【文章內(nèi)容簡介】 (一 )控制介質(zhì) 對數(shù)控機床進行控制，必須在人與機床之間建立某種關(guān)系，這種聯(lián)系物質(zhì)稱為控制介質(zhì)。 常見的控制介質(zhì)有穿孔帶，穿孔卡和磁帶等，在控制介質(zhì)上存儲著零件加工過程中所需見的安全數(shù)據(jù)和指令。 (二 )數(shù)控裝置 數(shù)控裝置是數(shù)控機床的核心，它是根據(jù)光電讀帶機輸送來的指令和數(shù)據(jù)碼進行澤碼，運算，寄存及控制，并將其結(jié)果輸送到機床各個坐標(biāo)的伺服系統(tǒng)，用以驅(qū)動機床運動。數(shù)控機床一般由 譯碼器，運算器，存儲器，控制器，顯示器，輸入裝置及輸出裝置等組成。如圖 11 為數(shù)控裝置邏輯框圖 (三 )伺服系統(tǒng) 伺服系統(tǒng)使數(shù)控機床的重要組成部分。它用來接受數(shù)控裝置輸出的指令信息并經(jīng)功率放大后，帶動機床移動部件作精確定位或按照規(guī)定的軌跡和速度運動，使機床加工符合圖樣要求的零件。由于伺服系統(tǒng)是數(shù)控機床的關(guān)鍵部件，它的伺服精度和動態(tài)響應(yīng)將直接影響數(shù)控機床的加工精度，表面粗糙度及生產(chǎn)效率，伺服系統(tǒng)包括驅(qū)動裝置和執(zhí)行機構(gòu)兩大部分。 (四 )機床 數(shù)控機床為滿足數(shù)控技術(shù)的特點和充分發(fā)揮數(shù)控機床的他 點，在機床整體布局，傳動系統(tǒng)，刀具系統(tǒng)，操作系統(tǒng)以及結(jié)構(gòu)等方面，與普通機床有很大變化。因此，需要進行對比和分析，以便使數(shù)控機床發(fā)揮它最佳的經(jīng)濟效益。 本設(shè)計是立式車床升降箱的設(shè)計，外觀圖如圖 12 所示。 3．傳動系統(tǒng)設(shè)計 當(dāng)原動機的輸出轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)矩，運動形式和輸出軸的幾何位置完全適合工作機的輸入要求時，可以采用聯(lián)軸器將它們直接連接，否則必須采用傳動系統(tǒng)裝筒。 機械傳動系統(tǒng)裝置的設(shè)計是一項比較復(fù)雜的工作。在傳動裝制設(shè)計之前必須首先確定好機械系統(tǒng)的傳動方案。為了能設(shè)計出好的傳動方案，不僅需要對各 種傳動形式的性能，運動，工作特點和適用場合等有較深入全面的了解，而且需要準(zhǔn)備具備比較豐富的實際工作知識和設(shè)計經(jīng)驗。 3． 1 機械傳動基本形式的特點及其選用 (1)摩擦輪傳動 摩擦輪傳動的特點時運轉(zhuǎn)平穩(wěn)，噪聲小，可在運轉(zhuǎn)中平穩(wěn)地調(diào)整傳動比：有過載保護作用，結(jié)構(gòu)簡單。 摩擦輪傳動可用于摩擦壓力機，摩擦絞年，機械無極變速器以及各種儀器等。 (2)帶傳動 帶傳動的特點是主動從動輪的軸間距離大，工作平穩(wěn)，噪聲小，能緩和沖擊吸收震動．摩擦性帶動有過載保護作用，結(jié)構(gòu)簡單，成本低，安裝方便，但 外形輪廓較大。 (3)鏈傳動 鏈傳動的特點是主、從動輪間距范圍大，平均轉(zhuǎn)動比恒定，對惡劣環(huán)境的一定的適應(yīng)能力，工作可靠，軸壓力，但轉(zhuǎn)動的速度不均勻，高速時不如帶轉(zhuǎn)動平穩(wěn) (齒形鏈較好 )。鏈條工作時，特別是因磨損導(dǎo)致伸長后，容易引起共振和掉鏈，需增設(shè)張緊和減撼技置。 (4)齒輪傳動 齒輪傳動承載能力高，速度范圍大，瞬時轉(zhuǎn)動比恒定，外廓尺寸小，工作可靠，效率高，是所有機械傳動形式中最為常見的一種傳動形式，利于非圓齒輪還可實現(xiàn)變傳動比傳動，齒輪傳動對制造和安裝的精度低時，運轉(zhuǎn)有噪聲，易外齒輪 傳動亦無過載保護作用。 (5)蝸桿傳動 蝸桿傳動的主要特點是結(jié)構(gòu)緊湊，單級傳動能得到很大的傳動比，傳動平穩(wěn)， 無噪聲，單頭蝸桿可制成自鎖機構(gòu)。 (5)螺旋傳動 螺旋傳動是一種將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的機械傳動形式，能以較小的扭矩得到很大的軸向力，結(jié)構(gòu)簡單，傳動平穩(wěn)，無噪聲，滑動螺旋可制成自鎖機構(gòu)。 螺旋傳動廣泛應(yīng)用于螺旋壓力機，千斤頂，金屬切削機床的傳導(dǎo)螺旋和傳力螺旋，汽 車，拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)等，以實現(xiàn)微調(diào)和微調(diào)位移。通常對于給定的條件，可以設(shè)計出各種類型的傳動，因此必須就傳動效率 ，重量，外形尺寸，制造以及費用等方面將各種可能的動方案進行比較，從其中選出一個最有利的方案。 3． 2 傳動系統(tǒng)基本比較組合 為滿足同一工作機機械性能要求，往往可采用不同的傳動機構(gòu)，當(dāng)工作機與原動機之間的速比不大時，采用單級傳動機械裝置即可滿足要求；但當(dāng)原動機的輸出速度與工作機的輸入轉(zhuǎn)速相差較大時，在它們之間就應(yīng)采用多級傳動機構(gòu)來變速，這就要求合理的布置多極傳動機構(gòu)，恰當(dāng)?shù)牟捎酶鞣N不同的基本傳動形式，正確地安排它們在傳動鏈中的順序排列，以便充分的發(fā)揮它們各自的優(yōu)勢。 實現(xiàn)多級傳動的方案多種多樣，但其基本 組合依據(jù)機械傳動基水類型的特點不外乎有幾種，圖 2． 1所示， 進行傳動系統(tǒng)組合時，應(yīng)注意以下幾點原則： (1) 帶傳動具有傳動平穩(wěn)，吸震等特點，且能起過載保護作用，但由于它赴靠摩擦力來工作的，因此在傳的功率不變的前提下，帶速較低時，傳動裝置結(jié)構(gòu)八寸偏火，故為了減小帶動轉(zhuǎn)動裝置的尺寸和重量，應(yīng)將其布置在高速級。 (2)齒輪傳動具有承載能力大，傳動效率高，允許速度高，結(jié)構(gòu)緊湊，壽命長等特點，在機械傳動方案設(shè) 計時一般應(yīng)首先考慮選用齒輪轉(zhuǎn)動，由于斜齒圓柱齒輪傳動的承載能力和平穩(wěn)性比直齒圓柱齒輪傳動好，故高速級或要求傳動平穩(wěn)的場合，宜采用斜齒圓柱齒輪傳動，而對于錐齒輪傳動，當(dāng)其結(jié)構(gòu)尺寸太大時，加工困難，承載不均勻現(xiàn)象嚴(yán)重，因此應(yīng)將其布置在高速級，并限制其傳動比，達到控制其結(jié)構(gòu)尺寸的目的。 (3)開式齒輪傳動，由于潤滑條件和工作環(huán)境惡劣，磨損快，壽命短，故應(yīng)將其布置在低速級。 從上訴的傳動系統(tǒng)基本組合，可以看出減速器時傳動裝置中應(yīng)用最廣的部件。不同形式的齒輪依據(jù)不同的布置方式即可獲得不同的傳動方案。 3． 4 傳 動方案的確定 方案一，如圖 22 優(yōu)點：展丌式圓柱齒輪減速器是兩級減速器中最簡單的，也是應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)； 缺點：齒輪相對于軸承位置不對稱。當(dāng)軸產(chǎn)生彎扭變形時，載荷在齒寬上分布不均勻，因此需要軸應(yīng)設(shè)計得具有較大剛度，并使高速軸齒輪遠(yuǎn)離輸入端。 方案二，如圖 2— 3 方案二是圓錐，圓柱齒輪減速器，適用于輸入軸與輸出軸軸線垂直線相交的場合。同時，錐齒輪傳速可以允許有高速傳動，變化范圍大，傳動精確。 綜上考慮，選用傳動方案二。 4．絲桿選擇及相關(guān)參數(shù)的計算 4． 