【正文】 參考文獻(xiàn)1. ：兵器工業(yè)出版社，1999.2. 廖效果，：.3. ：.4. 吳祖育，：.5. 李峻勤，：.6. ：.7. ：.8. ：.9. ：.10. ：機(jī)械工業(yè)出版社，沈陽(yáng)：.11. 王世剛，張春宜，：12. 鞏云鵬，孫德志，：.13. 孫志禮，何雪宏，：.14. ：.15. 劉文波，段智敏，：.16. 叢鳳廷，：.17. .目 錄第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)及及總體設(shè)計(jì)方案 1 設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 1 設(shè)計(jì)方案的擬定 2 2 2第二章 設(shè)計(jì)計(jì)算 4 X軸傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 4 4 5 6 7 13 15 15 16 Y軸傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)計(jì)算 16 16 17 19 25 28 29 29 Z方向傳動(dòng)裝置（刀架）設(shè)計(jì)計(jì)算 30 Z方向傳動(dòng)裝置（刀架）總體設(shè)計(jì) 30 選擇電動(dòng)機(jī) 30—滾珠絲桿螺母副 33 滾珠絲桿專用軸承的選用與校核 39 滑動(dòng)導(dǎo)軌的選擇 39 聯(lián)軸器的選擇 41 潤(rùn)滑與密封的設(shè)計(jì) 42 42 42 46 49．主軸電機(jī)及減速機(jī)選擇 49 49．?dāng)[動(dòng)軸電機(jī)選擇 51第三章 數(shù)控機(jī)床的安裝及維修 54 54 54 54 56 56 56 57參考文獻(xiàn) 5861 / 61。（3）機(jī)械精度的檢查調(diào)整，以減少各運(yùn)動(dòng)部件之間的形狀和位置偏差。（2）有明確的操作規(guī)程操作規(guī)程是保證數(shù)控機(jī)床安全運(yùn)行的重要措施之一，操作者一定典范操作規(guī)程操作。該表只列出一些常規(guī)的檢查內(nèi)容，對(duì)一些機(jī)床上頻繁運(yùn)動(dòng)的零部件，無(wú)論是機(jī)械的還是控制驅(qū)動(dòng)部分，都應(yīng)作為重點(diǎn)定時(shí)檢查對(duì)象。2每天X、Y、Z的導(dǎo)軌清除導(dǎo)軌面上的切屑、臟物。定期維修表序號(hào)檢查周期檢查部位檢查要求1每天導(dǎo)軌潤(rùn)滑檢查潤(rùn)滑油的油面、油量、及時(shí)添加油，潤(rùn)滑油泵能否定時(shí)啟動(dòng)，打油及停止。正確的使用能防止設(shè)備非正常磨損，避免突發(fā)故障，精心的維護(hù)可使設(shè)備保持良好的技術(shù)狀態(tài)，延緩劣化進(jìn)程，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除隱患于未然，從而保障安全運(yùn)行，保證企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，實(shí)現(xiàn)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)目標(biāo)。在空氣濕度較大的梅雨季節(jié)應(yīng)該天天通電，利用電器元件本身發(fā)熱驅(qū)走數(shù)控柜內(nèi)的潮氣，以保證電子部件的性能穩(wěn)定可靠。（4）數(shù)控系統(tǒng)長(zhǎng)期不用時(shí)的維護(hù) 當(dāng)數(shù)控機(jī)床長(zhǎng)期閑置不用時(shí)，也應(yīng)定期對(duì)數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)保養(yǎng)。（3）在生產(chǎn)場(chǎng)地盡量少打開(kāi)數(shù)控和機(jī)床電氣柜門 因?yàn)闄C(jī)械加工車間的空氣中漂浮的灰塵、油霧和金屬粉末落在印制電路板或電子組件上，容易造成元器件間絕緣電阻下降，從而發(fā)生故障甚至使器件和印制電路板損壞。