【正文】 =。 一般機(jī)床可取 =10000h、數(shù)控機(jī)床可取hhh=15000h。各種規(guī)格的滾珠絲杠，其額定動載荷 可從樣本或手冊中查得，計(jì)算的原理與計(jì)算滾動軸承相同。滾珠絲杠應(yīng)根據(jù)其額定動載荷選用。定位精度由下列幾部分誤差組成：滾珠絲杠副制造的誤差和由于載荷和溫度的作用，絲杠、軸承、聯(lián)軸節(jié)和伺服系統(tǒng)的誤差。滾珠絲杠的長度是受到精度的限制的 [20]。m；2 級為 8181。精度主要采用 1 級或 2 級。預(yù)加載荷可以提高定位精度和軸向剛度。 滾珠絲杠副的軸向間隙消除和預(yù)加載荷 滾珠絲杠螺母副的軸向間隙消除主要有以下幾種：1）墊片消隙式 2）螺紋消隙式 3）齒差消隙式三種。有圓柱凸鍵反向器和腰形嵌塊式反向器（亦稱扁圓鑲塊反向器） 。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾動的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。 外循環(huán)的回珠器有插管式和螺旋槽式兩種。 特別是垂直安裝的絲杠，由于自身質(zhì)量的慣性力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動切斷后，不能立即停止運(yùn)動，故常需要添加制動裝置。，使用壽命長。，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高 滾珠絲杠副基本是滾動摩擦，摩擦阻力小， 摩擦阻力的大小幾乎與運(yùn)動速度完全無關(guān)。由于滾珠絲杠螺母副中是滾動摩擦，它有以下特點(diǎn)：14 / 75，摩擦損失小 由文獻(xiàn)[21]中知道滾珠絲杠螺母副的傳動效率為： tan()?????式中 —— 螺旋線升角（ ） ；??—— 摩擦角（非常小，滾珠絲杠約為 左右） 。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)部既自轉(zhuǎn)有沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動。 工作原理與特點(diǎn) 滾珠絲杠螺母副在絲杠和螺母上都有半圓弧行的螺旋槽，當(dāng)將它們套狀在一起時(shí)便構(gòu)成了滾珠的螺旋滾道。選取每轉(zhuǎn) 5000 脈沖的編碼器。根據(jù)精度要求，脈沖當(dāng)量可定為 a=，電動機(jī)每轉(zhuǎn)發(fā)出的脈沖數(shù) b 應(yīng)為 ???式中 —— 傳動比。要求定位精度為 ，絲杠ax2d的“任意 300mm 行程內(nèi)的行程變動量 ”取為定位精度的 1/3～1/2，即30v～。sph絲杠的導(dǎo)程通常是標(biāo)準(zhǔn)值，從經(jīng)濟(jì)上考慮，應(yīng)根據(jù)廠家提供的產(chǎn)品樣本中選取 [20]。工作臺要求的最高速度 10m/min。1數(shù)控裝置 2伺服系統(tǒng) 3伺服電動機(jī) 4執(zhí)行部件 5反饋信號發(fā)生器圖 3—1 半閉環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 工作臺機(jī)構(gòu)傳動設(shè)計(jì)工作臺機(jī)構(gòu)傳動系統(tǒng)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)，伺服電動機(jī)通過同步齒形帶與絲杠聯(lián)接。反饋信號發(fā)生器 5 發(fā)出反饋信號并送至伺服系統(tǒng)與數(shù)控裝置發(fā)來的指令相比較，檢查指令是否被正確的執(zhí)行。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來自數(shù)控12 / 75系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動機(jī)和驅(qū)動機(jī)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(yùn)動。此外，進(jìn)給伺服水平以及 PC 功能也是衡量數(shù)控檔次的標(biāo)準(zhǔn)。中檔數(shù)控機(jī)床有 RS232 或 DNC 接口。高檔的還有三維動態(tài)圖形顯示。 低檔數(shù)控機(jī)床一般只有簡單的數(shù)碼管顯示或簡單的 CRT 字符顯示。m，11 / 75進(jìn)給速度為 15m/min~24m/min 為中檔；分辨率為 ，進(jìn)給速度為15m/min~100m/min 為高檔。 分辨率為 10181。半閉環(huán)系統(tǒng)的控制精度介于開環(huán)與閉環(huán)之間。這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括機(jī)械傳動環(huán)節(jié)，因此，可獲得穩(wěn)定的控制特性。所以，閉環(huán)控制數(shù)控機(jī)床主要用于一些精度要求高和速度高的精密大型數(shù)控機(jī)床，如鏜銑床、超精車床、超精磨床等。