【正文】 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 計算轉(zhuǎn)速 nj 是傳動件傳遞全部功率時的最低轉(zhuǎn)速，各個傳動軸上的計算轉(zhuǎn)速可以從轉(zhuǎn)速圖上直接得出如表 31所示 : 表 31 各 軸的計算轉(zhuǎn)速 各軸功率和扭矩計算： 已知一級齒輪傳動效率為 （包括軸承），則： Ⅰ軸： P1=Pd = = KW Ⅱ軸： P2=P1 = = KW III 軸： P3=P2 = = KW Ⅰ軸扭矩： T1=9550P1/n1 =9550 Ⅱ軸扭矩： T2=9550P2/n2 =9550 III 軸扭矩： T3=9550P3/n3 =9550 [φ ]是每米長度上允許的扭轉(zhuǎn)角（ deg/m），可根據(jù)傳動軸的要求選取，其選取的原則如表 32 所示 : 表 32 許用扭轉(zhuǎn)角選取原則 軸 主軸 一般傳動軸 較低的軸 [φ ]（ deg/m） 根據(jù)表 22確定各軸所允許的扭轉(zhuǎn)角如表 33 所示 : 表 33 許用扭轉(zhuǎn)角的確定 軸 Ⅰ Ⅱ III [φ ]（ deg/m） 1 1 1 把以上確定的各軸的輸入功率 N=、計算轉(zhuǎn)速 nj（如表 21）、允許扭轉(zhuǎn)角 [φ ]（如表 23）代入扭轉(zhuǎn)剛度的估算公式 []Td ?? (33) 軸 Ⅰ Ⅱ III 計算轉(zhuǎn)速（ r/min） 1500 750 173 第 3章 機(jī)床主軸箱的設(shè)計 17 可得各個傳動軸的估算直徑： Ⅰ軸： d1= 取 d1=30mm Ⅱ軸： d2= 取 d1=35mm 主軸 軸徑尺寸的確定： 已知銑床最大加工直徑為 Dmax=400mm, 則： 主軸前軸頸直徑 D1=177。因此，必須保證傳動軸有足夠的剛度。剛度要求軸在載荷下（彎曲，軸向，扭 轉(zhuǎn)）不致產(chǎn)生過大的變形（彎曲，失穩(wěn)，轉(zhuǎn)角）。因此疲勞強(qiáng)度一般不是主要矛盾。強(qiáng)度要求保證軸在反復(fù)載荷和扭轉(zhuǎn)載荷作用下不發(fā)生疲勞破壞。 由此擬定主傳動系統(tǒng)圖、轉(zhuǎn)速圖以 及主軸功率特性圖分別如圖 3圖 3圖 33。 變速箱的變速級數(shù) : Z=lg Rnp/lg Rdp=lg30/ lg 3= (32) 取 Z=3 確定各齒輪副的齒數(shù)： 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 取 S=114 由 u=2 得 Z1=38 Z1′ =76 由 u= 得 Z2=68 Z2′ =46 由 u= 得 Z3=94 Z3′ =20 如取總效率η =，則電動機(jī)功率 P=。 轉(zhuǎn)速圖的擬定 根據(jù)交流主軸電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速和基本轉(zhuǎn)速可以求得交流主軸電動機(jī)的恒功率轉(zhuǎn)速 范圍 Rdp=nmax/nd=4500/1500=3 （ 31） 而主軸要求的恒功率轉(zhuǎn)速范圍 Rnp= nmax/nd=4500/150=30 ,遠(yuǎn)大于交流主軸電動機(jī)所能提供的恒功率轉(zhuǎn)速范圍，所以必須串聯(lián)變速機(jī)構(gòu)的方法來擴(kuò)大其恒功率轉(zhuǎn)速范圍。由于交流調(diào)速電動機(jī)的體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，動態(tài)響應(yīng)快，沒有電刷，能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流調(diào)速電動機(jī)高，磨損和故障也少，所以在中小功率領(lǐng)域，交流調(diào)速電動機(jī)占有較大的優(yōu)勢，鑒于此，本設(shè)計選用交流調(diào)速電動機(jī)。因此，要較準(zhǔn)確合適的選用傳動功率。 第 3章 機(jī)床主軸箱的設(shè)計 13 主傳動中各傳動件的尺寸都是根據(jù)其傳動的功率確定的，如果傳動效率定的過大，將使傳動件的尺寸笨重而造成浪費(fèi)，電動機(jī)常在低負(fù)荷下工作，功率因數(shù)太小從而浪費(fèi)能源。 3. 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 第 3 章 機(jī)床主軸箱的設(shè)計 主軸箱的設(shè)計要求 1. 