【正文】 這樣，這兩種工作臺(tái)就具有了相同的對(duì)外聯(lián)系參數(shù)，可以進(jìn)行互換。 （ 2）互換性：是指具有相同功能的模塊之間，盡管外形不一，性能不同，但裝入布局型式描述圖時(shí)，可以進(jìn)行互換；互換的結(jié)果不影響與機(jī)床總體以及其它相關(guān)模塊之間的設(shè)計(jì)信息自動(dòng)傳遞，以及機(jī)床運(yùn)動(dòng)動(dòng)畫仿真的進(jìn)行。 2．布局信息的第二層描述 該層描述組成一臺(tái)機(jī)床所需模塊的結(jié)構(gòu)與尺寸。 機(jī)床的基本運(yùn)動(dòng)信息由基本運(yùn)動(dòng)描述文件描述。此文件描述組成該布局型式所需的模塊之間以及總體和模塊之間存在的協(xié)調(diào)關(guān)系和聯(lián)接關(guān)系。圖 5— 1 是用三維結(jié)構(gòu)描述圖描述的某臥式加工中心的模塊相互位置關(guān)系示意圖。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） liii 圖 5— 1 1．布局信息的第一層描述 該層描述了機(jī)床總體布局型式的結(jié)構(gòu)，以及與布局型式密切相關(guān)的機(jī)床基本運(yùn)動(dòng)信息、機(jī)床的協(xié)調(diào)信息和機(jī)床的約束信息。它們是有效地解決機(jī)床設(shè)計(jì)過程中設(shè)計(jì)信息的自動(dòng)傳遞，運(yùn)動(dòng)干涉的自動(dòng)檢驗(yàn)和機(jī)床各模塊間尺寸自動(dòng)協(xié)調(diào)等問題的基礎(chǔ)。 機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)信息的計(jì)算機(jī)描述 機(jī)床的設(shè)計(jì)過程是一個(gè)對(duì)信息進(jìn)行加工和處理的過程，而計(jì)算機(jī)則是人對(duì)信息進(jìn)行加工和處理的工具。因此，應(yīng)用 CAD 進(jìn)行機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)是一個(gè)值得重視的研究課題， 由于機(jī)床的類型干差萬別，而且各種類型機(jī)床的總體布局又各有特點(diǎn)。 圖中采用一個(gè)特殊平衡閥 3 來實(shí)現(xiàn)重力平衡。 數(shù)控機(jī)床中主軸箱的升降是由伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的，對(duì)主軸箱的重力就可以用液壓平衡油缸來平衡，這要求平衡油缸不僅平衡重量，而且運(yùn)動(dòng)響應(yīng)速度?？?。 在其運(yùn)動(dòng)過程或靜止過程中，要受到自身重力作用從而影響機(jī)床的工作性能。 平衡閥平衡法 其工作原理如圖 42 所示。 圖 41 在蓄能器 2 的下側(cè)油口接一單向閥 4，并聯(lián)一個(gè)溢流閥 3，液壓油通過單向閥 4 打進(jìn)蓄能器，通過調(diào)整溢流閥 3，將所需液壓油的壓力值調(diào)至要求值，并向蓄能器內(nèi)充人一定壓力的氮?dú)狻? 重錘平衡法 這種方法是目前應(yīng)用最為廣泛的一種平衡方式，運(yùn)動(dòng)部件的平衡是由鏈條通過其兩頭的耳環(huán)分別連接在主軸和重錘上，并通過安裝在支架上的導(dǎo)輪來實(shí)現(xiàn)。 聚四氟乙烯貼塑導(dǎo)軌可在原滑動(dòng)導(dǎo)軌的基礎(chǔ)上粘貼，不受幾何形狀的限制。 貼塑導(dǎo)軌是被廣泛用在數(shù) 控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中的一種滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌?？刹殡姍C(jī)樣本 可得到 amT m??滿足要求。若計(jì)算電機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩時(shí)，機(jī)械是空載起動(dòng)時(shí)， F是導(dǎo)軌摩擦力（垂向運(yùn)動(dòng) F還包括機(jī)構(gòu)重量）；若計(jì)算電機(jī)工作轉(zhuǎn)矩時(shí)， F包括導(dǎo)軌摩擦力，工作載荷（垂向運(yùn)動(dòng) F還包括機(jī)構(gòu)重量）。m, 定位精度 25181。 滾柱交叉導(dǎo)軌副基本尺寸： 滾柱交叉導(dǎo)軌副保持架基本尺寸 ： 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） xxxiii 載荷計(jì)算 行程長度及滾子 （ 1）導(dǎo)軌的長度不小于行程的 倍： lL ? 式中 L—— 導(dǎo)軌長度 (mm) l—— 運(yùn)行行程長度 (mm) （ 2） 保持架長度： 2KLP ?? 式中 K—— 保持架長度 (mm) （ 3） 滾子數(shù)計(jì)算： ? ? 