【文章內(nèi)容簡介】 ： [9] （）由公式（）得4．軸承選擇采用成對接觸角推力球軸承為固定端，軸承型號7304C。其尺寸參數(shù)為：d=20mm，D=52mm，Z=13，=。技術(shù)參數(shù)為：C=29200N =28000N 計算軸承動負荷C： （） 式中 ——壽命系數(shù) ——轉(zhuǎn)速系數(shù) [9] （） 由公式（）得 [9] （） 由公式（）得 把、代入，由公式（）得 =24947N28000N 滿足強度要求[9] 錐齒輪尺寸計算[10]分錐角176。 176。大端分度圓直徑 =303=90mm =523=156mm外錐距 =90/=齒寬系數(shù) =1/3齒寬 b==(1/3)=30mm 大端齒頂高 =13=3mm =3㎜大端齒根高 =（1+）3=㎜ =（1+）3=㎜全齒高 =（2+）3=㎜齒根角 齒頂角 頂錐角 根錐角 大端齒頂圓直徑 90+23=㎜156+23=㎜第4章 縱向進給機構(gòu)設(shè)計 傳動部件設(shè)計 進給運動的傳動質(zhì)量直接關(guān)系到機床的加工性能，故對進給運動有如下要求：1．具有足夠的靜剛度和動剛度；2．具有良好的快速響應(yīng)性，做低速進給運動或微量進給時不爬行，運動平穩(wěn)，靈敏度高；3．抗震性好，不會因摩擦自振而引起傳動件的抖動或齒輪傳動的沖擊噪音；4．具有足夠?qū)挼恼{(diào)速范圍，保證實現(xiàn)所要求的進給量（進給范圍、數(shù)列），以適應(yīng)不同的加工材料，使用不同刀具，滿足不同的零件加工要求，能傳動較大的扭矩；5．進給系統(tǒng)的傳動精度和定位精度要高；6．結(jié)構(gòu)簡單，加工和裝配工藝性好。調(diào)整維修方便，操縱輕便靈活。[11]7．消除傳動間隙，進給系統(tǒng)的傳動間隙（多指反向間隙）存在于各傳動副和各聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)中，直接影響機床的加工精度。為盡量消除其影響，應(yīng)采用消隙傳動件和消隙聯(lián)系結(jié)構(gòu)；8．速度穩(wěn)定性要好，進給部件在低速運動時，不產(chǎn)生“爬行”，高速運動或負載變化時不發(fā)生振動。[12] 傳動部件設(shè)計1．齒傳動間隙的消除傳動副為齒輪傳動時，要消除其傳動間隙。齒輪傳動間隙的消除有剛性調(diào)整法和柔性調(diào)整法兩類方法。⑴剛性調(diào)整法時調(diào)整后的齒側(cè)間隙不能自動補償，如偏心軸套調(diào)整法、變齒厚調(diào)整法、斜齒輪軸向墊片調(diào)整法等。特點是結(jié)構(gòu)簡單，傳動剛度較高。但要求嚴格控制齒輪的齒厚及齒距公差，否則將影響運動的靈活性。⑵柔性調(diào)整法是指調(diào)整后的齒側(cè)間隙可以自動進行補償，結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，傳動剛度低些，會影響傳動的平穩(wěn)性。主要有雙片直齒輪錯齒調(diào)整法，薄片斜齒輪軸向壓簧調(diào)整法，雙齒輪彈簧調(diào)整法等?？v向進給機構(gòu)中采用的是錐齒輪對降速傳動，由于縱向運動精度要求不高，并且受到的軸向力較大，為了使得運動穩(wěn)定、結(jié)構(gòu)簡單，所以采用傳動剛度高的剛性調(diào)整法——輪軸箱墊片調(diào)整法——消除錐齒輪間隙。由于橫向進給運動精度直接影響加工精度，故精度要求較高，必須消除傳動間隙。橫向進給機構(gòu)采用的是一對直齒輪降速，所以才用柔性調(diào)整法（雙片直齒輪錯齒調(diào)整法）消除齒側(cè)間隙。2．滾珠絲桿螺母副及其支承滾珠絲桿螺母副是直線運動與回轉(zhuǎn)運動能相互轉(zhuǎn)換的新型傳動裝置。其具有螺旋槽的絲桿與螺母之間裝有中間傳動元件——滾珠。滾珠絲桿螺母機構(gòu)由絲桿、螺母、滾珠和反向器等四部分組成。當絲桿轉(zhuǎn)動時，帶動滾珠沿螺紋滾道滾動，為防止?jié)L珠從滾道端面掉出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有滾珠回程引導(dǎo)裝置構(gòu)成滾珠的循環(huán)反向通道，從而形成滾珠流動的閉合通路。⑴滾珠絲桿副與滑動絲桿副或其他直線運動相比，有下列特點：①摩擦損失小，傳動效率高。