【正文】 術(shù)已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，而我國則表現(xiàn)的相當(dāng)不足，差距任然很大。經(jīng)濟(jì)型車床因物美價廉，在很多企業(yè)初期被廣泛的需要，尤其是民營企業(yè)，也是我國目前數(shù)控車床的主流產(chǎn)品。這就透露出我國數(shù)控車床的薄弱之處。雖然國產(chǎn)數(shù)控車床獲得不菲的成績，但同國外的相比還是有著巨大的鴻溝，這主要體現(xiàn)在低檔次產(chǎn)品生產(chǎn)過剩，高檔產(chǎn)品的卻不足；創(chuàng)新的能力不夠，科技的基礎(chǔ)薄弱，產(chǎn)品的質(zhì)量和可靠性等都不強(qiáng)，其功能部件滯后。具體表現(xiàn)在以下四個方面：（a）多軸加工和高速度、高精度已然成為了數(shù)控車床的必備技能，納米控制更是加工的潮流趨勢；（b）車床的多軸加工技術(shù)廣泛應(yīng)用于航天航空工業(yè)、能源方面、船舶制造及汽車維修等行業(yè)；（c）由于不斷完善的智能化的加工和監(jiān)測的功能，即使在車間也能獲得機(jī)床的狀態(tài)信息。這不僅可以避免事故的發(fā)生，還大大的降低了機(jī)床出現(xiàn)故障的可能性，提高了利用率；（d）機(jī)床的補(bǔ)償功能與誤差檢測功能變得更加的強(qiáng)大，使得我們能夠在合理的時間內(nèi)做完車床補(bǔ)償測量。 我國數(shù)控機(jī)床的還存在著些許不足之處，雖然經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控車床廉價，但是隨著我國的發(fā)展，我國更多的是需要高檔次的數(shù)控車床技術(shù)。第二章 總體方案設(shè)計進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控加工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是數(shù)字控制的直接對象，包括機(jī)械傳動部件和產(chǎn)生主動力矩以及控制其運(yùn)動的各種驅(qū)動裝置[7]。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求除了要有較高的定位精度外,還要具有良好的動態(tài)響應(yīng)。為了達(dá)到這些要求,在設(shè)計時主要采取以下措施: 盡量消除傳動間隙,減少反向誤差行程。 盡量縮短傳動鏈，并通過預(yù)緊的方法來提高整個傳動系統(tǒng)的剛度。因此，初步設(shè)定該橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)采用交流伺服電機(jī)驅(qū)動, 經(jīng)同步齒形帶傳動,驅(qū)動滾珠絲杠轉(zhuǎn)動,從而實現(xiàn)數(shù)控車床的橫向進(jìn)給傳動。靜壓絲杠螺母副的優(yōu)點是產(chǎn)生的產(chǎn)生的摩擦系數(shù)小，具有很高的傳動平穩(wěn)性，在運(yùn)動中基本不會產(chǎn)生反向間隙。滾珠絲杠螺母副是將機(jī)械的回轉(zhuǎn)運(yùn)動變?yōu)橹本€運(yùn)動的傳動裝置，它的傳動效率較高，~，比普通絲杠螺母副高3~4倍，發(fā)熱小，傳動靈敏，還可實現(xiàn)高速運(yùn)動[8]，摩擦力小且有可逆性，不易產(chǎn)生爬行且使用壽命長。反向工作時不會產(chǎn)生反向空回形成，是目前中低檔數(shù)控機(jī)床的常見的傳動方式。 伺服電機(jī)指在伺服系統(tǒng)中可以控制機(jī)械元件按一定規(guī)則運(yùn)動的執(zhí)行裝置，它具有補(bǔ)助馬達(dá)間接變速功能。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一旦接收到控制信號后，能快速反應(yīng)，在自動化的系統(tǒng)中作為執(zhí)行元件，時間常數(shù)小、具有很高的線性度。伺服電機(jī)可分為直流和交流伺服電機(jī)，直流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩速度特性硬,速度控制精確,原理簡單且使用方便,價格便宜。交流伺服電機(jī)非常可靠的速度控制性能，能夠正確平滑的控制各個速度區(qū)域，不會產(chǎn)生振蕩。因為系統(tǒng)中沒有電刷，不用另外的進(jìn)行維護(hù)，當(dāng)然也不會產(chǎn)生磨損導(dǎo)致的顆粒，也不可能產(chǎn)生火花。電動機(jī)與絲杠的連接形式主要有三種：聯(lián)軸器直連接聯(lián)軸器直連優(yōu)點是：具有很大的扭轉(zhuǎn)剛度，傳動時精度高，本身不會產(chǎn)生間隙，組成結(jié)構(gòu)簡單，方便安裝調(diào)整，經(jīng)常用在中小型的數(shù)控車床。通過齒輪連接 這種連接方法的特點是如果齒輪的齒厚和周節(jié)發(fā)生改變，但是齒輪依然能夠進(jìn)行無間隙嚙合，但是它的整體結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜,沒有足夠的傳動剛度，它的軸向體積占用空間大，而且傳動時平穩(wěn)性差。