【正文】 進給系統(tǒng)設(shè) ................................................. 計 34 X軸滾珠絲杠畐 ij設(shè)計計算 .....................................................34 Z軸滾珠絲杠畐 ij設(shè)計計算 ....................................................46 ^ 論 .....................................................................................57 ^ M ......................................................................................58 參考文獻 ............................................................................... 59 附 錄 A ..................................................................................61 ^ .......................................................................................65 m XXXX大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文 論 我國目前機床總量 380余萬臺，而其中數(shù)控機床總數(shù)只有 ，即我國機床 數(shù)控 化率不到 3%。機床 的數(shù)控化率僅為 6%?？梢娢覀兊拇蠖鄶?shù)制造行業(yè)和企業(yè)的生產(chǎn)、 加工裝備絕大數(shù)是傳統(tǒng)的機床，而且 半數(shù)以上是役齡在 10年以上的舊機床。所 以必須大力提高機床的數(shù)控化率。 可以實現(xiàn)加工的柔性自動化，從而效率比傳統(tǒng)機床提高 3? 7倍。 可實現(xiàn)多工序的集中，減少零件在機床間的頻繁搬運。 因此，采用數(shù)控機床，可以降低工人的勞動強度，節(jié)省勞動力（一個人可以看管多 臺機 床），減少工裝，縮短新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對市場需求作出快速反應(yīng)。數(shù)控技術(shù)已經(jīng)成為制造業(yè)自動化的 核心技術(shù)和基礎(chǔ)技術(shù)?？梢灶A(yù)見，未來幾年普通機床的市場份額將不斷下滑，數(shù)控機床的消費會逐 [2] 漸擴大。通過本次設(shè)計培 養(yǎng)綜合運 用基礎(chǔ)知識和專業(yè)知識，解決工程實際問題的能力，使工程繪圖、數(shù)據(jù)處理、 外文文獻閱讀、 程序編制、使用手冊等基本技能及能力得到訓(xùn)練和提高。 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢 自從 1951年 計算機技術(shù)應(yīng)用于機床上，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了數(shù)控（和計算機數(shù)控 (CNC)兩 NC) 個階段的發(fā)展。至少采用 PC機作為它的前端機，來處理人機界面、 編程、聯(lián)網(wǎng) 通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔(dān)數(shù)控的 任務(wù)。 引入專豕系統(tǒng)指導(dǎo)加工 將熟練工人和專家的經(jīng)驗以及加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù) 數(shù)據(jù) 庫為支撐，建立具有人工智能的專家系統(tǒng)。 我國數(shù)控車床的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢 研究現(xiàn)狀 我國數(shù)控車床從 20世紀(jì) 70年代初進入市場，至今通過各大機床廠家的不懈努力， 通過 采取與國外著名機床廠家的合作、合資、技術(shù)引進、樣機消化吸收等措施，使得我 國的機床 制造水平有了很大的提高，其產(chǎn)量在金屬切削機床中占有較大的比例。 (1)床身 按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對位置，床身有多種布局形式。