【正文】 少量的消耗于電樞回路的阻抗[5]。其余誤差為在載荷作用下，各個(gè)環(huán)節(jié)的位移。圖28 導(dǎo)軌安裝位置圖29 軸承座安裝位置圖210 底部支撐架結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)剛度的驗(yàn)算?？紤]到要方便排放碎屑，在底座上面凹槽部分上下打通，方便碎屑排放。為了滿(mǎn)足高速、高精度的測(cè)試要求，底座必須具有良好的剛度，并且有很好動(dòng)態(tài)特性。圖27 工作臺(tái)底部結(jié)構(gòu) 底座設(shè)計(jì)底座是整個(gè)進(jìn)給系統(tǒng)的總體支撐部分，用來(lái)放置導(dǎo)軌、工作臺(tái)、軸承座等部件。同時(shí)地面還要保留安裝絲杠螺母的位置。故需要設(shè)置成筋板結(jié)構(gòu)。具體結(jié)構(gòu)如圖26所示。（3）與導(dǎo)軌滑塊的連接設(shè)計(jì)工作臺(tái)需要與4個(gè)導(dǎo)軌滑塊連接，故在工作臺(tái)底端設(shè)置4個(gè)與滑塊連接的裝置。（2）T形槽設(shè)計(jì)圖25 T型槽尺寸示意圖根據(jù)工作臺(tái)尺寸及厚度均勻原則。 工作臺(tái)設(shè)計(jì)工作臺(tái)是零件加工的場(chǎng)所，是采用鑄造技術(shù)，自行設(shè)計(jì)制造。假設(shè)壽命要求為15000 Km。圖24 工作受力示意圖(1)首先考慮重力w和豎直切削力Fc的作用：R11=R21=R31=R41=W4+Fc4 ()(2)再考慮F（F=Fq）的作用：R12=R22=12Fyz ()R32=R42=12Fyz ()(3)綜合載荷：R1=R2=R11+R12=12Fyz+W4+Fc4 ()R3=R4=R31+R32=12Fyz+W4+Fc4 ()(4)將最大縱向進(jìn)給力、最大豎直切削力及最大工件及工作臺(tái)重量代入公式，假設(shè)工件中心到絲杠中心的距離為250mm，兩滑塊之間的距離為500mm。只考慮縱向進(jìn)給力F，重力w，和豎直切削力Fc對(duì)滑塊的影響。一般情況下加工中心均是采用兩根導(dǎo)軌條，每條導(dǎo)軌上有兩個(gè)滑塊。：滾動(dòng)導(dǎo)軌主要是受到切削力、工件和工作臺(tái)重力的影響，在進(jìn)行受力分析時(shí)必須將兩者同時(shí)進(jìn)行考慮。 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作條件來(lái)選取滾動(dòng)導(dǎo)軌的型號(hào)，并進(jìn)行合理的配置。m2 ()一般情況下，伺服電動(dòng)機(jī)的加速時(shí)間用tac表示。：空載加速轉(zhuǎn)矩是指：執(zhí)行部件從靜止以階躍指令加速到最快進(jìn)給速度時(shí)需要電機(jī)輸出的轉(zhuǎn)矩，這個(gè)轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax[5]。電勢(shì)系數(shù)Ke =1V電機(jī)主要其他參數(shù)為：最大輸出轉(zhuǎn)矩Tmax= N轉(zhuǎn)子慣量JM = kg N根據(jù)上述的計(jì)算要求可以先試選伺服電機(jī)。所以， kgm2故總慣量為： JL=J1+J2+J3=++≈ kgm，許用最高轉(zhuǎn)速為5400 r/min，均滿(mǎn)足要求。由于是雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給，需要考慮轉(zhuǎn)換系數(shù)，最終轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸為：J1=mVω2 τ=mPhn2πn2 τ== Kgm較為合適。適當(dāng)考慮軸承摩擦造成的摩擦力矩Te。m ()故最大切削力矩：T = Tf +Tp = N圖23 成對(duì)軸承安裝方式示意圖 伺服電動(dòng)機(jī)的選型：(1).工作載荷的摩擦力矩：Tf=Fmax*Ph2πη=πη= N關(guān)于軸承的安裝方式，若采用面對(duì)面的安裝方式，當(dāng)中間軸由于熱膨脹而變長(zhǎng)的時(shí)候，軸承的游隙會(huì)變小，很可能造成滾珠軸承卡死的情況。兩端均采用60176。表 21 絲杠的支承方式本例中選取“兩端固定”的支承方法。由于軸向最大載荷Fmax*不超過(guò)預(yù)緊力的3倍，所以不需要對(duì)預(yù)緊力提出額外要求。預(yù)緊力Fp=?Ca，其中?為預(yù)加載荷類(lèi)型系數(shù)，這里取去?=。直徑50mm，導(dǎo)程10mm，5列。