【正文】 （5）預(yù)期額定動載荷的確定預(yù)期額定動載荷如下式（） （）上式中： 代表預(yù)期額定動載荷； 代表預(yù)期工作時間（h），其值??； 代表精度系數(shù)，由初定精度等級P4,； 代表可靠性系數(shù)，一般情況其值為； 代表負(fù)荷系數(shù)，由負(fù)荷性質(zhì)選??； 將它們代入式（）得到： 擬采用的預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大載荷計算： （）上式代表預(yù)緊負(fù)荷系數(shù)，其值取。將其代入（）得： 選這兩種值的最大值： 取 （6）滾珠絲杠副的預(yù)緊力的確定 滾珠絲杠副預(yù)緊力的計算如式（）： （） 因?yàn)? 所以 （7）行程補(bǔ)償值及與預(yù)拉伸力行程補(bǔ)償值計算式如下式（）： （）上式中： 代表行程補(bǔ)償值，單位為um； 代表溫度變化值，一般為2℃到3℃，℃； 代表滾珠絲杠副的有效行程，單位為mm； 將其代入式（）得到： 預(yù)拉伸力計算如式（）： （） （8）滾珠絲杠副規(guī)格型號的選定由傳動方式和使用情況，滾珠絲杠副選用法蘭式雙螺母內(nèi)循環(huán)式。根據(jù)計算參數(shù)、等，選用為滾珠絲杠副型號。 滾珠絲杠副的強(qiáng)度校核 （1）滾珠絲杠系統(tǒng)剛度的計算絲杠螺紋長度計算如下式（） （）余程值取 則 滾珠絲杠抗壓剛度最小值如下式（）： （）上式中： 代表滾珠絲杠最小抗壓剛度； 代表滾珠絲杠的底徑； 代表固定支承跨； 將其代入式（）可得： 設(shè)為固定支承和行程起始點(diǎn)之間的距離，取其值為。滾珠絲杠的抗壓剛度最大值如式（）： （） （2）滾珠絲杠強(qiáng)度驗(yàn)算 絲杠強(qiáng)度驗(yàn)算的公式如下式（）: （） 查得 將其代入上式（）有： 而所以有，強(qiáng)度滿足。 伺服電機(jī)參數(shù)計算和型號選擇 （1）電機(jī)軸負(fù)載慣量計算滾珠絲杠慣量計算如下式（） （）上式中代表滾珠絲杠的重量，其計算式如下式（） （）其中： 代表滾珠絲杠長度，其值取140mm； 代表滾珠絲杠直徑，其值取將其代入式（）得到： 代入式（）得到： 負(fù)載慣量計算如式（）： （）上式中： M代表負(fù)載的質(zhì)量，其值取14kg； P代表滾珠絲杠的導(dǎo)程，其值取。將其代入式（）得到： 換算為電機(jī)軸的負(fù)載慣量如式（）： （）上式中： 代表減速比，由于沒有減速機(jī)構(gòu)，即其值為； 代表中間慣量，由于未使用減速器，所以。將其代入式（）得到： （2）電機(jī)負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算外力轉(zhuǎn)矩計算如下式（）： （）其中： M 為外作用力，取其值為；將其代入式（）得到： 將其換算為電動機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩如下式（）： （）其中： 代表傳動效率，電動機(jī)和滾珠絲杠的聯(lián)結(jié)采用彈性聯(lián)軸器過渡，取其值。 即： （3）電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的計算所需電動機(jī)旋轉(zhuǎn)速度的計算如下式（）： （）其中： 代表電動機(jī)所需要的轉(zhuǎn)速，單位為； 代表主軸系統(tǒng)的進(jìn)給速度；單位為，?。? 代表滾珠絲杠的導(dǎo)程，單位為，??； 代表減速比，由于沒有減速器，可取。將其代入式（）得到： （4）電機(jī)的選定規(guī)定選用的電動機(jī)轉(zhuǎn)子慣量要大于負(fù)載的1/30。即：選定電機(jī)為臺達(dá) 部分參數(shù)如下： 規(guī)格：低慣量型 功率； 額定轉(zhuǎn)速：； 瞬時轉(zhuǎn)矩：； 額定轉(zhuǎn)矩：； 電動機(jī)慣量： X向進(jìn)給系統(tǒng)零部件計算及校核 X向絲杠的選型及校核（1）計算絲杠最大動載荷電機(jī)的選定滾珠絲杠的直徑、滾珠的列數(shù)和圈數(shù)應(yīng)按當(dāng)量動載荷選擇。絲杠的最大載為切削時的最大進(jìn)給摩擦力。