【導(dǎo)讀】數(shù)控技術(shù)和數(shù)控設(shè)備是制造工業(yè)現(xiàn)代化的重要基礎(chǔ)。數(shù)控車床是機(jī)械和電子。及對(duì)車床性能提出的更高的技術(shù)要求，而逐步發(fā)展變化。與普通車床的工藝相比。控車床，具有尺寸小，切削速度高等特點(diǎn)。的各種零件中的典型零件進(jìn)行校核計(jì)算，保證設(shè)計(jì)的可靠性。點(diǎn)，但同時(shí)保留高速加工可進(jìn)行硬質(zhì)材料加工及高工件表面光潔度的優(yōu)勢(shì)。它使用了比一般鑄鐵吸震能力高2~4倍、變形率低4~6倍的人造花崗巖結(jié)構(gòu)，底座重量達(dá)5700千克，為機(jī)床提供了一個(gè)極佳的靜態(tài)剛性。高達(dá)39kW的最大功率在加工鋼和鋁材時(shí)可獲得。維護(hù)方面，直列式電主軸意味驅(qū)動(dòng)模組和主軸模組是分開(kāi)的配件組合。進(jìn)給系統(tǒng)使用了特大直徑滾珠絲杠，配合直驅(qū)設(shè)計(jì)，使最大軸向推動(dòng)力。驅(qū)動(dòng)部分采用最新之高動(dòng)態(tài)伺服馬達(dá)加上機(jī)床主體極好的剛性設(shè)?？赡?，配合自動(dòng)化軟件，更可實(shí)行無(wú)人操作。

　　

【正文】 ――絲杠螺距； P――絲杠負(fù)載； E――彈性模量； F――絲杠截面積； 則；；對(duì)于縱向絲杠；對(duì)于橫向絲杠；滾珠絲杠截面積： 則對(duì)于縱向絲杠，因?yàn)榭v向絲杠長(zhǎng) 106mm，故總的導(dǎo)程變化量變化量極其微小，完全可以忽略不計(jì)。 對(duì)于橫向絲杠，橫向絲杠長(zhǎng) 400mm，總導(dǎo)程變化量，相對(duì)于本車床的精度，這也 是一個(gè)極其微小的量，故本設(shè)計(jì)中所選取的 SFU12043 型滾珠絲杠無(wú)論是用在縱向進(jìn)給還是橫向進(jìn)給，其所受負(fù)載而引起的變化量均可忽略不計(jì)，即該型號(hào)絲杠的軸向剛度符合設(shè)計(jì)要求，可以使用。 滾珠絲杠的撓度校核 橫向滾珠絲杠副是水平安裝，縱向滾珠絲杠副傾斜安裝，由于絲杠承受垂直力，所以有必要校核其撓度，以保證車床的精度要求。 滾珠絲杠可以看作如圖 所示的兩端固定的細(xì)長(zhǎng)壓桿模型。其中細(xì)長(zhǎng)壓桿的撓度用式（ ）計(jì)算。 （ ） 式中 ――最大撓度； ――分布載荷； E――彈性模量，單位 Pa； I――截面的軸慣性矩，對(duì)于圓截面； ―― c 與 l 之比。 因縱、橫向絲杠所受垂直于其軸向的力相差不大，而橫向絲杠跨度是縱向絲杠的四倍，故在這里只計(jì)算橫向絲杠的撓度。 橫向絲杠所受的垂直于其軸向的力主要有兩個(gè)：一是 X 軸滑塊的重力，二是切削力。其中，橫向絲杠所受的切削力又可分為背向力和主切削力，由 節(jié)可知兩向切削力分別為、。 X 軸滑塊重 ，所受重力。故估算得橫向絲杠所受合力為 。 所以： 。 即絲杠的在受到最大的載荷時(shí)的撓度為 ，而本車床的精度為，故絲杠的在受最大載荷時(shí)的撓度對(duì)車床的精度影響甚小，即絲杠的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。 滾珠絲杠的壽命計(jì)算 滾珠絲杠副的壽命，主要是指疲勞壽命。在工程計(jì)算中，采用“額定疲勞壽命”這一概念，它指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠，在相同的條件下回轉(zhuǎn)，其中 90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)。也可以總回轉(zhuǎn)時(shí)間或總走行距離來(lái)表示，壽命計(jì)算公式如下： （ ） （ ） （ ） 式中： L――額定疲勞壽命， r； ――壽命時(shí)間， h； ――走行距離壽命， km； ――額定動(dòng)載荷， N； ――軸向載荷， N； ――絲杠轉(zhuǎn)速， r/mim； ――絲杠導(dǎo)程， mm； ――運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)：平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí) ～ 。則絲杠的額定疲勞壽命為： ； 壽命 時(shí)間為： ； 走行距離壽命為： 。 縱向校核 該滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷，軸向載荷，絲杠轉(zhuǎn)速，絲杠導(dǎo)程，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)。