L=60nm+h106=60225015000106=2025 ( 106r) ()絲杠的當(dāng)量載荷：Cm=32025= kN ()所選的滾珠絲杠，其額定動(dòng)載荷Ca不得小于此值Cm，即Ca≥Cm。絲杠的壽命取15000h。工作臺(tái)最低速度為3mm/min，故可認(rèn)為絲杠最低轉(zhuǎn)速為0。即Fm*=6441= N，F(xiàn)max*=9441= N。所以絲杠的實(shí)際平局載荷Fm*= Fmτ，最大載荷Fmax*=Fmaxτ。工作臺(tái)加夾具重量為（300+1200）=14700N。絲杠在運(yùn)動(dòng)時(shí)的所受到的最大的外載荷為縱向最大進(jìn)給力和同方向的滑動(dòng)摩擦力；而在運(yùn)動(dòng)時(shí)所受到的最小外載荷為單獨(dú)的滑動(dòng)摩擦力。（2）疲勞強(qiáng)度:一批相同的滾珠絲杠，在軸向載荷Ca的作用下，在運(yùn)轉(zhuǎn)106r后，90%的絲杠不產(chǎn)生疲勞點(diǎn)蝕，則稱(chēng)Ca為這種規(guī)格絲杠的額定動(dòng)載荷。0級(jí)精度的絲杠V300=。 滾珠絲杠選型（1）精度：。脈沖編碼器2與電機(jī)軸相連，安裝在交流伺服電機(jī)內(nèi)。這里選取2500脈沖/r的編碼器，并在其后加一個(gè)4倍的倍頻器。這里選定脈沖當(dāng)量為a=。每一個(gè)脈沖就是一個(gè)數(shù)字單位，代表著執(zhí)行部件運(yùn)動(dòng)了一定的位移a（mm），稱(chēng)為脈沖當(dāng)量[2]。這里選用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。假設(shè)伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)聯(lián)軸節(jié)與絲杠直聯(lián)，即u=1（一般的加工中心都應(yīng)盡量設(shè)計(jì)成伺服電機(jī)和滾珠絲杠經(jīng)過(guò)聯(lián)軸器直接相連）。 傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)交流何服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速ndmax有2000r/min，3600r/min ，4500r/min，6000r/min，不等。2 雙驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)流程由于現(xiàn)階段對(duì)于雙驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)計(jì)算理論還未成熟，本文則是在現(xiàn)有的比較成熟的單絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算基礎(chǔ)上，結(jié)合雙驅(qū)動(dòng)自己的特點(diǎn)，進(jìn)行了雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。（4）并基于有限元的分析方法，利用ANSYS軟件對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的重要部件如工作臺(tái)、底座和滾珠絲杠進(jìn)行了模態(tài)分析，并對(duì)滾珠絲杠做了靜力分析，并進(jìn)行了壓桿穩(wěn)定的校核。（2）參考單絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)，對(duì)雙驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及選型。 本文研究?jī)?nèi)容進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是加工中心的重要組成部分，進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理，靜動(dòng)態(tài)的特性如何將會(huì)直接的影響到加工中心的加工精度。綜上所述，現(xiàn)階段對(duì)單絲杠驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的研究，已經(jīng)基本成熟，而對(duì)雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的研究則是處于實(shí)踐超前于理論的階段，各大廠家都各自有自己的設(shè)計(jì)分析的方法，而并未形成統(tǒng)一的理論，也沒(méi)有各種設(shè)計(jì)方法之間的優(yōu)劣對(duì)比。