最大進(jìn)給力設(shè)定F=， 最大切削力取為： 最大背向力為： 所以絲杠最大載荷計算如式（）： （） 絲杠的最小載荷為摩擦力如式（）： （）絲杠平均載荷如式（）： （）設(shè)定最大進(jìn)給時，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速為380r/min；最小進(jìn)給時，其值為1r/min，則絲杠平均轉(zhuǎn)速為： 。絲杠的平均工作壽命取15000H。取。 （）則絲杠的當(dāng)量動載荷如式（）： （） （2）滾珠絲杠副選型查樣本，選擇型滾珠絲杠副。其額定動載荷。，符合要求。絲杠，導(dǎo)程為4mm。預(yù)加載荷，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于最大載荷的1/3。滾珠絲杠精度為P1級。 （3）穩(wěn)定性校核發(fā)生失去穩(wěn)定性的臨界負(fù)載計算式如式（）： （）穩(wěn)定性安全系數(shù)如式（） （）即該絲杠穩(wěn)定性滿足要求[1415]。 絲杠軸承的選擇及計算此向滾珠絲杠采取一端固定，另一端簡支的方式。固定端采用一對推力角接觸球軸承，面對面組合方式。選用型號7302C。內(nèi)徑16mm，外徑42mm，寬13mm。由以上數(shù)據(jù)可知：額定動載荷，平均載荷，取預(yù)加載荷。則軸承壽命如式（）： （） 即，軸承壽命能滿足要求。然而，簡支端軸承只承受絲杠的部分重量，無需計算，也用此型號軸承。 本章小結(jié)本章主要對雕刻機(jī)機(jī)床的主傳動系統(tǒng)及進(jìn)給系統(tǒng)的部分零部件做了相關(guān)計算選擇和校核。包括主軸參數(shù)、銑削力的計算，滾珠絲杠副的計算選擇及相關(guān)的強(qiáng)度校核，伺服電機(jī)的選擇，進(jìn)給系統(tǒng)絲杠的選擇校核及安裝軸承的計算選擇。6 展望和結(jié)論從以往的手工雕刻到現(xiàn)在的數(shù)控雕刻機(jī)，從以往的純機(jī)械控制到現(xiàn)在的數(shù)控化控制，機(jī)械制造行業(yè)正向著高速度、高科技、高精度、高效率、低能耗的要求發(fā)展。相應(yīng)的機(jī)床也不斷地改良，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以適應(yīng)未來發(fā)展的需要，技術(shù)的支持。本次設(shè)計的數(shù)控雕刻機(jī)機(jī)械結(jié)構(gòu)也是通過參觀工廠的實(shí)際機(jī)床模型以及查閱大量相關(guān)雕刻機(jī)的相關(guān)資料，再結(jié)合自己的思維理念，最后畫出了機(jī)床的總體模型。該機(jī)床采用小尺寸加工刀具，加工對象圖案復(fù)雜、樣式繁多、造型小巧奇特、雕刻精細(xì)，適合于加工小工件、小加工量的輕型加工，如電子電路板（PCB）。加工過程中的高速銑削是通過銑削主軸結(jié)合電機(jī)驅(qū)動實(shí)現(xiàn)的，主傳動系統(tǒng)還包括Z向絲杠和導(dǎo)軌。進(jìn)給系統(tǒng)包括X和Y兩個方向的往復(fù)運(yùn)動機(jī)構(gòu)。其中Y向進(jìn)給系統(tǒng)固定在橫梁上實(shí)現(xiàn),導(dǎo)軌布局由一般的平面式改良為空間式布局。X向進(jìn)給系統(tǒng)和工作平臺聯(lián)結(jié)固定在底座上，并且X向進(jìn)給前后加了臺階式保護(hù)罩殼，可以有效防止加工過程中碎屑以及灰塵等物體進(jìn)入內(nèi)部，保護(hù)了絲杠系統(tǒng)，也保障了操作安全。進(jìn)給系統(tǒng)的導(dǎo)軌旁還安裝了傳感器、光柵尺等電子元件，保證了加工精度，同時也提高了加工效率。也是數(shù)控機(jī)床重要組成結(jié)構(gòu)。本次設(shè)計的主軸系統(tǒng)采用的是電機(jī)和主軸直聯(lián)的方式傳動。由于對電主軸的參數(shù)計算等專業(yè)知識尚未深入研究，此次設(shè)計未能采用，只是對其做了簡單介紹。但就電主軸這一新型技術(shù)而言，其存在著巨大的發(fā)展空間，它的穩(wěn)定性、精度、效率等方面有著強(qiáng)大優(yōu)勢。希望在此機(jī)床以后的改良中得到運(yùn)用。另外對于此次設(shè)計的雕刻機(jī)期望在以后的改良中能夠擴(kuò)大尺寸，提高性能，突破加工輕型小零件的局限性。對于大批量的生產(chǎn)，能夠更加靈活，操作方便，發(fā)揮出更大的優(yōu)勢。