【正文】 系統(tǒng)的設(shè)計要求是通過步進(jìn)電動機(jī)控制擺軸的轉(zhuǎn)動來帶動刀軸上切削刀實現(xiàn)角度切削，所以步進(jìn)電動機(jī)的脈沖當(dāng)量直接影響擺軸轉(zhuǎn)過的角度，從而也直接影響切削精度。本系統(tǒng)擬選用由沈陽萊茵公司代理的德國產(chǎn)品百格拉步進(jìn)電機(jī)，通過其配套的控制器再次10細(xì)分，滿足設(shè)計要求說明書的精度要求。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計算及最大靜轉(zhuǎn)矩計算在擺軸轉(zhuǎn)動帶動刀軸上所以部件擺動，在擺軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩主要由刀軸電機(jī)、減速機(jī)、連接板機(jī)刀軸的重力引起，而且負(fù)載轉(zhuǎn)矩隨著擺角增大而增大，成正弦變化。參照刀軸結(jié)構(gòu)圖，從而得知擺軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩T= （Nm），α為擺角度數(shù)。負(fù)載對擺軸的轉(zhuǎn)動慣量為：。a．快速運行時的轉(zhuǎn)矩：快速運行時的最大轉(zhuǎn)矩也即最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1=b．啟動時的轉(zhuǎn)矩；T2=260/(60)＋＝＋=從上面計算看出再快速運行和快速啟動兩種工況下，以快速起動所需力矩最大，以此項作為初選步進(jìn)電動機(jī)的依據(jù)。 兩種方案的對比 a．采用減速機(jī)。從減小轉(zhuǎn)動慣量，減小加在擺軸上的轉(zhuǎn)矩，以及綜合考慮最后的所占空間體積和部件總重量（單就電機(jī)與減速機(jī)兩個來說，加減速機(jī)步不加減速機(jī)重量至少5千克的力）來說，有加一個減速機(jī)的必要，但是加上減速機(jī)之后，卻引入了由減速機(jī)回程間隙帶來的誤差，而且就減速機(jī)本身而言，回程減小有30弧分()和5弧分（相當(dāng)于0,08度，精密級減速機(jī)），無論那種減速機(jī)，由回程間隙帶來的誤差遠(yuǎn)大于一個脈沖的進(jìn)給角度（）。如果采用加編碼器的方式，那么編碼器只能加在減速機(jī)的輸出軸端，從而形成閉環(huán)控制。如果采用軟件補償?shù)姆绞?，若回程是固定的，那問題好解決，但是若是不固定，那么軟件補償（如采用開環(huán)控制）也不能達(dá)到要求精度，因為若是補償不準(zhǔn)確，哪怕只有6弧分的誤差。取減速比為9。根據(jù)式（3－7）， T1/9TMAX；所以 TMAX這里我們擬選用百格拉步進(jìn)電動機(jī)VRDM368/LHA，技術(shù)參數(shù)如下：步數(shù)：10000步/轉(zhuǎn) 額定轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩： 最高啟動速度：： 重量：減速機(jī)選擇NEUGART行星齒輪減速WPLE60，減速比9，技術(shù)參數(shù)如下：額定輸出轉(zhuǎn)矩： 44Nm 故障停止轉(zhuǎn)矩： 88Nm 滿載效率： 92％重量： 轉(zhuǎn)動慣量： 回程間隙： 35弧分最大輸入速度： 6000n/min 額定輸入速度：3000n/min 電機(jī)的校核計算：電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式（36）：T1/i/=。