【正文】 發(fā)生疲勞點蝕后，通常會在運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)比較強烈的震動，噪聲和發(fā)熱現(xiàn)象，軸承的旋轉(zhuǎn)精度逐第 27頁 共 47 頁漸下降，直至喪失正常的工作能力。軸承的壽命：參考《機械設(shè)計》公式（135）可知，故所選軸承符合要求。這種軸承承載能力強，變形系數(shù)小，橫向空間大，有利于潤滑油的流動帶走產(chǎn)生的熱量，減少熱變形和磨損，查《機械設(shè)計手冊》，選角接觸球軸承外徑為52mm。絲杠軸承種類很多，但從目前的情況來看，占優(yōu)勢的兩種是：接觸角為60度的推理角接觸球軸承和滾針一雙推理滾子組合軸承。絲杠軸承的載荷主要是軸向的，徑向除臥式絲杠的自重外，一般無載荷，因此對絲杠軸承軸向精度和剛度要求較高。兩端固定絲杠兩端均固定。支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動，可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲，同時絲杠熱變形可以自由的向一端伸長。一端固定——另一端支承絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力，這種支承方式用于行程小的短絲杠或者用于全閉環(huán)的機床，因為這種結(jié)構(gòu)的機械定位精度是最不可靠的，特別是對于長徑比大的絲杠(滾珠絲杠相對細長)，熱變性是很明顯的，、~。 第 14頁 共 47 頁4. 滾珠絲杠螺母副支撐用的軸承絲杠的設(shè)計可知，絲杠兩端的軸承主要承受軸向力，徑向力，根據(jù)《機械設(shè)計手冊》，可知用角接觸球軸承。其任意300mm導程公差為正負12，機床定位精度為40 ,重復定位精度為16 ，則有：，可以滿足由于傳動剛度變化所引起的誤差小于（1/3~1/5)機床的定位進度要求。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷則 進給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 故。軸承最大軸向工作載荷。已知滾珠絲杠的彈性模量，滾珠絲杠的底徑。滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計算長度，其彈性模量，密度：重力加速度 滾珠絲杠的最小慣性矩為 滾珠絲杠的最小截面積為：取，查表得，則有 ，遠小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。）—等效轉(zhuǎn)速r/min——工作壽命h（查表可知=15000h）則： 已知本機床進給系統(tǒng)的定位精度為40 ,重復定位精度為16 ，則有 取上述計算結(jié)果的較小值，即。）—可靠性系數(shù)（查表可靠性為90%。）—溫度系數(shù)(。本設(shè)計中，電機和絲杠直接相連，傳動比為i=1，設(shè)電機最高工作轉(zhuǎn)速在為，則絲杠導程為： 取 可知最大進給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速：最小進給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速：絲杠等效轉(zhuǎn)速：（?。┘僭O(shè)一般磨削力的公式為：式中。磨削深度2mm；。縱向快速進給速度：。： 運動部件的主要參數(shù) 已知技術(shù)參數(shù)：縱向最大行程（Z軸）180/mm。進給系統(tǒng)對微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。固定端軸承都可以同時承受軸向力，這種支承方式，可以對絲杠施加適當?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補償絲杠的熱變形。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。固定端同時承受軸向力和徑向力。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機床仍然采用這種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。 一端固定——一端自由絲杠一端固定，另一端自由。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡單，但軸向剛度不足。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當?shù)臐L動軸承也是十分重要的。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊，雙螺母螺紋式預(yù)緊，雙螺母齒差式預(yù)緊，單螺母變導程預(yù)緊以及過盈滾珠預(yù)緊等幾種。在數(shù)控化改造的車床中，應(yīng)把原來的滑動絲杠換為滾珠絲杠，以降低摩擦力，提高加工精度。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動效率可在90%以上；精度高，壽命長；啟動力矩和運動時力矩相接近，可以降低電機啟動力矩。因此滑動絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通車床中。一般情況滑動絲杠應(yīng)不低于6級，螺母間隙過大則更換螺母。 滾珠絲杠螺母副的種類絲杠傳動直接關(guān)系到傳動鏈精度。 3. 滾珠絲杠螺母副的計算和選型在第二章初步選擇了進給飼服系統(tǒng)的傳動類型為：滾珠絲杠螺母副。工作中應(yīng)避免碰擊防護裝置，防護裝置一有損壞應(yīng)及時更換。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進入，因此必須裝有防護裝置。彈性又分金屬彈性聯(lián)軸器與非金屬彈性聯(lián)軸器，如簧片聯(lián)軸器，輪胎聯(lián)軸器等。并且傳動不打滑、不需要大的張緊力； 但是在同步齒形傳動設(shè)計時對材料的要求很高。 這種調(diào)整方法的優(yōu)點是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下,保持齒輪的無間隙嚙合；但是結(jié)構(gòu)比較復雜,軸向尺寸大、傳動剛度低、傳動平穩(wěn)性較差，一般用于精度要求低的機床中。