【正文】 電動(dòng)機(jī)類型。如L較大，則主軸變形較大；如L較小，則軸承的變形對(duì)主軸前端的位移影響較大。因此，在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量縮短懸伸量ａ。前后支承點(diǎn)之間的距離L稱為跨距。3）錐空與軸承軸頸的同軸度為3μm—5μm，與錐面的接觸面積不小于80％接觸較好。主軸主要精度指標(biāo)1）前支承軸承軸頸的同軸度約5μm左右。主軸的材料和熱處理：主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素確定。數(shù)控車床的主軸端部結(jié)構(gòu)，一般采用短圓錐法蘭盤式。主軸軸端結(jié)構(gòu)：主軸軸端用于安裝夾具和刀具。主軸的孔徑大小主要受主軸剛度的制約。（2） 主軸內(nèi)孔直徑主軸的內(nèi)經(jīng)用來通過棒料、通過刀具加緊裝置固定刀具、傳動(dòng)氣動(dòng)或液壓卡盤等。同時(shí)極限轉(zhuǎn)速下降。（1） 主軸的主要尺寸參數(shù)主軸直徑越大，其剛度越高，但使得軸承和軸上其他零件的尺寸相應(yīng)增大。它的結(jié)構(gòu)尺寸和形狀、制造精度、材料及其熱處理，對(duì)主軸組件的工作性能都有很大的影響。這就要具體問題具體分析，；例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件時(shí)，主軸應(yīng)滿足高剛度低溫升的要求。以上這些要求，有的還是矛盾的。為了提高耐磨性，主軸的上述部位應(yīng)該淬硬，或者經(jīng)過氨化處理，以提高其硬度增加耐磨性。（5）耐磨性主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便能長期保持精度。嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)l(fā)生“抱軸”。另外，使主軸的固有頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于激振力的頻率。主軸組件抗振性差，工作時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，不僅降低加工質(zhì)量，而且限制了機(jī)床生產(chǎn)率的提高，使刀具耐用度下降。主軸部件的剛度與主軸結(jié)構(gòu)尺寸、支承跨距、所選用的軸承類型及配置形式、軸承間隙的調(diào)整、主軸上傳動(dòng)元件的位置等有關(guān)。如圖31所示，在主軸前端部加一作用力F，若主軸端的位移量為Y，則主軸部件的剛度值K為： （31）圖31 主軸剛度受力圖主軸組件的剛度越大，主軸受力的變形就越小。（2）剛度主軸組件的剛度是指受外力作用時(shí)，主軸組件抵抗變形的能力。出廠時(shí)，普通級(jí)加工中心的回轉(zhuǎn)精度用靜態(tài)測量法測量，當(dāng)L＝。角的非接觸傳感器，通過儀器記錄回轉(zhuǎn)情況。端面誤差一般以包括主軸所在平面內(nèi)的直角坐標(biāo)系的垂直坐標(biāo)系的垂直度數(shù)據(jù)綜合表示。目前我國在生產(chǎn)中沿用傳統(tǒng)的靜態(tài)測量法，用一個(gè)精密的測量棒插入主軸錐孔中，使千分表觸頭觸及檢測棒圓柱表面，以低速轉(zhuǎn)動(dòng)主軸進(jìn)行測量。實(shí)際上，由于主軸組件中各種因素的影響，回轉(zhuǎn)中心線的空間位置每一瞬間都是變化的，這些瞬時(shí)閃轉(zhuǎn)中心線的平均空間位置稱為理想回轉(zhuǎn)中心線。主軸直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍又很大，所以對(duì)主軸組件的主要性能特提出如下要求：（1）回轉(zhuǎn)精度主軸組件的回轉(zhuǎn)精度，是指主軸的回轉(zhuǎn)精度。 主軸組件的設(shè)計(jì)對(duì)主軸組件的性能要求：主軸組件是機(jī)床主要部件之一。（4） 實(shí)現(xiàn)恒切削速度加工在加工端面時(shí)，為了保證端面穩(wěn)定的加工質(zhì)量，要求工件端面的各部位能保持恒定的線切削速度?？拐裥杂脛?dòng)剛度或動(dòng)柔度來衡量。（3）良好的抗振性和熱穩(wěn)定性數(shù)控機(jī)床上一般既要進(jìn)行粗加工，又要進(jìn)行精加工；加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削、加工余量均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過程中的自激振動(dòng)等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具或零件，使加工無法進(jìn)行。