采用閉環(huán)控制的數(shù)控機(jī)床可以消除由于傳動部件制造中存在的精度誤差給工件加工帶來的影響，從而得到很高的加工精度。 這類機(jī)床數(shù)控裝置中插補(bǔ)器發(fā)出的指令信號與工作臺末端測得的實(shí)際位置反饋信號進(jìn)行比較。工作臺的移動速度和位移量是由輸入脈沖的頻率和脈沖數(shù)決定的。10 / 75 按伺服系統(tǒng)的類型分類根據(jù)有無檢測反饋元件及其檢測裝置，機(jī)床的伺服系統(tǒng)可分為開環(huán)伺服、閉環(huán)伺服和半閉環(huán)伺服。對位移和速度進(jìn)行嚴(yán)格的不間斷控制，即可以加工曲線或者曲面零件，如凸輪及葉片等。 輪廓控制又稱為連續(xù)軌跡控制。其路線和移動速度是可以控制的。 直線切削控制又稱平行切控制。 如數(shù)控線切割機(jī)床、數(shù)控電火花加工機(jī)床、數(shù)控激光切割機(jī)床、數(shù)控火焰切割機(jī)床等。加工中心是帶有自動換刀裝置，在一次裝卡后可以進(jìn)行多種工序加工的數(shù)控機(jī)床。 數(shù)控機(jī)床的分類 [3] 目前，數(shù)控機(jī)床品種齊全，規(guī)格繁多，可從不同角度和按照多種原則進(jìn)行分類。圖 2—1 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床主機(jī)的結(jié)構(gòu)有下面幾個(gè)特點(diǎn)：1）由于采用了高性能的主軸及進(jìn)給伺服驅(qū)動裝置，簡化了數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動結(jié)構(gòu)，傳動鏈較短；2）數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動態(tài)特性，動態(tài)剛度、阻尼精度、耐磨性以及抗熱變形性能，適應(yīng)連續(xù)自動化加工；3）較多地采用高效傳動件，如滾珠絲杠副、直線滾動導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌等。8 / 75第 2 章 數(shù)控機(jī)床的組成和分類 數(shù)控機(jī)床的組成數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機(jī)床主機(jī)組成（如圖 2—1 所示） 。滾珠絲杠的支承采用兩端固定，可使絲杠具有最大的剛度。 “V—平”導(dǎo)軌貼塑，可降低摩擦系數(shù)也可提高使用壽命。7 / 751 上工作臺 2頭架 3工件 4尾架圖 3—1 工作臺回轉(zhuǎn)機(jī)理MK1332 數(shù)控外圓磨床主要用于圓柱類零件、圓錐面和凸輪軸頸的磨削。在點(diǎn) A 上以 R 為半徑對該工件施以力P 時(shí)，工作臺則能相對軸心 O 回轉(zhuǎn) [4][8]。而上工作臺還應(yīng)能夠進(jìn)行回轉(zhuǎn)，以實(shí)現(xiàn)磨錐的需要。它可以消除反向間隙并施加預(yù)緊，有助于提高定位精度和剛度。因此，行程不太長的直線運(yùn)動機(jī)構(gòu)常用滾珠絲杠螺母副 [2]。工作臺有兩種驅(qū)動形式：液壓驅(qū)動和滾珠絲杠驅(qū)動。如采用開環(huán)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制、機(jī)床結(jié)構(gòu)簡單、成本低、工作比較穩(wěn)定、調(diào)試方便，但精度不高；如采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)進(jìn)行控制，可獲得穩(wěn)定的控制特性，還可以獲得比較滿意的精度和速度。、4176。動力參數(shù)包括電動機(jī)的功率、液壓缸的牽引力、液壓馬達(dá)或步進(jìn)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等。2）標(biāo)準(zhǔn)化工具或夾具的安裝尺寸。機(jī)床的尺寸參數(shù)是指機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)的尺寸參數(shù)，通常包括以下尺寸。5 / 75 設(shè)計(jì)參數(shù)和方案確定 機(jī)床主要技術(shù)參數(shù)機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)包括機(jī)床的主參數(shù)和基本參數(shù)，基本參數(shù)包括尺寸參數(shù)、運(yùn)動參數(shù)及動力參數(shù)。如果缺少完善的售后服務(wù)，往往不能及時(shí)排除設(shè)備故障，將會在一定程度上影響機(jī)床的利用率，這些因素都會增加綜合生產(chǎn)費(fèi)用。推廣數(shù)控機(jī)床的最大障礙是設(shè)備的初始投資大。數(shù)控機(jī)床節(jié)省了大量的工藝裝備費(fèi)用，使綜合費(fèi)用下降。