以下是預(yù)防性維護(hù)工作的主要內(nèi)容：（1）嚴(yán)格遵循操作規(guī)程 數(shù)控系統(tǒng)編程、操作和維修人員必須經(jīng)過(guò)專門的技術(shù)培訓(xùn)，熟悉所用數(shù)控機(jī)床的機(jī)械、數(shù)控系統(tǒng)、強(qiáng)電設(shè)備、氣源等部分及使用環(huán)境、加工條件等；能按機(jī)床和系統(tǒng)使用說(shuō)明書(shū)的要求正確、合理地使用；應(yīng)盡量避免因操作不當(dāng)引起的故障。具體滑軌的安裝方法請(qǐng)參考滑軌的使用說(shuō)明。安裝后要保證兩線性滑動(dòng)導(dǎo)軌的平行度。安裝時(shí)首先把沒(méi)有張緊部件的同步帶傳動(dòng)部件安裝好，然后再把同步帶及有張緊部件的同步帶傳動(dòng)部件安裝上，檢查同步帶的張緊程度，最后調(diào)整張緊部件使同步帶達(dá)到合適的張緊程度。（1）同步帶傳動(dòng)部件安裝時(shí)的張緊問(wèn)題同步帶的張緊力過(guò)小，易在啟動(dòng)頻繁而又有沖擊負(fù)荷時(shí)，導(dǎo)致帶齒從帶輪齒槽中跳出（爬齒）；帶的張緊力過(guò)大，易使帶的壽命降低。試運(yùn)行中采用的程序叫考機(jī)程序，可以直接采用制造廠的考機(jī)程序，也可以自行編制一個(gè)程序。例如，冷卻防護(hù)罩和各種護(hù)板是否完整，檢查冷卻液供應(yīng)是否正常，各種防護(hù)是否有滲漏等。然后檢測(cè)機(jī)床各主要操作功能、安全措施、常用指令等執(zhí)行情況。在調(diào)整中一般以調(diào)整龍門架下面的調(diào)整件的位置為主，也可調(diào)整下面的地腳墊鐵。這些工作完成后就可以用快干水泥灌注主機(jī)和各附件的地腳螺栓，把各地腳預(yù)留孔灌平，等水泥完全干固后就可以進(jìn)入機(jī)床精調(diào)工作?？傊?，應(yīng)根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)檢查機(jī)床主要部件通電后的情況。波動(dòng)較大時(shí)必須考慮增裝交流穩(wěn)壓器。（1）機(jī)床通電試車①　按機(jī)床說(shuō)明書(shū)要求給機(jī)床潤(rùn)滑點(diǎn)灌注規(guī)定的油液和油脂，擦凈各導(dǎo)軌及滑動(dòng)面上的防銹油，并涂上一層干凈的潤(rùn)滑油，接通氣源。電纜和氣管連接完畢后，做好各管線的就位固定。電纜接頭插座一定要用螺釘緊固。根據(jù)機(jī)床隨機(jī)資料中的電氣接線圖、氣路圖等把有關(guān)電纜和管路按標(biāo)記一一接好。組裝時(shí)要注意連接面的清潔光整、使原來(lái)的定位元件(定位銷、定位塊等)對(duì)號(hào)入座，使安裝位置恢復(fù)到機(jī)床拆卸前的狀態(tài)，以利于調(diào)試精度。在組裝前，首先去除安裝連接面、導(dǎo)軌和各運(yùn)動(dòng)面上的防銹涂料，做好各部件外表清潔工作，然后準(zhǔn)備好連接所需的各類連接零件、螺釘、連接工具等。（1）機(jī)床初就位機(jī)床到廠后一般都在地基附近拆開(kāi)包裝箱、卸下底托，按機(jī)床說(shuō)明書(shū)中規(guī)定把組成機(jī)床的各大部件分別在地基上就位，墊鐵、調(diào)整墊板和地腳螺栓等也相應(yīng)對(duì)號(hào)入座就位。遠(yuǎn)離電磁場(chǎng)干擾較大的設(shè)備，供電直接從配電站給出，車間防塵要求等。潮濕的環(huán)境會(huì)降低數(shù)控機(jī)床可靠性，尤其在酸氣較大潮濕環(huán)境下會(huì)使印制線路板和接插件銹蝕，機(jī)床電氣故障也會(huì)增加。（2）環(huán)境溫度和濕度要求 精密型數(shù)控機(jī)床一般都有恒溫環(huán)境要求，只有在恒溫條件下，才能確保機(jī)床精度和加工精度。第三章 數(shù)控機(jī)床的安裝及維修數(shù)控機(jī)床安裝要求大部分都和普通機(jī)床類似，但由于有較多高精度零部件，所以在一般廠房要求基礎(chǔ)上，每臺(tái)機(jī)床都在其說(shuō)明書(shū)上對(duì)工作環(huán)境提出具體要求。從在滿足要求的情況下減少零部件，使組裝力求簡(jiǎn)單，而且不增加減速，可以不引入由減速裝置帶來(lái)的誤差，而且控制方面相對(duì)簡(jiǎn)單，不必增加軟硬件補(bǔ)償措施等方面的考慮，可以不引入減速機(jī)，而采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的方式。