1/21 ??? faN 式中 N—— 滾子數(shù)量（忽略小數(shù)） a—— 保持架端距 f—— 滾子間距 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） xxxiv 載荷計(jì)算： 圖中： C—— 額定動(dòng)載荷（ N） 0C —— 額定靜載荷（ N） 1C —— 每個(gè)滾子的額定動(dòng)載荷（ N） 01C —— 每個(gè)滾子的額定靜載荷（ N） N—— 滾子數(shù) 據(jù)工作臺(tái)技術(shù)要求，所以選用 GZV4 型導(dǎo)軌 Y 方向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 因?yàn)?Y方向得技術(shù)與 X方向得技術(shù)要求相當(dāng)，為了便于模 塊化制作以及通用性的需要，選用與 X方向相同得滾珠絲桿副，伺服電機(jī)，交叉滾柱導(dǎo)軌以及相應(yīng)的聯(lián)結(jié)件。滾動(dòng)導(dǎo)軌塊剛度高、承載能力強(qiáng)、便于拆卸，它的行程取決于支承件導(dǎo)軌平面的長度。滾動(dòng)直線導(dǎo)軌在裝配平面上采用整體安裝的方法，因而即使安裝平面有些偏差，也能因自身變形的矯正而保證滾珠仍然能順暢地滾動(dòng)。 1．滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 圖 3— 5 是這種結(jié)構(gòu)的示意圖?；剞D(zhuǎn)型導(dǎo)軌在加工中心的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上也有應(yīng)用，其工作原理和特點(diǎn)與直線型導(dǎo)軌是相同的。 定位精度 定位精度為 16um/300 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） xxviii V300p＜ 絲杠精度取為 3 級(jí) V300p=12um＜ (5) 確定滾珠絲杠副的規(guī)格代號(hào) 已確定的型號(hào)： FF 公稱直徑： 16 導(dǎo)程： 5 螺紋長 度： 380 絲杠全長： 470 P 類 1級(jí)精度 FF16051P3/380179。 mt —— 電機(jī)時(shí)間常數(shù)。 外加載荷產(chǎn)生的摩擦力矩 T() 式中 hP —— 滾珠絲杠副導(dǎo)程 η —— 未預(yù)緊的滾珠絲杠副效率 3 級(jí) 精度的絲杠 η ＝ 4 級(jí)精度的絲杠 η ＝ F—— 作用在滾珠絲杠副上的外加軸向載荷，不同情況下取值不一樣。m, 定位精度 25181。如工作臺(tái)重量引起的摩擦力。當(dāng) P=10mm 時(shí)，間隙的調(diào)整量為 。內(nèi)齒圈通過螺釘固定在螺母外的套筒 3 端面。 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） xiv 圖 32 2． 螺紋調(diào)隙式 如圖 33 所示，通過轉(zhuǎn)動(dòng)螺母改變兩個(gè)螺母間位移來消除傳動(dòng)副的軸向間隙。 表 31 通過預(yù)緊可以消除間隙保證換向精度是滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)。內(nèi)循環(huán)方式指在循環(huán)過程中滾珠始終保持和絲杠接觸。 X 向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)計(jì)算 滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)原理圖。決定采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)通過聯(lián)軸器直接驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)的形式，采用這種傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有以下幾個(gè)好處： （ 1）減少傳動(dòng)鏈容易能夠達(dá)設(shè)計(jì)要求 （ 2）結(jié)構(gòu)緊湊。 （ 4）進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵元件 為保證伺服進(jìn)給系統(tǒng)工作的精度、剛度和穩(wěn)定性，系統(tǒng)對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)的主要要求是 高精度、 高剛度、低摩擦和低慣量。 ～ ／300mm，精密級(jí)的定位精度已從 ／全行程提高到177。 采用預(yù)緊措施 預(yù)加載荷可以消除滾動(dòng)摩擦傳動(dòng)副的間隙和提高其傳動(dòng)剛度，也可以提高傳動(dòng)元件的剛度。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了驅(qū)動(dòng)電機(jī)不通過減 速環(huán)節(jié)直接連接絲杠帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件進(jìn)行運(yùn)動(dòng)的方案。 