滾珠絲杠螺母副與電動機的聯(lián)接的型式主要有三種：:具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動機構(gòu)本身無間隙,傳動精度高,而且結(jié)構(gòu)簡單,安裝、調(diào)整方便，適用于像中小型號的數(shù)控車床。 　　 高速進給可能 　　滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。 　　 微進給可能 　　滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩極小,不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實現(xiàn)精確的微進給。在省電方面很有幫助。第 12頁 共 47 頁 4特點： 與滑動絲杠副相比驅(qū)動力矩為1/3 　　由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個△L0的導程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯位實現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動。調(diào)整時，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉(zhuǎn)動一個齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移，其軸向位移量。齒差調(diào)隙式。調(diào)整時，只要擰動圓螺母1即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母2鎖緊。第 11頁 共 47 頁 墊片調(diào)隙式 螺紋調(diào)隙式螺紋調(diào)隙式。調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個相反的側(cè)面上。第 10頁 共 47 頁 外循環(huán)滾珠絲杠 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠四．滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整滾珠絲杠的傳動間隙是軸向間隙。其優(yōu)點是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。（2）內(nèi)循環(huán) 這種循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道,使?jié)L珠成單圈環(huán), ,滾珠從螺紋滾道進入反向器,借助反向器迫使?jié)L珠越過絲杠牙頂進入相鄰滾道,實現(xiàn)循環(huán)。）所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。在滾道內(nèi)裝有滾珠，當絲杠與螺母相對運動時，滾珠沿螺旋槽向前滾動，在絲杠上滾過數(shù)圈以后通過回程引導裝置，逐個地又滾回到絲杠與螺母之間，構(gòu)成一個閉合的回路。二．滾珠絲杠副的工作原理：滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖所示。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。其特點是：傳動效率高，一般為η=～；傳動靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行；使用壽命長；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動，亦可將直線運第 9頁 共 47 頁動變成旋轉(zhuǎn)運動；軸向運動精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時無空行程；珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。 結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，在一定條件下能自鎖，廣泛用于一般的機床進給，調(diào)整和定位機構(gòu)。 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的基本傳動方式常用的有三種：滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副和滑動絲杠螺母副。數(shù)控機床進給傳動裝置的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度。從上述三種電動機的比較可知，步進電動機是自動控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。加速扭矩應(yīng)考慮負載慣量和電機慣量的匹配，同時還應(yīng)考慮連續(xù)過載時間在所選電機的允許范圍內(nèi)，負載快速運動時所需的電機轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。加在電機軸上的負載主要有兩種:負載扭矩和負載慣量，其中負載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。除此之外交流伺服電動機結(jié)構(gòu)簡單，維護方便，運行可靠，適宜于不易檢修的場合使用。從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。交流伺服電動機的機械特性是非線性的，電容移相控制時非線性更為嚴重，而且斜率隨控制電壓的變化而變化，這會給系統(tǒng)的穩(wěn)定和校正帶來困難。直流伺服電動機具有：①穩(wěn)定性好；②轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性，控制電壓為零時，轉(zhuǎn)子慣性很小，能立即停止； ③響應(yīng)迅速，機械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；④控制功率低，損耗?。虎蒉D(zhuǎn)矩大；⑥機械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點。在電動機定子上有A、B、C三對磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為A相、B相和C相，而轉(zhuǎn)子則是一個帶齒的鐵心，這種步進電動機稱之為三相步進電動機。