【正文】 使用 者對 附件頭 平時的正確維護(hù)保養(yǎng)，及時排除故障和及時修理，是充分發(fā)揮機(jī)床性能的基本保證 設(shè)備的日常維護(hù)主要分為日常點檢、月檢查要點、半年檢查要點、生產(chǎn)點檢等。導(dǎo)軌面、轉(zhuǎn)動及滑動面、定位基準(zhǔn)面、工作臺面等處加油保養(yǎng)。 設(shè)備運轉(zhuǎn)中，要每隔一定時間對各部位進(jìn)行檢查，即實行巡回檢查 設(shè)備在運轉(zhuǎn)中，如發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)的角度有偏差，必須停車進(jìn)行校核。 停車時，先進(jìn)行復(fù)位。凡隔班接班的設(shè)備，如發(fā)現(xiàn)上一班有嚴(yán)重違犯操作規(guī)程現(xiàn)象，必須通知班組長或設(shè)備員一起查看，并作好記錄，否則按本班違犯操作規(guī)程處理。 ⑤ 機(jī)械、液壓、等裝置的動作、工作循環(huán)、溫升、聲音等是否正常。河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 30 第 5 章 維修與故 障分析 操作 啟動前的準(zhǔn)備工作 認(rèn)真檢查 附件頭 的主要部件，具體的如一下： ① 操縱手柄、伐門、開關(guān)等是否靈活、準(zhǔn)確、可靠。 唇形密封圈靠彎折了的橡膠的彈性力和附加的環(huán)行螺旋彈簧的緊扣作用而套緊在軸上，以便起密封作用。故采用油潤滑，轉(zhuǎn)速越高，應(yīng)采用粘度越低的潤滑油；載荷越 大，應(yīng)選用粘度越高的。 循環(huán)給油法等可以用油排出由摩擦發(fā)生的熱，或由外部傳來的熱，冷卻。 （ 2）延長疲勞壽命。 滾動軸承的配合 滾動軸承是標(biāo)準(zhǔn)件，為使軸承便于互換和大量生產(chǎn)，軸承內(nèi)孔與軸的配合采用基孔制，即以軸承內(nèi)孔的尺寸為基準(zhǔn)；軸承外徑與箱體或軸承套的配合采用基軸制，即以軸承的外徑尺寸為基準(zhǔn)。零件圖從左往右可依次選用深溝球軸承和成對角接觸軸承，這樣既承受了徑向載荷，又承受了較小的軸向載荷。 軸承的類型 根據(jù)軸承所受載荷的大小、方向和性質(zhì)，選擇軸承類型。與滑動軸承相比，滾動軸承摩擦力小，功率消耗少，啟動容易等優(yōu)點。 則液壓缸的夾緊力為： F=(π/4 6 42) =2461N (471) 其中，取夾緊塊蝸輪的摩擦系數(shù)μ為 。 單個油缸的主要尺寸設(shè)計計算： 活塞： 鋼筒、活塞的材料為 45 鋼，查《機(jī)械設(shè)計手冊》得抗拉強(qiáng)度為 600Mpa,取安全系數(shù)為 ，得許用應(yīng)力為： 600/=400Mpa；活塞直徑 D 為： 28mm。 C軸方向上的蝸桿軸是從左往右裝的，裝配方案詳見裝配圖。 蝸桿軸 與渦輪軸 的設(shè)計 由于蝸桿直徑很小，可以將蝸桿和軸做成一體，即做成蝸桿軸。 蝸輪與蝸桿的主要參數(shù)與幾何尺寸 蝸桿 模數(shù) m=4； 直徑系數(shù) q=10； 分度圓直徑 d1 =40mm， 蝸桿頭數(shù) Z1=1； 分度 圓導(dǎo)程角γ =11176。 按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計 根 據(jù)閉式蝸桿傳動的設(shè)計準(zhǔn)則，先按齒面接觸疲勞強(qiáng)度進(jìn)行設(shè)計，在校核齒根彎曲疲勞強(qiáng)度。 一對滾動軸承的效率為η 1=；蝸桿傳動的效率為η 2=； 聯(lián)軸器傳動效率η3=，則輸入功率 ： P=Pm*η 1*η 2*η 3=***= 本設(shè)計蝸桿與電機(jī)直接由聯(lián)軸器相連，蝸桿轉(zhuǎn)速與電機(jī)相同。 蝸輪分度圓直徑： d2=mZ2, 則 d2=124mm 蝸輪喉圓直徑： da2=d2+2ha2=126mm 蝸輪齒根圓直徑： df2=d22hf2= 蝸輪喉母圓半徑： rg2=a1/2da2=62mm 精度等級公差和表面粗糙度的確定 考慮到所設(shè)計的蝸桿傳動是動力傳動，從 GB/T 10089— 1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇7級精度，側(cè)隙種類為 f,標(biāo)注為 8f GB/T 1089— 1988。 