【正文】 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求是通過(guò)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)控制擺軸的轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)刀軸上切削刀實(shí)現(xiàn)角度切削，所以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的脈沖當(dāng)量直接影響擺軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度，從而也直接影響切削精度。本系統(tǒng)擬選用由沈陽(yáng)萊茵公司代理的德國(guó)產(chǎn)品百格拉步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)其配套的控制器再次10細(xì)分，滿足設(shè)計(jì)要求說(shuō)明書的精度要求。 負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算及最大靜轉(zhuǎn)矩計(jì)算在擺軸轉(zhuǎn)動(dòng)帶動(dòng)刀軸上所以部件擺動(dòng)，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(duì)擺軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：。a．快速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩：快速運(yùn)行時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩也即最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1=b．啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩；T2=260/(60)＋＝＋=從上面計(jì)算看出再快速運(yùn)行和快速啟動(dòng)兩種工況下，以快速起動(dòng)所需力矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。 兩種方案的對(duì)比 a．采用減速機(jī)。從減小轉(zhuǎn)動(dòng)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(gè)來(lái)說(shuō)，加減速機(jī)步不加減速機(jī)重量至少5千克的力）來(lái)說(shuō)，有加一個(gè)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(lái)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(jí)減速機(jī)），無(wú)論那種減速機(jī)，由回程間隙帶來(lái)的誤差遠(yuǎn)大于一個(gè)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(bǔ)償?shù)姆绞?，若回程是固定的，那?wèn)題好解決，但是若是不固定，那么軟件補(bǔ)償（如采用開(kāi)環(huán)控制）也不能達(dá)到要求精度，因?yàn)槿羰茄a(bǔ)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(jì)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(yùn)行速度是9r/s，所以必須采用升降速控制。，運(yùn)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(jì)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(jiǎn)單，而且不增加減速，可以不引入由減速裝置帶來(lái)的誤差，而且控制方面相對(duì)簡(jiǎn)單，不必增加軟硬件補(bǔ)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(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)速度：： 重量：8kg圖313 、電機(jī)的校核計(jì)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(yùn)行轉(zhuǎn)矩是12Nm，運(yùn)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(jì)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(tái)機(jī)床都在其說(shuō)明書上對(duì)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(guò)一段時(shí)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(huì)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(huì)使印制線路板和接插件銹蝕，機(jī)床電氣故障也會(huì)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(dòng)源。遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)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(yùn)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(kāi)包裝箱、卸下底托，按機(jī)床說(shuō)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(duì)號(hào)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(lái)。在組裝前，首先去除安裝連接面、導(dǎo)軌和各運(yùn)動(dòng)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(shí)要注意連接面的清潔光整、使原來(lái)的定位元件(定位銷、定位塊等)對(duì)號(hào)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(shí)要特別注意清潔工作和可靠性接觸及密封，并檢查有無(wú)松動(dòng)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(gè)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(gè)的外觀質(zhì)量。（1）機(jī)床通電試車①　按機(jī)床說(shuō)明書要求給機(jī)床潤(rùn)滑點(diǎn)灌注規(guī)定的油液和油脂，擦凈各導(dǎo)軌及滑動(dòng)面上的防銹油，并涂上一層干凈的潤(rùn)滑油，接通氣源。②　連接從配電柜到輸入機(jī)床電源開(kāi)關(guān)的動(dòng)力電纜，根據(jù)機(jī)床要求的總電源容量判別動(dòng)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(dòng)是否在允許范圍內(nèi)。波動(dòng)較大時(shí)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(yàn)，檢查有關(guān)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向、有無(wú)報(bào)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(shuō)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(yùn)動(dòng)部件與主機(jī)的相對(duì)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(dòng)床身上各運(yùn)動(dòng)部件(龍門架、工作臺(tái)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(tái)垂直。