電機(jī)軸上的等效定位轉(zhuǎn)矩由式（35）：2540/(60)（^2/+^2+^2）+=.由式（3－1）慣量匹配條件知：(^2/+(^2))/(^2)=41,不滿足慣量匹配條件，而電機(jī)的運行速度是9r/s，所以必須采用升降速控制。，運行速度是9r/s，從電機(jī)的矩頻特性曲線（如圖313所示）可知，所選電機(jī)完全滿足要求，根據(jù)以上計算綜合考慮，所選電機(jī)滿足要求。b．不采用減速機(jī)。從在滿足要求的情況下減少零部件，使組裝力求簡單，而且不增加減速，可以不引入由減速裝置帶來的誤差，而且控制方面相對簡單，不必增加軟硬件補償措施等方面的考慮，可以不引入減速機(jī)，而采用步進(jìn)電動機(jī)直接驅(qū)動的方式。但這樣增加重量，約5kg根據(jù)式（3－7）， T1TMAX；所以 TMAX這里我們擬選用百格拉步進(jìn)電動機(jī)VRDM31117LSB，技術(shù)參數(shù)如下：步數(shù)：10000步/轉(zhuǎn) 額定轉(zhuǎn)矩 12Nm 保持轉(zhuǎn)矩： 最高啟動速度：： 重量：8kg圖313 、電機(jī)的校核計算：電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩：T1=電機(jī)軸上的等效定位轉(zhuǎn)矩:T2=260/(60)（+^2）＋＝＋=12由式（3－1）慣量匹配條件知：(^2)=68,不滿足慣量匹配條件圖314 12Nm步進(jìn)電機(jī)矩頻特性曲線電機(jī)的快速運行轉(zhuǎn)矩是12Nm，運行速度是1r/s，從電機(jī)的矩頻特性曲線（圖314）知，所選電機(jī)完全滿足要求，根據(jù)以上計算綜合考慮，所選電機(jī)滿足要求。第三章 數(shù)控機(jī)床的安裝及維修數(shù)控機(jī)床安裝要求大部分都和普通機(jī)床類似，但由于有較多高精度零部件，所以在一般廠房要求基礎(chǔ)上，每臺機(jī)床都在其說明書上對工作環(huán)境提出具體要求。各種機(jī)床環(huán)境要求大致可以分為以下幾大類：（1）地基要求用戶事先做好機(jī)床基礎(chǔ)，而且在安裝機(jī)床之前地基已經(jīng)過一段時間保養(yǎng)，基礎(chǔ)進(jìn)入穩(wěn)定階段。（2）環(huán)境溫度和濕度要求 精密型數(shù)控機(jī)床一般都有恒溫環(huán)境要求，只有在恒溫條件下，才能確保機(jī)床精度和加工精度。由于數(shù)控系統(tǒng)中大量采用了電子元器件，電柜內(nèi)的這些元器件工作溫度已接近極限溫度。潮濕的環(huán)境會降低數(shù)控機(jī)床可靠性，尤其在酸氣較大潮濕環(huán)境下會使印制線路板和接插件銹蝕，機(jī)床電氣故障也會增加。（3）避免環(huán)境干擾的一些措施如機(jī)床遠(yuǎn)離鍛壓設(shè)備等一些振動源。遠(yuǎn)離電磁場干擾較大的設(shè)備，供電直接從配電站給出，車間防塵要求等。（4）其他提供數(shù)控機(jī)床運行所需的壓縮空氣氣源水源、排屑等也有一定要求。（1）機(jī)床初就位機(jī)床到廠后一般都在地基附近拆開包裝箱、卸下底托，按機(jī)床說明書中規(guī)定把組成機(jī)床的各大部件分別在地基上就位，墊鐵、調(diào)整墊板和地腳螺栓等也相應(yīng)對號入座就位。（2）機(jī)床連接把初就位的機(jī)床各部件組裝起來。在組裝前，首先去除安裝連接面、導(dǎo)軌和各運動面上的防銹涂料，做好各部件外表清潔工作，然后準(zhǔn)備好連接所需的各類連接零件、螺釘、連接工具等。