1 絲桿落幕傳動的特點及應(yīng)用 絲桿螺母傳動的特點是 ： (1)用較小的扭距轉(zhuǎn)動絲桿 (或螺母 )，可使螺母 (或絲桿 )獲得較大的軸向牽引力。 (2)可達到很大的降速傳動比，使降速機構(gòu)大為簡化，傳動鏈得以縮短。 (3)能達到較大的傳動精度。用于進給機構(gòu)時，還可兼作測量元件，通過刻度船讀出直線唯一的尺寸，最小讀數(shù)值可達 O． 001mm． (4)傳動平穩(wěn)，無噪聲。 (5)在一定條件下能輜鎖，即絲桿螺母不能進行逆?zhèn)鲃印＿m川于做部件升降傳動，可防止部件因自重而自動降落。 4． 2 絲桿螺母傳動分類 機床常用 n勺絲桿螺母傳動的分類、及各自應(yīng)應(yīng)用特點見表 3— 2。 根據(jù)絲桿性能分析比較 ，及本設(shè)計中工作要求，選用靜壓絲桿。 分類 螺母類型 缺點 優(yōu)點 應(yīng)用 滑動絲杠螺母傳動 （ 1）半螺母（ 2）開合螺母（ 3）單個整流體（ 4）雙螺母 （ 1）滑動摩擦阻力大，亦磨損（ 2）傳動效率低 （ 1）結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，成本低廉（ 2）在一定條件下（螺紋升角＜ 摩擦角 ） 能自鎖 廣泛用于一般機床上的進給，調(diào)整和定位機構(gòu) 滾珠絲杠螺母傳動 （ 1）單螺母（ 2）雙螺母 （ 1）加工較復(fù)雜，成本較高（ 2）結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，安裝調(diào)整較困難（ 3）不能自鎖 （ 1）滾動摩擦系數(shù)小，傳動效率高（ 2）動作 靈敏，能進行逆?zhèn)鲃?（ 3）磨損小，精 度保持性好（ 4） 運動平穩(wěn) 用于精密機床，數(shù)控機床等的進給機構(gòu) 滾動螺母絲杠傳動 螺母由三個滾動組成（滾柱的外圓是（ 1）由三個滾柱構(gòu)的螺母，結(jié)構(gòu)較（ 1）用滾動摩擦代替部分滑動摩擦，傳動效率比滑動絲杠螺母高，但不及用于平面磨床魔頭的垂直進給機構(gòu)，亦有 沒有螺紋升角的環(huán)形齒圈） 復(fù)雜，體積較大（ 2）精度，壽命均不及滾柱絲杠螺母傳動高 滾珠（ 2）制造比滾柱絲杠螺母較容易 用于數(shù)控機床（代替滾珠絲柱桿螺母傳動） 液體靜壓絲杠螺母傳動 單個整體螺母（在螺母的螺紋面上開有通壓力油的油腔） （ 1）螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工困難， 對螺母的螺紋直徑，螺距大小均有限制（ 2）需要一套過濾良好的供油裝置（ 3）安裝調(diào)整較困難（ 4）不能自鎖 （ 1）絲杠螺母油高剛度的油膜，能使現(xiàn)無間隙正反相傳動，定位精度高（ 2）油膜有平均絲杠螺母制造誤差的作用，大大提高了絲杠的傳動精度（ 3）承載能力大，剛度高，抗震性好，傳動平穩(wěn)（ 4）液體摩擦系數(shù)小，傳動效率高，壽命長 用于傳動精度高，定位精度準(zhǔn)確及傳動效率要求較高的機床（高精度螺紋磨床，非圓齒輪插齒機，重型機床等） 表 31絲杠螺母轉(zhuǎn)動的分類，優(yōu)缺點及應(yīng)用 4． 3 絲杠螺母轉(zhuǎn)動的導(dǎo)程，效率和驅(qū)動扭矩的計算 (1)導(dǎo)程 S 絲杠螺母傳動時，當(dāng)回轉(zhuǎn)件的轉(zhuǎn)速為 n(r／ min)，移動件的線速為 v(m／ min)，則絲杠的導(dǎo)程 S為： 由《機械工程手冊》，查表 3— 4— 7，由于是低速，且潤滑良好，材料是鋼，故， [p]=7． 5 — 13MP， 取 [P】 =l0。 由《機床設(shè)計手冊》，查表 5— 7— 6，絲杠的外徑， t=10mm，相關(guān)參數(shù)如下表 3— 2： 表 32絲杠相關(guān)參數(shù)一覽表