【導讀】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)控車床是機械和電子。及對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?？剀嚧?，具有尺寸小，切削速度高等特點。的各種零件中的典型零件進行校核計算，保證設(shè)計的可靠性。點，但同時保留高速加工可進行硬質(zhì)材料加工及高工件表面光潔度的優(yōu)勢。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5700千克，為機床提供了一個極佳的靜態(tài)剛性。高達39kW的最大功率在加工鋼和鋁材時可獲得。維護方面，直列式電主軸意味驅(qū)動模組和主軸模組是分開的配件組合。進給系統(tǒng)使用了特大直徑滾珠絲杠，配合直驅(qū)設(shè)計，使最大軸向推動力。驅(qū)動部分采用最新之高動態(tài)伺服馬達加上機床主體極好的剛性設(shè)?？赡埽浜献詣踊浖?，更可實行無人操作。

　　

【正文】 ――絲杠螺距； P――絲杠負載； E――彈性模量； F――絲杠截面積； 則；；對于縱向絲杠；對于橫向絲杠；滾珠絲杠截面積： 則對于縱向絲杠，因為縱向絲杠長 106mm，故總的導程變化量變化量極其微小，完全可以忽略不計。 對于橫向絲杠，橫向絲杠長 400mm，總導程變化量，相對于本車床的精度，這也 是一個極其微小的量，故本設(shè)計中所選取的 SFU12043 型滾珠絲杠無論是用在縱向進給還是橫向進給，其所受負載而引起的變化量均可忽略不計，即該型號絲杠的軸向剛度符合設(shè)計要求，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長壓桿模型。其中細長壓桿的撓度用式（ ）計算。 （ ） 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：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的撓度為 ，而本車床的精度為，故絲杠的在受最大載荷時的撓度對車床的精度影響甚小，即絲杠的穩(wěn)定性達標。 滾珠絲杠的壽命計算 滾珠絲杠副的壽命，主要是指疲勞壽命。在工程計算中，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轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)。也可以總回轉(zhuǎn)時間或總走行距離來表示，壽命計算公式如下： （ ） （ ） （ ） 式中： L――額定疲勞壽命， r； ――壽命時間， h； ――走行距離壽命， km； ――額定動載荷， N； ――軸向載荷， N； ――絲杠轉(zhuǎn)速， r/mim； ――絲杠導程， mm； ――運轉(zhuǎn)條件系數(shù)：平穩(wěn)運轉(zhuǎn)時 ～ 。則絲杠的額定疲勞壽命為： ； 壽命 時間為： ； 走行距離壽命為： 。 縱向校核 該滾珠絲杠副的額定動載荷，軸向載荷，絲杠轉(zhuǎn)速，絲杠導程，運轉(zhuǎn)條件系數(shù)。絲杠的額定疲勞壽命為： ； 壽命時間為： ； 走行距離壽命為： 。 若預(yù)計該數(shù)控車床的使用壽命是 10 年，每年 360 工作日，每工作日 16 個工時。則絲杠的使用總時間為：，可知：遠小于 ,絲杠壽命也滿足使用條件。 直線滾動導軌副校核 直線滾動導軌副是實現(xiàn)數(shù)控車床進給運動及進給精度的關(guān)鍵部件，因此，必須保證其剛度和壽命，以確保數(shù)控車床的正確運行和加工精度。 直線光軸的撓度校核 因為直線光軸在 本數(shù)控車床中其導向作用，對于數(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)計最大負載時的撓度是否小于限定值，以保證數(shù)控車床的加工精度。 對于直線光軸的撓度計算，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：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的撓度為 ，而本車床的精度為，故光軸的在受最大載荷時的撓度對車床的精度影響甚小，即光軸的穩(wěn)定性達標。 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，在相同的條件下運行，其中 90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下總走行距離來表示，壽命計算公式如下： 導軌壽命（一般為 50Km）： （ ） ――額定動載荷 KN； ――當量動載荷 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)，這里取； 橫向、縱向均 400N 受力，按每個直線軸承受力 100N， 所以： ； 。 