最后把各部件組裝成整機(jī)，如將龍門架、電氣柜裝在床身上，刀架裝到龍門架上等等。組裝時要注意連接面的清潔光整、使原來的定位元件(定位銷、定位塊等)對號入座，使安裝位置恢復(fù)到機(jī)床拆卸前的狀態(tài)，以利于調(diào)試精度。部件組裝后即進(jìn)行電纜、油管和氣管的連接。根據(jù)機(jī)床隨機(jī)資料中的電氣接線圖、氣路圖等把有關(guān)電纜和管路按標(biāo)記一一接好。連接時要特別注意清潔工作和可靠性接觸及密封，并檢查有無松動和損壞。電纜接頭插座一定要用螺釘緊固。氣管連接中要特別注意防止異物從接口中進(jìn)入管路，每個接頭部要擰緊，防止各接頭處滲漏。電纜和氣管連接完畢后，做好各管線的就位固定。防護(hù)罩殼的安裝，應(yīng)保證整個的外觀質(zhì)量。（1）機(jī)床通電試車①　按機(jī)床說明書要求給機(jī)床潤滑點灌注規(guī)定的油液和油脂，擦凈各導(dǎo)軌及滑動面上的防銹油，并涂上一層干凈的潤滑油，接通氣源。②　連接從配電柜到輸入機(jī)床電源開關(guān)的動力電纜，根據(jù)機(jī)床要求的總電源容量判別動力電纜容量、配電柜上熔斷器容量是否匹配，檢查供電電源電壓波動是否在允許范圍內(nèi)。波動較大時必須考慮增裝交流穩(wěn)壓器。③　分別向機(jī)床各部分分別供電試驗，檢查有關(guān)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、有無報警故障、能否達(dá)到額定工作指標(biāo)?？傊?，應(yīng)根據(jù)機(jī)床說明書檢查機(jī)床主要部件通電后的情況。④　粗調(diào)床身水平度，調(diào)整機(jī)床的主要幾何精度，調(diào)整組裝后主要運動部件與主機(jī)的相對位置。這些工作完成后就可以用快干水泥灌注主機(jī)和各附件的地腳螺栓，把各地腳預(yù)留孔灌平，等水泥完全干固后就可以進(jìn)入機(jī)床精調(diào)工作。（2）機(jī)床精度和功能的精調(diào)試在已經(jīng)固化地基上精調(diào)主床身的水平度，找正水平后移動床身上各運動部件(龍門架、工作臺等)，觀察各坐標(biāo)全行程內(nèi)主機(jī)水平變化情況，并相應(yīng)調(diào)整機(jī)床幾何精度在允許范圍內(nèi)。在調(diào)整中一般以調(diào)整龍門架下面的調(diào)整件的位置為主，也可調(diào)整下面的地腳墊鐵。調(diào)整完成后，使刀架和工作臺垂直。然后檢測機(jī)床各主要操作功能、安全措施、常用指令等執(zhí)行情況。最后檢查鋪助功能及附件工作情況。例如，冷卻防護(hù)罩和各種護(hù)板是否完整，檢查冷卻液供應(yīng)是否正常，各種防護(hù)是否有滲漏等。（3）機(jī)床試運行數(shù)控機(jī)床安裝調(diào)試完畢后為了向用戶顯示機(jī)床已達(dá)到正常生產(chǎn)使用，一般要求整機(jī)在帶一定負(fù)載條件下經(jīng)過一段時間自動運行，較全面地檢查機(jī)床功能及工作可靠性，運行時間參照行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一般控制在36h或48h。試運行中采用的程序叫考機(jī)程序，可以直接采用制造廠的考機(jī)程序，也可以自行編制一個程序。在考機(jī)程序中應(yīng)包括：數(shù)控系統(tǒng)中主要功能使用、主軸的最高和最低轉(zhuǎn)速、快速和進(jìn)給的大部分常用速度、大部分可用的M指令。（1）同步帶傳動部件安裝時的張緊問題同步帶的張緊力過小，易在啟動頻繁而又有沖擊負(fù)荷時，導(dǎo)致帶齒從帶輪齒槽中跳出（爬齒）；帶的張緊力過大，易使帶的壽命降低。