應(yīng)力循環(huán)次數(shù) ，則： N=60 1 30 300 10 8=43202100 因為蝸輪蝸桿的傳動為間隙性的，故初步定位、其壽命系數(shù)為 KHN=，則 （ 6）計算中心距 得 a=103mm 取中心距 a =125mm ， 因 i =100 ，從 機(jī)械設(shè)計 表 112中選取合適 的尺寸匹配，取模數(shù) m=4，蝸桿分度圓直徑 d=40mm,這時 d/a=，從 機(jī)械設(shè)計 圖 1118 可查得控制 A軸方向轉(zhuǎn)動的圓柱蝸桿其接觸系數(shù) Zp’ = ，因為 Zp’ Zp，因此以上計算結(jié)果可用 。 選擇材料 考慮到蝸桿傳動效率不大，速度只是中等，故蝸桿用 45號鋼；為達(dá)到更高的效率和更好的耐 磨 性，要求蝸桿螺旋齒面淬火，硬度為 4555HRC。 A 軸方向上蝸輪蝸桿傳動設(shè)計 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 19 蝸輪與蝸桿的選用與校核 由前述所選電機(jī)可知 T=2Nm。沿我感的軸向截面仍是相當(dāng)于基本齒條，蝸輪則相當(dāng)于同它嚙合的齒輪。 雙螺距蝸桿齒的左、右兩側(cè)面具有不同的螺距，而同一側(cè)面的螺距是相等的。因而在要求連續(xù)精確分度中（如齒輪加工機(jī)床，數(shù)控轉(zhuǎn)臺等）或為了避免傳動機(jī)構(gòu)因承受脈動載荷（如斷續(xù)銑削）而引起扭轉(zhuǎn)振動的場合往往采用，以便調(diào)整嚙合側(cè)隙到最小限度。齒面上具有較大的滑動速度，摩擦磨損大，故效率約為 ～ ，具有自鎖的蝸桿傳動效率僅為 。因為蝸桿 齒是連續(xù)不間斷的螺旋齒，它與蝸輪齒嚙合時是連續(xù)不斷的，蝸桿齒沒有進(jìn)入和退出嚙合的過程，因此工作平穩(wěn)，沖擊、震動、噪音小。從傳動比公式 i=Z2/Z1可以看出，當(dāng) Z1=1，即蝸桿為單 頭，蝸桿轉(zhuǎn) Z2轉(zhuǎn)蝸輪才轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，因而可得到很大傳動比，一般在動力傳動中，取傳動比 i=1080；在分度機(jī)構(gòu)中， i 可達(dá) 1000。 傳動方案及其分析 傳動方案 為： 伺服電機(jī) —— 蝸桿傳動 —— 渦 輪傳動 —— 主軸附件頭 。 合理的傳動方案主要滿足以下要求 ： ① 工作條件的要求：例如工作環(huán)境、場地、工作制度等。根據(jù)設(shè)計方案電火花成型加工沒 有切削力，所以工作扭矩為電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)軸本身旋轉(zhuǎn)所需扭矩，選用扭矩為 2Nm，可以選用電機(jī)型號為 SM11002030LFB伺服電機(jī) ， 轉(zhuǎn)矩 2Nm，轉(zhuǎn)速 3000rpm。 3） 電機(jī)功率計算 工作所需功率為： Pw=FwVw/1000η w KW Pw=Tnw/9950η w KW 式中 T=, nw=40r/min,電機(jī)工作效率η w=，代入上式得 Pw=2 30/（ 9950 ） = 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 15 電機(jī)所需的輸出功率為： P0= Pw/η 由表 ：一對滾動軸承的效率為η 2=；蝸桿傳動的效率為η 3=；聯(lián)軸器傳動效率η 4=。 伺服電機(jī)的選擇 按照具體設(shè)計情況選擇 110 系列 伺服電機(jī) 。當(dāng) 電源 頻率為 50Hz，電壓有 36V、 110V、2 380V；當(dāng)電源頻率為 400Hz，電壓有 20V、 26V、 36V、 115V 等多種。它可使臨界轉(zhuǎn)差率 S01，這樣不僅使轉(zhuǎn)矩特性（機(jī)械特性）更接近于線性，而且具有較大的起動轉(zhuǎn)矩。 ⑶慣量小，易于提高系統(tǒng)的快速性。 90年代以后，世界各國已經(jīng)商品化了的交流伺服系統(tǒng)是采用全 數(shù)字控制 的正弦波電動機(jī)伺服驅(qū)動。 交流伺服電動機(jī)在沒有控制電壓時，定子內(nèi)只有 勵磁繞組 產(chǎn)生的脈動磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動。