一般滾珠絲桿副的傳動效率達92%～96%，滑動絲桿副的傳動效率僅為20%～40%。②絲桿螺母之間預(yù)緊后，可以完全消除間隙，提高傳動剛度。③摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關(guān)，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩(wěn)。磨損小，壽命長，精度保持性好。④工作壽命長。滾珠絲桿螺母副摩擦表面為高硬度（HRC58—62）、高精度，具有較長的工作壽命和精度保持性。壽命約為滑動絲桿副的4—10倍以上。⑤定位精度和重復(fù)定位精度高。由于滾珠絲桿副摩擦小、溫升少、無爬行、無間隙，通過預(yù)緊進行預(yù)拉伸的補償熱膨脹。因此可達到較高的定位精度和重復(fù)定位精度。⑥同步性好。用幾套相同的滾珠絲桿副同時傳動幾個相同的運動部件，可得到較好的同步運動。⑦可靠性高。潤滑密封裝置機構(gòu)簡單，維修方便。⑧不能自鎖，有可逆性，即能將螺旋運動轉(zhuǎn)換為直線運動，或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)換為螺旋運動。因此絲桿立式使用時，應(yīng)增加制動裝置。⑨經(jīng)濟性差成本高。由于結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，故制造成本較高。⑵滾珠絲桿副軸承選用及定位方式縱向進給機構(gòu)中的滾珠絲桿承受的軸向載荷和徑向載荷均較大，因此對絲桿軸承的軸向和徑向的精度和剛度要求都較高。由于該磨床為小型數(shù)控機床，故采用角接觸推力球軸承。橫向進給機構(gòu)中的滾珠絲桿主要承受徑向力，因此采用推力軸承和滾子軸承的配合?？v向進給機構(gòu)和橫向進給機構(gòu)中的滾珠絲桿長度均較長，同時轉(zhuǎn)速也較高，因此滾珠絲桿的支承方式采用兩端固定法。⑶滾珠絲桿螺母副間隙消除和預(yù)緊滾珠絲桿在軸向載荷作用下，滾珠和螺紋滾道接觸區(qū)會產(chǎn)生接觸變形，接觸剛度與接觸表面預(yù)緊力成正比。如果滾珠絲桿螺母副間存在間隙，接觸剛度較??；當滾珠絲桿反向旋轉(zhuǎn)時，螺母不會立即反向，存在死區(qū)，影響絲桿的傳動精度。因此，同齒輪的傳動副一樣，滾珠絲桿螺母副必須消除間隙，并施加預(yù)緊力，以保證絲桿、滾珠和螺母之間沒有間隙，提高螺母絲桿副的接觸剛度[10]。本設(shè)計中采用齒差式雙螺母結(jié)構(gòu)，可通過調(diào)整兩個螺母之間的軸向位置，使兩螺母的滾珠在承受工作載荷前，分別與絲桿的兩個不同的側(cè)面接觸，產(chǎn)生一定的預(yù)緊力，以達到提高軸向剛度的目的。齒差式調(diào)整法：作用螺母法蘭外圓上制有外齒輪，齒數(shù)常相差1。這兩個外齒輪又與固定在螺母體兩側(cè)的兩個齒數(shù)相同的內(nèi)齒圈相嚙合，調(diào)整方法是兩個螺母相對其嚙合的內(nèi)齒圈同向都轉(zhuǎn)一個齒。 導(dǎo)軌設(shè)計 導(dǎo)軌應(yīng)滿足的要求機床導(dǎo)軌是用來引導(dǎo)機床上運動不見的運動方向，使刀架、溜板和工作臺等沿一定的軌跡準確的相對運動，并使機床部件得到準確定位。故導(dǎo)軌是機床的關(guān)鍵部件之一，其性能好壞，將直接影響機床的加工精度、承載能力和使用壽命。導(dǎo)軌應(yīng)滿足精度高、承載能力大、剛度好、摩擦阻力小、運動平穩(wěn)、精度保持性好、壽命長、結(jié)構(gòu)簡單、工藝性好，便于加工、裝配、調(diào)整和維修、成本低等要求。其中下面為幾個基本方面的要求：1. 導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度是指導(dǎo)軌運動軌跡的準確性，足夠高的導(dǎo)向精度是保證機床加工精度的前提，因此它是對導(dǎo)軌的最基本要求。影響導(dǎo)向精度的因素很多，如導(dǎo)軌幾何精度和接觸精度，導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)型式，導(dǎo)軌和支承件的剛度，導(dǎo)軌的油膜厚度和油膜剛度，導(dǎo)軌和支承件的熱變形等等。