【導(dǎo)讀】產(chǎn)品的加工質(zhì)量，大幅度地提高生產(chǎn)效率。目前數(shù)控機(jī)床市場(chǎng)在我國還有很大的發(fā)展。空間，現(xiàn)在我國機(jī)床數(shù)控化率不到3％。進(jìn)給系統(tǒng)采用光電脈沖編碼器作為主軸的脈沖發(fā)生器，并將其裝在主軸。上，與主軸一起旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)主軸的轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號(hào)?？v向和橫向均采用滾珠。絲杠螺母副進(jìn)給。為了提高加工精度和加工效率，實(shí)現(xiàn)一次裝夾完成多道工序，選用。作原理，具有轉(zhuǎn)位快，定位精度高，切向扭矩大等優(yōu)點(diǎn)。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取相應(yīng)的。入滾道，所以縱向絲杠應(yīng)安裝防護(hù)罩。大托板與導(dǎo)軌接觸的端面搖貼向橡膠片，防止。雜質(zhì)進(jìn)入滑動(dòng)導(dǎo)軌面損傷導(dǎo)軌。

　　

【正文】 向載荷。它常用于高速主軸，接觸角越大軸向剛度越大，徑向剛度和允許轉(zhuǎn)速越低。主軸前軸承采用 雙向推力角接觸球軸承和圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 ；軸承由圓螺母進(jìn)行預(yù)緊，預(yù)緊量在軸承制造時(shí)配好。軸承精度等級(jí)選 P4級(jí) 。 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 ，內(nèi)圈有錐度為 1： 12的錐孔與主軸的錐形軸頸相配。通過軸向移動(dòng)內(nèi)圈，改變其在主軸上的位置來調(diào)整軸承間隙。這種軸承徑向剛度和承載能力較大，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速高，徑向 結(jié)構(gòu)緊湊。主軸后端安裝 圓錐孔雙列圓柱滾子軸承 ，其徑向間隙也由圓螺母來調(diào)整。因前軸承 對(duì) 主軸組件的精度影響較大，后軸承精度等級(jí)采用 P5級(jí)。 這種配置保證了軸承有較高的回轉(zhuǎn)精度，允許較高的轉(zhuǎn)速和剛性，適用于負(fù)載較大的數(shù)控車床。 主軸的主要參數(shù)是：主軸前端直徑 D1，主軸內(nèi)徑 d,主軸懸伸量 a 和主軸支撐跨距 L。 1. 前端直徑 D1， 主軸后軸頸的直徑 D2 表 主軸 D1（按電機(jī)功率） mm 由上表可取mmD 1001 ? 因此可知由式子 21( ~ )DD? 功率（ kw） D1mm ～ 2～ 3～ 5～ ～ 11 車床 60～ 80 70～ 90 70～ 105 95～ 130 110～ 145 銑床及加工中心 50～ 90 60～ 90 60～ 95 75～ 100 90～ 105 外圓磨床 —— 50～ 60 55～ 70 70～ 80 75～ 90 d=50mm 后端直徑mmD ??? 2．主軸內(nèi)徑 d 主軸孔徑 d取主軸平均直徑的 55%65%，取 d=50mm。 3．前錐孔尺寸 前錐孔用來裝頂尖或其它工具錐柄，要求能夠自鎖，目前采用莫氏錐孔。因車床最大回轉(zhuǎn)直徑 D=500mm400mm，采用莫氏錐度 6 號(hào)，錐度大端直徑 D=，錐度 DdL? =1： ，長度 L=119mm， d=. 4．支撐跨度及懸伸長度 為了提高剛度，應(yīng)盡量縮短主軸的外伸長度 a，選擇適當(dāng)?shù)闹慰缍萀。一般推薦?。?L\a=3~ L\a盡量大，提高主軸剛度。 機(jī)床支撐跨度很大程度上受其他零件結(jié)構(gòu)的影響，此機(jī)床 L=420mm左右，主軸的外伸長度 a=170~102mm 范圍即可。 5．頭部尺寸的選擇 目前頭部尺寸廣泛采用短圓錐式的頭部結(jié)構(gòu)，懸伸短，剛度好。采用快速裝卸卡盤結(jié)構(gòu)。 設(shè)計(jì)完成的 500mm 簡易數(shù)控車床主軸組件如圖 41所示： 圖 41 500mm 簡易數(shù)控車床主軸組件 ： L=715mm ： 4144444444 )715 2020015106921004395300833680347617570( ????????????????ed mmde ? umNKs /850? ? 由于???ei dd，故根據(jù) [1]式（ 1018）， umNumNK s /850/)( 2 44 ??? ??? 對(duì)于這種機(jī)床的剛度要求，由于這種機(jī)床屬于高效通用機(jī)床，主軸剛度可根據(jù)自激振動(dòng)穩(wěn)定性決定。取阻尼比??。當(dāng) v=50m/min, s=，???? ,/ ?mmumNK cb。這種機(jī)床要求切削穩(wěn)定性良好，取 mmDb m axlim ???? 帶入 [1]式（ 1016） ， umNB /)( ?????? ?? 根據(jù)穩(wěn)定性指標(biāo)的規(guī)定，工件長度mmDL m ax ????。 加上卡盤，共 240mm。 故根據(jù) [1]式（ 1018）， umNumNA /)420/1131( )420/3531( 2222 ??????? ??????? 