【正文】 m axm axm ax/ 5/ 5 5 *1. 44VZYZYZYYFFFFFFFF KN????? （ 42） ② maxmaxmaxmax/ / *1. 44NZXZXZXXFFFFFFFF KN????? （ 43） 17 ③ m axm axm axm ax/ 5/ 5 5 *1. 44aZZZZZZZFFFFFFFF KN????? （ 44） 由計算結(jié)果可得知，在銑削過程中橫向進給力 Fx=Fy=，縱向進給力 Fz= 電主軸的選擇 選擇 CyMill 公司 CS25135A電主軸，功率 10kw，額定轉(zhuǎn)速 ，最高轉(zhuǎn)速，具有自動換刀裝置，裝配 HSKA63 刀柄刀具。*7 5 * 5 0 3 7 5 0 .*7 5 * 5 0 3 7 5 0 .aaaaM H F H lM H N mmM H F H lM H N mm?????? （ 38） 在垂直面上，帶輪左側(cè)為 11*11 02 .5 * 5055 12 5 .MaV F V lMaVMaV N mm??? （ 39） 合成彎矩，帶輪左側(cè)為 22223 7 5 0 5 5 1 2 55 5 2 5 2 .a H a VM a M MMaM a N m m????? （ 310） （ 4） 畫出轉(zhuǎn)矩圖 轉(zhuǎn)矩圖如圖 32(f)所示 T2=694776N。 大多數(shù)情況下，進給力 Ff所消耗的功率極小，約占總功率的 1%—— %，因此上式可簡化 為： 310c V cp F V ??? （ 32） Pc= * * Pc= 根據(jù)切削功率選擇機床電動機時，還需要考慮到車床的傳動效率 m? ，取 m? =80%，則機床電動機的 率 Pe應(yīng)為： m80%CeeePPPP KW???? 故選擇 CTB45P58XX154XX 型號電機，伺服主軸電機 軸的設(shè)計與計算 （ 1） 求輸出軸上的功率 P2，轉(zhuǎn)速 n2 和轉(zhuǎn)矩 T2 已經(jīng)電動機功率為 ，轉(zhuǎn)速 n2=1500r/min 10 若取大帶輪傳動效率（包括軸承效率在內(nèi)） ? = 則 21223 222. 7. 5 * 0. 97 7. 27 5150010 00 / m i n1. 595 50 *1 0 . 69 47 6. 25 .p p K WninnrpT N m mn??? ? ?????? （ 2） 求作用在大帶輪上的力 圓周力 222 2 * 6 9 4 7 6 .2 5 2 2 0 5 .663t TFNd? ? ? （ 33） （ 3） 初步確定軸的最小直徑 先按式 （ 34） 初步估算軸的最小直徑 選取軸的材料為 45 鋼，調(diào)質(zhì)處理 根據(jù)表 (153)，取 A0=103 ，于是得 2 33m i n 027 . 2 7 5* 1 0 3 * 1 41000pd A m mn? ? ? （ 34） 輸出軸的最小直徑顯然是 d??? 位置， d??? =14mm , l??? =25mm （ 4） 軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度 ① 為了滿足三爪卡盤的軸向定位要求，Ⅰ Ⅱ軸段左端需制出軸肩， 故取 Ⅱ Ⅲ段的直徑 DⅡ Ⅲ =16mm,取 lⅡ Ⅲ =10mm ② 初步選擇滾動軸承 因軸承受有橫向縱向二個方 向力的作用，故選用單列圓錐滾子軸承，參考工作需求并據(jù)悉 DⅡ Ⅲ =16mm，由軸承大全手冊中初步選取 0 基本游戲組，規(guī)則精密度的圓錐滾子軸承30103，其基本尺寸 d *D*T=17*28*10mm 故 DⅢ Ⅳ =17mm ， lⅢ Ⅳ =45mm ,lⅦ Ⅷ =10mm ,DⅦ Ⅷ =17mm ③ 取安裝大帶輪處的軸段 Ⅳ Ⅴ 的直徑為 DⅣ Ⅴ =19mm ， 大帶輪的一端與軸承之間使用套筒定位，已經(jīng)大帶輪輪轂的寬度為 15mm,為了使套筒端面牢靠的壓緊大帶輪，此軸段必須要小于輪轂寬度，故取 lⅣ Ⅴ =14mm ,大帶輪的左邊 采用一凸起軸肩定位，則軸環(huán)處的直徑 DⅤ Ⅵ =21mm ,軸環(huán)的寬度 ,取 lⅤ Ⅵ =5mm 依據(jù)實際需求，取 DⅥ Ⅶ =20mm ,lⅥ Ⅶ =28mm 11 軸的校核 (a) 1HF 4tF 2HF Z 軸 1VF 4rF 2VF X 軸 (b) 12 圖 32 軸的結(jié)構(gòu)與受力分析 （ 1） 畫軸的受力簡圖 軸的受力簡圖如圖 32(b)所示 （ 2） 計算支撐反力 ① 在水平面上 12124 150* 50 * 5075rF H F H F NF H F HF H F H N? ? ???? （ 35） ② 在垂直面上 13 12221214 220 54 * 50 *10 0 02205ttF V F V F NF F VF V NF V F VF V N? ? ??????? （ 36） ③ 軸承 1 的總支撐反力為 221 1 1221111 02 751105F F V F HFFN????? （ 37） ④ 軸承 2的總支撐反力為 211105F F N?? （ 3） 畫彎矩圖 彎矩圖如圖 32 (c),(d),(e)所示 在水平面上，帶輪左側(cè)為 1139。 Nw工件轉(zhuǎn)速（ r/s） 。 Vc切削速度（ m/s） 。因此，切削功率 Pc 的總值就等于切削力 Fc和進給力 Ff 做功之和。 傳動方案分析及確定 方案一： 先將伺服電機與 聯(lián)軸器相連，在通過齒輪減速降比傳動移動部件驅(qū)動 圖 21進給系統(tǒng)簡圖 優(yōu)點：可以通過齒輪放大電機的扭矩，使得可以采用小功率電機，降低成本 缺點：齒輪間存在間隙，使得傳動精度差 方案二： 采用伺服電機通 過聯(lián)軸器直接與滾珠絲杠相連接，實現(xiàn)對工件的移動驅(qū)動 圖 22進給系統(tǒng)簡圖 優(yōu)點： 精度有保證 缺點：需要功率大的電機，提供大扭矩，成本高 結(jié)合這兩種方案的優(yōu)缺點，為了保證機床必要的精度要求，所以最后采用方案二作為最終方案。 方案二： X,Y,Z 三方向均采用伺服電機帶動滾珠絲杠實現(xiàn)進給 優(yōu)點：實現(xiàn)三軸進給，技術(shù)很成熟，導(dǎo)致控制很方便，成本也相對來說很低 缺點：在絲杠和滾珠間存在間隙，導(dǎo)致加工精度一般 方案三： X,Y 水平方向采用直線電機，豎直 Z 方向采用滾珠絲杠 優(yōu)點：既然直線電機直驅(qū)技術(shù)在豎直方向上不成熟，那么在水平方向上采用直線電 機，豎直方向上采用絲杠，這樣使得直線電機與滾動絲杠配合使用，最大的發(fā)揮了 5 他們的精度，效率，并且 Z 軸也實現(xiàn)了自鎖功能 缺點：這樣混合使用，給編程控制 帶來了很大不便。 驅(qū)動方案的分析及確定 方案一： X,Y,Z 三個方向上均采用直線電機進給 優(yōu)點：如果采用直線電機直驅(qū)技術(shù)，那么久不需要將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，零件 損耗少，并且精度高 。 （ 3） 系統(tǒng)的穩(wěn)定性 系統(tǒng)在外界干擾下，譬如啟動狀態(tài)，輸入量狀態(tài)改變等情況下作用下，輸出量經(jīng)過幾次衰減震蕩后，能后很快的恢復(fù)到原有狀態(tài)，或者很快適應(yīng)新的狀態(tài)，并正常運行。