） 結(jié)構(gòu)力求便于安裝與調(diào)整，方便修理和更換零部件； 7） 有導(dǎo)軌的機(jī)架要求導(dǎo)軌面受力合理、耐磨性良好； 8） 造型好。使之既適用經(jīng)濟(jì)，有美觀大方。 具體設(shè)計(jì)內(nèi)容及步驟:對(duì)于龍門(mén)移動(dòng)式機(jī)床,床身部分要承受整個(gè)立柱橫梁以及滑鞍和主軸箱的部分的重量。同時(shí)，床身表面還要安放X軸方向滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。床身采用鑄件整體鑄出，具體加工設(shè)計(jì)的考量主要集中在以下兩個(gè)方面：截面形狀由于所設(shè)計(jì)機(jī)床屬于大型和重型機(jī)床，采用雙層壁結(jié)構(gòu)床身，以便進(jìn)一步調(diào)整剛度。圖41床身截面圖肋板和肋條的布置：肋板是連接支承件四周外壁的內(nèi)板，它能使支承件外壁的局部在和傳遞給其他壁板，從而使整個(gè)支承件承受載荷，加強(qiáng)支承件的自身和整體剛度。這里采用正方形布置，能夠提高支承件垂直平面內(nèi)的抗彎剛度。壁厚的選擇：查閱相關(guān)文獻(xiàn)，鑄鐵件的外壁厚可以根據(jù)當(dāng)量尺寸C來(lái)確定。當(dāng)量尺寸C可由下式確定：C=(2L+B+H)/3式中L、B、H分別為支承件的長(zhǎng)、寬、高。根據(jù)算出的C值查表格選擇最小壁厚t, 再綜合考慮工藝條件，受力情況，可適當(dāng)增加壁厚。壁厚應(yīng)盡量均勻。經(jīng)過(guò)計(jì)算，選擇床身壁厚為500，肋板厚為400。 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)機(jī)床工作時(shí)，工作臺(tái)不動(dòng)。其尺寸為300015000。設(shè)計(jì)T型槽數(shù)量為10。壁厚和肋板選擇原則上，與床身設(shè)計(jì)原理相同。由于工作臺(tái)稱重不及床身大，所以壁厚的選擇與床身相比可以適當(dāng)縮小。設(shè)計(jì)工作臺(tái)截面形狀如圖：圖42 工作臺(tái)截面圖 橫梁與立柱的設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)采用的是定梁型龍門(mén)移動(dòng)式，所以設(shè)計(jì)中將橫梁與立柱作為整體結(jié)構(gòu)鑄出。這樣減少了結(jié)合位置，為YZ軸的穩(wěn)定提供了更多的保障。 滑座的設(shè)計(jì)滑座上安放主軸箱，并在滾珠絲杠的傳動(dòng)下帶動(dòng)Y軸的移動(dòng)。同時(shí)滑座上面還要和Z軸導(dǎo)軌的滑塊相固結(jié)，以實(shí)現(xiàn)主軸箱的上下往返運(yùn)動(dòng)，及Z軸運(yùn)動(dòng)。圖43 滑座 本章小結(jié)這一章主要介紹了機(jī)床床身的設(shè)計(jì)要求，集中在精度、剛度和熱穩(wěn)定性方面。設(shè)計(jì)了包括床身、工作臺(tái)、滑座等在內(nèi)的關(guān)鍵零部件。結(jié)論本次設(shè)計(jì)的課題為龍門(mén)移動(dòng)式數(shù)控機(jī)床。一般常見(jiàn)的龍門(mén)機(jī)床多為定柱型，即工作臺(tái)移動(dòng)，龍門(mén)不動(dòng)，此次設(shè)計(jì)的類型則為工作臺(tái)不動(dòng)，龍門(mén)框架的移動(dòng)為機(jī)床X軸方向的運(yùn)動(dòng)。移動(dòng)式龍門(mén)銑床的最大優(yōu)點(diǎn)是機(jī)床占地面積小并且動(dòng)態(tài)響應(yīng)性能好設(shè)計(jì)過(guò)程中參考了包括山東永華機(jī)械公司在內(nèi)的等許多機(jī)床廠、零件生產(chǎn)公司生產(chǎn)的類似機(jī)床及主要部件。本次設(shè)計(jì)主要是對(duì)純機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，即傳統(tǒng)意義上的“光機(jī)設(shè)計(jì)”，是個(gè)非常接近于實(shí)際的題目，也是個(gè)較現(xiàn)實(shí)的想法。整個(gè)龍門(mén)銑床的設(shè)計(jì)主要包括主傳動(dòng)系統(tǒng)、橫縱向進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、立柱、橫梁、工作臺(tái)等主要組部件。其中除X方向的進(jìn)給傳動(dòng)為齒輪齒條副傳動(dòng)外，所有進(jìn)給機(jī)構(gòu)均采用滾珠絲杠進(jìn)行傳動(dòng)，并由伺服電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。并且三軸的導(dǎo)軌均采用滾動(dòng)導(dǎo)軌（X方向?yàn)闈L柱型，YZ方向?yàn)闈L珠型）。從整體上說(shuō)，本次設(shè)計(jì)較好的實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求，控制簡(jiǎn)單，加工精度比較高等特點(diǎn)，基本達(dá)到了設(shè)計(jì)目的。當(dāng)然由于經(jīng)驗(yàn)上的欠缺，本設(shè)計(jì)還存在一些不足，真誠(chéng)地希望老師和同學(xué)們給予批評(píng)指正。參考文獻(xiàn)［1］邱宣懷 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