【正文】 TNI，尺寸（內徑外徑寬度）為35mm80mm21mm，選用油脂潤滑。所以選擇軸承內徑d為35mm，以滿足滾珠絲杠結構的需要。 因為滾珠絲杠螺母副擬采用兩端固定的支承方式，所以將選用60176。故 （5—31） （5—32）DFF組合徑向系數(shù)X軸向系數(shù)Y2分別為。已知軸承的工作轉速與滾珠絲杠的當量轉速相同，?。惠S承的基本額定壽命，軸承所承受的軸向載荷。 （5—27）計算軸承的當量軸向載荷。⑨確定滾珠絲杠螺母副的預緊力由式（225）得 （5—25）⑩確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號由式（233）計算軸承所承受的最大軸向載荷。估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m。⑦按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。查表中預載選取預加載荷系數(shù)，則 （5—21）確定滾珠絲杠預期的額定動載荷Cam。查表得，根據(jù)載荷性質，有輕微沖擊，取載荷系數(shù)；查表得，根據(jù)初步選擇滾珠絲杠的精度等級為2級精度，取精度系數(shù)；查表230，一般情況下可靠性應達到97%，故可靠性系數(shù)。 （5—18）⑤由式（218）計算滾珠絲杠螺母副的平均載荷Fm。立式加工中心滾珠絲杠的計算 表57切削力的計算切削方式軸向載荷/N進給速度/(m/min)時間比例（%） 備注強力切削10一般切削（粗加工） 30精細加工（精加工）50快移和鉆鏜定位10③計算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉速ni。 （5—11）W1為主軸箱重力的95%，即W1=95%其中=40000N②由式（211a）計算最小負載力Famin。根據(jù)表21可得工作臺縱向切削分力F橫向切削分力Fc和垂向切削力Fv分 （5—5） （5—6） （5—7）進給系統(tǒng)導軌摩擦力的計算 ①計算在切削狀態(tài)下的導軌摩擦力，此時導軌摩擦系數(shù)，查表得導軌緊固力，則 （5—8） ②計算在不切削狀態(tài)下的導軌摩擦力和導軌靜摩擦力F0。(3)設計計算 主切削力及其切削分力計算①計算主切削力Fz。 ④采用伺服電機驅動。 ②工作臺導軌采用滾動直線導軌。 表56切削狀況表 切削方式進給速度/(m/min) 時間比例/(%) 備注 強力切削 10主電動機滿功率下切削 一般切削 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速進給 18 10空載條件下工作臺快速進給(2)總體方案設計 為了滿足以上設計要求，采取以下技術方案。m，加工中心的工作壽命為20000h（即工作時間為10年）。工作臺采用滾動直線導軌，導軌的動、,主軸箱的定位精度為20181。其具有以下特點： (1)傳動效率高，摩擦損失?。? (2)適當預緊可消除螺紋間隙，反向時可以消除空載死區(qū)，使絲杠定位精度高，剛度好； (3)運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高； (4)具有可逆性，既可以從旋轉運動變成直線運動，也可以從直線運動轉換為旋轉運動； (5)磨損小，使用壽命長； (6)制造工藝復雜，成本高。 滾珠絲杠螺母副是直線運動與回轉運動能相互轉換的新型傳動裝置，在絲杠和螺母上都有半圓弧形的螺旋槽，當他們套裝在一起便形成了滾珠的螺旋滾道。表52溫度系數(shù)工作溫度/176。 ——溫度系數(shù)，參見表溫度系數(shù)； ——接觸系數(shù)，參見表接觸系數(shù)； ——精度系數(shù)，參見表溫度系數(shù)； ——載荷系數(shù)，參見表載荷系數(shù)； ——額定動載荷（N）； F——計算載荷（N）。則可以預選型號為GGB30AA的滾動直線導軌。導軌的承載量與導軌規(guī)格一般由下表中所列的經驗關系。故本課題中加工中心選用滾動直線導軌。反向器兩端裝有防塵密封端蓋，可以有效防止灰塵、屑末進入滑塊內部。