2．消除傳動(dòng)元件之間的間 隙 傳動(dòng)元件之間的間隙會(huì)導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)反向時(shí)指令脈沖的 丟失或系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)不穩(wěn)定。由于開環(huán)系統(tǒng)不再有檢測(cè)元件檢查運(yùn)動(dòng)部件的實(shí)際位移，這種轉(zhuǎn)換精度決定了加工的精度。根據(jù)工件加工的需要，在機(jī)床上各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的數(shù)字控制可以是相互獨(dú)立的，也可以是聯(lián)動(dòng)的。電氣總成也已不再是單純游離于機(jī)床之外的獨(dú)立部件，而是在布局上和機(jī)床結(jié)構(gòu)有機(jī)地融為一體。 數(shù)控機(jī)床的機(jī)電一體化是對(duì)總體設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出的重要要求。 數(shù)控機(jī)床通常由床身、立柱、主軸箱、工作臺(tái)、刀架系統(tǒng)及電氣總成等部件組成。除了排除操作者的技術(shù)熟練程度對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響，以避免人為造成的廢品和返修品，數(shù)控系統(tǒng)不但要對(duì)刀具的位置或軌跡進(jìn)行控制，而且還要具備自動(dòng)換刀和補(bǔ)償?shù)绕渌δ?，因而機(jī)床的結(jié)構(gòu)必須有很高的可靠性，以保證這些功 能的正確執(zhí)行。如果不采取措施大幅度地壓縮單件加工工時(shí)，就不可能獲得較好的經(jīng)濟(jì)效果。 ～ ；進(jìn)行輪廓加工時(shí)，在 520xxmm/min 的進(jìn)給范圍內(nèi)，精度為 ～ 。但隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，考慮到它 的控制方式和使用特點(diǎn)，對(duì)機(jī)床的生產(chǎn)率、加工精度和壽命提出了更高的要求。本項(xiàng)目的這個(gè)研究內(nèi)容也是 該產(chǎn)品的數(shù)字化設(shè)計(jì)重要內(nèi)容之一，這項(xiàng)研究可以提升我國在這類產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的設(shè)計(jì)水平。 (2)重要零部件選型設(shè)計(jì)：主要遴選國內(nèi)能用于本項(xiàng)目的零部件，進(jìn)行性能價(jià)格比較。加工程序反復(fù)編制也影響了程序的穩(wěn)定性。 三、由于特定的原因，數(shù)控設(shè)備的引進(jìn)系統(tǒng)繁雜，設(shè)備檔次不齊，給技術(shù)人員、操作人員的應(yīng)用和編程帶來很大困難。 目前存在的主要問題 自動(dòng)化加工在現(xiàn)代機(jī)械加工中起著重要的作用，數(shù)控機(jī)床加工的高速度、高精 度也越來越受到機(jī)械行業(yè)的青睞，在對(duì)數(shù)控設(shè)備的使用過程中，我們對(duì)數(shù)控機(jī)床應(yīng)用的認(rèn)識(shí)也在逐步走向成熟，如何能最大限度的發(fā)揮數(shù)控機(jī)床的加工效率，我感覺有一些問題必須要解決。為此，機(jī)械工業(yè)部門提出了“加強(qiáng)工藝管理、嚴(yán) 格工藝紀(jì)律為突破口，提高工藝水平，推行全面質(zhì)量管理，打一場提高產(chǎn)品質(zhì)量的硬仗”作為工藝工作的指導(dǎo)方針。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床的分辨率已經(jīng)提高到 。機(jī)床工業(yè)高速發(fā)展，機(jī)床產(chǎn)品除滿 足國內(nèi)建設(shè)需要外，還有部分產(chǎn)品遠(yuǎn)銷國外。日本在發(fā)展數(shù)控機(jī)床的過程中，狠抓關(guān)鍵，突出發(fā)展數(shù)控系統(tǒng)。戰(zhàn)略上先仿後創(chuàng)，先生產(chǎn)量大而廣的中檔數(shù)控機(jī)床，大量出口，占去世界廣大市場。 日本政府對(duì)機(jī)床工業(yè)之發(fā)展異常重視，通過規(guī)劃、法規(guī)（如“機(jī)振法”、“機(jī)電法”、“機(jī)信法”等）引導(dǎo)發(fā)展。德國的數(shù)控機(jī)床質(zhì)量及性能良好、先進(jìn)實(shí)用、貨真價(jià)實(shí)，出口遍及世界。特別 講究“實(shí)際”與“實(shí)效”，堅(jiān)持“以人為本”，師徒相傳，不斷提高人員素質(zhì)。 