，運(yùn)行速度是9r/s，從電機(jī)的矩頻特性曲線（如圖313所示）可知，所選電機(jī)完全滿足要求，根據(jù)以上計(jì)算綜合考慮，所選電機(jī)滿足要求。根據(jù)式（3－7）， T1/9TMAX；所以 TMAX這里我們擬選用百格拉步進(jìn)電動(dòng)機(jī)VRDM368/LHA，技術(shù)參數(shù)如下：步數(shù)：10000步/轉(zhuǎn) 額定轉(zhuǎn)矩 保持轉(zhuǎn)矩： 最高啟動(dòng)速度：： 重量：減速機(jī)選擇NEUGART行星齒輪減速WPLE60，減速比9，技術(shù)參數(shù)如下：額定輸出轉(zhuǎn)矩： 44Nm 故障停止轉(zhuǎn)矩： 88Nm 滿載效率： 92％重量： 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 回程間隙： 35弧分最大輸入速度： 6000n/min 額定輸入速度：3000n/min 電機(jī)的校核計(jì)算：電機(jī)軸上的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩由式（36）：T1/i/=。如果采用軟件補(bǔ)償?shù)姆绞?，若回程是固定的，那?wèn)題好解決，但是若是不固定，那么軟件補(bǔ)償（如采用開(kāi)環(huán)控制）也不能達(dá)到要求精度，因?yàn)槿羰茄a(bǔ)償不準(zhǔn)確，哪怕只有6弧分的誤差。從減小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，減小加在擺軸上的轉(zhuǎn)矩，以及綜合考慮最后的所占空間體積和部件總重量（單就電機(jī)與減速機(jī)兩個(gè)來(lái)說(shuō)，加減速機(jī)步不加減速機(jī)重量至少5千克的力）來(lái)說(shuō)，有加一個(gè)減速機(jī)的必要，但是加上減速機(jī)之后，卻引入了由減速機(jī)回程間隙帶來(lái)的誤差，而且就減速機(jī)本身而言，回程減小有30弧分()和5弧分（相當(dāng)于0,08度，精密級(jí)減速機(jī)），無(wú)論那種減速機(jī)，由回程間隙帶來(lái)的誤差遠(yuǎn)大于一個(gè)脈沖的進(jìn)給角度（）。a．快速運(yùn)行時(shí)的轉(zhuǎn)矩：快速運(yùn)行時(shí)的最大轉(zhuǎn)矩也即最大負(fù)載轉(zhuǎn)矩T1=b．啟動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)矩；T2=260/(60)＋＝＋=從上面計(jì)算看出再快速運(yùn)行和快速啟動(dòng)兩種工況下，以快速起動(dòng)所需力矩最大，以此項(xiàng)作為初選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的依據(jù)。參照刀軸結(jié)構(gòu)圖，從而得知擺軸負(fù)載轉(zhuǎn)矩T= （Nm），α為擺角度數(shù)。本系統(tǒng)擬選用由沈陽(yáng)萊茵公司代理的德國(guó)產(chǎn)品百格拉步進(jìn)電機(jī)，通過(guò)其配套的控制器再次10細(xì)分，滿足設(shè)計(jì)要求說(shuō)明書(shū)的精度要求。設(shè)電機(jī)的加速時(shí)間是100ms，則根據(jù)式（35）知電機(jī)空載啟動(dòng)并加速刀額定轉(zhuǎn)矩時(shí)的要求轉(zhuǎn)矩為：23000247。所選擇的電機(jī)及減速機(jī)的技術(shù)參數(shù)如下；電機(jī)57BLC300H1。電機(jī)選擇由北京四通電機(jī)技術(shù)有限責(zé)任公司生產(chǎn)的BL系列永磁無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)57BLC3030H1，減速機(jī)采用由沈陽(yáng)萊茵公司代理的德國(guó)NEUGART行星減速機(jī)PLE60，減速比為4。刀軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣量主要由切削刀及刀軸引起。從而使擺軸承受的力矩盡量小，而且使得刀軸總體上美觀、大方。切削刀的直徑D為80mm。．