（2）具有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)噪聲低數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。3 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求數(shù)控機(jī)床的主傳動(dòng)系統(tǒng)除應(yīng)滿足普通車床主傳動(dòng)要求外，還提出如下要求：（1）具有更大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速 數(shù)控機(jī)床為了保證加工時(shí)能選用合理的切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的調(diào)速范圍。液壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。為簡化主軸箱結(jié)構(gòu)，本方案僅采用二級(jí)機(jī)械變速機(jī)構(gòu)，：有級(jí)變速的自動(dòng)變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。由于數(shù)控機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)的調(diào)速范圍較大（100200R），單靠調(diào)速電機(jī)無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機(jī)的功率扭矩特性也難于直接與機(jī)床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。這些自動(dòng)變速又是無級(jí)變速，以利于在一定的調(diào)速范圍內(nèi)選擇理想的切削速度，這樣有利于提高加工精度，又有利于提高切削效率。在設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該使車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)滿足以下要求：（1）有較大的調(diào)速范圍并實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速；（2）功率滿足各轉(zhuǎn)速段；（3）傳動(dòng)平穩(wěn)，操作靈活，結(jié)構(gòu)簡單緊湊，工藝性好，滿足經(jīng)濟(jì)性要求。主傳動(dòng)系統(tǒng)是加工中心核心部件，它包括主軸箱及相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，對(duì)加工精度起著決定性的作用。在立式車削中心的主傳動(dòng)系統(tǒng)中，目前多采用交流主軸電動(dòng)機(jī)和直流主軸電動(dòng)機(jī)無極調(diào)速系統(tǒng)，這樣大大簡化了機(jī)械機(jī)構(gòu)，便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)變速、連續(xù)變速以及負(fù)載下變速。和常規(guī)機(jī)床主軸系統(tǒng)相比，立式車削中心主軸系統(tǒng)具有更高的轉(zhuǎn)速、更高的回轉(zhuǎn)精度以及更高的結(jié)構(gòu)剛性和抗振性。2 立式車削中心主傳動(dòng)系統(tǒng)方案的確定立式車削中心主傳動(dòng)系統(tǒng)是由主軸電動(dòng)機(jī)、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)以及主軸組件組成。刀架在橫梁上移動(dòng)時(shí)，以輔助梁（圖中未表示）來承受刀架重力，使橫梁導(dǎo)向?qū)к壊灰虻都苤亓Ξa(chǎn)生變形，提高刀架在橫梁上的位移精度。雙柱立式車削中心的橫梁升降使用交流電動(dòng)機(jī)通過中間傳動(dòng)箱帶動(dòng)兩立柱上的兩個(gè)齒輪箱，驅(qū)動(dòng)一對(duì)絲杠旋轉(zhuǎn)使橫梁升降。圖13雙柱立式車削中心1刀架 2連接梁 3滑座 4右立柱5右滑板 6走臺(tái) 7刀庫 8工作臺(tái)9床身 10橫梁 11左滑板 12左立柱雙柱立式車削中心的刀架和滑枕移動(dòng)導(dǎo)軌采用滾動(dòng)與滑動(dòng)組合導(dǎo)軌，導(dǎo)向移動(dòng)用滾動(dòng)導(dǎo)軌，保持位移精度穩(wěn)定可靠，承受主切削力方向用滑動(dòng)導(dǎo)軌，保持在斷續(xù)切削時(shí)的平穩(wěn)性，刀架運(yùn)動(dòng)X、Z為聯(lián)動(dòng)的數(shù)控坐標(biāo)軸，刀架（X軸）和滑枕（Z軸）移動(dòng)用直流伺服電動(dòng)機(jī)通過一對(duì)減速齒輪經(jīng)滾珠絲杠副傳動(dòng)。