具有更大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn) 無級調(diào)速。運(yùn)動的實際值可進(jìn)行連續(xù)比較，即使最小的偏差也可以得到糾正，因此提高了軸的運(yùn)動精度。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 數(shù)控系統(tǒng)選型 數(shù)控系統(tǒng)采用的是西門子 405，因為此系統(tǒng)提供了龍門軸的同步功能。 主軸箱的左右移動為 Y軸，為了保證 Y軸的 傳動精度，并使絲杠只受水平軸向力，故采用伺服電動機(jī)與滾珠絲杠直聯(lián)方式。當(dāng)然，為了保護(hù) Z軸進(jìn)給機(jī)構(gòu)的精度，還在滑臺上裝有兩個平衡油缸。 Z 軸的安全問題。 主軸箱的上下垂直運(yùn)動 Z軸采用滾珠絲杠副傳動。 設(shè)計進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)的構(gòu)思如下： X 軸的進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用雙邊齒輪齒條副加重預(yù)壓滾動直線導(dǎo)軌副， Y 軸與 X 軸采用大直徑預(yù)壓滾珠絲杠副加硬導(dǎo)軌副，且導(dǎo)軌滑動部分貼有工程塑料，避免低速時產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，而且導(dǎo)軌部 分設(shè)計有斜鑲條可調(diào)裝置。 龍門框架采用的 是整體龍門架的設(shè)計概念，即把橫梁與左右立柱設(shè)計成一體，雖然使鑄造和裝配調(diào)整時的難度加大，但整體龍門框架的剛性更好，更重要的是使主軸箱、滑臺等部件有了裝配基準(zhǔn)。 我 把導(dǎo)軌面設(shè)計在床身的兩下側(cè)，主要是考慮力的傳遞方向與卸荷問題。床身的上平面即工作臺面設(shè)計有 K 條 T形槽，為方便床身工作臺面和 T形槽的精刨加工，槽完全貫通。 機(jī)械部分設(shè)計 第 2章 數(shù)控龍門銑床總體方案設(shè)計 9 整機(jī)分為床身、龍門架、滑臺、主軸箱、三軸進(jìn)給驅(qū)動機(jī)構(gòu)機(jī)械部分 及相關(guān)數(shù)控伺服部分。（ 2）機(jī)床的動態(tài)響應(yīng)好。 工作臺移動 龍門銑床的最大 特 點是：（ 1）造價便宜 ,容易制造生產(chǎn) 。 設(shè)計方案 我 設(shè)計 的主要內(nèi)容是 工作臺移動 數(shù)控龍門銑床。 機(jī)床的設(shè)計要求 本機(jī)床的設(shè)計，符合國家機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。 、工件，裝卸、夾緊方便。 ：整機(jī)靜剛度、整機(jī)的運(yùn)動性能、整機(jī)的熱特性。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 8 第 2 章 數(shù)控 龍門銑床 總體方案設(shè)計 數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計方案由以下三部分組成： ：主要尺寸規(guī)格、運(yùn)動參數(shù)（轉(zhuǎn)速和進(jìn)給范圍 )、動力參數(shù)（電機(jī)功 率，最大拉力）。 全閉環(huán)系統(tǒng)適用于具有傳動部件精度高，性能穩(wěn)定，使用過程溫度差變化不大的高精度數(shù)控機(jī)床。后者用以對驅(qū)動電機(jī)軸位置檢測并反饋到數(shù)控系統(tǒng)或伺服系統(tǒng)形成半閉環(huán)控制若不需要檢測裝置到形成 開環(huán)控制。 數(shù)控裝置的基本組成框圖如 圖 13： 第 1章 緒論 7 圖 13數(shù)控裝置 的基本組成 程序編制的一般步驟： 圖 14 表示的零件圖到成品的全過程，虛線框圖中即為程序編制的內(nèi)容及步驟。 5．機(jī)床主機(jī) 主機(jī)是數(shù)控機(jī)床的主體，包括床身、主軸、進(jìn)給機(jī)構(gòu)等機(jī)械部件。包括主軸驅(qū)動單元、進(jìn)給驅(qū)動單元、主軸電機(jī)和進(jìn)給電 機(jī)等。