【正文】 。數(shù)控銑床有它特有的應用，對于輪廓復雜或難以控制尺寸的零件，用復雜模型描述的復雜曲線零件以及三維空間曲面類零件，需要進行多道工序加工，精度要求高的零件，如模具零件、殼體類零件。主軸電機通常有普通電機與標準主軸電機兩種（與之對應的驅(qū)動裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種）。主軸電機通常有普通電機與標準主軸電機兩種（與之對應的驅(qū)動裝置也分為開環(huán)與閉環(huán)兩種）。半閉環(huán)數(shù)控機床的工作原理圖。半閉環(huán)控制的精度沒有閉環(huán)控制高，但調(diào)試比較方便，并且具有較好的穩(wěn)定性，價格較低。多用途、通用性大的機床要求主軸的調(diào)速范圍大，不但有低速大轉(zhuǎn)矩功能，而且還要有較高的速度，如車削加工中心；而對于專用數(shù)控機床就不需要較大的調(diào)速范圍，如數(shù)控齒輪加工機床、為汽車工業(yè)大批量產(chǎn)生而設計的數(shù)控鉆鏜床；還有些數(shù)控機床，不但要求能夠加工黑色金屬材料，還要加工鋁合金等有色金屬材料，這就要求變數(shù)范圍大，且能超高速切削。低溫升、小的熱變形是對主傳動系統(tǒng)要求的重要指標。主軸在工作速度旋轉(zhuǎn)時測量上述的兩項精度稱為運動精度。4主軸的靜剛度和抗振性 由于數(shù)控機床加工精度要求較高，主軸的轉(zhuǎn)速又很高，因此對主軸的靜剛度和抗振性要求較高。5 主軸組件的耐磨性 主軸組件必須有足夠的耐磨性，使之能夠長期保持良好的精度。主軸部件是數(shù)控銑床上的重要部件之一，它帶動刀具旋轉(zhuǎn)完成切削，其精度、抗振性和熱變形對加工質(zhì)量有直接的影響。滾動軸承摩擦阻力小，可以預緊，潤滑維護簡單，能在一定的轉(zhuǎn)速范圍和載荷變動條件下穩(wěn)定地工作。這種類型的軸承既可承受徑向載荷，又可承受軸向載荷。它們多用于高速主軸。有三種基本組合方式：背背組合、面對面組合和同向組合。前支承按預加載荷計算的預緊量由螺母來調(diào)整。該主軸選擇的軸承類型和配置形式，滿足主軸高轉(zhuǎn)速和承受較大軸向載荷的要求。參照《互換性與測量技術(shù)基礎》，所選36000型單列向心球軸承為D級軸承。查表7——8，向心軸承和軸的配合及表2——13基孔制優(yōu)先、常用配合，確定軸承內(nèi)圈與軸頸的配合為H7/k6。 圖1a所示結(jié)構(gòu)的前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和雙向推力角接觸球軸承組合，后支承采用成對向心推力球軸承。圖1b所示結(jié)構(gòu)的前支承采用多個高精度向心推力球軸承，后支承采用單個向心推力球軸承。圖1c所示結(jié)構(gòu)為前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承。 圖31因為XK7124經(jīng)濟數(shù)控銑床對于精度及轉(zhuǎn)速的要求不高所以可以選擇：前支承采用雙列圓錐滾子軸承，后支承為單列圓錐滾子軸承這種配置。主軸剛度與材質(zhì)的彈性模量E有關(guān)。因此對于一般要求的機床其主軸可用價格便宜的中碳鋼、45鋼，進行調(diào)質(zhì)處理后硬度為22~28HRC；當載荷較大或存在較大的沖擊時，或者精密機床的主軸為減少熱處理后變形，或者需要作軸向移動的主軸為了減少它的磨損時，則可選用合金鋼。某些高精度機床的主軸材料則選用38CrMoAl進行氮化處理，使硬度達到850~1000HV。