進(jìn)入到下一個(gè)加工循環(huán)。單柱立式車削中心為單柱固定型（包括單柱橫梁固定式和單柱橫梁升降式兩種），通常帶有一個(gè)垂直刀架，一個(gè)12把刀的盤式刀庫的自動(dòng)換刀裝置，還可根據(jù)用戶需要擴(kuò)大附件范圍，單柱立式車削中心見圖12，它的最大車削直徑（mm）最大車削高度（mm）為；12501000，16001600，20001600，2500200，31502000。 立式車削中心的概述立式車削中心是以數(shù)控立式車床為主機(jī)，配置自動(dòng)換刀系統(tǒng)，可實(shí)現(xiàn)車、銑、鏜多工序集中加工的機(jī)床。旋轉(zhuǎn)，另一種是工作臺(tái)可以90176。3） 五坐標(biāo)加工中心五坐標(biāo)加工中心兼具立式和臥式加工中心的功能，工件一次3裝夾后能完成除安裝面外的所有側(cè)面和頂面等五個(gè)面的加工，因此也叫五面加工中心。2） 臥式加工中心臥式加工中心的主軸軸心線為水平狀態(tài)配置，通常都帶有可進(jìn)行分度回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作臺(tái)，適合加工箱體類零件。1）立式加工中心立式加工中心的主軸軸心線為垂直狀態(tài)配置，結(jié)構(gòu)形式多為固定立柱式，工作臺(tái)為長方形，適合加工小型板類、盤類、殼體類零件。加工中心最先是在鏜銑類機(jī)床上發(fā)展起來的，可稱為鏜銑加工中心，習(xí)慣上簡稱為加工中心。尤其是在加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高、品種更換頻繁的零件時(shí)，加工中心更體現(xiàn)出良好的加工效果。在加工中心上，工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量、刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他輔助功能，依次完成工件一個(gè)或幾個(gè)面上多工序的加工。加工中心的特點(diǎn)是它的刀具庫能存放幾十把甚至更多的刀具，由程序控制換刀機(jī)構(gòu)自動(dòng)調(diào)用與更換，這樣就可以在沒有人工干預(yù)的情況下，一次完成很多工藝內(nèi)容。綜上所述，數(shù)控機(jī)床在促進(jìn)技術(shù)進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，提高人類生存質(zhì)量和創(chuàng)造新的就業(yè)機(jī)會(huì)等方面，起著非常重要的作用。在這一歷史轉(zhuǎn)變中，數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生與發(fā)展功不可沒。對(duì)于整個(gè)制造業(yè)，由于大量引用數(shù)控機(jī)床，使得產(chǎn)品質(zhì)量大幅度提高，新產(chǎn)品開發(fā)周期明顯縮短，滿足了廣大消費(fèi)者求新和追求個(gè)性化的要求，從而形成了制造業(yè)與市場相互促進(jìn)的發(fā)展趨勢。從此機(jī)床行業(yè)，乃至整個(gè)制造業(yè)和相關(guān)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了一個(gè)新的發(fā)展階段。數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批量、多品種的零件加工問題，是一種柔性的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，代表了現(xiàn)代機(jī)床控制技術(shù)的發(fā)展方向，是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品。該控制系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有控制編碼或其他符號(hào)指令規(guī)定的程序，并將其譯碼，用代碼化的數(shù)字表示，通過信息載體輸入數(shù)控裝置?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進(jìn)制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達(dá)國家加速經(jīng)濟(jì)發(fā)展?提高綜合國力和國家地位的重要途徑。合理使用加工中心的工藝裝備，能提高零件的加工精度。為優(yōu)化傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和改善傳動(dòng)系統(tǒng)的精度及穩(wěn)定特性提供必要的理論依據(jù)通過本課題的研究，使加工中心結(jié)構(gòu)更加緊湊，性能更加優(yōu)越，生產(chǎn)加工更加精密。