目前有向中批量發(fā)展的趨勢。數(shù)控機(jī)床設(shè)備費(fèi)用高昂，與大批量生產(chǎn)采用的專用機(jī)床相比其效率還不夠高。數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍正在不斷擴(kuò)大，但它并不能完全代替其他類型的機(jī)床，也還不能以最經(jīng)濟(jì)的方式解決機(jī)械加工中的所有問題。數(shù)控機(jī)床在應(yīng)用中也有不利的一面，如提高了起始階段的投資，對設(shè)備維護(hù)的要求高，對操作人員的技術(shù)水平要求高等。4 / 75用數(shù)控機(jī)床加工零件，能準(zhǔn)確地計(jì)算零件的加工工時(shí)，并有效簡化了檢驗(yàn)和工夾具、半成品的管理工作。使用數(shù)控機(jī)床加工零件時(shí)，分?jǐn)傇诿總€(gè)零件上的設(shè)備費(fèi)用是較昂貴的。數(shù)控機(jī)床移動部件的快速移動和定位均采用了加速與減速措施，由于選用了很高的空行程運(yùn)動速度，因而消耗在快進(jìn)、快退和定位的時(shí)間要比一般機(jī)床少的多。數(shù)控機(jī)床能有效的減少這兩部分時(shí)間，因而加工生產(chǎn)率比一般機(jī)床高的多。數(shù)控機(jī)床是以數(shù)字形式給出指令進(jìn)行加工的，由于目前數(shù)控裝置的脈沖當(dāng)量一般達(dá)到了 ，而且進(jìn)給傳動鏈的反向間隙與絲杠螺距誤差等均可由數(shù)控裝置進(jìn)行補(bǔ)償，因此，數(shù)控機(jī)床能達(dá)到比較高的加工精度和質(zhì)量穩(wěn)定性。3 / 75 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的優(yōu)點(diǎn)利用數(shù)控機(jī)床加工改型零件，只需要重新編制程序就能實(shí)現(xiàn)對零件的加工。為了適應(yīng) FMC、FMS 以及進(jìn)一步聯(lián)網(wǎng)組成 CIMS 的要求，先進(jìn)的 CNC 系統(tǒng)為用戶提供了強(qiáng)大的聯(lián)網(wǎng)功能，除有 RS232 串行接口、RS422 等接口外，還帶有遠(yuǎn)程緩沖功能的 DNC 接口，可實(shí)現(xiàn)幾臺數(shù)控機(jī)床之間的數(shù)據(jù)通信和直接對幾臺數(shù)控機(jī)床進(jìn)行控制。數(shù)控機(jī)床的可靠性一直是用戶最關(guān)心的。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展已模糊了粗、精加工工序的概念。隨著人工智能在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的不斷滲透與發(fā)展，為適應(yīng)制造業(yè)生產(chǎn)柔性化、自動化發(fā)展需要，智能化正成為數(shù)控機(jī)床及發(fā)展的熱點(diǎn)，它不僅貫穿在生產(chǎn)加工的全過程，還貫穿在產(chǎn)品的售后服務(wù)和維修中。采用柔性自動化設(shè)備或系統(tǒng)，是提高加工精度和效率，縮短生產(chǎn)周期，適應(yīng)市場變化需求和提高競爭力的有效手段。提高生產(chǎn)率是數(shù)控機(jī)床追求的基本目標(biāo)之一。 數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 [13]1. 高精度化現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的發(fā)展、新材料及新零件的出現(xiàn)，對精密加工技術(shù)不斷提出新的要求，提高加工精度，發(fā)展新型超精密加工機(jī)床，完善精密加工技術(shù)，適應(yīng)現(xiàn)代科技的發(fā)展，已經(jīng)成為數(shù)控機(jī)床的發(fā)展方向之一。目前，在數(shù)控技術(shù)領(lǐng)域中，我國和先進(jìn)的工業(yè)國家之間還存在著不小的差距，但這種差距正在縮小。近年來，由于引進(jìn)了國外的數(shù)控系統(tǒng)與伺服系統(tǒng)的制造技術(shù)，使我國數(shù)控機(jī)床在品種、數(shù)量和質(zhì)量方面得到了迅速的發(fā)展。后來，又經(jīng)過改進(jìn)并開展自動編程技術(shù)的研究，數(shù)控機(jī)床于 1955 年進(jìn)入實(shí)用階段，這對于加工復(fù)雜曲面的發(fā)展起了重要作用 [3]。后來受美國空軍委托，帕森斯公司與麻省理工學(xué)院伺服機(jī)構(gòu)研究所合作進(jìn)行研制工作。1 / 75 數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生和發(fā)展數(shù)控機(jī)床是在機(jī)械制造技術(shù)和控制技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。