【導(dǎo)讀】畢業(yè)設(shè)計是在原有普通銑床的基礎(chǔ)上,對其進行改造,成為三坐標(biāo)數(shù)控銑床。能通過三軸聯(lián)動，實現(xiàn)曲線直線等不同的加工路線。交流電機，所有電機均由單片機進行控制。設(shè)計主要對數(shù)控銑床的機構(gòu)進行設(shè)計，了解。機控制系統(tǒng)的設(shè)計，進一步熟悉其應(yīng)用。能力和加工范圍，節(jié)省了直接購買機床的部分資金，具有很好的經(jīng)濟效益。

　　

【正文】 查表 210， [S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 ② 高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 —— 臨界轉(zhuǎn)速 crn 。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crnn ?max 。 臨界轉(zhuǎn)速按下式計算： 212)(99 10 ldfn ccr ?? 式中： cf 為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表 210，本題取 ?cf ， 32?? 22)(0 3 3 9 2 9 1 0????crn m in/ 4 r?? m in/6001010 63m a x rn ??? ? 即： maxnncr ? ，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 青島黃海職業(yè)學(xué)院 27 ③ 此外滾珠絲杠副還受 nD0 值的限制，通常要求 m in/107 40 rmmnD ??? m i n/107m i n/10410040 430 rmmrmmnD ???????? 5）剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T( mN? )共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量0L? (m)為： cGJTpEApFL ?2 20 ???? 式中 :A絲杠截面積 , 2141 dA ??； cJ 為絲杠的極慣性矩， 4132dJc ??； G 為絲杠切變模量，對鋼 GPaG ? ； T 為轉(zhuǎn)矩。 )ta n(20 ?? ?? DFTm 式中： ? 為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； mF 為平均工作載荷 mNT ????????? ? )39。334t a n(102401114 3 按最不利的情況取（其中 mFF? ） 41222120 1642 Gd TpEdpFGJTpEApFL c ??? ????? 49223293)()( )1010(16)( 111410104 ??? ??????? ?????? m? ??? 則絲杠在工作長度上 的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為： mpLlL ? 320 ???????? ?? 通常要求絲杠的導(dǎo)程誤差 L? 小于其傳動精度的 1/2，即 mmmL ?? ?????? 該絲杠的 L? 滿足上式，所以其剛度可以滿足要求。 6）效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率 ? 為 )39。334t a n( )39。334t a n()t a n(t a n ???? ???? ?? ?? ? 要求在 90%～ 95%之間，所以該絲杠副合格。 青島黃海職業(yè)學(xué)院 28 經(jīng)上述計算驗算， 各項性能均符合題目要求，所以合格。 Z 軸滾珠絲杠副 （ 1）精度 要求：進給精度 快速進給精度 min/3m （ 2）疲勞強度 絲杠的最大載荷為主軸重量加摩擦力，最小載荷為主軸重量減最大進給力的垂直分力。主軸重量為 300kg,則： 1）摩擦力 fF NFF f in ????? NF a x ???? NF m in ????? 32 m inm ax FFFm ?? 3 238 72295 0 ??? N2762? 根據(jù)《機電一體化設(shè)計基礎(chǔ)》 計算載荷 cF MAHFc FKKKF ? 查表 26取 ?FK 查表 28 取 ?AK 查表 27取 ?HK 查表 24取 D級精度 則： NF c 3 3 1 42 7 6 ????? 2）計算額定動載荷 39。aC 取絲杠的工作壽命為 hLh 2021039。 ? , min/100rnm ? 339。 439。?? hmLnca FC 3 20210100 43314 ??? N16335? 3）選用 型絲杠，由表 29 得絲杠副數(shù)據(jù)： 公稱直徑 mmD 500 ? 導(dǎo)程 mmp 10? 滾珠直徑 mmd ? 青島黃海職業(yè)學(xué)院 29 按表 21種尺寸公式計算： 滾道半徑 mmdR 0 ???? 偏心距 mmdRe 20 )()2( ???????? 絲杠內(nèi)徑 mmReDd 201 ?????????? ? 4）穩(wěn)定性驗算 絲杠一端軸向固定，采用深溝球軸承和 雙向球軸承，可分別承受徑向和軸向的負荷。另一端游動，需要徑向約束，采用深溝球軸承，外圈不限位，以保證絲杠在受熱變形后可在游動端自由伸縮，如下圖。 螺母固定端 游動端 ① 由于一端軸向固定的長絲杠在工作時可能會發(fā)生失穩(wěn)，所以在設(shè)計時應(yīng)驗算其安全系數(shù) S,其值應(yīng)大于絲杠副傳動結(jié)構(gòu)允許安全系數(shù) [S] 絲杠不會失穩(wěn)的最大載荷稱為臨界載荷 crF 22)( lEIF acr ??? 式中， E 為絲杠材料的彈性模量，對于鋼 E=206Gpa； l 為絲杠工作長度（ m）；a I 為絲杠危險截面的軸慣性矩（ 4m ）； ? 為長度系數(shù)，取 32?? 。 4841 mdIa ???? ? NFcr 52892 )( ???????? ?? 安全系數(shù) 25 2762 ????? mcrFFS 查表 210， [S]=～ ,S[S],絲杠是安全的，不會失穩(wěn)。 ② 高速絲杠工作時有可能發(fā)生共振，因此需驗算其不發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速 —— 臨界 轉(zhuǎn)速 crn 。要求絲杠的最大轉(zhuǎn)速 crnn ?max 。 青島黃海職業(yè)學(xué)院 30 臨界轉(zhuǎn)速按下式計算： 212)(99 10 ldfn ccr ?? 式中： cf 為臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表 210，本題取 ?cf ，32?? 22)(0 3 3 9 2 9 1 0????crn m in/ 4 r?? m in/6001010 6 3m a x rn ??? ? 即： maxnncr ? ，所以絲杠工作時不會發(fā)生共振。 ③ 此外滾珠絲杠副還受 nD0 值的限制，通常要求 m in/107 40 rmmnD ??? m i n/107m i n/10410040 430 rmmrmmnD ???????? 5）剛度驗算 滾珠絲杠在工作負載 F(N)和轉(zhuǎn)矩 T( mN? )共同作用下引起每個導(dǎo)程的變形量0L? (m)為： cGJTpEApFL ?2 20 ???? 式 中 :A絲杠截面積 , 2141 dA ??； cJ 為絲杠的極慣性矩， 4132dJc ??； G 為絲杠切變模量，對鋼 GPaG ? ； T 為轉(zhuǎn)矩。 )ta n(20 ?? ?? DFTm 式中： ? 為摩擦角，其正切函數(shù)值為摩擦系數(shù)； mF 為平均工作載荷 mNT ????????? ? )39。334t a n(102402762 3 按最不利的情況?。ㄆ渲?mFF? ） 41222120 1642 Gd TpEdpFGJTpEApFL c ??? ????? 49223293)()( )1010(16)( 276210104 ??? ??????? ?????? m? ??? 青島黃海職業(yè)學(xué)院 31 則絲杠在工作長度上的彈性變形所引起的導(dǎo)程誤差為： mpLlL ? 320 ???????? ?? 通常要求絲 杠的導(dǎo)程誤差 L? 小于其傳動精度的 1/2，即 mmmL ?? 2121 ?????? 該絲杠的 L? 滿足上市，所以其剛度可以滿足要求。 6）效率驗算 滾珠絲杠副的傳動效率 ? 為 )39。334t a n( )39。334t a n()t a n(t a n ???? ???? ?? ?? ? 要求在 90%～ 95%之間，所以該絲杠副合格。 經(jīng)上述計算驗算， 各項性能均符合題目要求，所以合格。 滾珠絲杠的安裝與使用 (1)潤滑 為使?jié)L珠絲杠副能充分發(fā)揮機能，在其工作狀態(tài)下，必須潤滑，潤滑方式主要有以下兩種 潤滑脂的給脂量一般是螺母內(nèi)部空間容積的 1/3， 一般 滾珠絲杠副在螺母內(nèi)部已加注 GB732494 2鋰基潤滑脂； 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn)如表 16 所示，但是隨行程、潤滑油的種類、使用條件（熱抑制量）等的不同而有所變化。請注意使用。 表 16 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn) （間隔 3 分鐘） 表三 潤滑油的給油量標(biāo)準(zhǔn) 軸 頸 (mm) 給油量 (cc) 4～ 8 10～ 14 15～ 18 青島黃海職業(yè)學(xué)院 32 20～ 25 28～ 32 36～ 40 45～ 50 55～ 63 70～ 100 100～ 160 (2)防塵 滾珠絲杠副與滾動軸承一樣，如果污物及異物進入就很快使它磨耗，成為破損的原因。因此，考慮有污物異物（切削碎削）進入時，必須采用防塵裝置（折皺保護罩、絲杠護套等），將絲杠軸完全保護起來 。 另外，如沒有異物，但有浮塵時可在滾珠螺母兩端增加防塵圈，請用戶根據(jù)需要按編號規(guī)則選定合適規(guī)格型號。 (3)使用 滾珠絲杠副在使用時應(yīng)注意以下事項： ，必要時要在行程兩端配置限位，以避免螺母越程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落。 ，不能自鎖，在用于垂直方向傳動時，如部件重量未加平衡，必須防止傳動停止或電機失電后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃印７滥鎮(zhèn)鲃臃椒捎梦佪單仐U傳動、液壓式電器制動器及超越離合器等。 (4)安裝 滾珠絲杠副在安裝時應(yīng)注意以下事項： 。徑向力、彎矩會使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。因此，滾珠絲杠副安裝到機床時應(yīng)注意： A 絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機床的兩端軸承座與螺母座必須三點成一線。 B 安裝螺母時，盡量靠近支撐軸承 。 青島黃海職業(yè)學(xué)院 33 C 同樣安裝支撐軸承時，盡量靠近螺母安裝部位。 ，請不要把螺母從絲杠軸上卸下來。如必須卸下來時，要使用輔助套，否則裝卸時滾珠有可能脫落。螺母裝卸時應(yīng)注意下列幾點： A 輔助套外徑應(yīng)小于絲杠底 徑 ～ ； B 輔助套在使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩 ； C 裝卸時，不可使過大力以免螺母損壞 ； D 裝入安裝孔時要避免撞擊和偏心。 青島黃海職業(yè)學(xué)院 34 第四章 微機控制系統(tǒng)的設(shè)計 微機控制系統(tǒng)組成及特點 微機控制系統(tǒng)的組成 微機控制系統(tǒng)主要由微型計算機和伺服系統(tǒng)兩大部份組成，其中微機又包括硬件和軟件兩部分。 1．微機控制系統(tǒng)基本硬件組成 硬件是組成系統(tǒng)的基礎(chǔ)，有了硬件軟件才能有效地運行。硬件電路的可靠性直接影響到數(shù)控系統(tǒng)的性能指 標(biāo)。數(shù)控系統(tǒng)的硬件電路概括起來由以下部分組成。 （ 1）主控制器，即中央處理單元 CPU。 （ 2）存儲器，包括只讀可編程存儲器和隨機讀寫數(shù)據(jù)存儲器。 （ 3）接口。 2．微機數(shù)控系統(tǒng)軟件