可見光軸的壽命距離遠大于 50Km，完全足夠。 軸承校核 這里對本數(shù)控車床中主要滾動軸承進行校核，主要是對主軸的兩個深溝球軸承，和縱橫向進給的四個角接觸球軸承進行壽命校核，以確保主要運動支承的安全性，計算時均取最大負載作為計算參數(shù)。 軸承校核公式 ： 當量動載荷計算公式： （ ） 球軸承壽命計算公式： （ ） 對于 6082Z 軸承（主軸軸承）： 其額定靜載荷；額定動載荷； 徑向載荷；軸向載荷； 故； 故取 e ； 又； 查表得 ，； 則當量動載荷 ； 所以。 對于 708C 40176。角接觸球軸承： 其額定靜載荷；額定動載荷；；。 對 橫向安裝的 708C 進行校核 ： 其徑向載荷；軸向載荷； 故其當量動載荷； 則工作壽命。 對縱向安裝的 708C 進行校核： 其徑向載荷；軸向載荷； 故其當量動載荷； 則工作壽命。 對于每天工作八小時的機器，軸承壽命要求在 30000 小時以上，由以上的計算可知，本機床所選擇的軸承全部符合使用要求，壽命足夠。 本章小結(jié) 本章對對部分初選的關(guān)鍵零件進行了校核。其中包括絲杠螺母副的剛度、撓度、壽命等進行校核，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行且壽命足夠長，充分保證了數(shù)控車床的可靠性。 結(jié) 論 本課題結(jié)合目前國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀和發(fā)展方向，具體闡述了的設(shè)計開發(fā)過程。本文主要完成的工作如下： 1 對零件的計算參考文獻 [20] 濮良貴，紀名剛機械設(shè)計 [M]北京：高等教育出版社， 2021： 2089[21] 楊黎明，黃凱，李恩至機械零件設(shè)計手冊 [M]北京：國防工業(yè)出版社 1999： 6398. [22] 劉小年，范冬英，胡競湘 .機械設(shè)計制圖簡明手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社， 2021： 81129. [23] 機械設(shè)計手冊編委會 2021： 98118. GB/，機床用手動自定心卡盤中華人民共和國國家標準 [S].北京：中國標準出版社， 2021： 2426. [25] 趙健 .如何選擇數(shù)控車床 [N].機械工程師， ： 97100. [26] 王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng) [M].北京：國防工業(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 本文是在尊敬的導師的悉心指導下完成的。老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度、淵博的學識、敏銳的思維認真的學術(shù)作風，使我在學習中獲益匪淺工作；老師在設(shè)計研究、理論分析及論文組織等許多方面所給指導和幫助，我在中的進步，無不凝聚著導師的心血值此論文完成之際，謹向致以崇高的敬意和誠摯的感謝在期間，在畢業(yè)設(shè)計中為我提供了許多無私的幫助，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 測量裝置 機床 伺服系統(tǒng) 數(shù)控裝置 控制介質(zhì) 位移指令脈沖 驅(qū)動控制電路 數(shù)控裝置 工作臺 步進電動機 圖 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)圖 圖 直線滾動導軌 圖 總體設(shè)圖（左視圖） 圖 總體設(shè)計圖（正視圖） 圖 橫向進給傳動示意圖 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 縱向進給傳動示意圖 同步帶輪 Y 軸滑塊 圖 縱向進給結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 滾珠絲杠副 滾珠軸承 主軸電機 圖 主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計圖 圖 主軸傳動示意圖 圖 尾座傳動示意圖 尾座絲杠 尾座夾頭 圖 尾座運動原理圖 尾座軸 尾座滑塊 梯形絲杠 電鉆夾頭 螺母 圖 尾座機構(gòu)設(shè)計圖 Y 軸滑塊 X 軸滑塊 圖 刀架設(shè)計圖 圖 總裝爆炸圖 圖 簡支梁撓度計算圖