提高快速反應(yīng)對加工效率，軌跡的跟蹤精度都有好處，但是并不是速度越快越好，響應(yīng)速度過快會造成系統(tǒng)超調(diào)現(xiàn)象，引起系統(tǒng)的不穩(wěn)定。影響到精度的因素很多，關(guān)系也很復(fù)雜，采用數(shù)字調(diào)節(jié)技術(shù)可以在很大程度少減少誤差，提高機床的精度。 （ 1） 精度 精度指的是系統(tǒng)輸入輸出之間的偏差，或者是精準程度，即準確性。 4 第二章 機床設(shè)計方案分析及確定 伺服進給系統(tǒng)的基本要求 伺服系統(tǒng)的概念很大，總的來說帶有 PID數(shù)字調(diào)節(jié)的進給驅(qū)動系統(tǒng)都可以稱之為伺服系統(tǒng)。帶輪的傳動比等等，第二模塊，銑削系統(tǒng)方案的分析及確定，銑削電機的選型，銑削傳動 方案的選擇，滾珠絲杠的選擇及校核。并且在機床的主軸方面也取得了重大突破，加快了主軸的轉(zhuǎn)速，和主軸本身的強度、還有關(guān)于刀架的形狀，刀具到頭的角度問題，機床若在長久加工零件后出現(xiàn)的熱平衡問題， 3 刀具在工作數(shù)個小時后對工件產(chǎn)生的磨損造成的精度補償問題，等等諸多技術(shù)性問題得 到了改善，主傳動軸的大扭矩輸出和高速輸出，直接關(guān)系到機床的運行動力，效率問題 ，尾臺的設(shè)計也要充分考慮到操作員的安全性，和機床的自動化。譬如沈陽機床，從上個世紀開始，通過自主開發(fā)設(shè)計，借鑒國外經(jīng)驗等，現(xiàn)在已發(fā)展為具有臥式五軸聯(lián)動功能的車銑加工中心系列，集車，銑，鉆，鏜等于一體的高柔韌性機床，對于一些形狀復(fù)雜 ，精度要求要的異形回轉(zhuǎn)體零件可在一次裝夾中完成全部或大部分的加工工序，即可保證精度，又可提高效率，降低成本，縮短生產(chǎn)周期。奧地利是車銑行業(yè)的領(lǐng)頭羊，開拓者，日本于二十世紀七十年代研制出車銑機床，論加工精度最高的當屬瑞典和德國的車銑機床，綜合起來，日本產(chǎn)值最大，但是德國技術(shù)水平最高 。 圖 11 種類分類 國外現(xiàn)狀 機床最先是由 國外 公司研制出來的，所以國外有關(guān)機床的技術(shù)水平，改善情況都有很多記載。 通過以上背景的介紹，我想我們已可想而知，在當今社會，特別是在中國，中國是發(fā)展中國家，工業(yè)帝國正是急需發(fā)展的關(guān)鍵時期，是奔向小康社會必經(jīng)之路，所以說我們是必須要學號機床的運動機構(gòu)及原理，為國家的發(fā)展貢獻我們的力量，我此次設(shè)計的車銑于一體的機床教學模具正是為了方便大學生深刻理解機床加工零件過程 ，運動機構(gòu)原理，運動的先后過程及每道工序之間的聯(lián)系，我設(shè)計的教具可以保證學生在近距離接近機床了解機床運動及結(jié)構(gòu)組成的情況下是安全的，不像真正的機床存在一定的安全風險，不便于學生近距離研究。 從 1835年美國的轉(zhuǎn)塔車床到 1910年美國為汽車生產(chǎn)制造的第一臺機床，在至 1954年三軸數(shù)控銑床的 問世，在至 1959年七月美國 KT 研制出加工中心，這些都有力的開啟了機床史上的新篇章。 復(fù)合加工技術(shù)技術(shù)的機床功能范圍隨著時代不同而不同，甚至在某一時期曾出現(xiàn)過吧加工中心 成為復(fù)合技術(shù)加工機床，可是，大多數(shù)加工中心不能滿足超過某種切削范圍加工的需求，當代人口中的復(fù)合技術(shù)機床早已不是那時候人們口中的復(fù)合加工機床，具有天壤之別，譬如在 車削機床上裝帶有銑削功能的回轉(zhuǎn)刀具，在加工中心上裝有車