【正文】 在即將離開(kāi)這熟悉的校園之前，再次對(duì)他們的辛勤工作表示真誠(chéng)的 感謝！ 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 36 頁(yè) 共 36 頁(yè) 參 考 文 獻(xiàn) 。 本次設(shè)計(jì)經(jīng)歷了設(shè)計(jì) — 修改 — 再設(shè)計(jì) — 再修改的過(guò)程，在此期間，通過(guò)陳老師耐心的指導(dǎo)，我對(duì)數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)加工過(guò)程有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)和了解，同時(shí)也開(kāi)闊了思路，學(xué)到了許多課堂上學(xué)不到的東西。 不僅如此，陳老師還把設(shè)計(jì)和加工工藝緊密的連接起來(lái)，使我的設(shè)計(jì)更符合實(shí)際要求，更加易于加工生產(chǎn)，使我 對(duì) 所學(xué)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)真正做 到融會(huì)貫通。 首先，感謝陳老師這些天來(lái)的耐心指導(dǎo)，不辭辛勞，才使我在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到困難時(shí)能夠迎刃而解。敬請(qǐng)各位老師與同學(xué)批評(píng) 指正。今后，我一定更加努力，不斷地提高自己的能力。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)， 使我 對(duì) 立式 加工中心的 了解從 陌生到對(duì)其有了深入地了解，收獲了很多 書(shū)本上沒(méi)有的知識(shí) 。極大地 鞏固 了 這四年來(lái) 所學(xué) 的理論知識(shí) ，增加了許多實(shí)踐性的知識(shí)，使我真正做到了將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái)。同時(shí)也切實(shí)感受到 自己 所學(xué)知識(shí)的不足， 而且 考慮問(wèn)題 常常 不夠全面，如在設(shè)計(jì)過(guò)程中不能把原理、裝配與加工結(jié)合起來(lái)，實(shí)踐知識(shí)十分匱乏等。 本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的任務(wù)是立式加工中心 X、 Y 方向進(jìn)給系統(tǒng)以及床身的設(shè)計(jì)。我們的設(shè)計(jì)不能 想 當(dāng)然， 一切 要從實(shí)際出發(fā)， 一切以實(shí)際為準(zhǔn)， 把握好 加工的 主要技術(shù)指標(biāo)， 嚴(yán)格 要求，認(rèn)真對(duì)待，設(shè)計(jì)必須保證產(chǎn)品具備性能、壽命、可靠性、經(jīng)濟(jì)性等要求 。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我感受很深，收獲了很多。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 34 頁(yè) 共 36 頁(yè) 結(jié) 束 語(yǔ) 緊張而忙碌的三個(gè)月 的 畢業(yè)設(shè)計(jì)馬上就要結(jié)束了，各項(xiàng)設(shè)計(jì)工作都已 完成 ， 我的大學(xué)生活也將 接近尾聲了 。 支承軸承的校核 由以上的計(jì)算得出單個(gè)支承軸承所受的的軸向力和徑向力為： 1R =103 N， 2R =103 N， aF =1400 N 由絲杠軸承的支承特點(diǎn)分析得出，絲杠上各個(gè)軸承基本承受相等的軸向力和徑向力，所以只校核一個(gè)支承軸承就可以了。如果定位精度要求較高，允許的定位誤差值接近１級(jí)精度絲杠的 V300 值，則可采用數(shù)控系統(tǒng)的螺距自動(dòng)補(bǔ)償功能，對(duì)絲杠誤差進(jìn)行自動(dòng)校正。其次，可適當(dāng)提高系統(tǒng)增益和速度環(huán)開(kāi)環(huán)增益，一提高伺服剛度；也可采用多聯(lián)組合的推力角接觸球軸承組配方式或改用滾針－雙向推力圓柱滾子（或滾珠）組合軸承，一提高綜合剛度。 如果經(jīng)過(guò)計(jì)算，發(fā)現(xiàn)剛度不夠，定位精度達(dá)不到設(shè)計(jì)要求 ，可把絲杠一端軸向固定的結(jié)構(gòu)形式改為兩端軸向定位結(jié)構(gòu)。 從以上計(jì)算可知，絲杠的拉壓剛度是系統(tǒng)剛度的薄弱環(huán)節(jié)，其次是伺服剛度和軸承剛度。設(shè)計(jì)中的摩擦力 Ff=584N，故因 Ff引起的彈性變形量為： 6100584 ??? KF ft? μm ⑻ 定位誤差驗(yàn)算 在這次的設(shè)計(jì)中滾珠絲杠在任意 300mm 內(nèi)的導(dǎo)程誤差 V300 為 6μm，加彈性變形量δ＝ 6μm，即 6+6=12μm。 1m in111111 KKKKKKbactR ??????? 111111 11m i n?????????KKKKKKbactR(N/μm) ⑺ 彈性變形量 δt 立 式加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗(yàn)的。 ⑶ 絲杠軸承的軸向剛度 哈爾濱軸承總廠生產(chǎn)的 6207 型軸承的鋼球直徑 ，鋼球數(shù) 17，預(yù)加載荷F0=4600N，軸向外載荷為導(dǎo)軌摩擦力 Ff=784N，故軸向載荷 F0 為預(yù)加載荷與軸向外載荷之和，即 Fa= F0+Ff=4600+784=5384(N)。則絲杠拉壓剛度為 Kmin=AE/lmax106=πd2iE/4lmax=(N/μm) 式中 di－絲杠底徑，為絲杠名義直徑 D0 減滾珠絲杠直徑。已知工作臺(tái)的縱向行程為 ，當(dāng)螺母移動(dòng)到離定位點(diǎn)最近位置時(shí)，還應(yīng)保留一定的絲杠距離，假設(shè)為 。 ③ 折合到工作臺(tái)部件的直線剛度為 22KK 22RR ??????????????? ?? Rk KnP n (N/μm) ⑵ 滾珠絲杠的拉壓剛度 Ktmin 在這次設(shè)計(jì)中使用的絲杠為兩端軸向定位結(jié)構(gòu)。v/rad，則 KM=1/(s ② KT是該伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩系數(shù)， Kt=V)。其余誤差為伺服系統(tǒng)誤差、絲杠軸承的軸向跳動(dòng)和在載荷作用下的各個(gè)機(jī)械環(huán)節(jié)彈性變形引起的位移等。 ⑶ 采用折疊式或伸縮板式防護(hù)罩，加以保護(hù)，防止污物侵蝕。 ⑵ 為防止雜物聚集在導(dǎo)軌固定螺絲釘孔穴而混入滑塊中，使用螺孔帽將其封閉。吸入的塵埃積聚在導(dǎo)軌的固定 螺釘內(nèi)以及導(dǎo)軌面上，使?jié)L動(dòng)直線導(dǎo)軌的壽命急劇下降。潤(rùn)滑后排除的油脂流到機(jī)床冷卻液回油槽中作為冷卻液繼續(xù)循環(huán)使用。 當(dāng)滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副運(yùn)行 速度為高速時(shí)（ v15m/min），推薦使用 20 號(hào)機(jī)械油，在這里由于設(shè)計(jì)要求快速運(yùn)動(dòng)為 35m/min，所以選用 20 號(hào)機(jī)械油潤(rùn)滑，通過(guò)油管與自動(dòng)潤(rùn)滑油供給系統(tǒng)相連，按照一定的時(shí)間間隔強(qiáng)制潤(rùn)滑。 與滑動(dòng)導(dǎo)軌相比，滾動(dòng)直線導(dǎo)軌副潤(rùn)滑需要油量小且給油周期長(zhǎng)。 為了減輕床身底座的重量應(yīng)將底座中間掏空，但機(jī)床又要求有一定的剛度和減振的性能所以在機(jī)床底座 外 應(yīng)加加強(qiáng)肋板。地腳螺栓的選取在這次設(shè) 計(jì)中沒(méi)有經(jīng)過(guò)詳細(xì)的計(jì)算，是通過(guò)經(jīng)驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，從標(biāo)準(zhǔn)件中選取的。 為了能使機(jī)床在加工的時(shí)候盡量減少自身的影響，所以要為機(jī)床提供一個(gè)穩(wěn)定的加工平面。它作為機(jī)床的安裝基礎(chǔ)要為其他系統(tǒng)準(zhǔn)備好安裝孔系。主要包括機(jī)床底座，機(jī)床外罩（可以防止加工時(shí)鐵屑的飛出對(duì)人造成傷害）。床身的主要作用是承受重力。M) 空載起動(dòng)頻率(步 /秒 ) 空載運(yùn)行頻率(步 /秒 ) 分配方式 相電感 (mH) 重量 (Kg) 90B001 4 80 7 2020 8000 四項(xiàng)八拍 90BF006 5 24 3 2400 五項(xiàng)十拍 110BF003 3 80 6 1500 7000 三項(xiàng)六拍 6 110BF004 3 30 4 500 三項(xiàng)六拍 130BF001 5 80/12 10 3000 16000 五項(xiàng)十拍 150BF002 5 80/12 13 2800 8000 五項(xiàng)十拍 14 150BF003 5 80/12 13 2600 8000 五項(xiàng)十拍 200BF001 5 24 4 1300 8000 五項(xiàng)十拍 16 5 床身的設(shè)計(jì) 床身的設(shè)計(jì)對(duì)于整個(gè)機(jī)床十分重要，因?yàn)樗螜C(jī)床的所有重量和受力。 表 41 步進(jìn) 電機(jī)選取表 型號(hào) 步距角 a/(176。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 29 頁(yè) 共 36 頁(yè) 最大轉(zhuǎn)矩 Tmax： 。 m,完全符合進(jìn)給的要求。 電動(dòng)機(jī)的選擇計(jì)算如下： 電動(dòng)機(jī)所承受的扭矩 T 為： T=9550 nP =9550 20202? =如果要使電機(jī)達(dá)到高速轉(zhuǎn)動(dòng)，脈沖頻率應(yīng)該有加速過(guò)程，即啟動(dòng)頻率較低，然后按一定加速度升到所希望的高頻（電機(jī)轉(zhuǎn)速?gòu)牡退偕礁咚伲? 步進(jìn)電機(jī)有一個(gè) 技術(shù)參數(shù)：空載啟動(dòng)頻率，即步進(jìn)電機(jī)在空載情況下能夠正常啟動(dòng)的脈沖頻率，如果脈沖頻率高于該值，電機(jī)不能正常啟動(dòng)，可能發(fā)生丟步或堵轉(zhuǎn)。 