他能完成信息輸入、存儲、變換、插補(bǔ)運(yùn)算以及實現(xiàn)各種控制功能。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 6 圖 12數(shù)控機(jī)床的組成 2．?dāng)?shù)控裝置 它是數(shù)控機(jī)床的核心。 數(shù)控機(jī)床的組成及工作原理 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 12： 1．控制介質(zhì) 控制介質(zhì)是存貯 數(shù)控加工所需要的全部動作和刀具相對于工作位置信息的媒介物，它記載著加工零件的加工程序。 7．提高工人素質(zhì)，促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步。 5．節(jié)約大量工裝費(fèi)用，降低生產(chǎn)成本。 3．提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低廢品損失。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的特點 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床有以下 特點： 1．價格便宜，其性能價格比適中。但只能加工柱面，且成本高，其性能價格比下降。 第 1章 緒論 5 （ 2） .交流點位式 它采用交流電機(jī)變頻驅(qū)動，用光柵數(shù)字點位控制?？杉庸ゅF面、螺紋、簡單外形的曲面等，十分靈活。 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床的分類 以驅(qū)動和定位方式劃分，經(jīng)濟(jì)數(shù)控系統(tǒng)可分為以下三類： （ 1） .步進(jìn)電 機(jī)式 采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動與定位，是開環(huán)系統(tǒng)，不采用其他措施進(jìn)行補(bǔ)償位置誤差。 （ 4） .混合控制機(jī)床 它集中了上述三種控制方式的特點。這種控制方式介于開環(huán)與閉環(huán)之間，精度沒有閉環(huán)高，調(diào)試比閉環(huán)方便。它適用于一般要求的中、小型數(shù)控機(jī)床。 按控制方式分類 （ 1） .開環(huán)控制數(shù)控機(jī)床 在開環(huán)控制中，機(jī)床沒有檢測反饋裝置，如圖 11，數(shù)控裝置發(fā)出信號的流程是單向的，所以不存在系統(tǒng)穩(wěn)定性問題，故機(jī)床加工精度不高，其精度主要取決于伺服系統(tǒng)的性能。 （ 3）輪廓控制數(shù)控機(jī)床 這種機(jī)床 的控制裝置能夠同時對兩個或兩個以上坐標(biāo)軸進(jìn)行連續(xù)控制。 按運(yùn)動方式分類 （ 1）點位控制數(shù)控機(jī)床 這類機(jī)床的數(shù)控裝置只能控制機(jī)床移動部件從一個位置（點）精確的移動到另一個位置（點），在移動過程中不進(jìn)行任何切削加工。 （ 3）多坐標(biāo)數(shù)控機(jī)床 其特點是數(shù)控裝置的軸數(shù)較多，機(jī)床結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜。 （ 2）數(shù)控加工中心機(jī)床 它是在一般數(shù)控機(jī)床上加裝一個刀庫和自動換刀裝置而構(gòu)成的一種帶自動換刀裝置的 數(shù)控機(jī)床。在加工制造方面，采用計算機(jī)輔助制造技術(shù)（ CAM），使計算機(jī)參與從零件材料選擇到加工和裝配檢驗直至成品出庫的整個過程。隨著數(shù)控技術(shù)向其他行業(yè)的推廣，計算機(jī)技術(shù)、成組技術(shù)及系統(tǒng)等技術(shù)在各工業(yè)部門的應(yīng)用，推動了機(jī)械工業(yè)從傳統(tǒng)的概念和方法中解脫 出來，向著綜合自動化的方向變革。 計算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)有以下特點 、高復(fù)雜程度的控制 數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢 從數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展來看，數(shù)控機(jī)床已發(fā)展了五代在實際應(yīng)用中，除了機(jī)床行業(yè)之外，數(shù)控技術(shù)還應(yīng)用在其他部門，產(chǎn)生了各種數(shù)控設(shè)備。 