絲杠的額定疲勞壽命為： ； 壽命時(shí)間為： ； 走行距離壽命為： 。 若預(yù)計(jì)該數(shù)控車床的使用壽命是 10 年，每年 360 工作日，每工作日 16 個(gè)工時(shí)。則絲杠的使用總時(shí)間為：，可知：遠(yuǎn)小于 ,絲杠壽命也滿足使用條件。 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副校核 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副是實(shí)現(xiàn)數(shù)控車床進(jìn)給運(yùn)動(dòng)及進(jìn)給精度的關(guān)鍵部件，因此，必須保證其剛度和壽命，以確保數(shù)控車床的正確運(yùn)行和加工精度。 直線光軸的撓度校核 因?yàn)橹本€光軸在 本數(shù)控車床中其導(dǎo)向作用，對(duì)于數(shù)控車床的精度有至關(guān)重要的影響，因此有必要校核其在受到設(shè)計(jì)最大負(fù)載時(shí)的撓度是否小于限定值，以保證數(shù)控車床的加工精度。 對(duì)于直線光軸的撓度計(jì)算，應(yīng)用 節(jié)公式（ ） 因縱、橫向光軸所受垂直于其軸向的力相差不大，而橫向光軸跨度是縱向光軸的四倍，故在這里只計(jì)算橫向光軸的撓度。 橫向光軸所受的垂直于其軸向的力主要有兩個(gè)：一是 X 軸滑塊的重力，二是切削力。其中，橫向光軸所受的切削力又可分為背向力和主切削力，由 節(jié)可知兩向切削力分別為、。 X 軸滑塊重 ，所受重力。故估算得每 根橫向光軸所受合力為 。 所以， 。 即光軸的在受到最大的載荷時(shí)的撓度為 ，而本車床的精度為，故光軸的在受最大載荷時(shí)的撓度對(duì)車床的精度影響甚小，即光軸的穩(wěn)定性達(dá)標(biāo)。 直線軸承的壽命校核 直線軸承的壽命，主要是指疲勞壽命。在工程計(jì)算中，采用“額定疲勞壽命”這一概念，它指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的直線軸承，在相同的條件下運(yùn)行，其中 90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下總走行距離來(lái)表示，壽命計(jì)算公式如下： 導(dǎo)軌壽命（一般為 50Km）： （ ） ――額定動(dòng)載荷 KN； ――當(dāng)量動(dòng)載荷 KN； ――溫度系數(shù)，這里取； ――接觸系數(shù)，雙滑塊； ――硬度系數(shù)，這里?。? ――載荷系數(shù)，這里??； 橫向、縱向均 400N 受力，按每個(gè)直線軸承受力 100N， 所以： ； 。 可見(jiàn)光軸的壽命距離遠(yuǎn)大于 50Km，完全足夠。 軸承校核 這里對(duì)本數(shù)控車床中主要滾動(dòng)軸承進(jìn)行校核，主要是對(duì)主軸的兩個(gè)深溝球軸承，和縱橫向進(jìn)給的四個(gè)角接觸球軸承進(jìn)行壽命校核，以確保主要運(yùn)動(dòng)支承的安全性，計(jì)算時(shí)均取最大負(fù)載作為計(jì)算參數(shù)。 軸承校核公式 ： 當(dāng)量動(dòng)載荷計(jì)算公式： （ ） 球軸承壽命計(jì)算公式： （ ） 對(duì)于 6082Z 軸承（主軸軸承）： 其額定靜載荷；額定動(dòng)載荷； 徑向載荷；軸向載荷； 故； 故取 e ； 又； 查表得 ，； 則當(dāng)量動(dòng)載荷 ； 所以。 對(duì)于 708C 40176。角接觸球軸承： 其額定靜載荷；額定動(dòng)載荷；；。 對(duì) 橫向安裝的 708C 進(jìn)行校核 ： 其徑向載荷；軸向載荷； 故其當(dāng)量動(dòng)載荷； 則工作壽命。 對(duì)縱向安裝的 708C 進(jìn)行校核： 其徑向載荷；軸向載荷； 故其當(dāng)量動(dòng)載荷； 則工作壽命。 對(duì)于每天工作八小時(shí)的機(jī)器，軸承壽命要求在 30000 小時(shí)以上，由以上的計(jì)算可知，本機(jī)床所選擇的軸承全部符合使用要求，壽命足夠。 本章小結(jié) 本章對(duì)對(duì)部分初選的關(guān)鍵零件進(jìn)行了校核。其中包括絲杠螺母副的剛度、撓度、壽命等進(jìn)行校核，直線軸承的剛度、壽命校核，以及各主要軸承的壽命校核，校核過(guò)程中的校核參數(shù)均取了最大載荷參數(shù)，得出的結(jié)論為本 車床在最大載荷下仍可正常運(yùn)行且壽命足夠長(zhǎng)，充分保證了數(shù)控車床的可靠性。 