【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 由L≠％,可知，主軸剛度損失較小，選用的軸承型號(hào)及支承形式都能滿足剛度要求。 零件的校核校核II軸齒輪 校核齒數(shù)為20的即可，確定各項(xiàng)參數(shù)P=, n=750r/minⅡ軸扭矩: T2=9550P2/n2 =（51）確定動(dòng)載系數(shù)：=齒輪精度為7級(jí)，由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得使用系數(shù) 非對(duì)稱 查《機(jī)械設(shè)計(jì)》得確定齒間載荷分配系數(shù): == 100N/m由《機(jī)械設(shè)計(jì)》查得 =確定動(dòng)載系數(shù):==查表 105 計(jì)算彎曲疲勞許用應(yīng)力，由圖查得小齒輪的彎曲疲勞強(qiáng)度極限540MPa ,S = （53） 故滿足要求。：II軸的校核：通過(guò)受力分析，在一軸的三對(duì)嚙合齒輪副中，中間的兩對(duì)齒輪對(duì)II軸中點(diǎn)處的撓度影響最大，所以，選擇中間齒輪嚙合來(lái)進(jìn)行校核已知d=60mm， E=，b=30mm ，x=180mm （54） 。 本章小節(jié)本章主要講述了龍門(mén)銑床的主軸箱的設(shè)計(jì)，其主要內(nèi)容包括傳動(dòng)比的確定電機(jī)的選擇，軸的設(shè)計(jì)和強(qiáng)度校核，齒輪的參數(shù)的確定等內(nèi)容。 25 第4章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 第4章 進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì) 對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求 帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，也是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于一般機(jī)床的一控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可歸納為：定位精度要高；響應(yīng)要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。 所謂穩(wěn)定的系統(tǒng)，即系統(tǒng)在輸入量改變、啟動(dòng)狀態(tài)或外界輸出量經(jīng)過(guò)幾次衰減振蕩后，能夠迅速的穩(wěn)定在新的或原有的是進(jìn)給伺服系統(tǒng)能夠正常工作的基本條件。它包含絕對(duì)穩(wěn)定性(穩(wěn)定裕度)。 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的穩(wěn)定性和系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼以及系適當(dāng)?shù)倪x擇系統(tǒng)的機(jī)械參數(shù)(主要有阻尼、剛度、諧振頻率和失氣參數(shù)，并使它們達(dá)到最佳匹配，是進(jìn)給伺服系統(tǒng)設(shè)計(jì)的目標(biāo) 所謂進(jìn)給伺服系統(tǒng)的精度是指系統(tǒng)的輸出量復(fù)現(xiàn)輸入量的差)，即準(zhǔn)確性。它包含動(dòng)態(tài)誤差，即瞬態(tài)過(guò)程出現(xiàn)的偏差；穩(wěn)態(tài)過(guò)程結(jié)束后，系統(tǒng)存在的偏差；靜態(tài)誤差，即元件誤差和干常用的精度指標(biāo)有定位精度、重復(fù)定位精度和輪廓跟隨精度。 來(lái)表示，定位誤差是指工作臺(tái)由一點(diǎn)移動(dòng)到另一點(diǎn)時(shí)，指令值的最大差值。重復(fù)定位精度是指工作臺(tái)進(jìn)行一次循環(huán)動(dòng)作后， 偏差值。輪廓跟隨誤差是指多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)時(shí)，實(shí)際運(yùn)動(dòng)軌跡與給的最大偏差值。影響精度的參數(shù)很多，關(guān)系也很復(fù)雜。采用數(shù)提高伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的精度。 所謂快速響應(yīng)特性是指系統(tǒng)對(duì)指令輸入信號(hào)的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過(guò)程結(jié)束的迅速程度。它包含系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間、傳動(dòng)裝置的加速能力。它直接影響機(jī)床的加工精度和生產(chǎn)率。系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快，則加工效率越高，軌跡跟隨精度也越高。但響應(yīng)速度過(guò)快會(huì)造成系統(tǒng)的超調(diào)，甚至?xí)鹣到y(tǒng)的不穩(wěn)定。因此，對(duì)于點(diǎn)位控制的機(jī)床，主要應(yīng)保證定位精度，并盡量減少定位時(shí)間。