【正文】 通過主軸軸套與卡盤連接，這樣主傳動就具有很高的剛度，且沒有因傳動件間隙而導致的空程，即具有相當?shù)膫鲃泳取? 且其步距角為 176。 縱向進給伺服電機選擇 由公式（ ）及導軌摩擦系數(shù)；帶輪和絲杠的總效率取 ；故減速比；絲杠螺距為 4mm；另外，由前面第 2 章 節(jié)可知縱向進給方向切削力為，以及 節(jié)可知 Y 軸工作臺和工件總重 。 同 樣選取 SFU12043 滾珠絲杠，其額定動載荷，遠大于當量動載荷，因此可以選擇 SFU 10243 滾珠絲杠作為本設計中的縱向進給絲杠，其螺距為 4mm。但是 Y 軸電機板采用 7A09 超硬鋁合金，因為該電機板對于車床的實際加工精度沒有影響，故選擇輕質(zhì)的材料有利于減小該軸的慣量?？紤]到尺寸問題， Y 軸直線軸承與 Y 軸滑塊的連接用緊定螺釘穿過 Y 軸滑塊直接頂在直線軸承上以實現(xiàn)直線軸承的定位，如圖 所示。絲杠螺母法蘭盤也需要進行再加工。絲杠為 12mm 滾珠絲杠，兩端為階梯 軸肩，沿螺紋向軸端方向分別為 10mm 和 8mm，支承件為角接觸球軸承，由于各向尺寸過小軸承的防塵圈套用螺釘用油封皮圈，起到防塵的作用，絲杠外覆波紋管，起到防塵密封作用。 縱向進給系統(tǒng)詳細設計 縱向進給傳動示意圖如圖 所示，步進電機直接連到同步帶輪上，然后通過同步帶帶動滾珠絲杠旋轉(zhuǎn)，進而使得滾珠絲杠螺母帶動 Y 軸滑塊上下移動。由絲杠螺距，可得橫向進給 最小分度為，即橫向進給精度為 。 由上式及前面的計算結果得： 在這里，因為是采用滾動導軌，故導軌摩擦系數(shù)；帶輪和絲杠的總效率?。灰驗槭?1： 1 傳動，故減速比；絲杠螺距為 4mm；另外，由前面第 2 章 節(jié)可知進給方向切削力為 ，以及 節(jié)可知 X 軸工作臺和工件總重。 橫向進給伺服電機選擇 伺服電機的選擇主要就是按系統(tǒng)轉(zhuǎn)矩的要求來進行。 本機床的橫向進給絲杠選擇 SFU 10243 滾珠絲杠，其額定動載荷，遠大于當量動載 荷，因此可以選擇 SFU 10243 滾珠絲杠作為本設計中的橫向進給絲杠，SFU12043 滾珠絲杠的螺距為 4mm。 橫向進給機構的各個零件普遍采用 QTH330 球墨鑄鐵，該種材料硬度在280~360，主要金相組織為貝氏體或回火馬氏體，伸長率，是一種脆性材料，強度足夠，價格經(jīng)濟，密度適中，能夠與伺服系統(tǒng)達到慣量匹配。 直線軸承與 X 軸滑塊的連接。其定位主要靠螺釘擰緊產(chǎn)生的壓緊力來實現(xiàn)，但是在找正相對位置時，螺釘與側板上的孔的配合是重要的參考基準。 光軸的定位。兩端各用一個角接觸球軸承卡住軸肩，在機床右側板上有 X 軸絲杠間隙調(diào)節(jié)塊，可以調(diào)節(jié)上面的四個螺絲來精確調(diào)節(jié) X 軸絲杠的壓縮預緊力，在壓縮預緊力較小的情況下，不考慮壓縮力對絲杠剛度的影響。絲杠為 12mm 滾珠絲杠，兩端為階梯軸肩，沿螺紋向軸端方向分別為 10mm 和 8mm，支承件為角接觸球軸承，由于各向尺寸過小軸承的防塵圈套用螺釘用油封皮圈，起到防塵的作用，絲杠外覆波紋管，起到防塵密封作用。 本章小結 本章通過分析確定了桌面型數(shù)控車床的基本結構方案和基本結構尺寸，并對桌面型數(shù)控車床的技術指標及技術參數(shù)進行了初 步確定。角。 這樣加工范圍在直徑 2~70mm 左右，長度在 300mm 左右的圓柱區(qū)域，精度按照普通車床的精度，定為 ，即。各向 尺寸以能夠放在桌面上為準，主要面向于加工微小零件。無刷電機的控制采用相同原理，但是需要做一塊控制信號轉(zhuǎn)接板，直接連接到計算機并口上，這里不詳述。高級的連續(xù)控制系統(tǒng)插補器還有拋物線、螺旋線插補功能。連續(xù)切削控制系統(tǒng)的核心裝置就是插補器。 （ 2）直線切削控制系統(tǒng)。 （ 7）輔助功能，補償功能等。 （ 6）主軸功能：指主軸轉(zhuǎn)速的功能，用字母 S 和它后面的 2~4 位數(shù)字表示。 （ 4）進給功能：它反映移動部件的進給速度，一般用 F 代碼直接指定各軸的進給速度。主要有基本移動、程序暫停、坐 標平面選擇、坐標設定、刀具補償、固定循環(huán)、基準點返回、公英制轉(zhuǎn)換、絕對值與相對值轉(zhuǎn)換等指令。 （ 1）軸控制功能：軸控制功能主要反映數(shù)控裝置能夠控制的軸數(shù)以及能夠同時控制（聯(lián)動）的軸數(shù)。主要由輸入 /輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服驅(qū)動系統(tǒng)和可編程邏輯控制器（ PLC）四部分組成。 控制系統(tǒng)設計 車床 數(shù)控系統(tǒng)必須具備控制數(shù)控車床的全部功能和要求。目前各種鑲貼塑料導軌已紛紛出現(xiàn)，這不僅滿足了機床對導軌的低摩擦、耐磨、無爬行、高剛度的要求，同時又具有生產(chǎn)成本低、應用工藝簡單、經(jīng)濟效益顯著等特點。若在工作環(huán)境有灰塵，除利 用導軌本身的密封外，還應考慮增加防塵裝置。 導軌的防護：由于滾動導軌對臟物較敏感，必須要有良好的防護措施。當滑塊沿導軌移動時，滾動體在導軌體和滑塊體之間的圓弧直槽內(nèi)滾動，并通過端蓋內(nèi)的滾道從工作負載區(qū)到非工作負載區(qū)，然后再滾動回工作負載區(qū)，不斷循環(huán)，從而把導軌體和滑塊之間的移動變成了滾動。直線滾動導軌副主要由導軌條、滑塊、滾珠、端蓋等組成，如圖 所示。 直線滾動導軌 工作原理及特點： 直線滾動導軌副，又稱單元式滾動直線導軌，是近年來出現(xiàn)的一種滾動導軌。 支承方式采用角接觸球軸承支撐，兩端固定，不考慮受熱膨脹，利用間隙調(diào)節(jié)塊調(diào)節(jié)間隙消除軸向竄動。為防止雜質(zhì)和水進入絲杠，對于預計會帶入雜質(zhì)處以波紋管或伸縮罩以 完全覆蓋住絲杠軸，對于螺母，還應在其兩端進行密封。潤滑脂用鋰基潤滑脂，潤滑油為一般機油或 90~180 號透平油或 140 號主軸油，可通過螺母上的油孔將其注入螺紋滾道，潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。 （ 2）滾珠絲杠副的潤滑與防護 潤滑可以提高滾珠絲杠螺母副的耐磨性和傳動效率。 滾珠絲杠副的支承，主要是約束絲杠的軸向竄動，其次才是徑向約束。滾珠絲杠轉(zhuǎn)速不高，且高速運動時間很短，因而發(fā)熱不是主要問題。因此，滾珠絲杠軸承的軸向精度和剛度要求較高。 滾珠絲杠副的支承、連接與防護 （ 1）滾珠絲杠副的支承 為了獲得高精度、高剛度的進給系統(tǒng)，不僅應選用高精度、高剛度的滾珠絲杠副，而且 必須十分重視滾珠絲杠支承的設計。為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來，在螺母的螺旋槽兩端設有回程引導裝置，使?jié)L珠能循環(huán)流動。其中絲杠和螺母上都磨有圓弧形的螺旋槽，這兩個圓弧形的螺旋槽對合起來就形成螺旋線滾道，在滾道內(nèi)裝有滾珠，如圖 所示。因此數(shù)控機床對傳動機構的要求可做如下表述： （ 1）提高傳動部件的剛度； （ 2）減小傳動部件的慣量； （ 3）減小傳動部件的間隙； （ 4）減小系統(tǒng)的摩擦阻力。