的繞 組，一個是 勵磁繞組 Rf，它始終接在 交流電壓 Uf上；另一個是控制繞組 L，聯(lián)接控制信號電壓 Uc。 交流伺服電機(jī)和無刷直流伺服電機(jī)在功能上的區(qū)別：交流伺服要好一些，因為是正弦波控制，轉(zhuǎn)矩脈動小。大慣量，最高轉(zhuǎn)動速度低，且隨著功率增大而快速降低。 無刷電機(jī)體積小，重量輕，出力大，響應(yīng)快，速度高，慣量小，轉(zhuǎn)動平滑，力矩穩(wěn)定。 伺服主要靠 脈沖 來定位，基本上可以這樣理解，伺服電機(jī)接收到 1個脈沖，就會旋轉(zhuǎn) 1個脈沖對應(yīng)的角度，從而實現(xiàn)位移，因為，伺服電機(jī)本身具備發(fā)出脈沖的功能，所以伺服電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一個角度，都會發(fā)出對應(yīng)數(shù)量的脈沖，這樣，和伺服電機(jī)接受的脈沖形成了呼應(yīng)，或者叫閉環(huán)，如此一來，系統(tǒng)就會知道發(fā)了多少脈沖給伺服電機(jī)，同時又收了多少脈沖回來，這樣，就能夠很精確的 控制電機(jī) 的轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)精確的定位，可以達(dá)到 。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將 電 壓 信號轉(zhuǎn)化為 轉(zhuǎn)矩 和轉(zhuǎn)速以驅(qū)動控制對象。 主要參數(shù) 1 重復(fù)定位精度： 2 B軸轉(zhuǎn)速： 40 r/min A軸轉(zhuǎn)速： 40r/min 3 扭矩： T=2 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 10 設(shè)計準(zhǔn)則 我們的設(shè)計過程中，本著以下幾條設(shè)計準(zhǔn)則： 1） 創(chuàng)造性的利用所需要的物理性能 2） 分析原理和性能 3） 判別功能載荷及其意義 4） 創(chuàng)造有利的載荷條件 5） 預(yù)測意外載荷 6） 提高合理的應(yīng)力分布和剛度 7） 重量要適宜 8） 應(yīng)用基本公式求相稱尺寸和最佳尺寸 9） 根據(jù)性能組合 選擇材料 10）零件與整體之間精度的選擇 11）功能設(shè)計應(yīng)適應(yīng)制造工藝和降低成本的要求 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 11 第 3 章 電動機(jī)的選擇與控制 選擇 伺服 電機(jī)來驅(qū)動 主軸附件頭的旋轉(zhuǎn) 。 設(shè)計的 主軸附件頭 主要解決兩個問題 ：一個是在 A 軸上做 一定角 度的轉(zhuǎn)動，一個是在 B軸上 也 做一定角度的轉(zhuǎn)動。在 機(jī)床 需要回轉(zhuǎn)時，先使小液壓缸的上腔接通回油路，在彈簧的作用下，鋼球抬起，夾緊瓦將蝸輪松開。但由于同一側(cè)的螺距是相同的，所以仍然可以保持正常的嚙合。它的進(jìn)給、分度轉(zhuǎn)位和定位鎖緊都是由給定的指令進(jìn)行控制的。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 9 第 2 章 電火花成型加工主軸附件頭 AB 軸結(jié)構(gòu)設(shè)計 數(shù)控電火花成型機(jī)床的直線進(jìn)給由工作臺完成，附件頭主要實現(xiàn)在 AB 兩軸向的轉(zhuǎn)動。主軸具有 C軸功能，采用 12 工位動力刀架，具有自動上下料和全封閉多道防護(hù)裝置，可一次性上料完成零件的正反面加工，包括車削、鏜孔、鉆孔、攻絲等多道工序。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 8 圖 16 坐標(biāo)軸分布 該數(shù)控機(jī)床的工作臺不僅可以沿 X、 Y、 Z 方向做平行移動，還可以沿 A、 B 方向做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給或者分度運動，升級后的數(shù)控機(jī)床，它的新工作臺可以和原來的工作臺作為一個整體，既可以做 3 坐標(biāo)的直線運動，還可以做繞 3坐標(biāo)中的兩個做旋轉(zhuǎn)進(jìn)給運動或分度，因此該機(jī)床的適用范圍很廣，不僅適合于簡單的直線，斜線，圓弧加工外還等適應(yīng)那些更加復(fù)雜的曲面以及球面零件的加工。