【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 簡(jiǎn)單。但相比而言控制繁瑣，不易大范圍進(jìn)行速度調(diào)節(jié)，很難達(dá)到無級(jí)變速要求 [11]。當(dāng)運(yùn)用不同的驅(qū)動(dòng)元件時(shí)，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)也隨之有所不同。電動(dòng)機(jī)和絲杠間的聯(lián)接方式基本分為三種形式，如圖 所示 : (1) 通過齒輪傳動(dòng)聯(lián)接 一般的數(shù)控機(jī)床的機(jī)械進(jìn)給裝置中大多利用齒輪傳動(dòng)副來達(dá)到預(yù)期的降速比要求，如圖 22a 所 示。而齒輪在生產(chǎn)制造中一般達(dá)不到嚴(yán)格的理想齒面技術(shù)要求，因此必須要留有適當(dāng)?shù)凝X側(cè)間隙，方能進(jìn)行正常的工作運(yùn)轉(zhuǎn)，但同時(shí)側(cè)齒間隙會(huì)引起給進(jìn)運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的反向那邊的矢動(dòng)量 [1]。因此，齒輪傳動(dòng)副為最大限度地減小齒側(cè)間隙，一般選擇消除措施設(shè)計(jì)?？墒欠N此聯(lián)接方式結(jié)構(gòu)的機(jī)械也會(huì)變得相對(duì)要復(fù)雜一些。 (2) 通過同步帶輪聯(lián)接 如圖 22b 所示，即為此種方式聯(lián)接的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，它的機(jī)械機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單。同步帶輪傳動(dòng)兼具鏈傳動(dòng)與帶傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的傳動(dòng)比，傳動(dòng)較為平穩(wěn)，張緊力需求很小，甚至幾乎不需張緊力 [13]。同時(shí)軸端壓力較小 ，傳動(dòng)的效率很高，基本能保持傳動(dòng)效率在 98%右左。同步帶輪因?yàn)楸≥p，能達(dá)到高速傳動(dòng)，并且由于帶輪的帶具備較好的柔韌性。在配合帶選擇帶輪時(shí)，可選擇直徑較小的帶輪，使得整個(gè)結(jié)構(gòu)更加緊湊，并且有效減小齒輪傳動(dòng)時(shí)引起的振動(dòng)和噪聲，保養(yǎng)起來也更為方便 [13]。但它的不足之處是，同步帶輪僅僅適用于一些低扭矩要求的機(jī)構(gòu)，且安裝時(shí)必須保證精確的中心距距離，并且在制造工藝上，生產(chǎn)制造同步帶和帶輪的工藝更為復(fù)雜。 (3) 通過聯(lián)軸器聯(lián)接 如圖 22c 所示，即為聯(lián)軸器聯(lián)接，從而達(dá)到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的高傳動(dòng)高度與高傳動(dòng)精度的要求。同時(shí) 它有效地簡(jiǎn)化了進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) [6]。因此這種聯(lián)接方式一般被運(yùn)用于加工中心或精密數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中 。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 (c )(b )(a ) 圖 電動(dòng)機(jī)和絲杠間的聯(lián)接方式 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 11 第 3 章 Y 軸傳動(dòng)部分 設(shè)計(jì) 計(jì)算 對(duì)絲杠的設(shè)計(jì)和計(jì)算 絲杠螺母副分為：滑動(dòng)絲杠螺母副和滾珠絲杠螺母副。 （ 1） 滾珠絲杠螺母副特點(diǎn)：系統(tǒng)剛度好 傳動(dòng)效率和精度高，運(yùn)動(dòng)具有可逆性，壽命長(zhǎng)，不能自鎖，制造工藝復(fù)雜 [8]。 （ 2） 滑動(dòng)絲杠螺母副特點(diǎn)：因結(jié)構(gòu)無需耍添加自鎖裝置，適合升降臺(tái)。可減輕升降臺(tái)工作能耗，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn) 單，維護(hù)更方便 [8]。 由于工作臺(tái)要實(shí)現(xiàn) X、 Y 軸向運(yùn)動(dòng)，因絲杠副不需要自鎖功能。所以橫向絲杠采用滾珠絲杠螺母副。 圖 進(jìn)給運(yùn)動(dòng)裝配簡(jiǎn)圖 主要技術(shù)指標(biāo)： 定位精度： 177。 ；驅(qū)動(dòng)速度 0~8000mm/min；射流最高切割壓力 P：350MPa；水噴嘴直徑： ；系統(tǒng)流量： 0~滑塊 電機(jī) 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 空載摩擦阻力 fF 和加工時(shí)摩擦阻力 jfF 的計(jì)算 分析工作時(shí)受力： 圖 龍門架最大受力圖 水刀架升降臺(tái) Z 方向支架 ： 1m gv?? 鐵 滑 體 （ ） 式中 m— 升降臺(tái)支架質(zhì)量， ? — 材料密度， v— 體積 50kgm1 ? Z 方向升降臺(tái)電機(jī)： 2 kg? 升降臺(tái)的滑動(dòng)絲杠螺母副： 鋼絲杠絲杠 ?? hrm 23 ? 其中 r— 絲杠半徑， h— 絲杠高度， ? — 材料密度 kg1m3 ? 龍門架 Y 方向直線滾動(dòng)型導(dǎo)軌： 鋼導(dǎo)軌導(dǎo)軌 ?? hrm 24 2? kg2m4 ? 質(zhì)量共計(jì)： kg500M? 空載摩擦阻力 fF 和加工時(shí)摩擦阻力 jfF NgMF f ??????? ? （ ） 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 13 NrSPFF fjf 2 ????????? ? （ ） 滾珠絲杠導(dǎo)程 L0的確定 由上文推導(dǎo)條件，滾珠 絲杠直接與電機(jī)連接，因此傳動(dòng)比為 1 則有 mmnV 810008L m a xm a x0 ??? （ ） 根據(jù)國(guó)標(biāo)，確定絲杠導(dǎo)程為 10mm。 根據(jù)最大工作載荷 Fm計(jì)算滾珠絲杠的最大動(dòng)載荷 FQ mHw FffL3 0QF ? （ ） 其中 0L — 滾珠絲杠的壽命 wf — 載荷系數(shù) Hf — 硬度系數(shù) mF — 滾珠絲杠的 最大工作載荷 NFm ? 硬度系數(shù)取 11710 15000130601060L660 ????? nT萬(wàn)次 （ ） n— 絲杠平均每分鐘轉(zhuǎn)速 T— 機(jī)床使用壽命（數(shù)控機(jī)床一般取 15000h） 則 33 0Q ?????? mHw FffL N （ ） 選擇滾珠絲杠螺母副型號(hào) 圖 滾珠絲杠螺母副尺寸圖 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 結(jié)合以上數(shù)據(jù)選擇滾珠絲杠螺母副的型號(hào)為 FFZD63105 旋向右旋 其中 公稱直徑 0d =63 基本額定載荷 螺母安裝連接尺寸 公稱導(dǎo)程 h0P =10 動(dòng)載荷 aC （ KN） 1D （ 6g ） 90 3D 138 絲杠外徑 1d = 靜載荷 0aC （ KN） 2D （ ? ） 90 4D 112 鋼球直徑 wD = 剛度 cK （ mN? ） 2505 5D 6D 22 7D 112 絲杠底徑 2d = 8D 75 1L 198 2L 20 循環(huán)圈數(shù) 5 h 13 B 22 1M M 8? 確定絲杠螺紋長(zhǎng)度 ls（ 其中 單邊預(yù)留余量為 50mm） 01 2lLlls ??? =800+198+100=1098mm （ ） 選定精度等級(jí) 因 絲杠上要安裝許多零件，因此選用基軸制，選定 g級(jí)試用滑動(dòng)半液體摩擦配合， 選定 5 級(jí)精度時(shí)，查表得 IT5=，查表直徑 的上偏差es=， 計(jì)算 ei=esIT5== （ ） 驗(yàn)算自鎖性 當(dāng)量摩擦角 ： /arctanT f? ? /cosff ??， /f —— 當(dāng)量摩擦系數(shù)， f —— 摩擦系數(shù)， ? —— 牙側(cè)角 ， ? ?? 螺紋升角 ： 2a rc ta n ( ) 4 .2 8Pnd? ?? ? ? （ ） 4 .2 8 4 .0 5T??? ? ? ? ?,因此 不 能 自鎖。 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 15 對(duì)絲杠的校核 螺桿強(qiáng)度校核 根據(jù)傳動(dòng)轉(zhuǎn) 矩公式，得螺旋傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩 ： ? ??? ?? ta n21T 2Fd= 當(dāng)量應(yīng)力 ： 21)4( dF?? ? （ ） ? ? MPa120~68][ ?? 因此，強(qiáng)度滿足要求，螺桿強(qiáng)度達(dá)標(biāo)。 螺紋牙強(qiáng)度校核 ① 材 料力學(xué)公式，得螺桿剪切應(yīng)力： 21Fd? ?? （ ） = MPa40~30][ ?? ② 螺桿彎曲應(yīng)力： 3132b MMWd? ??? （ ） ? M Pa60~40][ ?? ? 式中， M — 彎矩， W — 抗彎截面模量； 故螺紋強(qiáng)度非常高，足夠滿足要求。 螺桿的穩(wěn)定性 螺紋 柔度 ： ?? iL? （ ） 式中 2?? (固定 —— 自由 式 )， 220?wL ， 3 / 4 ?? