【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)。另一端采用軸承為支承。步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和轉(zhuǎn)速，由指令脈沖決定。指令脈沖數(shù)就是 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)步數(shù)，即角位移的大小。只要改變指令脈沖頻率，就可以使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度在很寬范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)。它具有以下特點(diǎn) : 位置控制功能 可預(yù)先發(fā)出具體的脈沖數(shù)量，從而得到需要輸出的角度。 無極調(diào)速功能 可根據(jù)發(fā)送脈沖的速度，得到需要的電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 正 /反，急停及鎖定功能 通過對(duì)系統(tǒng)的高低電平控制，得到正 /反旋轉(zhuǎn)的效果，在電機(jī)鎖定情況下 （電機(jī)繞組中存在電流，外部沒有要求旋轉(zhuǎn)的電脈沖 )，仍有靜止力矩的輸出。 低轉(zhuǎn)速及高精度位置功能 通過對(duì)脈沖速度的控制，可直接得到極低的轉(zhuǎn)速而不需要通過齒輪箱 的過渡，從而避免了功率的損耗和角度位置的偏差。 長(zhǎng)壽命 不需要象普通的直流電動(dòng)機(jī)通過電刷和換相器換相，從而減少了摩擦，增長(zhǎng)了壽命。如圖 所示 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20xx 9 圖 絲杠與電機(jī)軸的連接 剛性聯(lián)軸器用于絲桿與電機(jī)的聯(lián)接，可提高兩軸頭連接的固定精度，如圖 所示。它的特點(diǎn)有 : 可用于小型、瞬間慣量小和高速轉(zhuǎn)動(dòng)的場(chǎng)合 。 安裝后無反作用力，而且維護(hù)簡(jiǎn)單 。 提高絲杠的強(qiáng)度時(shí)，跳動(dòng)不會(huì)受到影響 。 依靠鎖緊螺栓施加的摩擦緊固，無需鍵 。 在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)可保持平穩(wěn)。 導(dǎo)軌的主要 功能是導(dǎo)向和承載作用。導(dǎo)軌使運(yùn)動(dòng)部件沿一定的軌跡運(yùn)動(dòng)，從而保證各部件的相對(duì)位置和相對(duì)位置精度。導(dǎo)軌承受運(yùn)動(dòng)部件及工件的重量及切削力，在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度、精度與精度保持性。 雕刻機(jī)的 x向和 y 向絲杠兩側(cè)各采用一對(duì)圓柱形導(dǎo)軌作為導(dǎo)向件，另外可以分擔(dān)絲杠所承受的機(jī)頭和工作臺(tái)的重量。圓柱形導(dǎo)軌加工容易，導(dǎo)向精度高，可滿足定位精度的要求。 Z 絲杠不承受徑向載荷，為保證精度，采用兩根導(dǎo)軌導(dǎo)向。 Z 的固定依靠步進(jìn)電機(jī)的自鎖來實(shí)現(xiàn)。 圓形導(dǎo)軌兩端通過螺釘固定在絲杠支架上，并與導(dǎo)軌套形成移動(dòng)副。如圖 所示 圖 絲杠和圓導(dǎo)軌的支承方式 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20xx 10 各個(gè)傳動(dòng)鏈上的絲杠螺母與不同零件以螺釘固定連接，通過與絲杠的相對(duì)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳動(dòng) : 與工作臺(tái)固定連接，相對(duì)于 y 向絲杠運(yùn)動(dòng)向絲杠運(yùn)動(dòng)向支架固定連接； 與機(jī)頭向絲杠運(yùn)動(dòng)； 與機(jī)頭 向支架固定連接，相對(duì)于 Z向絲杠移動(dòng)。 典型零件工藝分析 ： （ 1）零件材料： GCR15。 合金含量較少，具有良好的性能，它為應(yīng)用最廣泛的高碳鉻軸承鋼。 經(jīng)過淬火加回火后具有較高的硬度、均勻的組織、良好的耐磨性、高的接觸疲勞性能。該鋼冷加工塑性中等 ，切削性能一般，焊 接性能差，對(duì)形成白點(diǎn)敏感性能大，有回火脆性。實(shí)際就是 Cr15。 （ 2）零件組成表面：兩端面，外圓 附有滾珠 ， 外身為單線 螺紋， 無 鍵槽， 無 倒角。 （ 3）主要表面分析： Ф 16 外圓表面 主要 用于傳動(dòng)件， 將電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為所需的直線運(yùn)動(dòng)，具有相當(dāng)?shù)木?。 （ 4）主要技術(shù)條件： Ф 16 外圓精度要求：IT7 粗糙度要求 。它是零件上主要的基準(zhǔn)， 兩端螺紋應(yīng)與之保持基本的同軸關(guān)系，鍵槽亦與之對(duì)稱。 （ 5）零件總體特點(diǎn)：長(zhǎng)徑比達(dá) 18，為較典型的細(xì)長(zhǎng)軸 。 T 型臺(tái)工藝分析： （ 1）零件材料： 45 鋼。切削加工性良好，無特殊加工問題，故加工中不需采取特殊工藝措施。 刀具材料選擇范圍較大，高速鋼或 YT 類硬質(zhì)合金均能勝任。刀具幾何參數(shù)可根據(jù)不同刀具類型 通過相關(guān)表格查取。 （ 2）零件組成表面： 長(zhǎng)方形表面（長(zhǎng) 300mm，寬 340mm），厚 20mm，有 T 形凹槽。 （ 3）主要表面分析： 外表面 主要 用于 支承以及夾持工件，具有相當(dāng)?shù)亩ㄎ痪?。 （ 4）主要技術(shù)條件： 外 表面 精度要求：IT7 粗糙度要求 。它是零件上主要的基準(zhǔn)， 兩端 平面 應(yīng)與之保持基本的 平面 關(guān)系，鍵槽亦與之對(duì) 稱。 （ 5）零件總體特點(diǎn)： 簡(jiǎn)單，結(jié)構(gòu)緊湊，定位能力非常強(qiáng)。 三軸滑塊工藝分析： （ 1）零件材料： 鋁合金 。 在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣泛的一類有色結(jié)構(gòu)金屬材料。純鋁的密度?。?ρ=），大約是鐵的 1/3， 熔點(diǎn) 低（ 660℃ ），鋁是面心立方結(jié)構(gòu)，故具有很高的塑性（ δ:32~40% ， ψ:70~90% ），易于加工，可制成各種型材、鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書 20xx 11 板材 。 （ 2）零件組成表面： 軸套類零 件，表面是光滑的空孔，用于支持導(dǎo)軌。 （ 3）主要表面分析： 內(nèi) 表面 主要 用于 支承以及夾持工件，具有相當(dāng)?shù)亩ㄎ痪?。 （ 4）主要技術(shù)條件： 外 表面 精度要求：IT7 粗糙度要求 。它是零件上主要的基準(zhǔn)， 兩端 平面 應(yīng)與之保持基本的 平面 關(guān)系， 空孔 亦與之對(duì)稱。 （ 5）零件總體特點(diǎn)：機(jī)構(gòu)中與機(jī)架用移動(dòng)副相連又與其他運(yùn)動(dòng)構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副相連的構(gòu)件 。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明書 20xx 12 3. 三坐標(biāo)數(shù)控雕刻機(jī)的機(jī)械系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本章詳細(xì)介紹了微型三維機(jī)械雕刻機(jī)機(jī)械部分的主要零部件，如主軸電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 、傳動(dòng)部件和支承部件的詳細(xì)設(shè)計(jì)計(jì)算及選型過程。 設(shè)計(jì)參數(shù)的確定 由課題所給的設(shè)計(jì)參數(shù)，結(jié)合微型三維機(jī)械雕刻機(jī)的總體設(shè)計(jì)方案，初步確定該雕刻機(jī)機(jī)械部分的主要參數(shù)，如表 所示。 表 機(jī)械設(shè)計(jì)參數(shù)表 項(xiàng)目 參數(shù) 單位 主軸最高轉(zhuǎn)速 n=20xx0 r/min 最大進(jìn)給速度 3600fv ? mm/min 工作臺(tái)總行程 (Y) 235 mm 主軸總行程 (X) 220 mm 主軸總行程 (Z) 102 mm 定位精度 177。 mm 脈沖當(dāng)量 mm 使用壽命 20xx0hL ? hrs 切削力、切削扭矩和切削功率計(jì)算 三坐標(biāo)數(shù)控機(jī)械雕刻機(jī)的加工對(duì)象主要是針對(duì)非金屬材料和鋁合金材料的雕刻加工。這些材料具有較高的強(qiáng)度和良好的塑性。用硬質(zhì)合金直柄立銑刀（ 0 6 , 2d mm z??）和高速鋼標(biāo)準(zhǔn)直柄麻花鉆（ 0 3d mm? ）在鋁板上進(jìn)行銑削和鉆削，分別進(jìn)行切削力、切削扭矩和切削功率的計(jì)算。 根據(jù)三維機(jī)械雕刻機(jī)的加工范圍和使用功能及在實(shí)際 生產(chǎn)過程中不同的切削方式所使用時(shí)間的分配，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)，大致可將切削方式分為強(qiáng)力切削（切）、一般切削（雕）、精細(xì)切削（刻）和快速進(jìn)給。