平床身工藝性好，易于加工制造。 平床身斜滑板結(jié)構(gòu)，再配置上傾斜的導(dǎo)軌防護罩，這樣既保持了平 床身工藝性好的優(yōu)點，床 身寬度也不會太 大。 (2)導(dǎo)軌 車床的導(dǎo)軌可分為滑動導(dǎo)軌和滾動導(dǎo)軌兩種。但傳統(tǒng)滑動導(dǎo) 軌摩擦阻力 大， 磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。它 們具有摩擦性 能良好和使用壽命長等特點。根據(jù)滾動體的不同，滾動導(dǎo)軌可分為滾珠直線導(dǎo)軌和滾柱直線導(dǎo)軌。 (3) 主軸變速系統(tǒng) 經(jīng)濟型數(shù)控車床大多數(shù)是不能自動變速的，全功能數(shù)控車床的主傳動系統(tǒng)大多采用 無級 變速。 由于主軸電機調(diào)速范圍廣，又可無級調(diào)速，使得主軸箱的結(jié)構(gòu)大為簡化。排式刀架一般用于小規(guī)格數(shù)控車床，以加工棒料或盤類零件為 主。根據(jù)刀架 回轉(zhuǎn)軸與安裝底面 的相對位置，回轉(zhuǎn)刀架分為立式刀架和臥式刀架兩種。 (5) 進給傳動系統(tǒng) 數(shù)控車床的進給傳動系統(tǒng)一般均采用進 給伺服系統(tǒng)，按其控制方式不同可分為開環(huán) 系統(tǒng) 和閉環(huán)系統(tǒng)。閉環(huán)系統(tǒng)中采用的位置 檢測裝置有： 脈沖編碼器、旋轉(zhuǎn)變壓器、感應(yīng)同步器、磁尺、光柵尺和激光干涉儀等。伺服電機有直流伺服電機和交 流伺服電機之分。 當(dāng)前機床正向高速切削、干切削和準(zhǔn)干切削方向發(fā)展，加工精度也在不斷地提高。 (2) (3) 高可靠性 數(shù)控車床設(shè)計 CAD化、結(jié)構(gòu)設(shè)計模塊化 采用 CAD技術(shù)以替代人工完成繁瑣的繪圖工作，進行設(shè)計方案選擇和大件整機的 靜、動 態(tài)特性分析、計算、預(yù)測及優(yōu)化設(shè)計，以及對整機各工作部件進行動態(tài)模擬仿真。 (4) 功能復(fù)合化 擴大機床的使用范圍、提高效率，實現(xiàn)一機多用、一機多能，即一臺數(shù)控車床既可 以實 現(xiàn)車削功能，也可以實現(xiàn)銑削加工。 內(nèi)容及方法 本課題設(shè)計的數(shù)控車床的主要參數(shù)如下： 工件最大回轉(zhuǎn)直徑： 0500mm ,最大加工直徑： /400mm 橫向最大行程 (X軸） :180mm,縱向最大行程 (Z軸） :650mm 最大 車削長度： 500mm 。 第二步，進工廠觀摩，大量收集國內(nèi)外相關(guān)資料，吸取專家的設(shè)計經(jīng)驗。選擇了 SINUMERIK 802D機床微 機控制系統(tǒng)。根據(jù)切削力大小及機床的變速要求，初步確定主電機型號； 設(shè)計主傳動系統(tǒng)及箱體。 6 XXXX大學(xué)學(xué) 士學(xué)位論文 傳 動 系 統(tǒng) 的 設(shè) 計 數(shù)控系統(tǒng)的主軸系統(tǒng)除了應(yīng)滿足普通機床主傳動要求外，還提出以下要求： 具有更大的調(diào)速范圍，并實現(xiàn)無級調(diào)速； 具有較高的精度和剛度、傳動平穩(wěn)，噪聲低； 具有良好的抗振性和熱穩(wěn)定性。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。由于數(shù)控機床的 主運動的調(diào)速范圍較大， 單靠調(diào)速電機無法滿足這么大的調(diào)速范圍，另一方面調(diào)速電機 的功率扭矩特性也難于直接與 機床的功率和轉(zhuǎn)矩要求相匹配。 有級變速的自動變換方法一般有液壓和電磁離合器兩種。液 壓撥叉變速是一種有效的方法，工作平穩(wěn)，易實現(xiàn)自動化。 電磁離合器是應(yīng)用電磁效應(yīng)接通或切斷運動的元件，由于它便于實現(xiàn)自動操作，并 有現(xiàn) 成的系列產(chǎn)品可供選用，因而它已成為自動裝置中常用的操作元件。通過若干個安裝在各傳動軸上的 離合器的吸合和分離的不同組合來改變齒輪的傳動路線，實現(xiàn)主軸的變速。 1. 最低和最高轉(zhuǎn)速的確定 1000 vmax 1000 vmin n = n .= max I min () 7 7ia ■ 7ia m in m ax 式中 n mm一主軸的最高轉(zhuǎn)速，主軸的最低轉(zhuǎn)速； vmax, Vmin—最高