直線運動導(dǎo)軌的幾何精度一般包括導(dǎo)軌在豎直平面內(nèi)的直線度、導(dǎo)軌在水平面內(nèi)的直線度和導(dǎo)軌面之間的平行度。接觸精度指導(dǎo)軌副間磨擦面實際接觸面積占理論接觸面積的百分比，或用著色法檢查2525mm面積內(nèi)的接觸點數(shù)。不同加工方法所生成的導(dǎo)軌表面，檢查的標準是不同的。2．耐磨性好，導(dǎo)軌原有精度喪失的主要原因就是磨損，沿導(dǎo)軌全長的均勻和不均勻磨損，都會直接影響其導(dǎo)向精度。因此導(dǎo)軌的耐磨性是決定導(dǎo)向精度保持性的關(guān)鍵，也是衡量機床質(zhì)量的重要指標之一，應(yīng)盡可能提高導(dǎo)軌的耐磨性。影響導(dǎo)軌的耐磨性的主要因素有：導(dǎo)軌的摩擦性質(zhì)、材料、熱處理及加工的工藝方法、受力情況、潤滑和防護等。3. 承載能力大，剛度好 根據(jù)導(dǎo)軌承受載荷的性質(zhì)、方向和大小，合理的選擇導(dǎo)軌的截面形狀和尺寸，使導(dǎo)軌具有足夠的剛度，保證機床的加工精度。 擋動導(dǎo)軌作低速運動或微量進給時，應(yīng)保證運動始終平穩(wěn)，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。影響低速運動平穩(wěn)性的因素有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、潤滑情況、導(dǎo)軌摩擦面的靜、動摩擦系數(shù)的差值，以及窗洞導(dǎo)軌運動的傳動系剛度。、工藝性好導(dǎo)軌要求結(jié)構(gòu)簡單，易于加工[11]。 導(dǎo)軌的作用及分類導(dǎo)軌按結(jié)構(gòu)方式可分為兩類：開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。開式導(dǎo)軌是指在部件自重和載荷的作用下，運動導(dǎo)軌和支承導(dǎo)軌的工作面始終保持接觸、貼合，其特點是結(jié)構(gòu)簡單，但不能承受較大的顛覆力矩的作用。閉式導(dǎo)軌當顛覆力矩作用在導(dǎo)軌上時，僅靠自重不能使主導(dǎo)軌面始終接觸，借助于壓板形成輔助導(dǎo)軌面，導(dǎo)軌才能承受較大的顛覆力矩作用，并保證支承導(dǎo)軌與動導(dǎo)軌的工作面始終保持可靠的接觸。根據(jù)結(jié)構(gòu)需要橫向進給傳動和縱向進給傳動結(jié)構(gòu)都選擇開式導(dǎo)軌。 導(dǎo)軌的類型及其選擇直線運動導(dǎo)軌的截面形狀主要有四種：矩形、三角形、燕尾形和圓形，并都是凸、凹之分。水平放置的凸形導(dǎo)軌不易積存切屑，但也不易存油，多用于低速工作條件；凹形導(dǎo)軌易存潤滑油，可用于高速工作條件，但必須有可靠的防護裝置，以免切屑等物落在導(dǎo)軌面上。 矩形導(dǎo)軌：矩形導(dǎo)軌具有承載能力大、剛度高、制造簡便、檢驗和維修方便等優(yōu)點。但有著側(cè)向間隙，要用鑲條調(diào)整，導(dǎo)向性差。三角形導(dǎo)軌：三角形導(dǎo)軌面磨損時，動導(dǎo)軌會自動下沉，自動補償磨損量，不會產(chǎn)生間隙。三角形導(dǎo)軌的頂角α一般在90176。~120176。范圍內(nèi)變化，α角越小，導(dǎo)向性越好，但摩擦力也越大。燕尾形導(dǎo)軌：燕尾開導(dǎo)軌可以承受較大的顛覆力矩，導(dǎo)軌的高度較小，結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便。但是，剛度較差，加工、檢驗不方便。圓柱形導(dǎo)軌：圓柱形導(dǎo)軌制造方便，工藝性好，但磨損后較難調(diào)整和補償間隙。主要用于受軸向負荷的導(dǎo)軌，應(yīng)用較少。根據(jù)以上要求，縱向?qū)к壊捎秒p三角導(dǎo)軌，雙三角導(dǎo)軌不需要鑲條調(diào)整間隙，接觸剛度好，導(dǎo)向性和精度保持性好，但是工藝性差，加工、檢驗和維修不方便。由于鑄鐵導(dǎo)軌有良好的抗振性、工藝性和耐磨性，因此采用鑄鐵導(dǎo)軌。同時為了提高導(dǎo)軌耐磨性和防止撕裂，在導(dǎo)軌副中，動導(dǎo)軌采用鑄鐵，不淬火，支承導(dǎo)軌采用淬火鋼。 機構(gòu)設(shè)計 縱向進給機構(gòu)設(shè)計（詳見A0⑴號圖紙）?？