在傳動過程中，帶體與帶輪之間基本不會產(chǎn)生相對滑移，因此無論運(yùn)動的什么地點都能實現(xiàn)同步傳動[9]。同步齒形帶聯(lián)接方式能夠隔離電動機(jī)的震動和熱量傳遞，使電動機(jī)安裝位置更加機(jī)動。它綜合了不同傳動機(jī)構(gòu)的優(yōu)點，傳動效率高，運(yùn)動平穩(wěn)，基本不會產(chǎn)生噪聲并且不用特意的潤滑?；↓X同步帶的結(jié)構(gòu)與梯形齒同步帶的機(jī)構(gòu)基本相同，但是更加強(qiáng)大，除了節(jié)距，弧齒的齒根厚度、齒高和齒根圓的半徑等都比梯形齒的大。除了傳動同步，傳動效率高，它的初始張力也小，噪聲小，速度高。：（如下圖）A.‘雙推自由’式 這種方式適用于短絲杠。②由于溫升只會使預(yù)拉伸應(yīng)力減小，因此絲杠不會因溫升而伸長，使絲杠精度得以保持。由于這種支承方式使絲杠不用承受壓力，因此壓桿的穩(wěn)定性沒有問題。D.‘雙推雙推’式 這種支承方式適用于定位要求很高的場合，可以進(jìn)行預(yù)拉伸和克服熱膨脹，傳動剛度是最高的，只要軸承無軸向間隙，絲杠的拉壓剛度可提升四倍。但是它的最大的缺點是：實現(xiàn)預(yù)拉伸及其調(diào)整方法較第二種支承方式復(fù)雜。采用‘雙推雙推’的支撐方式，絲杠的軸向剛度為一端固定的四倍，壓桿的臨界轉(zhuǎn)速和穩(wěn)定性也會很高。我采用‘雙推雙推’的支撐方式，因為他的更加符合我所設(shè)計的條件。它的主要功能還是起支撐作用，通過支承機(jī)械旋轉(zhuǎn)體，減小元件在傳動過程中的摩擦系數(shù)，按元件摩擦性質(zhì)的不同可分為滑動軸承和滾動軸承。滾動軸承的作用是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動摩擦變?yōu)闈L動摩擦，從而減少摩擦損失。它的摩擦阻力小和功耗小，效率高，易起動。本課題中采用角接觸球軸承作支承，不僅可以承受軸向載荷，還可以承受徑向載荷和，能在高速下平穩(wěn)的工作。用于高精度和高速場合時接觸角通常取15 度。床鞍快速移動速度：X方向： 10m／min Z方向： 15 m／min 床鞍定位精度：X方向： (／100)㎜ Z方向： (／300)㎜床鞍重復(fù)定位精度：X方向： 177。 2. 滾珠絲杠的設(shè)計計算及其選型 根據(jù)資料可查得： 3～5% （21） 式中: —進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率，Pa—主傳動電機(jī)功率 已知Pa為15Kw，取比例系數(shù)為5%，則由公式1—1可得： = Pa5%=155%= 根據(jù)文獻(xiàn)查得： （22） 　 式中: —進(jìn)給系統(tǒng)效率，～，取=。1/3)=2754N 為了安全起見,，則：=2754≈5095N 在本設(shè)計中，我使用同步帶將電機(jī)和滾珠絲杠相連，傳動比為1：，假設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為nmax=2000r/min，則絲杠導(dǎo)程為： （24） （10310）/2000=5，取 （25）通過公式(25)求得 最大進(jìn)給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速： 最小進(jìn)給速度時絲杠的轉(zhuǎn)速：絲杠的等效轉(zhuǎn)速：（?。? （26），——轉(zhuǎn)速，下的時間(s) ： 工作負(fù)載是指在正常工作時機(jī)床在工作作用力下加載在滾珠絲杠上的軸向壓力，可以通過計算公式來算出，我先假設(shè)我用的是滑動導(dǎo)軌，為顛覆力矩影響系數(shù)，~，我們可以算出絲杠所受的力為（如右圖所示）： （27） 其等效負(fù)載可按下式估算（取 ， ）： （28）；；由公式（28）得： =6015000=1000106 （29） 表21 系數(shù)m和f將各個數(shù)值帶入式（29），得出≥滾珠絲杠的最大轉(zhuǎn)速應(yīng)滿足： （210）式中， ，： 查表可選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號為 CMFZD25065。 （31） ≥（10103）/（6）＝1667r/min 因此，可選擇最高轉(zhuǎn)速為2000（r/min）的伺服電機(jī)。通過查閱手冊，選用型號為SIEMENS的交流伺服電機(jī)，電機(jī)的具體參數(shù)為： 4. 同步帶的設(shè)計與計算 （41）式中：P傳遞的功率，kW 工況系數(shù)，查表取=代入公式（41）得： ，節(jié)距 根據(jù)設(shè)計功率和小帶輪轉(zhuǎn)速n1由同步帶選型圖中確定所需采用帶的型號和節(jié)距分別為5M型，節(jié)距=。表41 小帶輪最小齒數(shù)表，d2的確定 （42）由于系統(tǒng)傳動比為1:，所以大帶輪的齒數(shù)為39。=51mm 大帶輪節(jié)圓直徑： d2=395247。 （45） 帶長L0為： L0=2200＋（51＋62）＋（62－51）2/800 =由表42選取標(biāo)準(zhǔn)節(jié)線長=600mm，齒數(shù)z= 120則實際中心距為a=a0＋（－）/2=表42選型表 （46） 基本額定功率是各帶型基準(zhǔn)寬度的額定功率，查表知 （47）式中：一寬度為的帶