結(jié) 論 本課題結(jié)合目前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程。本文主要完成的工作如下： 1 對(duì)零件的計(jì)算參考文獻(xiàn) [20] 濮良貴，紀(jì)名剛機(jī)械設(shè)計(jì) [M]北京：高等教育出版社， 2021： 2089[21] 楊黎明，黃凱，李恩至機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [M]北京：國(guó)防工業(yè)出版社 1999： 6398. [22] 劉小年，范冬英，胡競(jìng)湘 .機(jī)械設(shè)計(jì)制圖簡(jiǎn)明手冊(cè) [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社， 2021： 81129. [23] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)編委會(huì) 2021： 98118. GB/，機(jī)床用手動(dòng)自定心卡盤中華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) [S].北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社， 2021： 2426. [25] 趙健 .如何選擇數(shù)控車床 [N].機(jī)械工程師， ： 97100. [26] 王愛(ài)玲 .現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng) [M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社， ：169182. [27]Graham T. SmithC machining technology[M].London: SpringerVerlag， 1993： 105144. [28]Machine tool design handbook[M].New Delhi : Tata McGrawHill Publishing Co. Ltd.， 1982： 114136. 致謝 本文是在尊敬的導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的。老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度、淵博的學(xué)識(shí)、敏銳的思維認(rèn)真的學(xué)術(shù)作風(fēng)，使我在學(xué)習(xí)中獲益匪淺工作；老師在設(shè)計(jì)研究、理論分析及論文組織等許多方面所給指導(dǎo)和幫助，我在中的進(jìn)步，無(wú)不凝聚著導(dǎo)師的心血值此論文完成之際，謹(jǐn)向致以崇高的敬意和誠(chéng)摯的感謝在期間，在畢業(yè)設(shè)計(jì)中為我提供了許多無(wú)私的幫助，向他們表 示衷心的感謝。 45 圖 MIKRON HPM 600 HD 高效能加工中心 圖 哈斯 EC630 加工中心 測(cè)量裝置 機(jī)床 伺服系統(tǒng) 數(shù)控裝置 控制介質(zhì) 位移指令脈沖 驅(qū)動(dòng)控制電路 數(shù)控裝置 工作臺(tái) 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 圖 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)圖 圖 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌 圖 總體設(shè)圖（左視圖） 圖 總體設(shè)計(jì)圖（正視圖） 圖 橫向進(jìn)給傳動(dòng)示意圖 角接觸球軸承 間隙調(diào)節(jié)塊 光軸 直線軸承 同步帶輪 X 軸滑塊 滾珠絲杠螺母副 圖 縱向進(jìn)給傳動(dòng)示意圖 同步帶輪 Y 軸滑塊 圖 縱向進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 滾珠絲杠副 滾珠軸承 主軸電機(jī) 圖 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 圖 主軸傳動(dòng)示意圖 圖 尾座傳動(dòng)示意圖 尾座絲杠 尾座夾頭 圖 尾座運(yùn)動(dòng)原理圖 尾座軸 尾座滑塊 梯形絲杠 電鉆夾頭 螺母 圖 尾座機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)圖 Y 軸滑塊 X 軸滑塊 圖 刀架設(shè)計(jì)圖 圖 總裝爆炸圖 圖 簡(jiǎn)支梁撓度計(jì)算圖