郭崇嵩，芮執(zhí)元，劉軍等以國(guó)家科技重大專(zhuān)項(xiàng)—?jiǎng)恿簾o(wú)滑枕立式銑車(chē)復(fù)合加工中心雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)工作臺(tái)為研究對(duì)象，通過(guò)有限元的分析方法對(duì)豎直方向（即Z軸方向）的雙驅(qū)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了靜動(dòng)態(tài)特性分析[18]由昆明機(jī)床廠設(shè)計(jì)生產(chǎn)的TGK46100機(jī)床，也是采用的雙絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)。圖11 雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)如日本森精機(jī)開(kāi)發(fā)的NV4000DCG機(jī)床就采用了雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)技術(shù)；NSK采用特殊的工藝方法制造出了雙驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副，螺紋長(zhǎng)度為1200mm的兩根絲杠。為了更好的去適應(yīng)高速化高精度化的要求，改進(jìn)并提高滾珠絲杠的靜態(tài)動(dòng)態(tài)性能，一些學(xué)者和專(zhuān)家考慮將傳統(tǒng)的單滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，改為采用雙滾珠絲杠驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。Cheng H E運(yùn)用有限元方法對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析和拓?fù)鋬?yōu)化設(shè)計(jì)，并將靈敏度分析技術(shù)應(yīng)用于動(dòng)特性分析中，提高了對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)靜、動(dòng)特性研究的準(zhǔn)確度[8]。曹永峰完成了“數(shù)控機(jī)床伺服進(jìn)給CAD系統(tǒng)”的研究與開(kāi)發(fā)；薛東彬完成了基于Pro/E的滾珠絲杠參數(shù)化設(shè)計(jì)；安琦瑜，馮平法，郁鼎文等完成了基于 FEM研究方法 的滾珠絲杠直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能分析；趙萬(wàn)軍完成了基于ANSYS的滾珠絲杠直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的靜動(dòng)態(tài)特性分析等等。山東大學(xué)的許向榮等對(duì)滾珠絲杠副的軸向剛度做了分析研究，并進(jìn)一步推導(dǎo)了單螺母滾珠絲杠螺母副的軸向剛度計(jì)算公式,分析了其影響因素,并運(yùn)用Matlab仿真軟件進(jìn)行了仿真,得出了其關(guān)系曲線(xiàn)[10]。大連理工的戴曙總結(jié)了一套關(guān)于數(shù)控機(jī)床直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算方法以及其中比較重要的傳動(dòng)部件和滾珠絲杠及絲杠支承的計(jì)算設(shè)計(jì)方法。 雙驅(qū)動(dòng)直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀學(xué)者們已經(jīng)對(duì)滾珠絲杠直線(xiàn)進(jìn)給系統(tǒng)的精度以及靜動(dòng)態(tài)特性做了大量的分析和研究，提出來(lái)各種關(guān)于進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算及優(yōu)化方法。我國(guó)目前也正在采取各種積極措施來(lái)大力的發(fā)展我國(guó)的數(shù)控技術(shù)，以數(shù)控技術(shù)為基礎(chǔ)來(lái)振興我國(guó)的機(jī)械工業(yè)已經(jīng)成為了發(fā)展的重中之重。日本由于數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展從而使得本國(guó)的制造業(yè)迅速崛起。一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的數(shù)量和水平已經(jīng)成