v向進給機構(gòu)運動說明：自動進給時，手輪向外拉，使與手輪相連的錐齒輪和帶動滾珠絲桿的錐齒輪分開，為了保證在自動進給時手輪不會因為其上的錐齒輪不小心和大錐齒輪相碰而影響安全操作，往后拉動手輪到一定位置時，由安裝在箱體上的一個彈簧滾珠將其定位，手輪便不會被輕易推向里而碰到大錐齒輪。同樣手動時，把手輪往里推，到一定位置時滾珠就會定在后面的溝槽內(nèi)，起到限位作用，只是手輪上的錐齒輪和大錐齒輪嚙合，搖動手輪，齒輪嚙合將運動傳給滾珠絲桿，帶動工作臺作縱向運動。 縱向進給機構(gòu)圖 橫向進給機構(gòu)設(shè)計橫向進給機構(gòu)圖詳見A0（8）號圖紙橫向手動進給時應(yīng)將捏手松開，使斜齒輪與手輪空轉(zhuǎn)，然后將手輪向前推，使齒型離合器相接合（此時拉桿以將齒輪副脫開）搖動手柄，經(jīng)手輪、軸、聯(lián)軸器，轉(zhuǎn)動滾珠絲桿，使?jié)L珠螺母移動，帶動拖板做橫向進給運動。手動微動進給基本上與手搖進給相同，此時應(yīng)將捏手擰緊，使斜齒輪與手輪結(jié)合在一起，然后使齒型離合器接合，轉(zhuǎn)動蝸桿上的捏手，經(jīng)蝸桿、斜齒輪嚙合傳動軸，其余傳動與上面相同。橫向自動進給的動力為伺服電機，在它的輸出軸上裝有齒輪，經(jīng)與它嚙合的齒輪而傳動軸（此時應(yīng)將齒型離合器分開）經(jīng)聯(lián)軸器使?jié)L珠絲桿轉(zhuǎn)動，滾珠絲母是緊固在拖板上的，因此式拖板做橫向自動進給。第5章 硬件電路設(shè)計數(shù)控機床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運動速度和軌跡進行自動加工的機床，數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)的突飛猛進為數(shù)控機床的技術(shù)進步提供了條件。數(shù)控機床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對象改變時只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動機床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟效果.隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，世界先進制造技術(shù)的興起和不斷成熟，對數(shù)控加工技術(shù)提出了更重要的要求，超高速切削、超精密加工技術(shù)等的應(yīng)用，要求數(shù)控機床的各個組成部分具有更高的性能指標。當今的數(shù)控機床正在不斷采用最新技術(shù)成就，隨著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化與高可靠性等方向發(fā)展。本機床采用的是西門子數(shù)控系統(tǒng)，西門系數(shù)控系統(tǒng)，以較好的穩(wěn)定性和較優(yōu)的性能價格比，在我國數(shù)控機床行業(yè)被廣泛應(yīng)用。802D數(shù)控系統(tǒng)是西門子數(shù)控系統(tǒng)中的一款高性能、低價位的數(shù)控系統(tǒng)。它可以控制四個數(shù)字進給軸和一個主軸，能實現(xiàn)三軸聯(lián)動。它不僅廣泛用于企業(yè)中的數(shù)控銑床和數(shù)控車床，而且對于學(xué)校數(shù)控技術(shù)實驗平臺的搭建也是較佳的選擇。1．西門子802D數(shù)控系統(tǒng)的構(gòu)成802D由PCU（Panel Control Unit）、一塊水平安裝或垂直安裝的鍵盤（CNC KEYBOARD）、一塊或兩塊輸入、輸出模塊（I/O MODULE）、驅(qū)動器（SIMODRIVE 611 universal E）、1FK6系列的數(shù)字伺服電機（1FK6 FEED MOTORS）和1PH7系列的數(shù)字主軸電機（1PH7 SPINDLE）組成，外加一個24V電源。另外，802D數(shù)控系統(tǒng)也有一些選，如電子手輪（HANDWHEEL）、機床控制面板（MCP）等。2．802D數(shù)控系統(tǒng)的連接802D系統(tǒng)的各個不見通過現(xiàn)場總線PROFIBUS連接。其中PCU繼承了PROFI