為了盡可能減少主軸部件溫升引起的熱變形對機床工作進度的影響通常利用潤滑油循環(huán)系統(tǒng)把主軸部件的熱量帶走，使主軸部件與箱件保持恒定的溫度，在某些數(shù)控機床上，采用專業(yè)的冷卻裝置，控制主軸箱溫升。對于某些主軸采用油氣潤滑、噴注潤滑和突入滾道潤滑等措施，以保持在高速時正常冷卻潤滑效果。其前端有7：24錐孔，用于裝錐柄刀具，并有自動定心作用，通過摩擦將刀柄夾緊于主軸的端部，大錐度既利于定心，也便于松夾。主軸外圓柱面上有前后支承軸承的配合面。（1）主軸直徑 主軸直徑越大，其剛度越強，但使得軸承和軸上的其他零件的尺寸相應增大。根據(jù)實際情況確定主軸的直徑為F80mm。主軸孔徑越大，機床是使用范圍越廣，同時主軸部件的重量也越輕。則主軸內(nèi)孔直徑為80*=24mm。主軸材料選用38CrMoAIA。如圖31所示，帶呈環(huán)形，以一定的拉力（張緊力）F0套在一對帶輪上，使帶和帶輪相互壓緊。兩者之差F=F1F2即為帶的有效拉力，它等于沿帶輪的接觸弧上摩擦力的總合。傳動帶的優(yōu)點是：結(jié)構(gòu)簡單，成本低，主、從動輪的中心距離較大，工作穩(wěn)定，無噪聲，過載時帶打滑能防止其他零件損壞。圖32V帶 V帶是截面為等腰梯形（或近似等腰梯形）的傳動帶。它的結(jié)構(gòu)有簾布結(jié)構(gòu)與線繩結(jié)構(gòu)兩種。它們的結(jié)構(gòu)如圖32所示，伸張層與壓縮層采用彈性好的膠料，易于產(chǎn)生彎曲變形。強力層承受帶的拉力。應用最多的是A、B、C三種。圖33傳動比本次設計的傳動方式選用通過傳送帶傳動的主傳動，由圖31可知aa2兩角度相同。機床主傳動的變速方式可分為無級變速和有級變速兩種。優(yōu)點：可選用最合理的切削速度，沒有速度損失，生產(chǎn)率高；可在運轉(zhuǎn)中變速，減少了輔助時間；操縱方便；傳動平穩(wěn)。有級變速：指在若干固定速度(或轉(zhuǎn)速)級內(nèi)不連續(xù)地變速。缺點：速度不能連續(xù)變化，有速度損失，傳動不夠平穩(wěn)。第4章 自動拉刀裝置的設計 刀具自動夾緊機構(gòu)在數(shù)控銑床上多采用氣壓或液壓裝夾刀具，常見的刀具自動夾緊機構(gòu)主要由拉桿、 拉桿端部的夾頭、蝶形彈簧、活塞、氣缸等組成 。 需注意的是，不同的機床，其刀具自動夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)不同，與之適應的刀柄及拉釘規(guī)格亦不同。另外，主軸端面有一鍵塊，通過它既可傳遞主軸的扭矩，又可用于刀具的周向定位。使用碟簧拉緊刀具，而用氣壓缸放松刀具，從而保證在工作中，即使突然斷電，刀桿也不會自行松脫。由于碟形彈簧力一直作用在拉桿上，所以拉釘一直被緊緊拉住(該拉力大約2萬N左右)。因此我們可設計兩個控制按鈕來實現(xiàn)。802D是在機床行業(yè)廣泛采用的現(xiàn)代標準控制系統(tǒng)，它與SINUMERIK_611數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)和SIMATIC S7300可編程控制器一起，構(gòu)成全數(shù)字控制系統(tǒng)，它適于各種復雜加工任務的控制，具有優(yōu)于其它系統(tǒng)的動態(tài)品質(zhì)和控制精度。例如:刀具和工件的同步傳動，即所謂的電子齒輪箱(ELG),這樣優(yōu)化了機械的傳動結(jié)構(gòu)，提高了機床的精度，大大方便了用戶的操作。．