主軸電機(jī)及減速機(jī)選擇切削刀的切削力F為50Nm。，所以聯(lián)軸器是可用的。綜合以上計(jì)算校核可知，所選電機(jī)是可行的。由式(35)得電機(jī)軸上的最大定位轉(zhuǎn)矩：12500247。計(jì)算得i應(yīng)大于16,，這里選用25級(jí)減速比。（ii）＋30247。＝, 在電機(jī)軸上最大定位轉(zhuǎn)矩由式（35）為：22500247。同時(shí)考慮電機(jī)的最高輸入轉(zhuǎn)速要小于減速機(jī)的最大輸入轉(zhuǎn)速。電機(jī)與減速機(jī)必須適配，才能連接。由比較選擇WPLS115型?？紤]設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和減速機(jī)安裝的空間及安裝方式等方面，擬采用WPLS型（有輸出端法蘭，安裝更方便、牢固）?？紤]貨源的方便、技術(shù)的成熟度等方面的原因，擬采用由沈陽(yáng)萊茵公司代 理的德國(guó)NEUGART公司生產(chǎn)的高精密伺服電機(jī)專用行星加速機(jī)。(1) 減速機(jī)的選擇由于本系統(tǒng)對(duì)精度有較高的要求，且系統(tǒng)擬采用半閉環(huán)控制，所以對(duì)減速機(jī)的要求較高，不能采用一般普通的減速機(jī)。而且考慮貨源的方便、技術(shù)的成熟度等方面的原因，擬用由沈陽(yáng)萊茵公司代理的德國(guó)百格拉交流伺服電機(jī)及驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。(601)16＋30＝；。 T(總)＝50＋5＝30NM所以選擇的伺服電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩（不加減速機(jī)）應(yīng)大于等于30NM。就圓周運(yùn)動(dòng)來(lái)說(shuō)： T=FR (38) R――――最大切削半徑； O型圈的摩擦力以及軸承引起的負(fù)載轉(zhuǎn)矩難以計(jì)算，我們只能在計(jì)算總的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，選電機(jī)的時(shí)候，把電機(jī)的額定扭矩選擇的適當(dāng)大一些。 驅(qū)動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩。 初始條件：切削力F為50N，要求有較快速的響應(yīng)能力，加速時(shí)間是2s，主軸采用半閉環(huán)控制。 需要特別注意的是步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的各種性能參數(shù)均與其配套的驅(qū)動(dòng)電源有很大的關(guān)系，不同控制方式的驅(qū)動(dòng)功率放大電路及其電壓、電流等參數(shù)不同，都會(huì)使步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出特性發(fā)生很大的變化。由于電動(dòng)機(jī)的輸出力矩隨著頻率的升高而下降，因此在最高頻率時(shí)．由矩頻特性決定的輸出力矩應(yīng)能驅(qū)動(dòng)負(fù)載，并留有足夠的裕量。④對(duì)于慣量匹配、負(fù)載轉(zhuǎn)矩、定位轉(zhuǎn)矩的計(jì)算與交流伺服電動(dòng)機(jī)的相同。③最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩（）的選擇 在選擇前．首先需進(jìn)行負(fù)載轉(zhuǎn)矩（折算到電機(jī)軸上）的計(jì)算，然后依下式去選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜態(tài)轉(zhuǎn)矩。但采用減速齒輪會(huì)帶來(lái)額外的傳動(dòng)誤差，使負(fù)載刀軸等裝置的快速移動(dòng)速度降低．并且其自身又引入附加的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。②根據(jù)所選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角以及所要求的脈沖當(dāng)量來(lái)計(jì)算減速齒輪的減速比。 （2）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算。負(fù)載轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)鈾上 (36)③ 需要特別注意的是伺服電動(dòng)機(jī)的各種性能參數(shù)均與其配套的驅(qū)動(dòng)電源有很大的關(guān)系，不同控制方式的驅(qū)動(dòng)功率放大電路及其電壓、電流等參數(shù)不同，都會(huì)使伺服電動(dòng)機(jī)的輸出特性發(fā)生很大的變化。b．快速進(jìn)給時(shí)的力矩。―――― 加速、減速時(shí)間，（s），取150－200ms；―――― 電機(jī)慣量（kgm2）；―――― 負(fù)載慣量（kgm2）（折算到電機(jī)軸上的負(fù)載慣量）；―――― 負(fù)載轉(zhuǎn)矩（nm）。當(dāng)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)給定后，應(yīng)根據(jù)結(jié)定條件和伺服電動(dòng)機(jī)的特性，計(jì)算進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載力矩，以便合理選擇伺服電動(dòng)機(jī)。 通常在電動(dòng)機(jī)慣量與負(fù)載慣量 (折算至電動(dòng)機(jī)軸)或總慣量之間，推薦下列匹配關(guān)系： (31）或 (32)或 (33)負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)鈾上 (34)其中 T―――負(fù)載轉(zhuǎn)矩―――折算到電機(jī)軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量i――――減速比――――減速機(jī)效率――――電動(dòng)機(jī)慣量――――總慣量J（r）② 電動(dòng)機(jī)力矩的計(jì)算 根據(jù)進(jìn)給系統(tǒng)的工作狀態(tài)的不同，進(jìn)給系統(tǒng)的負(fù)載力矩不得大于伺服電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩或最大轉(zhuǎn)矩。 電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算（1）交流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇設(shè)計(jì)計(jì)算① 慣量匹配計(jì)算 為了使伺服進(jìn)給系統(tǒng)的進(jìn)給執(zhí)行部件具有快速的響應(yīng)能力，必須選用加速能力大的電動(dòng)機(jī)，亦即能夠快速響應(yīng)的電機(jī)（如采用大慣量伺服電機(jī)），但又不能盲目追求大慣量，否則由于不能充分發(fā)揮其加速能力，會(huì)不經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)兩種電氣伺服系統(tǒng)都能滿足實(shí)際應(yīng)用的要求時(shí)．則產(chǎn)品的價(jià)格是關(guān)鍵因素。這些都關(guān)系到執(zhí)行電機(jī)的選擇。執(zhí)行電機(jī)是伺服系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分．同時(shí)又靠它驅(qū)動(dòng)被控對(duì)象，因此它是伺服系統(tǒng)與被控對(duì)象相聯(lián)系的一個(gè)關(guān)鍵部件。為此，要根據(jù)被控對(duì)象的運(yùn)動(dòng)形式(旋轉(zhuǎn)或直線運(yùn)動(dòng))，運(yùn)動(dòng)的變化規(guī)律，運(yùn)動(dòng)負(fù)載的性質(zhì)和具體數(shù)量，運(yùn)行工作體制(是長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行或短時(shí)運(yùn)行或間歇式運(yùn)行)，結(jié)合系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能指標(biāo)要求，作定量的分析。(4) 通過(guò)定量