在我國，從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)角度出發(fā)，對數(shù)控機(jī)床的升級主要是對機(jī)床的性能和功能方面的增加。北村機(jī)械株式會社的 Mytrunnion 系列加工中 心采用新開發(fā)的門式結(jié)構(gòu)，這是繼箱中箱結(jié)構(gòu)的加工中心后的又一種新結(jié)構(gòu)的加工中心，其 x、 Y、Z軸均采用了雙滾珠絲杠。改善機(jī)床剛性主要從兩個方面考慮：一是研制新的高剛性材料。主軸轉(zhuǎn)速 15000r／ min(50 號錐度 )至 20210r／ min (40 號錐度 )，主要用途是取消鑄造而直接由實體坯料加工出形狀復(fù)雜的箱體件。 0． Olmm，精密級的精度為177。 Mikron 米克郎公司的 400U 高速加工中心，可進(jìn)行高速 5軸聯(lián)動加工。市場對五軸加工機(jī)床的要求越來越高，已經(jīng)出現(xiàn)與傳統(tǒng)機(jī)床完全不同的特征和機(jī)構(gòu)。 美國捷力公司 RMV250RT 型立式 5軸聯(lián)動加工中， B/C軸應(yīng)用了滾子蝸輪傳動， C軸臺面直徑 Ф 250mm； B/C 軸細(xì)分角度最小設(shè)定單位 176。 5″，重復(fù)定位精度177。 河南理工大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文）說明書 6 XH764A 及 XH765B 型轉(zhuǎn)臺臺面規(guī)格為 500mm，是帶交換臺面型式的回轉(zhuǎn)工作臺，交換形式為扁擔(dān)式交換。工作臺作為 C 軸，既要有高的轉(zhuǎn)矩，也能實現(xiàn)高轉(zhuǎn)速輸出，該機(jī)工作臺尺寸 Ф 1250mm、承載 2t、銑削（即為數(shù)控回轉(zhuǎn)軸） /車削轉(zhuǎn)速20/500r/min， 5 軸的另一回轉(zhuǎn)軸為 B軸，采用主軸頭的擺動形式， B 軸擺動范圍 30?/+ 180176。 在現(xiàn)代加工中心的開發(fā)中，數(shù)控回轉(zhuǎn)軸的設(shè)計與制造，成為研制機(jī)床的核心任務(wù)之一，而數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺（簡稱轉(zhuǎn)臺）既作為數(shù)控回轉(zhuǎn)軸，同時也起著承載工件重量、夾持工件的功能，故要重視其創(chuàng)新設(shè)計。 與同類機(jī)床相比，具有以下特點：車銑復(fù)合電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到 15000r/min；車削電主軸最高轉(zhuǎn)速達(dá)到 5000r/min； X/Y/Z 軸快移速度達(dá)到 30/30/30m/min；力矩電機(jī)無間隙直接驅(qū)動 B 軸。工作臺尺寸 1200 700mm178?！?110176。 5DGBC50 五軸聯(lián)動立式加工中心 采用高剛性的龍門型結(jié)構(gòu)設(shè)計?！?120176。 5DMCH63 臥式五軸聯(lián)動加工中心 采用了箱中箱結(jié)構(gòu)和直線雙絲杠高速同步驅(qū)動技術(shù)。機(jī)床采用全閉環(huán)控制，確保了機(jī)床的定位精度及精度的穩(wěn) 定。 其中沈陽機(jī)床集團(tuán)有限公司展出的 GMC2060u 橋式龍門五軸加工中心，采用橋式龍門框架結(jié)構(gòu)，兩側(cè)采用伺服電機(jī)驅(qū)動，具有良好的定位精度和穩(wěn)態(tài)響應(yīng)特性。國內(nèi)最先研制出五軸聯(lián)動加工中心是在 1999 年，代表作是當(dāng)時江蘇常州機(jī)床總廠開發(fā)出的定梁龍門式五軸聯(lián)動加工中心。 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和市場供求的需要，數(shù)控機(jī)床在裝備制造業(yè)得到了廣泛的普及，清晰的表達(dá)出了時代的特征，并成為了提高國際競爭力的關(guān)鍵因素。國內(nèi)機(jī)床行業(yè)取得的巨大進(jìn)河南理工大學(xué)本科生畢