本設(shè)計(jì)國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) 當(dāng)今美國不僅生產(chǎn)宇航等使用的高性能數(shù)控機(jī)床，也為中小企業(yè)生產(chǎn)廉價(jià)實(shí)用的數(shù)控機(jī)床（如 Haas、 Fadal 公司等）。最突出的是機(jī)床，其國內(nèi)市場占有率從 1991 年的 62％下降到 1997 年的 36％。重大制造技術(shù)的突破往往會(huì)帶來一批新裝備的出 現(xiàn)。數(shù)控加工技術(shù)是直接創(chuàng)造社會(huì)財(cái)富的重要手段，是一個(gè)國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要技術(shù)支撐，是發(fā)展各支柱產(chǎn)業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)各部門的關(guān)鍵技術(shù)數(shù)控加工技術(shù)水平的高低，可直接影響國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。提高加工效率、降低生產(chǎn)成本、提高加工質(zhì)量、快速更新產(chǎn)品，是機(jī)械制造業(yè)競爭和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志 20世紀(jì) 50 年代初第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床的出現(xiàn)，使機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了日新月異的局面，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展新興高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)的應(yīng)用技術(shù)和最基本的裝備。在對(duì)數(shù)控傳動(dòng)系統(tǒng)的功能、工作原理進(jìn)行分析后，根據(jù)任務(wù)書對(duì)該系統(tǒng)的要求及伺服電機(jī)與滾珠絲桿的設(shè)計(jì)，對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)采用何種結(jié)構(gòu)形式進(jìn) 行了論證，并進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)和計(jì)算。其中數(shù)控工作臺(tái)是該 YAG 激光器的主要組成部分。它決定了激光器的加工精度，它的每個(gè)方向的行程要滿足技術(shù)指標(biāo)，傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)能滿足在給定使用條件下具有良好的三坐標(biāo)運(yùn)動(dòng)性和自鎖性。 關(guān)鍵詞 ： YAG；數(shù)控系統(tǒng)；三坐標(biāo) 機(jī)械工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） ii YAG laser processing CNC machine design Abstract： The graduation design topic is YAG laser processing CNC Table design. Numerical control worktable is the main ponent of YAG laser. It determines the laser machining accuracy, its each direction of travel to meet the technical indicators, the transmission system should be able to meet at a given condition has a good three coordinates movement and selflocking. The transmission system has the advantages of simple structure, convenient manufacture, repair. Assembly and spare parts, the design should meet the standardization of parts, ponents and serialization of products and machine tool variant requirements. In the numerical control drive system function, working principle is analyzed, according to the task the system requirements and servo motor and ball screw design, the transmission system adopts the structural form of the argument, and th