【正文】 業(yè)技術學院畢業(yè)設計 5 二為無級變速系統(tǒng)裝置單獨使用時，其調(diào)速范圍較小，尤其是恒功率調(diào)速范圍往往小于機床實際需要的恒功率變速范圍。 無級變速主傳動系統(tǒng)設計原則： 一為盡量選擇功率和扭矩特性符合傳動系統(tǒng)要求的無級變速裝置。這些自動變速又是無級變 速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選用到理想的切削速度，這樣既有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。為此，要求主軸部件有較高的熱穩(wěn)定性，通過保持合適的配合精度，并進行循環(huán)潤滑保持熱平衡等措施來實現(xiàn)。例如主軸組件的動剛度取決于主軸的當量靜剛度 阻尼比及固有頻率等參數(shù)。因此主傳動系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動的能力 —抗振性。 （ 3） 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。數(shù)控機床加工精度的提高，與主傳動系統(tǒng)的剛度密切相關。無級變速傳動在一定的變速范圍內(nèi)連續(xù)改變轉(zhuǎn)速，以便得到最有利的切削速度；能在運轉(zhuǎn)中變速，便于實現(xiàn)變速自動化；能在負載下變速，便于車削大端面時保持恒定的切削速度，以提高生產(chǎn)效率和加工質(zhì)量。數(shù)控機床主傳動設計應滿足的特點：主傳動采用直流或交流電動機無級調(diào)速；數(shù)控機床驅(qū)動電動機和主軸功率特性的匹配設計；數(shù)控機床高速主傳動設計；數(shù)控機床采用部件標準、模塊化結(jié)構設 計；數(shù)控機床的柔性化、復合化；虛擬軸機床設計。動力源為執(zhí)行元件提供動力，并使其得到一定的運動速度和方向 ,變速裝置傳遞動力以及變換 運動速度，執(zhí)行元件執(zhí)行機床所需的運動，完成旋轉(zhuǎn)或直線運動。 關鍵詞 ： 數(shù)控化改造；定位精度；重復定位精度；無級變速；伺服傳動系統(tǒng)。此設計主要功能和主要參數(shù)以及各系統(tǒng)的基本工作原理及其數(shù)控化。然后根據(jù)總體方案的布局形式，規(guī)格參數(shù)，精度性能等要求，對此機床的進給傳動系統(tǒng)進行了專題設計。對于機床的設計來說 ，我首先對所要設計的機床進行技術調(diào)查，查閱了國內(nèi)外有關文獻資料，在此基礎上，對其用途范圍、性能指標、方案對比等進行論證分析。 微機控制系統(tǒng)設備介紹 ................................................................................................. 31 程序部分 .......................................................................................................................... 40 結(jié)論 .......................................................................................................................................... 46 參考文獻 .................................................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 河北 機電職業(yè)技術學院 學生畢業(yè)設計 （ 論文 ） 題目： 普通銑床 數(shù)控化改造設計 學生姓名： 學 號： 系 部： 專業(yè)名稱： 班級名稱： 指導教師： 完成日期 ： 年 月 日 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 1 目 錄 摘要 ............................................................................................................................................ 2 第一章 三坐標數(shù)控銑床的設計和計算 .................................................................................. 