隨著微電子和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的性能日臻完善，數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。數(shù)控機(jī)床就是為了解決單件、小批量、特別是復(fù)雜型面零件加工的自動化并保證質(zhì)量要求而產(chǎn)生的，它為單件、小批生產(chǎn)的精密復(fù)雜零件提供了自動化加工手段。在機(jī)械產(chǎn)品中，單件與小批量產(chǎn)品占到70%~80%[1]，這類產(chǎn)品一般都采用通用機(jī)床加工，當(dāng)產(chǎn)品改變時(shí)，機(jī)床與工藝裝備均需作相應(yīng)的變換和調(diào)整。汽車、拖拉機(jī)與家用電器等行業(yè)的產(chǎn)品零件，為了解決高產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的問題，多采用專用的工藝裝備、專用自動化機(jī)床或?qū)Ｓ玫淖詣由a(chǎn)線和自動化車間進(jìn)行生產(chǎn)。激烈的市場競爭使產(chǎn)品研制生產(chǎn)周期越來越短。關(guān)鍵詞 數(shù)控磨床 工作臺 滾珠絲杠 貼塑導(dǎo)軌I / 75AbstractAlong with the rapid development of the manufacturing sector, the traditional processing equipment has been unable to undertake the processing precision, plex parts of the surface, NC Machine good precision and CNC machining systems can meet this requirement. Abroad CNC machine tools more expensive than domestic prices high 50% ~ 60%. bine market research and graduate of the actual design, structural design workstations Grinder. CNC Grinder against the crawling stage, flutter, feed rigid lowball screw, determine the use of ball screw driven workstations, ball screw and motor uses synchronous belt link Guide laminating workstations, thereby improving the lubrication conditions, but also play a role in damping, MK1332 CNC Cylindrical Grinder crawl, flutter phenomenon to be an effective solution to improve the quality of the parts processing。工作臺型面采用平面形式，減少工作臺的質(zhì)量、轉(zhuǎn)動慣量，使系統(tǒng)有更快的響應(yīng)特性。針對數(shù)控磨床工作臺存在的爬行、顫振現(xiàn)象，進(jìn)給滾珠絲杠剛性低問題，確定了采用滾珠絲杠帶動工作臺，滾珠絲杠和電動機(jī)之間采用同步齒形帶聯(lián)接，工作臺導(dǎo)軌貼塑，從而改善了潤滑條件，同時(shí)也起到減振作用，MK1332 數(shù)控外圓磨床的爬行、顫振現(xiàn)象得到有效解決，提高了零件加工質(zhì)量；絲杠采用兩端固定支承，滾動軸承背靠背組配，剛性可提高一倍。 / 75摘 要隨著制造業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的加工設(shè)備已無法承擔(dān)加工高精度、復(fù)雜型面零件的要求，數(shù)控機(jī)床良好的加工精度和數(shù)控系統(tǒng)可滿足此要求。而國外的數(shù)控機(jī)床比較昂貴，其價(jià)格要比國內(nèi)高 50%~60%，結(jié)合市場調(diào)研和畢業(yè)設(shè)計(jì)的實(shí)際，進(jìn)行磨床工作臺結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。位置檢測裝置采用高分辨率的脈沖編碼器，通過半閉環(huán)控制測量工作臺的直線位移。本機(jī)床對提高加工質(zhì)量和效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期有積極的意義。 Screw using both fixed supports, Rolling backup, rigid be doubled. Position detection device using highresolution pulse encoder, through halfclosed loop con