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 16 臨界載荷 Fcr： 當(dāng) 90~85?r? 時(shí)： 其中 E 彈性模量， aI 慣性矩 22)( lEIF acr ??? （ ） = 根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)，有 穩(wěn)定性合格條件為大于 ～ 4，因?yàn)? 5 1 5 .6 2 5 .0 5 2 .5 ~ 42 0 .5 8crFF ? ? ?； 判定穩(wěn)定性合格。 螺桿的剛度 軸向載荷 F 造成每個(gè)螺紋導(dǎo)程產(chǎn)生的變形： 234s FPhEd? ?? （ ） ?? 單位長(zhǎng)度的變形量： 60 .0 5 3 1 0sPn?? ?? ? ? （ ） 對(duì)于 龍門式 數(shù)控切割機(jī) ， ?Ra 不對(duì)其表面精度要求嚴(yán)格 ，其310)11~8(][ ???? ， ?? 10?? ][?? 能夠達(dá)到要求 。 螺桿的橫向振動(dòng) 根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)公式臨界轉(zhuǎn)速 : 2 1 / 20 260 10 00()2 l i En L???? min/ r? （ ） 由 /60v Phn? ,又知：運(yùn)行速度范圍為 0～ 8000mm/min 所以 smmmmv / 3 3m i n/8 0 0 0m a x ?? min/1000m ax rn ? 又 因?yàn)? 0max nn ? 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 17 所 以能夠達(dá)到條件。 圖 滾珠絲杠 CAD 圖 導(dǎo)軌和滑塊的選用 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn) 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床有著廣泛的應(yīng)用。相對(duì)普通機(jī)床所使用的滑動(dòng)導(dǎo)軌來說，它的優(yōu)點(diǎn)是： 圖 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 proe 圖 1定位精度高 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌可以極大減小摩擦系數(shù)。其動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，因此可減少百分之九十的驅(qū)動(dòng)扭矩。因此，甚至可調(diào)節(jié)機(jī)床的定位精度到超微米級(jí)。 2 機(jī)床造價(jià)降低且節(jié)約電力 機(jī)床導(dǎo)軌采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌后摩擦阻力很小，因此非常適合存在反復(fù)起動(dòng)、停止往復(fù)的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)它可以使所需的動(dòng)力源小型化，在動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)上，大副度地減輕了重量，并且絳低百分之九十的所需電力，節(jié)能效果極佳。 3 可以提高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度 本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 由于直線滾動(dòng)導(dǎo)朹很小的摩擦阻力因而發(fā)熱少，并且可實(shí)現(xiàn)高速白勺機(jī)床運(yùn)動(dòng) ，并且提高約包分之三十的機(jī)床工作效率 [5]。 4 可以維持長(zhǎng)期機(jī)床的高精度 滑動(dòng)導(dǎo)軌面使用的流體潤(rùn)滑，因?yàn)橛湍さ母?dòng)，使得產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)精度的誤差無從規(guī)避 [14]。絕大多數(shù)情況下，流體潤(rùn)滑被局限在了邊界區(qū)域，因此幾乎沒辦法祛除因金屬接觸而產(chǎn)生 白勺 直接摩擦。大量的能量被以摩擦損耗的形式浪費(fèi)掉了。 相反，滾動(dòng)接觸摩擦卻耗能小，因此相應(yīng)滾動(dòng)面的摩擦損耗也減少，從而使直線滾動(dòng)導(dǎo)朹系統(tǒng)長(zhǎng)期處在高度精的狀態(tài) [14]。同時(shí)，大多數(shù)情況僅需脂潤(rùn)滑，因此這使機(jī)床的潤(rùn)滑系統(tǒng)地設(shè)計(jì)、使用和維護(hù)方面都變得更加容易和方便。 直線 滾動(dòng)