同步帶的張緊可通過調(diào)節(jié)同步帶部件旁邊的調(diào)整螺栓，使同步帶部件在滑槽內(nèi)移動，從而解決同步帶張緊的問題。安裝時首先把沒有張緊部件的同步帶傳動部件安裝好，然后再把同步帶及有張緊部件的同步帶傳動部件安裝上，檢查同步帶的張緊程度，最后調(diào)整張緊部件使同步帶達(dá)到合適的張緊程度。（2）導(dǎo)軌的安裝問題由于采用的線性滑動導(dǎo)軌精度很高，所以安裝時要求的定位精度也很高。安裝后要保證兩線性滑動導(dǎo)軌的平行度。安裝的兩線性滑動導(dǎo)軌分為基準(zhǔn)側(cè)滑軌和從動側(cè)滑軌，安裝時先安裝基準(zhǔn)測滑軌，后安裝從動側(cè)滑軌。具體滑軌的安裝方法請參考滑軌的使用說明。做好預(yù)防性維護(hù)工作是使用好數(shù)控機(jī)床的一個重要環(huán)節(jié)，數(shù)控維修人員、操作人員及管理人員應(yīng)共同做好這項工作。以下是預(yù)防性維護(hù)工作的主要內(nèi)容：（1）嚴(yán)格遵循操作規(guī)程 數(shù)控系統(tǒng)編程、操作和維修人員必須經(jīng)過專門的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉所用數(shù)控機(jī)床的機(jī)械、數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電設(shè)備、氣源等部分及使用環(huán)境、加工條件等；能按機(jī)床和系統(tǒng)使用說明書的要求正確、合理地使用；應(yīng)盡量避免因操作不當(dāng)引起的故障。（2）防止數(shù)控裝置過熱 定期清理數(shù)控裝置的散熱通風(fēng)系統(tǒng)；應(yīng)經(jīng)常檢查數(shù)控裝置上各冷卻風(fēng)扇工作是否正常；應(yīng)視車間環(huán)境狀況，每半年或一個季度檢查清掃一次。（3）在生產(chǎn)場地盡量少打開數(shù)控和機(jī)床電氣柜門 因為機(jī)械加工車間的空氣中漂浮的灰塵、油霧和金屬粉末落在印制電路板或電子組件上，容易造成元器件間絕緣電阻下降，從而發(fā)生故障甚至使器件和印制電路板損壞。由于不關(guān)緊電柜門，大量灰塵涌入是電器元件損壞、控制單元失靈的一個原因。（4）數(shù)控系統(tǒng)長期不用時的維護(hù) 當(dāng)數(shù)控機(jī)床長期閑置不用時，也應(yīng)定期對數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。應(yīng)經(jīng)常給數(shù)控系統(tǒng)通電，在機(jī)床鎖住不動的情況下，讓其空運行。在空氣濕度較大的梅雨季節(jié)應(yīng)該天天通電，利用電器元件本身發(fā)熱驅(qū)走數(shù)控柜內(nèi)的潮氣，以保證電子部件的性能穩(wěn)定可靠。數(shù)控機(jī)床使用壽命的長短和故障發(fā)生的高低，不僅取決于機(jī)床的精度和性能，很大程度上也取決于它的正確使用和維護(hù)。正確的使用能防止設(shè)備非正常磨損，避免突發(fā)故障，精心的維護(hù)可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時發(fā)現(xiàn)和消除隱患于未然，從而保障安全運行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營目標(biāo)。