步進電動機的角位移量和輸入脈沖的個數(shù)嚴格成正比，在時間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動機繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動方向。步進電動機：步進電動機是一種將脈沖信號變換成相應(yīng)的角位移(或線位移)的電磁裝置，是一種特殊的電動機。早期的數(shù)控機床采用電液伺服驅(qū)動的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動系統(tǒng)。 閉環(huán)控制系統(tǒng)消除傳動系統(tǒng)中的傳動間隙，提高傳動剛度，減少運動件的摩擦阻力，減小運動第 7頁 共 47 頁慣量，系統(tǒng)要有適當阻尼，提高系統(tǒng)傳動件傳動精度。高檔精密機床使用。 : 位置檢測裝置安裝在機床工作臺上，用以檢測機床工作臺的實際運行位置(直線位移)，并將其與CNC裝置計算出的指令位置(或位移)相比較，用差值進行控制。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機床工作臺這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。這種方式控制簡單，價格比較低廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟型數(shù)控系統(tǒng)中。它的性能決定了數(shù)控機床的許多性能，如最高移動速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過進給驅(qū)動系統(tǒng)來驅(qū)動機械執(zhí)行部件，最終實現(xiàn)機床精確的進給運動的。數(shù)控機床的進給指令，來自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進給電動機和驅(qū)動機構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺、主軸箱等按程序的規(guī)定運動。對機床進給傳動部件的設(shè)計要求也越來越高。另外，機械傳動部件的設(shè)計好壞對進給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大。進給傳動部件的動態(tài)特性的好壞直接影響到一臺機床的工作性能和加工精度。一般由控制電路、電器驅(qū)動部件和執(zhí)行部件組成。顯著提高生產(chǎn)力水平，減輕勞動強度，提高經(jīng)濟效益。設(shè)計的產(chǎn)品應(yīng)高效經(jīng)濟。設(shè)計與生產(chǎn)實際相結(jié)合，既要滿足理論要求，又要滿足生產(chǎn)現(xiàn)實實際。 本設(shè)計為縱向進給運動的設(shè)計，設(shè)計內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負載，確定系統(tǒng)脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩機計算，確定伺服電機等。砂輪的設(shè)計，其截面形狀的優(yōu)化、粘結(jié)劑的結(jié)合強度及其適用性、砂輪基體的材料、砂輪的制造技術(shù)，以及全自動的砂輪修整、檢測控制技術(shù)也是未來工具磨床發(fā)展的一個重要方向。因此，研發(fā)刃磨微細刀具的數(shù)控工具磨床也是未來數(shù)控工具磨床的發(fā)展方向。2)產(chǎn)品的小型化和加工過程的微細化是全球加工制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢，微細切削第 4頁 共 47 頁加工在模具、汽車、電子、生物、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)的應(yīng)用越來越廣泛，是切削加工技術(shù)的一個發(fā)展方向。未來數(shù)控工具磨床的主要研究發(fā)展方向還有如下幾個方向：1)高速磨削是世界上正大力研究并逐漸推廣的一種先進的機械加工方法，與普通磨削相比，其效率可提高1～3倍，工件表面光潔度可提高1～3小級，砂輪耐用度可提高1倍左右。專用刀具刃磨機床是為特定刀具批量化生產(chǎn)而設(shè)計制造，如，滾刀刃磨床、拉刀刃磨床、鉆頭刃磨床、鋸片刃磨床等。但總的來說我國在近幾年來，在數(shù)控工具磨床上不斷地努力，也取得了一定的發(fā)展，逐步縮小與世界先進水平的差距。國內(nèi)的數(shù)控工具磨床基本上靠進口，價格昂貴，并且這些數(shù)控機床經(jīng)過相當長時間的使用后，其主機性能基本完好，仍可使用，而其數(shù)控系統(tǒng)則已經(jīng)遠遠落后于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，屬于已淘汰產(chǎn)品。正因為如此，目前世界上也只有少數(shù)廠商能夠生產(chǎn)高性能的數(shù)控工具磨床。它由一組只需完成單一加工工序的24軸簡易型CNC工具磨床組成，機床問由傳輸線和機械手連接，用于磨削刀具的外圓、溝槽、刃背和端面，適用于刀具的大批量生產(chǎn)。S20E磨削中心，還可以集成全自動拾取式上料系統(tǒng)，容納多達16支自由尺寸的各種刀具。Michael Deekel公司研發(fā)的S20Eturbo磨削中心自帶砂輪庫，并且砂輪庫由獨立的伺服軸控制，完全實現(xiàn)砂輪的自動更換，可以實現(xiàn)高效率的自動化生產(chǎn)；采用生產(chǎn)、修磨一體化設(shè)計磨削軟件，實現(xiàn)對程序的編輯、修改、編譯、檢查等；還集成了砂輪的自動測量、修整和刀具測量系統(tǒng)的全自動校準等輔助功第 3 頁 共 47 頁能。初期是對普通工具磨床進行數(shù)控改造，用CNC軟件來簡化結(jié)構(gòu)，提高精度。主要應(yīng)用于專業(yè)刀具生產(chǎn)企業(yè)作為數(shù)控工具磨床的輔助，和大中型企業(yè)車間中小批量刀具修磨，及結(jié)構(gòu)較簡單的標準和非標準刀具的生產(chǎn)制造。 數(shù)控機床的發(fā)展趨勢及現(xiàn)狀在國外，手動工具磨床已經(jīng)只是作為數(shù)控工具磨床的輔助。 數(shù)控機床的特點數(shù)控機床較好地解決了復雜、精密、小批、多變的零件加工問題，是一種靈活的、高效能的自動化機床，