致 謝首先非常感謝黃老師和朱老師。在本次畢業(yè)設(shè)計的過程中，他們不辭勞苦，諄諄教誨，認(rèn)真負(fù)責(zé)。經(jīng)常在百忙之中抽出時間對我們細(xì)心指導(dǎo)，耐心講解和檢查。指點(diǎn)我們改正了設(shè)計之中的差錯和不足。記得題目剛定下來，老師就指導(dǎo)我們?nèi)D書館查相關(guān)資料，這為以后論文的順利進(jìn)行奠定的重要基礎(chǔ)。其次，還要感謝我們小組的同學(xué)們，在設(shè)計中對論文某些問題相互探討研究，互相幫助。參考文獻(xiàn)[1] 張星龍. 印制線路板發(fā)展趨勢及生產(chǎn)中的先進(jìn)技術(shù)[J]. 電訊技術(shù), 1995, 10(15): 2326.[2] 李輝. NCUT—ME30型數(shù)控雕刻機(jī)的研制[J]. 現(xiàn)代制造工程, 2007, 9(21): 5660. [3] 張雷. 高速銑削力學(xué)模型[J]. 煤礦機(jī)械, 2002, (11): 3941.[4] 楊向東. GSFD4050高速精密數(shù)控雕銑機(jī)結(jié)構(gòu)分析與優(yōu)化[D]. 廣州: 廣東工業(yè)大學(xué), 2009.[5] 何松堯. PCB工業(yè)用CNC鉆銑床技術(shù)的現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢. 機(jī)械與電子, 1997, 5(4): 1215.[6] Sunan Huang, Kok Kiong Tan, Geok Soon Hong et al. Cutting force control of milling machine[J]. Mechatronics, 2007, 17(10): 3441.[7] Qingsong Wang, The CNC engraving control system in object oriented technology[J]. Mechatronics, 2000, 6(18): 6772.[8] HUANG Yinghua, FANG Kai and ZHANG Yaoxin. Research and Realization on DSP Based Control Card Applied to Highspeed CNC Engraving and Milling Machine[J]. Automation and Instrumentation. 2006, 19(15): 192216.[9] CAO Haoying, WANG Xiaochun, ZHANG Bing. The Design of CNC System of a kind of HiSpeed CNC Engraving and Milling Machine Tool[J]. Modular Machine Tool and Automatic Manufacturing Technique. 2005, 8(21): 169184.[10] 陳燕林, 段志善, 熊萬里. 高速電主軸技術(shù)的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J]. 機(jī)械研究與應(yīng)用, 2004, 6(8): 7987.[11] 姚華. 數(shù)控機(jī)床高速電主軸的研究進(jìn)展[J]. 機(jī)床液壓, 2004, (28): 4856.[12] 成大先. 機(jī)械設(shè)計手冊第四版（第4卷）[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 2127,45.[13] 馮之敬. 機(jī)械制造工程原理[M]. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2008: 1923,30.[14] 吳宗澤. 機(jī)械零件設(shè)計手冊[M]. 北京: 化學(xué)工業(yè)出版社, 2003: 1216,24.[15] 關(guān)慧貞, 馮辛安. 主編. 機(jī)械制造裝備設(shè)計[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社, 2009: 517,26.附 錄本次設(shè)計一共繪制圖紙折合A0共3張，圖紙信息如下表：序號