交流異步伺服系統(tǒng)交流異步伺服電機通過在三相異步電動機的定子繞組中產(chǎn)生幅值、頻率可變的正弦電流，該正弦電流產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場與電動機轉(zhuǎn)子所產(chǎn)生的感應電流相互作用，產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，從而實現(xiàn)電動機的旋轉(zhuǎn)。交流異步伺服電機通常有模擬式、數(shù)字式兩種方式。然而交流異步伺服存在兩個主要問題：一是轉(zhuǎn)子發(fā)熱，效率較低，轉(zhuǎn)矩密度較小，體積較大；二是功率因數(shù)較低，因此，要獲得較寬的恒功率調(diào)速范圍，要求較大的逆變器容量。 ——=（N） ——切削速度=500()k——進給系統(tǒng)功率系數(shù)，取k=. ==5000205。 ——滾珠絲杠的機械效率。 額定電壓 220V 轉(zhuǎn)速 12000rpm 額定轉(zhuǎn)矩 48NM 功率 極數(shù) 1. 極數(shù)反映出電動機的同步轉(zhuǎn)速，2極同步轉(zhuǎn)速是3000r/min，4極同步轉(zhuǎn)速是1500r/min，6極同步轉(zhuǎn)速是1000r/min,8極同步轉(zhuǎn)速是750r/min。　　三相交流電機每組線圈都會產(chǎn)生N、S磁極，每個電機每相含有的磁極個數(shù)就是極數(shù)?！　?. 若三相交流電的頻率為50Hz,則合成磁場的同步轉(zhuǎn)速為50r/s,即3000r/,進一步分析還可以得到同步轉(zhuǎn)速n與磁場磁極對數(shù)p的關(guān)系:n=60f/,；ns與所接交流電的頻率 (f)、電機的磁極對數(shù)(P)之間有嚴格的關(guān)系，ns＝f/P在中國，電源頻率為50赫，所以二極電機的同步轉(zhuǎn)速為3000轉(zhuǎn)/分，四極電機的同步轉(zhuǎn)速為1500轉(zhuǎn)/分，余類推。異步電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速與旋轉(zhuǎn)磁場轉(zhuǎn)速之差（稱為轉(zhuǎn)差）通常在10％以內(nèi)。因此,交流電機的調(diào)速比較困難,最好的辦法是改變電源的頻率，而以往要改變電源頻率是比較復雜的。隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，交流電動機的變頻調(diào)速技術(shù)已開始得到實用。而使變頻調(diào)速器達到普及應用的階段，則是在20世紀90年代，大功率晶體管（GTR）問世之后。可見，變頻器的生產(chǎn)，成長和發(fā)展，是和大功率開關(guān)器件的進步密不可分。 變頻器的選型原則根據(jù)電機的規(guī)格指標參數(shù)選擇變頻器。那首先，我們就必須先了解電機的各項規(guī)格指標參數(shù)。這些參數(shù)中，我們需要了解的主要參數(shù)有：電機的額定電壓、額定電流、額定頻率、額定轉(zhuǎn)速等。我公司現(xiàn)生產(chǎn)的變頻器電壓等級有：220V、380V、690V、1140V。 電機的額定電流：電機的額定電流根據(jù)電機的功率不同而不同。 100系列可滿足0～600Hz電機的需要，如需更高頻率，請選用CH_150系列變頻器。我們一般用的電機的額定轉(zhuǎn)速是1500 rpm對應4極電機。2極對應3000 rpm、6極對應960 rpm、8極對應720 rpm左右。