當(dāng)今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對(duì)動(dòng)態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。立式車床進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1 緒論 裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個(gè)國民經(jīng)濟(jì)的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如：信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，航空?航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的高能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備是人類生產(chǎn)活動(dòng)的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)則是當(dāng)今先進(jìn)制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。此外世界上各工業(yè)發(fā)達(dá)國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對(duì)我國實(shí)行封鎖和限制政策。 本課題是以加工中心為研究目標(biāo)，從其主傳動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及其電氣系統(tǒng)控制系統(tǒng)入手，對(duì)其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)組成分析、分級(jí)變速分析、傳動(dòng)件的計(jì)算分析和主傳動(dòng)電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的幾個(gè)方面進(jìn)行設(shè)計(jì)研究。與普通數(shù)控機(jī)床的工藝裝備相比較，加工中心工藝裝備的制造精度更高、靈活性好、適用性更強(qiáng)，一般采用電動(dòng)、氣動(dòng)、液壓以及計(jì)算機(jī)控制，其自動(dòng)化程度更高。各種類型加工中心所配置的數(shù)控系統(tǒng)雖然各有不同，但各種數(shù)控系統(tǒng)的功能，除一些特殊功能不盡相同外，其主要功能基本相同。數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)床（Computer numerical control machine tools）的簡稱，是一種裝有程序控制系統(tǒng)的自動(dòng)化機(jī)床。經(jīng)運(yùn)算處理由數(shù)控裝置發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的動(dòng)作，按圖紙要求的形狀和尺寸，自動(dòng)地將零件加工出來。下圖11所示為數(shù)控組成圖：圖11數(shù)控機(jī)床的基本組成1952年，美國PARSON公司與麻省理工學(xué)院（MIT）合作，研制出世界上第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。在機(jī)床行業(yè)，由于采用了數(shù)控技術(shù)，許多過去在普通機(jī)床上無法完成的工藝內(nèi)容得以完成，大量普通機(jī)床為數(shù)控機(jī)床所代替，這就極大地促進(jìn)了機(jī)床行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)發(fā)展。一段時(shí)期內(nèi)機(jī)床行業(yè)在技術(shù)發(fā)展上曾被視為“夕陽工業(yè)”，如今再度受到全世界的高度重視。此外，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，還帶動(dòng)了眾多相關(guān)產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展。（1）加工中心的基本概念在數(shù)控車床的基礎(chǔ)上，如果再配以刀具庫和自動(dòng)換刀系統(tǒng)，就構(gòu)成加工中心。加工中心是一種備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行許多工序加工的數(shù)控機(jī)床。