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明書 20xx 13 銑削力、扭矩和功率的計(jì)算 通過查閱王先逵主編的《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》，得到表 左側(cè)的經(jīng)驗(yàn)公式，代入已知參數(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)化，可得到僅與切削深度 pa 、進(jìn)給速度 fv 和銑刀轉(zhuǎn)速 n有關(guān)的計(jì)算公式填入表 右側(cè)。 表 銑削力、扭矩和功率計(jì)算公式的簡(jiǎn)化 計(jì)算公式和參 數(shù)選定 計(jì) 算 結(jié) 果 銑削力： 0F ( )F F F ZFFx y uF p f w FqwCzz k Naadna? ?????? 0 .7 5 0 .6 24 2 .7 6 ( )z p fF a v n N??? 銑削扭矩： z0 m2FdM ?? ??????????? ???? zM 3 .0 F N m?? ?????????? ??? （ ） 銑削功率： Zm 4Fvp k W6 1 0? ????????? ??? 7mZp 3 .1 4 1 0 F n k W?? ? ????（ ） 其中： C 11 6 , 1 , 0. 75 , 0. 85 , 0. 73 , 0. 13 , 0. 25 F F F F F F FX Y U q W K? ? ? ? ? ? ? ? 。銑削寬度 a ( )w mm ，銑削深度 a( )pmm , 進(jìn) 給 速 度 ( / m in)ffv a zn mm? ，銑削速度0 / 10 00 ( / m i n)v d n m?? ， 0d —— 銑刀外徑 ((mm), fa —— 每齒進(jìn)給量 (mm/z)， z —— 銑刀齒數(shù)， n—— 銑刀轉(zhuǎn)速 (r /min) 。 將切削深度 pa 、進(jìn)給速度 fv 和銑刀轉(zhuǎn)速 n 的變量代入分別計(jì)算，得到計(jì)算結(jié)果，如表 所示。表 銑削力、扭矩和功率的計(jì)算 切削方式 工作時(shí)間 百分比 t % 參 數(shù) 計(jì)算結(jié)果 pa fv n n絲 ZF M mP 強(qiáng)力切削 10% 120 9000 30 一般切削 30% 1 1200 15000 300 精細(xì)切削 50% 2400 20xx0 600 快速進(jìn)給 10% — 3600 — 900 0 0 0 其中： n絲 — 絲杠轉(zhuǎn)速， f / ( / m in)hn v P r?絲 ，預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP mm? pa — 銑削深度（ mm）， fV — 進(jìn)給速度（ mm/min）， n— 銑刀轉(zhuǎn)速（ r/min） ， 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明書 20xx 14 zF — 銑削力（ N）， M— 銑削扭矩（ Nm）， mP — 銑削功率（ kW）。 鉆削力、扭矩和功率的計(jì)算 此處省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完整說明書和 設(shè)計(jì) 圖紙等 .請(qǐng)聯(lián)系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套機(jī)械畢業(yè)設(shè)計(jì)下載！該論文已經(jīng)通過答辯 表 鉆削力、扭矩和功率的計(jì)算 切削方式 工作時(shí)間 百分比t% 參 數(shù) 計(jì) 算 結(jié) 果 fv n n絲 zF M mP 強(qiáng)力切 削 10% 300 9000 75 — 一般切削 30% 480 15000 120 — 精細(xì)切削 50% 600 20xx0 150 — 快速進(jìn)給 10% 900 — 225 0 0 0 其中： n絲 — 絲杠轉(zhuǎn)速， f / ( / m in)hn v P r?絲 ， 預(yù)選絲杠導(dǎo)程 4( )hP mm? ， fv — 進(jìn)給速度(mm/min),n — 鉆削轉(zhuǎn)速 (r/min), zF — 鉆削力 (N), M— 鉆削扭矩 (Nm), mP — 鉆削功率(kW)。 主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 主軸組件是雕刻機(jī)的執(zhí)行件。它的功用是支承 并帶動(dòng)工件或刀具旋轉(zhuǎn)進(jìn)行切削，承受切削力和驅(qū)動(dòng)力等載荷，完成表面成形運(yùn)動(dòng)。