故根據(jù) [1]式（ 1019） ，umNKK As / ?? 可以看出該機(jī)床主軸是合格的。 umNKB /69? umNK A /? umNS /? 合格 5 主軸驅(qū)動(dòng)與控制 數(shù)控車床是機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，是集機(jī)床、 計(jì)算機(jī) 、電機(jī)及其拖動(dòng)、自動(dòng)控制、檢測(cè)等技術(shù)為一身的自動(dòng)化設(shè)備。其中主軸運(yùn)動(dòng)是數(shù)控車床的一個(gè)重要內(nèi)容，以完成切削任務(wù)，其動(dòng)力約占整臺(tái)車床的動(dòng)力的 70%～80%?；究刂剖侵鬏S的正、反轉(zhuǎn)和停止，可自動(dòng)換檔和無級(jí)調(diào)速。 為滿足數(shù)控車床對(duì)主軸驅(qū)動(dòng)的要求，必須有以下性能 : (1)寬調(diào) 速范圍，且速度穩(wěn)定性能要高 。 (2)在斷續(xù)負(fù)載下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速波動(dòng)要小 。 (3)加減速時(shí)間短 。 (4)過載能力強(qiáng) 。 (5)噪聲低、震動(dòng)小、壽命長。 隨著微電子技術(shù)、交流調(diào)速理論和大功率半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，交流變頻技術(shù)進(jìn)入實(shí)用階段。目前，交流驅(qū)動(dòng)的性能已達(dá)到直流驅(qū)動(dòng)的水平。而且，籠型交流變頻電機(jī)不限制六電動(dòng)機(jī)那樣有機(jī)械換向帶來的麻煩和高速大功率的限制，并且體積小、重量輕、采用全封閉式罩殼、對(duì)灰塵和油有較好的防護(hù)優(yōu)點(diǎn)。在目前數(shù)控車床中，主軸控制裝置通常是采用交流變頻器來控制交流主軸電動(dòng)機(jī)。主傳動(dòng)采用調(diào)速電動(dòng)機(jī)進(jìn)行無級(jí)變速，主軸的正 反轉(zhuǎn)、啟動(dòng)與停止是直接驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)的。 主軸旋轉(zhuǎn)與軸向進(jìn)給的同步控制 在螺紋加工中，為保證切削螺紋的螺距，必須有固定的起刀點(diǎn)與退刀點(diǎn)。螺紋螺距多數(shù)為常數(shù)，但為有規(guī)律的遞增或遞減的變螺距螺紋的使用也越來越多。加工螺紋時(shí)，應(yīng)是帶動(dòng)工件旋轉(zhuǎn)的主軸轉(zhuǎn)速與坐標(biāo)軸的進(jìn)給量保持一定的關(guān)系，即主軸每轉(zhuǎn)一圈，按所要求的螺距沿工件的軸向坐標(biāo)進(jìn)給相應(yīng)的脈沖量。 采用光電脈沖編碼器作為主軸的脈沖發(fā)生器，并將其裝在主軸上，與主軸一起旋轉(zhuǎn)，檢測(cè)主軸的轉(zhuǎn)角、相位、零位等信號(hào)。該機(jī)床光電編碼器通過 1： 1 的同步齒輪與主軸同步旋 轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的每轉(zhuǎn)進(jìn)給和螺紋切削。 主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)編碼器即發(fā)出脈沖，這些脈沖送給數(shù)控裝置作為坐標(biāo)軸進(jìn)給的脈沖源，經(jīng)過對(duì)節(jié)距計(jì)算后，發(fā)給坐標(biāo)軸位置私服系統(tǒng)，使進(jìn)給量與主軸轉(zhuǎn)數(shù)保持所要求的比率。通過改變主軸的旋轉(zhuǎn)方向可以加工出左螺紋與右螺紋，而主軸方向的判別是通過脈沖編碼器發(fā)出的正交的兩相脈沖信號(hào)相位的先后順序判別出來的。脈沖編碼器還輸出一個(gè)零位脈沖信號(hào)，對(duì)應(yīng)主軸旋轉(zhuǎn)的每一轉(zhuǎn)，可以用于主軸絕對(duì)位置的定位。例如在多次循環(huán)切削同一螺紋時(shí)，該令為信號(hào)可以作為刀具的切入點(diǎn)，以確保螺紋不出現(xiàn)亂扣現(xiàn)象。 主軸旋轉(zhuǎn) 與徑向進(jìn)給的同步控制 數(shù)控車床在切削端面時(shí)為了保證端面的光潔度，就必須是該表面的粗糙度小于或等于某值。由加工工藝知識(shí)可知，要使表面粗糙度為某值，需保證工件與切削刃處接觸點(diǎn)的切削速度為以恒定值。由于在車削端面時(shí)，刀具要不斷的作徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，從而使刀具的切削直徑逐漸減小。由切削速度與轉(zhuǎn)速的關(guān)系 2vd?? 可知，如保持切削速度 v 恒定不變，當(dāng)切削直徑 d 逐漸減少時(shí)，主軸轉(zhuǎn)速必須逐漸增大但也不能超過極限。因此，數(shù)控裝置必須設(shè)計(jì)相應(yīng)的軟件來完成主軸的調(diào)整。 