現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)所涉及到的技術(shù)領(lǐng)域?qū)W科很多，范圍較廣，除機(jī)械技術(shù)本體之外，還燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 2 有以下關(guān)鍵技術(shù)： 數(shù)控技術(shù)首先在機(jī)床行業(yè)獲得廣泛應(yīng)用，現(xiàn)在已有數(shù)控車床、數(shù)控銑床、數(shù)控鉆床、數(shù)控加工中心及數(shù)控線切割機(jī)床等。數(shù)控技術(shù)就是在這種條件下發(fā)展起來的，適用于精度高、零件形狀復(fù)雜的單價及小批量生產(chǎn)，以數(shù)字形式實現(xiàn)控制的一門技術(shù)。由于產(chǎn)品更新?lián)Q代的速度加快，目前在一般機(jī)械加工中單件、小批量生產(chǎn)的產(chǎn)品約 占 70%80%。因此經(jīng)濟(jì)性數(shù)控機(jī)床就這樣被設(shè)計并被廣泛的應(yīng)用在現(xiàn)代化生產(chǎn)當(dāng)中。這些零件形狀大都相當(dāng)復(fù)雜，材料多為難加工的合金，用傳統(tǒng)的機(jī)床和工藝方法進(jìn)行加工，不能保證精度，也很難提高生產(chǎn)效率，隨著計算機(jī)的發(fā)明和發(fā)展，是數(shù)控機(jī)床的設(shè)想成為現(xiàn)實，且已經(jīng)或即將成為現(xiàn)代機(jī)械制造生產(chǎn)過程的基本環(huán)節(jié)。s structure principle, the design feature, elaborated has used stepbysteps the electrical machinery and the ball bearing guide screw nut vicemerit. Introduced in detail the numerical control CNC planer type milling machine39。包括種類選擇、參數(shù)選擇、精度選擇、循環(huán)方式選擇、與主機(jī)匹配的原則以及廠家的選擇等。另外匯總了有關(guān)技術(shù)參數(shù)。 全面闡述了數(shù)控 龍門銑床 的結(jié)構(gòu)原理，設(shè)計特點，論述了采用 伺服 電機(jī)和滾珠絲杠螺母副的優(yōu)點 。其中所有進(jìn)給機(jī)構(gòu)均采用滾珠絲杠進(jìn)行傳動，并由 伺服 電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動。 本科畢業(yè) 設(shè)計（ 論文 ） 輕型龍門銑床 XKQ2021 30 設(shè)計 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） I 摘 要 從研究 數(shù)控龍門銑床 著手，借鑒國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗 ， 設(shè)計了一臺用于板 材及多種工件 加工的數(shù)控 龍門銑床 ，滿足了生產(chǎn)和設(shè)計的要求 。整個 龍門銑 床主要包括橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)、立柱、橫梁、底座、工作臺等主要組部件。主軸 箱 安裝在龍門架上 ， 運(yùn)用類 比法自行設(shè)計了滾珠絲杠螺母副的制動裝置 。詳細(xì)介紹了數(shù)控 龍門銑床 的結(jié)構(gòu)設(shè)計及校核，并進(jìn)行了分析。 其中著重介紹了滾珠絲杠的原理及選用原則，系統(tǒng)地對滾珠絲杠生產(chǎn)、應(yīng)用等環(huán)節(jié)進(jìn)行了介紹。 關(guān)鍵詞 龍門銑 床 數(shù)控 伺服 電機(jī) 滾珠絲杠 摘要 II Abstract Begins from the research CNC planer type milling machine, to profit