因此，機(jī)床的正確使用與精心維護(hù)是貫徹設(shè)備管理以防為主的重要環(huán)節(jié)。定期維修表序號檢查周期檢查部位檢查要求1每天導(dǎo)軌潤滑檢查潤滑油的油面、油量、及時添加油，潤滑油泵能否定時啟動，打油及停止。導(dǎo)軌個潤滑點在打油時是否有潤滑油流出。2每天X、Y、Z的導(dǎo)軌清除導(dǎo)軌面上的切屑、臟物。冷卻水劑，檢查導(dǎo)軌潤滑是否充分，導(dǎo)軌面上有無劃傷損壞及銹斑，導(dǎo)軌防塵刮板上有無鐵屑，當(dāng)導(dǎo)軌上出現(xiàn)劃傷時應(yīng)檢查滾動滑塊3每天壓縮空氣源檢查氣源供氣壓力是否正常，含水量是否過大4每天數(shù)控系統(tǒng)及輸入輸出如機(jī)械結(jié)構(gòu)潤滑良好，程序服務(wù)器連接正常5每天各種電氣裝置及散熱數(shù)控柜、機(jī)床電氣柜進(jìn)排風(fēng)扇工作正常，風(fēng)道過濾網(wǎng)無堵塞，伺服電機(jī)冷卻風(fēng)道正常6每天各種防護(hù)裝置導(dǎo)軌、同步帶、機(jī)床防護(hù)罩應(yīng)正常、漏水， 7半年滾珠絲杠螺母副清洗絲杠上舊的潤滑脂，涂上新油脂，清洗螺母兩端的防塵網(wǎng)8一年軸承用油槍通過油杯給軸承加注潤滑油上表例舉了一加工中心定期維護(hù)的檢查順序。該表只列出一些常規(guī)的檢查內(nèi)容，對一些機(jī)床上頻繁運動的零部件，無論是機(jī)械的還是控制驅(qū)動部分，都應(yīng)作為重點定時檢查對象。在日常使用機(jī)床時，還應(yīng)注意下述一些細(xì)節(jié)問題：（1）有切實可行的維護(hù)保養(yǎng)制度這是搞好日常維護(hù)的關(guān)鍵所在，如果沒有健全的制度．再好的條例也無法得到貫徹。（2）有明確的操作規(guī)程操作規(guī)程是保證數(shù)控機(jī)床安全運行的重要措施之一，操作者一定典范操作規(guī)程操作。（3）保持良好的潤滑狀態(tài)定期檢查、清洗潤滑系統(tǒng)，添加或更換油脂油液，使絲杠、導(dǎo)軌等運動部件始終保持良好的潤滑狀態(tài)，以降低機(jī)械的磨損速度。（3）機(jī)械精度的檢查調(diào)整，以減少各運動部件之間的形狀和位置偏差。（4）檢查各插接件有無松動。參考文獻(xiàn)1. ：兵器工業(yè)出版社，1999.2. 廖效果，：.3. ：.4. 吳祖育，：.5. 李峻勤，：.6. ：.7. ：.8. ：.9. ：.10. ：機(jī)械工業(yè)出版社，沈陽：.11. 王世剛，張春宜，：12. 鞏云鵬，孫德志，：.13. 孫志禮，何雪宏，：.14. ：.15. 劉文波，段智敏，：.16. 叢鳳廷，：.17. .目 錄第一章 設(shè)計任務(wù)書及及總體設(shè)計方案 1 設(shè)計任務(wù)書 1 設(shè)計方案的擬定 2 2 2第二章 設(shè)計計算 4 X軸傳動裝置設(shè)計計算 4 4 5 6 7 13 15 15 16 Y軸傳動裝置設(shè)計計算 16 16 17 19 25 28 29 29 Z方向傳動裝置（刀架）設(shè)計計算 30 Z方向傳動裝置（刀架）總體設(shè)計 30 選擇電動機(jī) 30—滾珠絲桿螺母副 33 滾珠絲桿專用軸承的選用與校核 39 滑動導(dǎo)軌的選擇 39 聯(lián)軸器的選擇 41 潤滑與密封的設(shè)計 42 42 42 46 49．主軸電機(jī)及減速機(jī)選擇 49 49．?dāng)[動軸電機(jī)選擇 51第三章 數(shù)控機(jī)床的安裝及維修 54 54 54 54 56 56 56 57參考文獻(xiàn) 5861 / 6