【正文】 ， 絲杠全長 500L mm? 由公式 () 2 11 8m a x264 10 10 1 2020420 10 3 N F N??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??cr F 可見 crF 遠(yuǎn)大于 maxF ，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式 [9]。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。（ DF,DFD,DFF 等） 校核 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。對(duì)每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了 能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（＞）排列后，裝緊即可。軸向剛性大。 滾珠絲杠支承用專用軸承： 軸承特點(diǎn)： 1. 剛性大。 本設(shè)計(jì)中絲杠采用兩端固定的支承方式。在本設(shè)計(jì)中采用雙螺母墊片預(yù)緊。） 由公式 () 66 0 6 0 1 5 0 0 0 8 8 8 . 9 4 8 0 0 1 0hmTn ? ? ? ? ? n?cr 13660 1684710 hma m w TnC F f N? ???????? 選擇滾珠絲杠型號(hào) 由文獻(xiàn) [7,8]可知，查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)： CDM32063。 ) Fm—— 等效負(fù)荷 (N)； nm—— 等效轉(zhuǎn)速 (r/min)； Tn—— 工作壽命 (h)。） fa—— 精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為 3時(shí)， fa=。 133 3m a x 1 1 m i n 2 21 1 2 21396m F n t F n tFNn t n t?????????? () 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 圖 受力分析 1 / 360610F f T nm w h mCNa f f f ft h a k???? ???? () fw—— 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng)一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， fw 為 ，取 fw=。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 ， K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 ，現(xiàn)取為 ，則絲杠所受的力為（如圖）： m a x22() 1200 ( 2020 4800) 1920 2020X Z YF K F f G F F G? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? =2020N () min 0FN? 其等效負(fù)載可按下式估算 （取 21tt? ， 212nn? ）： t1， t2—— 軸向載荷 maxF ， minF 作用下的時(shí)間 (s)。 滾珠絲杠的計(jì)算及 選擇 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為 1i? ，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為 m ax 1500 / m innr? ，則絲杠導(dǎo)程為： maxmaxhvP n? () 38 10 hP ???，取 6hP? 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 / minhvnrP? () 由公式 (),最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 3m a xm a x 8 1 0 1 3 3 3 . 3 3 / m i n6hvnrP ?? ? ? 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： m i nm i n 1 0 .1 6 7 / m i n6hvnrP? ? ? 絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 122tt? ） m a x 1 m in 212 / m inmn t n tnrtt?? ? () 1t ， 2t —— 轉(zhuǎn)速 maxn ， minn 作用下的時(shí)間 (s)。當(dāng)切削速度為已知時(shí)，切削功率可用下式計(jì)算： 1 0 2 6 0 6 1 2 0ZZP v P vN kw???切 削 () 在校驗(yàn)機(jī)床選用的電動(dòng)機(jī)功率時(shí)應(yīng)使 N N k??切 削 過電 機(jī) () 式中 N電 機(jī) —— 機(jī)床電動(dòng)機(jī)名義功率（千瓦）； ? —— 機(jī)床效率（一般齒輪機(jī)床 ? = ）； k過 —— 電動(dòng)機(jī)超載時(shí)容許的系數(shù)（一般 k過 =） [5][7]。 20176。 0176。 PZk? = 1． 08 1． 0 0． 94 0． 94 0． 89 前 角 γ= +20176。 70176。 45176。 它們的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)之值也各有不同，可從有關(guān)手冊(cè)中查得。 下表所列為的系數(shù)、指數(shù)和修正系數(shù)。一般情況下 PZX PZY 。 vPZ PZ PZ hPZPZk k k k k??料 —— 分別為工件材料、切削速度、主偏角、前角、刀具磨損限度對(duì) P的修正系數(shù)。決定于工件材料、切削用量和刀具幾何形狀等。 PZC 大表示工件材料的加工性差； PZC 小表示工件材料的加工性好。 主切削力的計(jì)算 切削力的大小可用各種測(cè)力儀測(cè)得，也可用實(shí)驗(yàn) 得出的近似公式計(jì)算： PZ PZXYZ PZP C t s k? () vPZ PZ PZ hPZPZk k k k k k??? 料 () P Z P ZXYZ P Z v P Z P Z P Z h P ZPZP C t s k k k k k??? 料 ( 公 斤 力 ) () 式中 PZC —— 系數(shù)。 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床主體的重要部分，在設(shè)計(jì)中，在伺服方式上選擇最廣泛應(yīng)用的半閉環(huán)方式。布置。 2 總體方案設(shè)計(jì) 方案設(shè)計(jì)及總體布局 機(jī)床結(jié)構(gòu)可以布置成臥式、立式、倒立式及斜置式等，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù) —— 加工軸類和直徑不太大的盤、套類零件，采用臥式斜床身形式。在圖紙的繪制中，充分利用軟件的先進(jìn)性，完成三張 A0 圖紙。 在設(shè)計(jì)中，先通過參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。 圖 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 設(shè)計(jì)的內(nèi)容、目的和方法 本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)及總體布局圖繪制、縱向及橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制裝配圖、典型零件繪制、數(shù)控系統(tǒng)（硬件連接圖）設(shè)計(jì)、典型零件的數(shù)控車削加工程序編制及外文資料文獻(xiàn)翻譯，并撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟 件處理數(shù)字 PID，使用靈活，柔性好。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。電機(jī)應(yīng)具有耐受 4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在 以內(nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。一般直流 伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載 46倍而不損壞。 伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求： 1） 從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如 /min 或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無爬行現(xiàn)象。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開發(fā)高性能的伺服 系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。它包含機(jī)械、電子、電機(jī) (早期產(chǎn)品還包含液壓 )等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)。這些軸有的帶動(dòng)工作臺(tái)，有的帶動(dòng)刀架，通過幾個(gè)坐標(biāo)軸的綜合聯(lián)動(dòng)，使刀具相對(duì)于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加工出所要求的復(fù)雜形狀工件。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)主要指各坐標(biāo)軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的位置控制系統(tǒng)。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。 4. 機(jī)床 它是用于完成各種切削加工的機(jī)械部分，是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，但也做了很多改進(jìn)和提高，它的主要特點(diǎn)是：由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短；為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形較??；更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等；不少數(shù)控機(jī)床 還采用了刀庫和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率 [1]。 3. 伺服系統(tǒng) 它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī) 床移動(dòng)部件 ,它接受數(shù)控裝置發(fā)來的各種動(dòng)作命令，驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備運(yùn)動(dòng)。軟件由管理軟件和控制軟件組成。它由硬件和軟件組成。高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)可能還包含一套自動(dòng)編程機(jī)或者 CAD/CAM 系統(tǒng)。常用的信息載體有穿孔帶等，通過相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成。 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn) 數(shù)字控制，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。而國外數(shù)控車床無論是設(shè)計(jì)水平，還是制造水平，都要高出國內(nèi)數(shù)控車床。目前，我國數(shù)控機(jī)床 (包括經(jīng)濟(jì)型機(jī)床 )品種約有 500 個(gè) [2]。這些成功為中國數(shù)控系統(tǒng)的自行開發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ) [1]。特別重要的是，我國數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高， MPBF 值可以在15000h 以上。例如，曾長期困擾我國、并受到西方國家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)技術(shù)對(duì)我們已不再是難題， m? 當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿型系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。 我國數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù) (包括核心技術(shù) )，已達(dá)到國 際先進(jìn)