【正文】 支承主軸，有利于提高運動精度?；谏鲜龇治?，主軸受到彎距，又屬高速運轉(zhuǎn)，因此主軸軸承必須采用背靠背組配。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。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。這種球軸承為點接觸，剛度較低。③ 主軸軸承，選用角接觸球軸承。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。主軸支承分徑向和推力（軸向）。變速箱和主軸間可用齒輪副或帶傳動聯(lián)接。目前傳動件位于后懸伸端的越來越多。（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。⑤ 精度保持性 它指長期保持其原始制造精度的能力。因此，各類機床對溫升都有一定的限制。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。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。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。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。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。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。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。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。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?？拐裥?用動剛度或動柔度來衡量。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。為此，應提高傳動件的精度與剛度，采用高精度軸承及合理的支撐跨距等，以提高主軸組件的剛性。（2） 具有較高的精度和剛度，傳動平穩(wěn)，噪音低。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?，F(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；～250kW，能在切削加工中自動變換速度；機床結(jié)構(gòu)簡單，噪聲小，動態(tài)性能好，可靠性高等。 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(gòu)等部分組成。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。首先是對進給傳動的運動設計。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。河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計普通銑床數(shù)控化改造畢業(yè)設計目 錄摘要 2第一章 三坐標數(shù)控銑床的設計和計算 3 13 17 19 21第二章 微機控制系統(tǒng)的設計 34 34 微機控制系統(tǒng)設備介紹 35 程序部分 42結(jié)論 46參考文獻 47致 謝 48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。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。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。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)。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。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(gòu)設計；數(shù)控機床的柔性化、復合化；虛擬軸機床設計。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)控機床加工精度的提高，與主傳動系統(tǒng)的剛度密切相關。（3） 良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。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。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)。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)。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。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。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。（1） 主軸部件設計主軸部件的性能要求主軸部件是機床主要部件之一，它是機床的執(zhí)行元件。主軸部件由主軸及其支承軸承、傳動件、密封件及定位元件等組成。因此，對主軸部件有如下要求：① 軸的旋轉(zhuǎn)精度是指裝配后，在無載荷、低速轉(zhuǎn)動的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（如車床軸端的定心短錐、錐孔，銑床軸端的7：24錐孔）的徑向和軸向跳動。工件轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能，潤滑劑和主軸組件的平衡。主軸部件的剛度是綜合剛度，它是主軸、軸承等剛度的綜合反映。③ 溫升 因為相對運動處的摩擦生熱，切削取得切削熱等使主軸溫度升高將引起熱變形使主軸伸長，軸承間隙的變化，降低了加工的精度；溫升也會降低潤滑劑的粘度，惡化潤滑條件。④ 可靠性 數(shù)控機床是高度自動化的機床，所以必須保證工作可靠性，可喜的是這方面的研究正在發(fā)展。對數(shù)控機床的主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長期保持精度。② 主軸的傳動件，可以位于前后支承之間，也可位于后支承之后的主軸后懸伸端。這樣做，可以實現(xiàn)分離傳動和模塊化設計：主軸組件（稱為主軸單元）和變速箱可以做成獨立的功能部件，又專門的工廠集中生產(chǎn)，作為商品出售。本三坐標曲面數(shù)控銑床采用帶傳動聯(lián)接。角接觸球軸承兼起徑向和推力支承的作用。為了減少熱膨脹造成的坐標原點的位移，應盡量縮短坐標原點支推力支承之間的距離。這種軸承即可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。為了提高剛度和承載能力，常采用多聯(lián)組配的辦法。背對背比面對面安裝的軸承具有較高的抗顛覆力矩的能力。軸向膨脹對與背靠背組配將使過盈減少，于是，可以補償一部分徑向膨脹；而對于面對面組配，將使過盈進一步加大。④ 角接觸角軸承的間隙調(diào)整和預緊主軸軸承的內(nèi)部間隙，必須能夠調(diào)整，多數(shù)軸承，還應在過盈狀態(tài)下工作，使?jié)L動體和導軌之間有一定的預變形，這就是軸承的預緊。滾動體的直徑不可能絕對相等，滾道也不可能絕對正圓，因而在預緊前只有部分滾導體與滾道接觸。這些都有利提高軸承的精度、剛度和壽命。但是，預緊后發(fā)熱較多，溫升較高；而且較大的預緊力將使壽命下降，故預緊要適量。多聯(lián)角接角球軸承是根據(jù)預緊力組配的。訂貨時可指定預緊級別。裝配時擠緊，便可得到預定的預緊力。在軸向載荷的作用下，不受力側(cè)軸承的滾動體與滾道不能脫離接觸。⑤ 承載能力和壽命主軸軸承通常載荷相對較輕。主軸軸承的壽命，主要不是取決于疲勞點蝕，而是由于磨損而降低精度。雖然還未達到其疲勞壽命，但這種“精度壽命”目前還難以估計。改善動態(tài)特性，可采取下列措施：① 是主軸組件的固有頻率避開激振力頻率。如果發(fā)生共振的那階模態(tài)屬于主軸在彈性基礎上（軸承）的剛體振動的第一階（平移）和第二階（搖擺）模態(tài)，則應提高軸承的剛度。激振力可能來自主軸組件的不平衡，這時激振頻率等于主軸轉(zhuǎn)速乘以 π/30。② 增大阻尼。這時主軸軸承，特別是前軸承的阻尼對主軸組件的抗振性影響很大。③ 采用消振裝置。因此，才能在滾動體與滾道的接觸區(qū)，形成一定厚度的油膜，把兩者隔開，滾道體與滾道的接觸面積很小，所以，滾動軸承所需的潤滑劑很少的。① 脂潤滑滾動軸承能用脂潤滑是它的突出優(yōu)點之一。如果脂的選擇合適、潔凈、密封良好，不使灰塵、油、切削液等進入，壽命是很長的。脂潤滑可選用鋰基脂，如SKFLGLT2號（常用于球軸承）。如果用油兼作潤滑和冷卻，則由于油的攪拌作用，溫升反而會增加。油霧潤滑能達到這個目的，但是易污染環(huán)境。油 用于潤滑，空氣用于冷卻。帶傳動設計計算的主要內(nèi)容包括確定帶的型號、基準長度和根數(shù)；確定帶輪的材料、結(jié)構(gòu)尺寸；確定傳動中心距及作用在軸上的力等。 查表取D,故選擇D (4) 計算膠帶速度 故 D選擇合格 D (5) 確定中心距a和帶長L 得 初選 帶長 查表，取 中心距