從系統(tǒng)控制的角度分析，其中起決定作用的因素主要有兩個：一是傳動機構的剛度和慣量，它直接影響進給系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈敏度；二是傳動部件的精度與傳動系統(tǒng)的非線性，它直接影響系統(tǒng)的位置精度和輪廓加工精度，在閉環(huán)系統(tǒng)中還影響系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 進給系統(tǒng)的傳動機構概述及設計 進給系統(tǒng)傳動機構概述 進給系統(tǒng)的傳動機構是指將電 動機的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給工作臺或刀架以實現(xiàn)進給運動的整個機械傳動鏈，包括齒輪傳動副（或同步帶傳動副）、絲杠螺母副（或蝸輪蝸桿副）及其支承部件等。閉環(huán)控制的定位精度一般為 ~。由于傳動系統(tǒng)的剛度、誤差和間隙都已經(jīng)被包含在反饋控制回路內(nèi)，所以最終實現(xiàn)的精度僅僅取決于檢測元件的測量誤差。半閉環(huán)系統(tǒng)的結構如圖 所示。由于絲杠螺距誤差，以及受載后絲杠、軸承變形等影響，半閉環(huán)系統(tǒng)對檢測結果的校正并不完全，控制精度比閉環(huán)系統(tǒng)要低一些。開環(huán)控制的定位精度一般為~，能夠滿足基本需求，一般僅用于精度不高的經(jīng)濟型數(shù)控車床的進給系統(tǒng)。 （ 1）開環(huán)控制：采用開環(huán)控制的進給系統(tǒng)一般采用步進電動機作為驅(qū)動元件，它不需要位置與速度檢測元件，也沒有反饋電路（如圖 ），具有結構簡單、工作可靠、造價低廉等優(yōu)點。對進給伺服系統(tǒng)除了上述五項主要性能指標外，也要求溫升低、噪聲小、效率高、體積小、價格低、控制方便、線性度好（如輸出速度與輸入電壓呈線性）、可靠性高 ，維修保養(yǎng)方便，對溫度、濕度等環(huán)境要求寬等等。 進給伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)是以機械位移和速度為直接控制目標的自動控制系統(tǒng)，主要有伺服驅(qū)動單元、伺服電動機、機械傳動裝置、位置檢測反饋單元（本設計中沒有此單元）等部分組成。 數(shù)控車床進給伺服系統(tǒng)概述及設計 伺服進給機構的設計是數(shù)控車床設計的主要部分，如果說 CNC 系統(tǒng)是數(shù)控機床的“大腦”，是發(fā)布“命令”的指揮機構，那么，伺服驅(qū)動系統(tǒng)便是數(shù)控機床的“四肢”，是執(zhí)行機構，它忠實而準確的執(zhí)行由 CNC 系統(tǒng)發(fā)來的運動命令。 而在上述三大方面中，進給系統(tǒng)是數(shù)控車床的核心系統(tǒng)，數(shù)控車床的整體結構、尺寸和技術參數(shù)都要隨著進給系統(tǒng)的不同而變化。 主軸系統(tǒng) 主要是主軸的轉(zhuǎn)速，以及主軸的驅(qū)動形式，由前面技術指標可以看出，主軸轉(zhuǎn)速要求很高，那么，電機的選擇以及主軸驅(qū)動形式和卡盤的選擇是下面將要研究的內(nèi)容。 計算背向力和進給力 背向力：； 進給力：。 表 數(shù)控車床加工參數(shù)選擇表 粗加工 精加工 切削深度 ap mm 進給量 f mm/r 切削速度 vc m/min 各方向切削力的計 算 切削力計算的經(jīng)驗公式： 主切削力： （ ） 背向力： （ ） 進給力： （ ） 查表得： ， ， ， ； ， ， ， ； ， ， ， ； 。 初步選擇加工參數(shù) 根據(jù)最高最低主軸轉(zhuǎn)速確定最高最低切削速度： ； 。 數(shù)控車床組成框圖 根據(jù)設計要求粗選車床主軸變速范圍 最高最低轉(zhuǎn)速比：； 最高轉(zhuǎn)速：； 最低轉(zhuǎn)速： 粗步估算電動機功率：