如負載為恒轉(zhuǎn)矩負載可選擇西門子MMV/MDV,MM420/MM440 變頻器，ABB公司ACS400系列變頻器等；如負載為風機、泵類負載可選擇西門子ECO 、MM430變頻器，ABB公司ACS800系列變頻器等。另外，應充分考慮變頻器的輸出含有豐富的高次諧波，會使電動機的功率因數(shù)和效率變壞。所以在選擇電動機和變頻器時，應考慮到這種情況，適當留有余量，以防止溫升過高，影響電動機的使用壽命。所以變頻器應放大一、兩檔選擇或在變頻器的輸出端安裝輸出電抗器。如果超過規(guī)定值，要放大一檔或兩檔來選擇變頻器。對于一些特殊的應用場合，如高環(huán)境溫度、高開關(guān)頻率、高海拔高度等，此時會引起變頻器的降容，變頻器需放大一檔選擇。而這些高次諧波會使變頻器的輸出電流值增加。變頻器用于變極電動機時，應充分注意選擇變頻器的容量，使其最大額定電流在變頻器的額定輸出電流以下。驅(qū)動防爆電動機時，變頻器沒有防爆構(gòu)造，應將變頻器設置在危險場所之外。潤滑油潤滑時，在低速范圍內(nèi)沒有限制；在超過額定轉(zhuǎn)速以上的高速范圍內(nèi)，有可能發(fā)生潤滑油用光的危險。變頻器驅(qū)動繞線轉(zhuǎn)子異步電動機時，由于繞線電動機與普通的鼠籠電動機相比，繞線電動機繞組的阻抗小，因此，容易發(fā)生由于紋波電流而引起的過電流跳閘現(xiàn)象，所以應選擇比通常容量稍大的變頻器。 對于壓縮機、振動機等轉(zhuǎn)矩波動大的負載和油壓泵等有峰值負載情況下，如果按照電動機的額定電流或功率值選擇變頻器的話，有可能發(fā)生因峰值電流使過電流保護動作現(xiàn)象。變頻器驅(qū)動潛水泵電動機時，因為潛水泵電動機的額定電流比通常電動機的額定電流大， 所以選擇變頻器時，其額定電流要大于潛水泵電動機的額定電流。 選擇變頻器時，一定要注意其防護等級是否與現(xiàn)場的情況相匹配。單相電動機不適用變頻器驅(qū)動。 EV2000變頻器的選擇依據(jù) 本次設計通過上所述的變頻器選型原則以及本設計系統(tǒng)的功能要求。根據(jù)所用電機容量查得變頻器手冊對變頻器進行了選擇，是否滿足設計需求。EV2000變頻器（55P及以下）系列額定值列表如下變頻器型號（55P及以下）（G：恒轉(zhuǎn)矩負載；P：風機水泵負載）額定容（kVA）額定輸入電流（A）額定輸出 電流（A）適配電機（kW）　EV20004T0055G/0075P　　13/17　　EV20004T0075G/0110P　11/17　　17/25　　EV20004T0110G/0150P　17/21　26/35　25/32　11/15　EV20004T0150G/0185P　21/24　35/　32/37　15/　EV20004T0185G1/0220P1　24/30　37/45　　EV20004T0220G1/0300P1　30/40　　45/60　22/30　EV20004T0300G1/0370P1　40/50　62/76　60/75　30/37　EV20004T0370G1/0450P1　50/60　76/92　75/90　37/45　EV20004T0450G1/0550P1　60/72　92/113　90/110　45/55表51在使用EV2000系列變頻器時，應注意以下幾點：（1）關(guān)于電動機及機械負載與工頻運行比較，EV2000系列變頻器為電壓型變頻器，輸出電壓是PWM波，含有一定的諧波。（2）恒轉(zhuǎn)矩低速運行變頻器驅(qū)動普通電機長期低速運行時，由于電機的散熱效果變差，輸出轉(zhuǎn)矩額度有必要降低。（3）當選用適配電機時，變頻器能對電機實施熱保護。（4）在50Hz以上頻率運行若超過50Hz運行，除了考慮電