在滑塊的端部，鋼球又通過反向裝置（反向器）進入反向孔再進入導軌上的滾道。 滾動直線導軌是由導軌、滑塊 、鋼球、反相器、保持架、密封端蓋及擋板組成。放置。蝸輪采用拼鑄式蝸輪，在鑄鐵的輪芯上加鑄青銅齒圈。蝸輪蝸桿的兩軸線可成任意角度，有利于結構的緊湊設計，同時相比于齒輪傳動而言，蝸桿傳動更加平穩(wěn)，且成本較低。本課題中選擇了圓盤式刀庫，刀庫將放置在立柱的上面，由于鏈傳動和帶傳動一般用于平行軸間的傳動，結構不夠緊湊，不利于刀庫在立柱上的安裝。④傳動比穩(wěn)定，瞬時傳動比和平均傳動比均為恒定值(4)蝸輪蝸桿蝸桿傳動是在空間交錯兩軸間傳遞運動的一種機構，兩軸線之間可以以任意角度交叉，一般為90176。主要具有以下優(yōu)點：①效率高，在四重常見機械傳動中，齒輪傳動的效率最高。（3）齒輪傳動 齒輪傳動的應用最為廣泛。這種傳動方式與帶傳動相比，無滑動和打滑現(xiàn)象，能保持較準確地傳動比，傳動效率高，由于無需張緊而對軸徑向力較小，結構緊湊，且適應在溫度高、濕度高的環(huán)境下工作，成本較低。(2)鏈傳動這種傳動是一種撓性傳動，由鏈條和鏈輪（小鏈輪和大鏈輪）組成。當主動輪轉動時，借助皮帶和帶輪之間的摩擦或嚙合，將動力通過皮帶傳遞給從動輪。一般有以下幾種方式：(1)帶傳動帶傳動為一種撓性傳動。選擇任意選擇刀具中的刀具編碼方式。但是放回的刀具必須放回原來的刀座中。識別器可以通過刀座上的編碼來選擇旁邊刀座中的刀具。③編碼附件方式編碼附件方式可以分為編碼鑰匙、編碼卡片、編碼桿和編碼盤，編碼鑰匙應用最為廣泛。故此種刀庫的編碼識別器可以放在較適合的地方，不用受刀柄結構限制。②刀座編碼方式該編碼方式對每個刀座進行編碼，同時對刀具也編碼，將刀具擺放到與其編碼相同的刀座中，進行換刀動作時，刀盤轉動，各個刀座依次轉過編碼識別器，找到需要的刀座后，刀盤便停止轉動。這樣每一把刀具在加工中就可以重復使用，刀具使用完之后，不需要放回原來的刀座中，也就不存在因為刀具放置順序錯誤而引發(fā)事故。故相比于順序換刀，刀具數(shù)量可相應減少，同時刀庫也會小一些。當所需刀具被選中后，刀庫會將刀具送到換刀位置，等待通過刀庫和主軸的相對運動來實現(xiàn)刀具的交換。(2)任意選擇刀具 這種方式使通過指令控制任意選擇刀具，刀具在刀庫中可以隨意擺放，不必受加工順序的限制。同時，裝刀時必須非常小心，必須得按照預先指定的工藝加工流程對應的安放刀具，否則極易損壞設備。該方法不需要刀具識別裝置，驅動控制也比較簡單，工作可靠。以下是刀盤的零件圖： 圖43 刀盤 (1)順序選擇刀具 刀具按照預定的工序先后順序插入刀庫的刀座中，使用時按順序轉到取刀位置。 圖41 刀庫總體布局圖 上一工序結束后執(zhí)行換刀指令，主軸定向準停，主軸箱帶動主軸快速上升到換刀位置，做好換刀準備，如圖（a)所示；主軸向上移動，上一把刀具進入刀庫交換刀具的空位，刀具被刀庫夾緊，主軸內的刀具夾緊裝置放松，刀具被松開，如圖（b)所示；主軸箱上升，從主軸錐孔中將刀拔出，主軸上的刀具放回刀庫的空刀座中，如圖（c）所示；刀庫轉位，按照程序指令要求將選好的的刀具轉到下一個工序所要用的刀具位置，主軸孔吹氣進行清洗，如圖（d）所示；主軸箱下降，將新刀插入主軸錐孔，主軸內刀具夾緊裝置將刀柄夾緊，如圖（e）所示；主軸快速向下移動回到加工位置，進行下一工序的加工，如圖（f）所示。：主電機功率：，主軸轉速范圍20~8000r/min 主軸錐孔序號：IOS№40 滾珠絲杠直徑：φ40mm；行程（Y軸）：600mm； 快速移動速度：18000mm/min Y軸承載重量：4000N； 定位精度：，重復定位精度：； 刀庫容量：24把，刀柄規(guī)格：BT40.5. 成果展現(xiàn)形式：論文及圖紙。 ，包括主軸、立柱和刀庫三個部件。由于輸出轉矩較小，這種傳動主要用于小型數(shù)控機床低轉矩特性要求的主軸，可以減小傳動中的振動和噪聲。近年來采用的交流伺服電動機，功率可以很大，而且其輸出功率與消耗的功率又保持同步，效率很高。（2）傳動方式 圖32 傳動方式①主軸電動機直接驅動 如圖81（a）所示，電動軸與主軸用聯(lián)軸器同軸連接，大大簡化主軸箱和主軸結構，有效地調高了主軸部件的剛度。 ②前支承采用高精度雙列向心推力軸承，向心推力球軸承具有良好的高速性能，主軸最高轉速可達4000r/min，但它的承載能力小，因而適用于高速、輕載和精密的數(shù)控機床的主軸。此配置方式使主軸的綜合剛度大幅提高，可以滿足強力切削的要求。 （1）支承方式 ①前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和60176。（2）任意選擇刀具 刀具在到庫中任意擺放，每把刀具（或刀座）上都有代碼，自動換刀時，刀庫旋轉，每把刀具（或刀座）都經過“刀具識別裝置”進行識別。刀具的選擇方式通常有兩種方式：（1）順序選擇刀具 刀具按預定工序的先后順序插入刀庫刀座中，使用時按順序轉到取刀位置。（3）鏈式刀庫， 其結構有較大的靈活性，單排鏈式刀庫置于機床立柱側面，可容納45把刀具，如刀具儲存量過大，將使刀庫過高。（2）鼓輪彈侖式刀庫， 又稱刺猬式刀庫，這種刀庫結構緊湊。采用這種結構可以簡化取刀動作。在加工中心和精度較高的數(shù)控機床進給運動中，得到普遍應用。安裝時中心距要求嚴格，且?guī)c帶輪的制造工藝復雜。（2）經同步帶傳動的進給系統(tǒng)這種連接形式的機械結構比較簡單。電動機與絲杠間的連接主要有三種方式：(1)帶有齒輪傳動的進給運動 采用齒輪副達到一定的降速比要求，由于齒輪制造中存在誤差及一定降速比要求，由于齒輪制造中存在誤差及一定的齒側間隙，對于傳動正常工作必要的齒側間隙會造成進給系統(tǒng)的反向失動量，也會影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。廣泛應用于對精度有較高要求的機械設備，如機床和CNC 數(shù)控設備、裝配線和材料夾持自動生產、激光加工設備、機器人、自動化生產線等對工藝精度、加工效率和工作可靠性等要求相對較高的設備?，F(xiàn)在比較常用的步進電機包括反應式步進電機( VR) 、永磁式步進電機( PM) 、混合式步進電機( H B)和單相式步進電機。脈沖的相序反向，則位移的方向反向。對步進電機輸入一個控制脈沖，則輸出一個位移（角位移或直線位移）稱為一步。（1）步進電機 步進電機是一種將電脈沖轉換成相應的機械角位移或直線位移的控制電動機。(2)一端固定一端游動 該支撐方式與前一種支撐方式不同之處在于，絲杠一端固定一端游動，該方式通過結構設計，讓絲杠一端（一般為電機軸端）固定，另一端能游動，絲杠可以自由伸長；由于沒有預拉伸軸承的軸向載荷不大，可以支承絲杠高速運轉，提高進給速度。 滾珠絲杠的支承方式：(1)兩端固定 目前大部分的普通數(shù)控機床的滾珠絲杠副采用兩端固定的支承方式，絲杠兩端通過配對好的角接觸推力球軸承進行支承，絲杠兩端均為固定，不能自由伸縮。兩個齒輪分別與兩端對應內齒圈嚙合。 （3）齒差式預緊結構。這種結構簡單，有利于提高剛性。簡單易實現(xiàn)，但是精度很低。 滾珠絲杠的預緊方式：（1）雙螺母調整間隙實現(xiàn)預緊結構。正常工作壽命可達到10—20年。 （2）高壽命：滾珠絲杠一般淬硬至HRC56以上，在滾動回轉下，工作載荷不大，一般都能保證運轉200萬次以上，比梯形絲杠壽命提高5—10倍。其作功效率都在90gb上。方位上，淬硬加工后必須保證45176。 圖31 導軌樣式圖 滾珠絲杠可以作為滾動軸承的一種變形，由于使用場合的不同，有單螺母或雙螺母，可以是單插管、雙插管或三插管；也可以是插管外循環(huán)或塞塊內循環(huán)。如圖5所示，這兩種滾動導軌相比，承受切向力時，歌德式滾動導軌由于滾珠完全被約束住，故無側向偏移，切向剛性非常穩(wěn)定；而圓弧式滾動導軌在切向力的垂直方向無完全約束，且接觸形式為圓弧型，會產生一定的偏移，致使接觸角發(fā)生改變影響導軌的性能。滾動導軌相比于滑動導軌所具有的較大的接觸面積而言，具有“最小的接觸面積”的特點，能極大地減小摩擦，從而使機床的響應更迅速，快移速度更高，非常適合于復雜外形的精密零件加工。與滑動導軌區(qū)別的是，滾動直線導軌采用了鋼球或滾柱做為滾動體，其與導軌的接觸特點為點接觸或線接觸，擁有摩擦系數(shù)小的特點。所以，這種換刀方式主要用于鉆床，也適用于銑鏜類和數(shù)控組合機床。當水平方向的主軸在進行切削加工時，需要更換刀具的主軸轉換到換刀位，由刀具交換裝置進行提前換刀