然后檢測(cè)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(yùn)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(guò)一段時(shí)間自動(dòng)運(yùn)行，較全面地檢查機(jī)床功能及工作可靠性，運(yùn)行時(shí)間參照行業(yè)有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，一般控制在36h或48h。試運(yùn)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(gè)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(dòng)部件安裝時(shí)的張緊問(wèn)題同步帶的張緊力過(guò)小，易在啟動(dòng)頻繁而又有沖擊負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)致帶齒從帶輪齒槽中跳出（爬齒）；帶的張緊力過(guò)大，易使帶的壽命降低。同步帶的張緊可通過(guò)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(dòng)，從而解決同步帶張緊的問(wèn)題。安裝時(shí)首先把沒(méi)有張緊部件的同步帶傳動(dòng)部件安裝好，然后再把同步帶及有張緊部件的同步帶傳動(dòng)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(wèn)題由于采用的線性滑動(dòng)導(dǎo)軌精度很高，所以安裝時(shí)要求的定位精度也很高。安裝后要保證兩線性滑動(dòng)導(dǎo)軌的平行度。安裝的兩線性滑動(dòng)導(dǎo)軌分為基準(zhǔn)側(cè)滑軌和從動(dòng)側(cè)滑軌，安裝時(shí)先安裝基準(zhǔn)測(cè)滑軌，后安裝從動(dòng)側(cè)滑軌。具體滑軌的安裝方法請(qǐng)參考滑軌的使用說(shuō)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(gè)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(xiàng)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(guò)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(shuō)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(guò)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(gè)季度檢查清掃一次。（3）在生產(chǎn)場(chǎng)地盡量少打開(kāi)數(shù)控和機(jī)床電氣柜門 因?yàn)闄C(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(gè)原因。（4）數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù) 當(dāng)數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)期閑置不用時(shí)，也應(yīng)定期對(duì)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(dòng)的情況下，讓其空運(yùn)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(zhǎng)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(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患于未然，從而保障安全運(yùn)行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)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(hào)檢查周期檢查部位檢查要求1每天導(dǎo)軌潤(rùn)滑檢查潤(rùn)滑油的油面、油量、及時(shí)添加油，潤(rùn)滑油泵能否定時(shí)啟動(dòng)，打油及停止。導(dǎo)軌個(gè)潤(rùn)滑點(diǎn)在打油時(shí)是否有潤(rùn)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(rùn)滑是否充分，導(dǎo)軌面上有無(wú)劃傷損壞及銹斑，導(dǎo)軌防塵刮板上有無(wú)鐵屑，當(dāng)導(dǎo)軌上出現(xiàn)劃傷時(shí)應(yīng)檢查滾動(dòng)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(guò)大4每天數(shù)控系統(tǒng)及輸入輸出如機(jī)械結(jié)構(gòu)潤(rùn)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(guò)濾網(wǎng)無(wú)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(rùn)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(guò)油杯給軸承加注潤(rùn)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(duì)一些機(jī)床上頻繁運(yùn)動(dòng)的零部件，無(wú)論是機(jī)械的還是控制驅(qū)動(dòng)部分，都應(yīng)作為重點(diǎn)定時(shí)檢查對(duì)象。在日常使用機(jī)床時(shí)，還應(yīng)注意下述一些細(xì)節(jié)問(wèn)題：（1）有切實(shí)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(méi)有健全的制度．再好的條例也無(wú)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(yùn)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(rùn)滑狀態(tài)定期檢查、清洗潤(rùn)滑系統(tǒng)，添加或更換油脂油液，使絲杠、導(dǎo)軌等運(yùn)動(dòng)部件始終保持良好的潤(rùn)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(yùn)動(dòng)部件之間的形狀和位置偏差。（4）檢查各插接件有無(wú)松動(dòng)。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(yáng)：.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(jì)任務(wù)書及及總體設(shè)計(jì)方案 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書 1 設(shè)計(jì)方案的擬定 2 2 2第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算 4 X軸傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 4 4 5 6 7 13 15 15 16 Y軸傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 16 16 17 19 25 28 29 29 Z方向傳動(dòng)裝置（刀架）設(shè)計(jì)計(jì)算 30 Z方向傳動(dòng)裝置（刀架）總體設(shè)計(jì) 30 選擇電動(dòng)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(dòng)導(dǎo)軌的選擇 39 聯(lián)軸器的選擇 41 潤(rùn)滑與密封的設(shè)計(jì) 42 42 42 46 49．主軸電機(jī)及減速機(jī)選擇 49 49．?dāng)[動(dòng)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