加工中心能集中完成多種工序，因而可減少工件裝夾、測量和機(jī)床的調(diào)整時(shí)間，減少工件周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削利用率（切削時(shí)間和開放時(shí)間之比）可達(dá)80%以上，高于普通機(jī)床34倍。所以說，加工中心不僅提高了工件的加工精度，而且是數(shù)控機(jī)床中生產(chǎn)率和自動(dòng)化程度最高的綜合性機(jī)床。（2）加工中心的分類按照加工中心的形態(tài)不同進(jìn)行分類，可分為立式、臥式和五坐標(biāo)加工中心。立式加工中心結(jié)構(gòu)簡單，占地面積小，價(jià)格底，配備各種附件后，可進(jìn)行大部分工件的加工。它與立式加工中心相比，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、占地面積大、質(zhì)量大、價(jià)格亦高。常見的五坐標(biāo)加工中心有兩種結(jié)構(gòu)形式，一種是主軸可以90176。旋轉(zhuǎn)。具有自動(dòng)對(duì)刀，刀具磨損自動(dòng)補(bǔ)償、工件尺寸自動(dòng)檢測等功能。圖12單柱立式車削中心1刀架滑枕 2立柱 3滑座 4橫梁5水平進(jìn)給箱 6刀庫 7底座雙柱立式車削中心是在雙柱數(shù)控立式車床基礎(chǔ)上，增設(shè)一套自動(dòng)換刀裝置，在橫梁的一端設(shè)置一個(gè)刀庫，自動(dòng)換刀時(shí)，刀架返回刀庫換刀位置，滑枕下移至刀庫取刀點(diǎn)，利用機(jī)械手將其用過的刀具送回刀庫，同時(shí)從刀庫中取出下一工序所需刀具。圖13所示為雙柱立式車削中心，它的最大車削直徑（mm）最大車削高大（mm）；31502000（2500），40002000（3150），50003150（4000），63004000（5000），80004000（5000）。進(jìn)給系統(tǒng)有每分鐘進(jìn)給量和工作臺(tái)每轉(zhuǎn)進(jìn)給量兩種，可自動(dòng)轉(zhuǎn)換。立柱橫梁導(dǎo)軌采用合金鋼淬火精密制成。為保證橫梁在立柱上移動(dòng)后的垂直定位精度，當(dāng)橫梁未夾緊之前，橫梁的一側(cè)液壓缸總是褪著橫梁貼在右立柱同一側(cè)導(dǎo)軌的導(dǎo)軌面上。它是立式車削中心的主要組成部分。 立式車削中心主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求主傳動(dòng)系統(tǒng)是用來實(shí)現(xiàn)機(jī)床主運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)系統(tǒng)，為了方便采用不同材料的刀具，加工不同材料、不同尺寸、不同要求的工作，他應(yīng)具有一定的轉(zhuǎn)速和變速范圍，并且能夠方便地實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的開停、變速、換向和制動(dòng)等。也經(jīng)常應(yīng)用齒輪有級(jí)調(diào)速和電動(dòng)機(jī)無極調(diào)速相結(jié)合的調(diào)速方式來擴(kuò)大調(diào)速范圍，適應(yīng)低速大扭矩的要求。加工中心首先要通過對(duì)安全、經(jīng)濟(jì)、可靠性等方面的綜合性考慮進(jìn)行主傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)。 主傳動(dòng)方案的確定數(shù)控機(jī)床需要自動(dòng)換刀、自動(dòng)變速；且在切削不同直徑的階梯軸，曲線螺旋面和端面時(shí)，需要切削直徑的變化主軸必須通過自動(dòng)變速，以維持切削速度基本恒定。無級(jí)調(diào)速有機(jī)械、液壓和電氣等多種形式，數(shù)控機(jī)床一般采用由直流或交流調(diào)速電動(dòng)機(jī)作為驅(qū)動(dòng)源的電氣無級(jí)變速。因此，數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)變速系統(tǒng)常常在無級(jí)變速電機(jī)之后串聯(lián)機(jī)械有級(jí)變速傳動(dòng)，以滿足機(jī)床要求的調(diào)速范圍和轉(zhuǎn)矩特性。圖21 運(yùn)動(dòng)方案液壓變速機(jī)構(gòu)是通過液壓缸、活塞桿帶動(dòng)撥叉推動(dòng)滑移齒輪移動(dòng)來實(shí)現(xiàn)變速，雙聯(lián)滑移齒輪用一個(gè)液壓缸，而三聯(lián)滑移齒輪則必須使用兩個(gè)液壓缸（差動(dòng)油缸）實(shí)現(xiàn)三位移動(dòng)。但變速時(shí)必須主軸停車后才能進(jìn)行，另外，它增加了數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜性，而且必須將數(shù)控裝置送來的電信號(hào)