主軸組件由主軸及其支承和安裝在主軸上的傳動(dòng)件、密封件等組成，要求良好的回轉(zhuǎn)精度、結(jié)構(gòu)剛度、抗振性、熱穩(wěn)定性及精度的保持性。 鹽城工學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說 明書 20xx 15 雕刻機(jī)的主軸部分固定在 Z向絲杠的支架上，采用電主軸高速旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)刀具的切削運(yùn)動(dòng)。 自 20 世紀(jì) 80 年代以來，數(shù)控機(jī)床、加工中心主軸向高速化發(fā)展。高速數(shù) 控機(jī)床主傳動(dòng)機(jī)構(gòu)已經(jīng)得到極大的簡(jiǎn)化，取消了帶傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的“零傳動(dòng)”，這種結(jié)構(gòu)稱 為電主軸。它具有結(jié)構(gòu)緊湊，機(jī)械效率高，可獲得極高的回轉(zhuǎn)速度，振動(dòng)小等優(yōu)點(diǎn)，因而在現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床中獲得了愈來愈廣泛的應(yīng)用。本雕刻機(jī)由于主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到 20xx0r／ min,所以應(yīng)用電主軸。 本節(jié)主要設(shè)計(jì)主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中的電主軸，以確定它們的型號(hào)和參數(shù)。 數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除應(yīng)滿足普通機(jī)床主傳動(dòng)的要求外，還提出以下要求： ，并實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。數(shù)控機(jī)床就要為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，并充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的調(diào)速范圍。對(duì)于自動(dòng) 換刀的數(shù)控機(jī)床，工序集中，共建一次裝夾，可完成許多工序，所以，為了適應(yīng)各種國(guó)內(nèi)工序和各種加工材質(zhì)的要求，住運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍還應(yīng)進(jìn)一步擴(kuò)大。 ，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，齒輪齒面進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火增加耐磨性；最后一集采用斜齒輪傳動(dòng)，使傳動(dòng)平穩(wěn)；采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。 數(shù)控機(jī)床上一般既要進(jìn)行粗加工又要進(jìn)行精加工；加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削、加工余量不 均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過程中的自激振動(dòng)等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗燥度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具或零件，是加工無法順利進(jìn)行。 因此在主傳動(dòng)系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的靜剛度，而且具有足夠的抑制各種干擾力引起的動(dòng)的能力 —— 抗振性。抗振性用動(dòng)剛度或動(dòng)柔性度來 衡量。例如主軸組件的動(dòng)剛度取決于主軸的當(dāng)量靜剛度、阻尼比及固有頻率等參數(shù)。 機(jī)床在切削加工中主傳動(dòng)系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生熱變形，破壞了零部件之間的相對(duì)位置精度和運(yùn)動(dòng)精度造成的加工誤差，且熱 變形限制了切削用量的提高，降低了傳動(dòng)效率，影響到生產(chǎn)率。為此要求主軸不見具有較高的熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合間隙，并進(jìn)行