6 結(jié)論 本文論述了 500毫米簡易數(shù)控 車床的 設(shè)計(jì) 方法和 工作 原理，通過計(jì)算和論證，設(shè)計(jì)了車床的傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 。 數(shù)控車床采用 開環(huán)控制 系統(tǒng)直接通過驅(qū)動(dòng)裝置控制步進(jìn)電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)，控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、價(jià)格便宜， 高精度的步進(jìn)電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置，經(jīng)過計(jì)算采用絲杠作為傳動(dòng)部件提高車床的加工精度。 總之，通過此課題的設(shè)計(jì)研究，本人收獲甚大： ，特別是車床有了深刻地了解，對(duì)車床的工作原理、組成、 結(jié)構(gòu)等方面的知識(shí)有了一個(gè)系統(tǒng)而全面地認(rèn)識(shí) ，閱讀了大量關(guān)于 CNC系統(tǒng)、 NC系統(tǒng)的說明書及相關(guān)資料，為今后從事控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作奠定了基礎(chǔ) . ，訓(xùn)練了綜合運(yùn)用知識(shí)和電腦繪圖的能力，鍛煉了實(shí)踐 操作能力 。 本次設(shè)計(jì)改造的經(jīng)驗(yàn)，使我對(duì)機(jī)械產(chǎn)生了更加濃厚的興趣，同時(shí)對(duì)機(jī)械這門學(xué)科也有了比較具體的認(rèn)識(shí)，這必將對(duì)我以后的學(xué)習(xí)和工作帶來很大的好處。 參考文獻(xiàn) [1] 戴曙 . 金屬切削機(jī)床 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1993 [2] 王為，汪建曉 .機(jī)械設(shè)計(jì) .武漢：華中科技大學(xué)出版社， 2020 [3] 劉杰 . 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)與產(chǎn)品設(shè)計(jì) . 沈陽：東北大學(xué)出版社， 2020， 101102 [4] 王仁德，趙春雨，張耀滿 . 機(jī)床數(shù)控技術(shù) . 沈陽：東北大學(xué)出版社， 2020， 5773 [5] 蔡 光起，原所先，高航 . 機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) . 沈陽：東北大學(xué)出版社， 2020 [6] 余英良 . 機(jī)床數(shù)控改造設(shè)計(jì)與實(shí)例 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1997 [7] 黃調(diào)，趙松年 . 機(jī)電一體化技術(shù)基礎(chǔ)及應(yīng)用 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 1999 [8] 羅永順 . 機(jī)床數(shù)控改造實(shí)例 . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [9] 王先逵 . 機(jī)械制造工藝學(xué) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [10] 趙玉剛，宋現(xiàn)春 . 數(shù)控技術(shù) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 [11] 廖念釗，古瑩庵 . 互換性與技術(shù)測(cè)量 . 北京：中國計(jì)量出版社 ， 2020 [12] 王先逵 . 機(jī)械制造工藝學(xué) . 北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2020 致謝 本文是在導(dǎo)師王 得蛟老師 的悉心指導(dǎo)下完成的。 老 師淵博的學(xué)識(shí)、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度和一絲不茍的科研作風(fēng)給本人留下了深刻的印象，使本人受 益匪淺，在此謹(jǐn)向 老 師表示崇高的敬意和衷心的致謝 . 感謝在整個(gè)畢業(yè) 設(shè)計(jì)期間和我密切合作的同學(xué)，和曾經(jīng)在各個(gè)方面給予過我?guī)椭幕锇閭?，在大學(xué)生活即將結(jié)束的最后的日子里，我們?cè)僖淮窝堇[了團(tuán)結(jié)合作的童話，把一個(gè)龐大的，從來沒有上手的課題，圓滿地完成了。正是因?yàn)橛辛四銈兊膸椭抛屛也粌H學(xué)到了本次課題所涉及的新知識(shí)，更讓我感覺到了知識(shí)以外的東西，那就是團(tuán)結(jié)的力量。 最后，感謝所有在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中給予過我?guī)椭娜恕?