對(duì)于輪廓控制的機(jī)床，除了要求高的定位精度外，還要求良好的快速性及形成輪廓的各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)伺服系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性能的一致性。對(duì)于開(kāi)環(huán)及半閉環(huán)的控制形式。主要是應(yīng)滿足定位精度的要求，而對(duì)于閉環(huán)控制系統(tǒng)，則主要是穩(wěn)定性問(wèn)題。 機(jī)床的位置調(diào)節(jié)對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)提出了很高的要求。其中在靜態(tài)設(shè)計(jì)方面有： 1．能夠克服摩擦力和負(fù)載； 2．很小的進(jìn)給位移量； 3．高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度； 4．足夠的調(diào)速范圍，滿足快進(jìn)和工進(jìn)的需要； 5．進(jìn)給速度均勻，在速度很低時(shí)，無(wú)爬行現(xiàn)象。在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求有： 1．具有足夠的加速和制動(dòng)轉(zhuǎn)距，以便快速地完成啟動(dòng)和制動(dòng)過(guò)程。 2．具有良好的動(dòng)態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿意地表面質(zhì)量； 3． 負(fù)載引起的軌跡誤差盡可能??；對(duì)于數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件則有以下要求： 1．被加速的運(yùn)動(dòng)部件具有較小的慣量； 2，高的剛度； 3．良好的阻尼； 4．傳動(dòng)部件在拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等方面具有盡可能小的非線性。 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，滾珠絲杠副是傳動(dòng)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。 滾珠絲杠副的導(dǎo)程工作臺(tái)縱向行程3000mm，速度為10m/min，速度傳動(dòng)比為i=，伺服電機(jī)最大轉(zhuǎn)速為2000r/min,，工作臺(tái)進(jìn)給速度為06000mm/min,算得其導(dǎo)程為： 滾珠絲杠副的載荷及選絲杠： 機(jī)床空載時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)力，如工作臺(tái)重量引起的摩擦力： 選機(jī)床承受最大負(fù)荷時(shí)滾珠絲杠的傳動(dòng)力。如機(jī)床切削時(shí)，切削力在滾珠絲杠副軸向的分力與導(dǎo)軌摩擦力之和即為Fmax（這時(shí)導(dǎo)軌摩擦力是由工作臺(tái)、工件、夾具三者總的重量以及切削力在垂直導(dǎo)軌方向的分量共同引起的）。 平均載荷為： 7576N工作臺(tái)進(jìn)給速度為06000mm/min，故平均轉(zhuǎn)速為：絲杠的工作壽命取為10000h。故：當(dāng)量動(dòng)載荷2. 選擇滾珠絲杠查滾珠絲杠樣本，選上?？N云機(jī)械設(shè)備有限公司的型號(hào)為，SFU80104的絲杠。額定動(dòng)載荷為。符合要求。絲杠直徑為80mm，導(dǎo)程10mm, 珠圈數(shù)90，珠徑為4mm。圖41滾珠絲桿及螺母副結(jié)構(gòu)圖同步齒形帶的傳動(dòng)裝置的優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,安裝調(diào)試方便,且在一定條件下能滿足轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的輸出要求，可以避免避免齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)與噪聲，適用于低轉(zhuǎn)矩特性的要求的主軸。通過(guò)計(jì)算：帶輪的結(jié)構(gòu)尺寸為：小帶輪 大帶輪 帶輪間中心距為:：帶寬：1. 基本原則 1） 考慮電動(dòng)機(jī)的主要性能（啟動(dòng)、過(guò)載及調(diào)速等）、額定功率大小、額定轉(zhuǎn)速及結(jié)構(gòu)形式等方面要滿足生產(chǎn)機(jī)械的要求。 2） 在以上前提下，優(yōu)先選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便又價(jià)格合理的電動(dòng)機(jī)。 2. 電動(dòng)機(jī)類(lèi)型的選擇 安裝方式：立式和臥式 （本設(shè)計(jì)采用立式安裝）。 防護(hù)方式：開(kāi)啟式、封閉式、防護(hù)式、防暴式。 3. 額定電壓的選擇 交流380～220V，或根據(jù)需要配變壓器。 4. 