3 傳動系統(tǒng)的設計 .............................................................................................................. 3 ...................................................................................................................... 9 的設計 ........................................................................................................ 12 ................................................................................................................ 14 第二章 微機控制系統(tǒng)的設計 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 .................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 致 謝 ........................................................................................................................................ 48 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 2 摘 要 我所設計的畢業(yè)課題為 “普通銑床數(shù)控化改造設計 ”。對于通用機床我更是查閱了大量的國內(nèi)外有關銑床的資料后，擬定了此機床的總體方案為立式銑床。首先是對進給傳動的 運動設計。數(shù)控化的銑床的定位精度和重復定位精度明顯提高，獲得了明顯的經(jīng)濟效益。 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 3 第一章 三坐標數(shù)控銑床的設計和計算 主傳動系統(tǒng)的設計 主傳動系統(tǒng)一般由動力源（如電動機）、變速裝置及執(zhí)行元件（如主軸、刀架、工作臺），以及開停、換向和制動機構等部分組成。 現(xiàn)代切削加工正向著高速、高效和高精度方向發(fā)展，對機床的性能提出越來越高的要求，如轉(zhuǎn)速高，調(diào)速范圍大，恒扭矩調(diào)速范圍達 1： 100～ 1： 1000，恒功率調(diào)速范圍達 1： 10以上；更大的功率范圍達 ～ 250kW，能在切削加工中自動變換速度；機床結(jié)構簡單，噪聲小，動態(tài)性能好，可靠性高等。 為了適應數(shù)控機床加工范圍廣、工藝適應性強、加工精度高和自動化程度高等特點，要求主傳動裝置應具有以下特點： （ 1） 具有較大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn)無級調(diào)速。 （ 2） 具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。為此，應提高傳動件的精度與剛 度，采用高精度河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 4 軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。數(shù)控機床一般既要進行粗加工，又要精加工；加工時可能由于斷續(xù)切削、加工余量不均勻 運動部件不平穩(wěn)以及切削過程中的自激振動等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動，影響加工精度和表面粗糙度，嚴重時甚至破壞刀具或零件，使加工無法進行?？拐裥? 用動剛度或動柔度來衡量。 機床在切削加工中主傳動系統(tǒng)的發(fā)熱使其中所有零部件產(chǎn)生變形，破壞了零部件之間的相對位置精度和運動精度造成的加工誤差，且熱變形限制了切削用量的提高，降低傳動效率，影響到生產(chǎn)率。 1 主傳動變速系統(tǒng) 普通機床一般采用機械有級變速調(diào)速傳動，而數(shù)控機床需要自動變速；且在切削階梯軸的不同直徑，切削曲線旋轉(zhuǎn)面和斷面時，需要隨切削的直徑的變化而自動變速，以保持切削速度基本恒定。 機床主傳動中常采用的無級變速裝置有三大類：變速電動機、機械無級變速裝置和液壓無級變速裝置。如銑床主傳動系統(tǒng)要求恒功率傳動，就應該選擇恒功率無級變速裝置。為此，常把無級變速裝置與機械分級變速箱串聯(lián)在一起使用，以擴大恒 功率變速范圍和整個變速范圍。它的功用是支承并帶動工件或刀具旋轉(zhuǎn)進行切削，承受切削力和驅(qū)動力等載荷，完成表面成型運動。 