當(dāng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，電機(jī)各相繞組的電感將形成一個(gè)反向電動(dòng)勢(shì)，頻率越高，反向電動(dòng)勢(shì)越大。 一般步進(jìn)電機(jī)的精度為步進(jìn)角的 3～ 5%，且不累積。比如，當(dāng)人們說(shuō) 2N它是步進(jìn)電機(jī)最重要的參數(shù)之一，通常步進(jìn)電機(jī)在低速時(shí)的力矩接近保持轉(zhuǎn)矩。這種步進(jìn)電機(jī)的應(yīng)用最為廣泛。在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家 80年代已被淘汰；混合式步進(jìn)是指混合了 永磁式和反應(yīng)式的優(yōu)點(diǎn)。雖然兩者在控制方式上相似（脈沖串和方向信號(hào)），但在使用性能和應(yīng)用場(chǎng)合上存在著較大的差異。隨著全數(shù)字式交流伺服系統(tǒng)的出 現(xiàn)，交流伺服電機(jī)也越來(lái)越多地應(yīng)用于數(shù)字控制系統(tǒng)中。 步進(jìn)電機(jī)是一種離散運(yùn)動(dòng)的裝置，它和現(xiàn)代數(shù)字控制技術(shù)有著本質(zhì)的聯(lián)系。通俗一點(diǎn)講：當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào)，它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度（及步距角）。Y 向受力較大，按 Y 向?qū)к売?jì)算，作用于導(dǎo)軌上的負(fù)荷計(jì)算如下： 其中， nW ：所受負(fù)荷； F：絲杠推力； Rn：外力； Pn ：所受負(fù)荷（徑向 ）； PnT ：所受負(fù)荷（水平方向）； Ln ：力臂長(zhǎng)度； Vn ：速度 ① 外力的計(jì)算 銑削圓周力0f f fffx y uF p f wZ F ZqwCZFkdn? ? ?? 式中： ZF ——— 圓周切削力， N FZk ——— 銑削條件改變時(shí)銑削力修正系數(shù) 對(duì)一般的加工條件：工件材料為碳素結(jié)構(gòu)鋼 b? =650Mpa，高速鋼 立 銑刀， FC =637，fx =， fy =， fu =， fw =0， fq =， FZk =1， Z=3， d=20， p? =10， f? =，w? =2 圖 34 滾動(dòng)導(dǎo)軌固定方式 1— 固定螺釘 2— 導(dǎo)軌 3— 滑塊 4— 固定螺栓 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 36 頁(yè) 0f f fffx y uF p f wZ F ZqwCZFkdn? ? ?? =1110N 查表得 1HFPP? ,則走刀抗力 HP = FP =1110N ② 水平導(dǎo)軌勻速或靜止時(shí)的受力，如圖 35 所示： 321014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 322014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 323014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 324014 4 2 2LLW R R RP LL?? ??? ? ? ?? ? ? ? ? ? ??? ??? ? ? ?? ? ? ? ????2500N 式中， W=10000N， R=0 加工工件時(shí)，每一個(gè)滑塊所受的水平負(fù)荷可按下式計(jì)算： ? 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 25 頁(yè) 共 36 頁(yè) 圖 35 水平導(dǎo)軌均勻或靜止時(shí)的受力圖 水平導(dǎo)軌承受外力時(shí)的受力圖，如圖 36 所示： 圖 36 水 平導(dǎo)軌承受外力時(shí)的受力圖 1R 作用時(shí) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 26 頁(yè) 共 36 頁(yè) 1P ~ 4P = 5102lR l?????????????= 1892 380? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?= 1tP ~ 4tP = 1402Rll?????????????= 02 380? ? ? ??? ? ? ?? ? ? ?=0 2R 作用時(shí) 1P = 4P = 2 2 2042R R ll??????????????= 4 2 6 1 .6 4 2 6 1 .6 1 4 34 2 3 8 0? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?= 2P = 3P = 2 2 2042R R ll??????????????= 4 2 6 1 .6 4 2 6 1 .6 1 4 34 2 3 8 0? ? ? ???? ? ? ?? ? ? ?= mP =? = 所以導(dǎo)軌的總受力為 mP =2500+= 額定動(dòng)負(fù)荷可按下式計(jì)算： 31102 60hsLL ln?? ? ? ? hL ：壽命時(shí)間，單位 hr，取 58400 sl ：行程長(zhǎng)度 m，取 1n ：每分鐘往返次數(shù)，取 1