額定轉(zhuǎn)速的選擇 根據(jù)生產(chǎn)機(jī)械的具體情況來(lái)選擇要求重復(fù)、短時(shí)、正反轉(zhuǎn)工作的生產(chǎn)機(jī)械，除應(yīng)選擇滿足工藝要求的電動(dòng)機(jī)額定轉(zhuǎn)速外，還要保證生產(chǎn)機(jī)械達(dá)到最大的加、減速度的要求而選擇最恰當(dāng)?shù)貍鲃?dòng)裝置，以達(dá)到最大生產(chǎn)率或最小損耗的目標(biāo)。一般都是直接傳動(dòng)，而不是減速器。 ：工件和工作臺(tái)的最大質(zhì)量為3000kg,折算到電動(dòng)機(jī)軸，其慣量為絲杠慣量：絲杠直徑80mm。大帶輪慣量為：小帶輪慣量為：負(fù)載慣量為：：選的直流伺服電機(jī)為：額定功率 3KW最高轉(zhuǎn)速 2000 額定轉(zhuǎn)距 22最大轉(zhuǎn)矩 57轉(zhuǎn)子慣量 滾珠絲杠副的安全使用 潤(rùn)滑 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。 防塵 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。 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。 安裝 滾珠絲杠副在安裝時(shí)應(yīng)注意以下事項(xiàng)： 。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。 ，盡量不要把螺母從絲杠上卸下來(lái)，如 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。 伺服進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì) 由以上的分析計(jì)算可以設(shè)計(jì)出伺服進(jìn)給系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)圖如下圖42伺服進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（主視圖）圖43伺服進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖（左視圖）33第5章 床身、橫梁導(dǎo)軌和工作臺(tái) 本章小節(jié)本章主要講述了進(jìn)給伺服系統(tǒng)的基本要求和進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求滾珠絲杠的選擇同步齒形帶的選擇伺服電機(jī)的選擇伺服進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)等。第5章 床身、橫梁導(dǎo)軌和工作臺(tái) 床身結(jié)構(gòu) 對(duì)床身結(jié)構(gòu)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） 躁聲小； 4） 溫度場(chǎng)分布合理，熱變形對(duì)精度的影響??； 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。 床身的結(jié)構(gòu) 1．床身結(jié)構(gòu) 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型不同，床身的結(jié)構(gòu)形式有各種各樣的形式。例如數(shù)控車(chē)床床身的結(jié)構(gòu)形式有平床身、斜床身、平床身斜導(dǎo)軌和直立床身等四種類(lèi)型。 另外，斜床身結(jié)構(gòu)還能設(shè)計(jì)成封閉式斷面，這樣大大提高了床身的剛度。數(shù)控鉆銑床、加工中心等這一類(lèi)數(shù)控機(jī)床的床身結(jié)構(gòu)與數(shù)控車(chē)床有所不同。例如加工中心的床身有固定立柱式和移動(dòng)立柱式兩種。前者一般使用于中小型立式和臥式加工中心，而后者又分為整體T形床身和前后床身分開(kāi)組裝的T形床身。所謂T形床身是指床身是由橫置的前床身和與它垂直的后床身組成。整體式床身，剛性和精度保持性都比較好，但是卻給鑄造和加工帶來(lái)很大不便，尤其是大中型機(jī)床的整體床身，制造時(shí)需要大型設(shè)備。而分離式T形床身，鑄造工藝性和加工工藝性都大大改善。前后床身聯(lián)接處要刮研，聯(lián)接時(shí)用定位鍵和專用定位銷(xiāo)定位，然后再沿截面四周， 用大螺栓固緊。這樣聯(lián)接成的床身，再剛度和精度保持性方面，基本能滿足使用要求。這種分離式T形床身適用于大中型臥式加工中心。 由于床身導(dǎo)軌的跨距比較窄，致使工作臺(tái)在橫溜板上移動(dòng)到達(dá)行程的兩端時(shí)容易出現(xiàn)翹曲，將會(huì)影響加工精度，為了避免工作臺(tái)翹曲，有的立式加工中心增設(shè)了輔助導(dǎo)軌。 2．床身的截面形狀 數(shù)控機(jī)床的床身通常為箱體結(jié)構(gòu)，合理設(shè)計(jì)床身的截面形狀及尺寸，采用合理布置的肋板結(jié)構(gòu)可以在較小質(zhì)量下獲得較高的靜剛度和適當(dāng)?shù)墓逃蓄l率。床身肋板一般根據(jù)床身結(jié)構(gòu)和載荷分布情況，驚醒設(shè)計(jì)，滿足床身剛度和抗振性要求，V形肋板有利于加強(qiáng)導(dǎo)軌支承部分的剛度；斜方肋和對(duì)角肋結(jié)構(gòu)可明顯增強(qiáng)床身的扭轉(zhuǎn)剛度，并且便于設(shè)計(jì)成全封閉的箱形結(jié)