主軸部件的工作性能對整機性能和加工質(zhì)量以及機床生產(chǎn)效率有著直接影響，是決定機床性能和技術經(jīng)濟指標的重要因素。旋轉(zhuǎn)精度取決于的主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。 ② 剛度 主軸部件的剛度是指其在外載荷作用下抵抗變形的能力，通常以主軸前端產(chǎn)生單位位移的彈性變形時，在位移方向上所施加的作用力來定義的。因此，主軸的尺寸和形狀、滾動軸承的類型和數(shù)量、預緊和配置形式、傳動件的布置方式、主軸部件的制造和裝配質(zhì)量等都影響主軸 部件的剛度。因此，各類機床對溫升都有一定的限制。 ⑤ 精度保持性 它指長期保持其原始制造精度的能力。 （ 2） 主軸部件的組成和軸承選型 ① 主軸部件，它由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位 元件等組成。目前傳動件位于后懸伸端的越來越多。變速箱和主軸間可用齒輪副或帶傳動聯(lián)接。主軸支承分徑向和推力（軸向）。推力支承應位于前支承內(nèi)，原因是數(shù)控機床的坐標原點，常設定在主軸前端。 ③ 主軸軸承，選用角接觸球軸承。這種球軸承為點接觸，剛度較低。有三種基本組配方式，分別為背對背，面對面和同向組配，背靠背和面對面組配都能受雙向軸向載荷；同向組配只能承受單向軸向載荷。運轉(zhuǎn)時，軸承的外圈的散熱條件比內(nèi)圈好，因此，內(nèi)圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹的結(jié)果將使軸承的過盈加大?；谏鲜龇治觯鬏S受到彎距，又屬高速運轉(zhuǎn)，因此主軸軸承必須采用背靠背組配。 軸承預緊后，內(nèi)部無間隙，滾動體從各個方向支承主軸，有利于提高運動精度。預緊后，滾導體和滾道都有了一定的變形，參加工作的滾動體將增多，各滾動體的受力將更 加均勻。如主軸產(chǎn)生振動，則由于各個方面都有滾動體支承，可以提高抗振性。 角接觸角軸承在軸向力的作用下，使內(nèi)外圈產(chǎn)生軸向錯位實現(xiàn)預緊，衡量預緊力大小的是軸向預緊力，簡稱預緊力 Fa0，單位為 N。軸承廠規(guī)定了輕預緊、中預緊和重預緊三級預緊。軸承廠在內(nèi)圈（背靠背組配）或外圈（面對面組配）的端面根據(jù)預緊力磨去 δ。如 果兩個軸承間需要隔開一定的距離，可在兩軸承之間加入厚度相同的內(nèi)外隔套。而滿足這個條件的最小預緊力，雙聯(lián)組配為最大軸向載荷的 35%。一些特殊重載主軸外軸承的承載能力是沒有問題的。通常，如軸承精度為 P4級，經(jīng)使用磨損后跳動精度降為 P5級 ,這個軸承就認為應該更換了。 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 8 (3) 主軸組件的動 態(tài)特性 通常，主軸組件的固有頻率很高，但是，高速主軸，特別是帶內(nèi)裝式電動機高速主軸，電動機轉(zhuǎn)子是一個集中質(zhì)量，將使固有頻率下降，有可能發(fā)生共振。通常使固有頻率高于激振頻率的30%以上。如果屬于主軸的彎曲振動，則應提高主軸的剛度，如加粗直徑。也 可能來自斷續(xù)切削，這時激振頻率還應乘以刀齒數(shù) Z。如前所述，降低模態(tài)，常是主軸的剛度振動。如果要求得到很光的加工表面，滾動軸承適當預緊可以增大阻尼，但過大的預緊反而使阻尼減少，故選擇預緊時還因考慮阻尼因素。 （ 4） 主軸軸承的潤滑 滾動軸承在接觸區(qū)的壓強很高，在這么高的壓強下，接觸區(qū)產(chǎn)生變形，是一塊小面積的接觸而不是一條線或一個點的接觸；潤滑劑在高壓下被壓縮，粘度升高了。當然，也可用脂潤滑，還有用油氣潤滑的。脂潤滑不需要供油管路和系統(tǒng)，河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計 9 沒有漏油問題。一次充填可用到大修，不需補充，也不要加脂孔。 ② 油氣潤滑 如果 dn值較大時，還需對軸承進行冷卻。最 好用油潤滑，用空氣冷卻。比較好的方法是油氣潤滑：在吹向軸承的空氣中定期地注入油，油并不霧化，用后可回收，不污染環(huán)境。 主軸系統(tǒng)計算 1 V帶傳動的設計計算 三角帶的選用應保證有效地傳遞最大功率（不打滑）并有足夠的使用壽命（一定的疲勞強度）。 (1) 確定計算功率 Pd PAd ??? ??? kW 式中： KA —工況系數(shù) (工作情況系數(shù) )； P—電機額定功率 Kw (2) 選擇三角帶型號 根據(jù) Pd 、 n1由圖選 SPA型 窄 V帶 (3) 確定帶輪直徑 D D2 小帶輪直徑 D1應滿足： D ?1 Dmin ，以免帶的彎曲應力過大而導致其壽命降低。 ?????? ? 查表，取 mmLd 1000? 中心距 mmLLaa dd 2612