【正文】 引言 從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn) 以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100%檢驗(yàn)的零件。 進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)與國(guó)際全面接軌，進(jìn)入 了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。本課題的總體思路是：在滿足基 本傳動(dòng)的前提下，采用合理的傳動(dòng)方式，導(dǎo)軌采用合理的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī) —— 聯(lián)軸器 —— 滾珠絲杠 —— 絲杠螺母座—— 滑鞍。 ( )學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫要求及規(guī)范 5 第一章 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方案 1． 1 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 本章主要對(duì)數(shù)控滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括： 交流伺服電機(jī) 、 聯(lián)軸器 、 滾珠絲杠 、軸承、導(dǎo)軌、滑鞍等零部件的設(shè)計(jì)。機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的剛度較高，運(yùn)動(dòng)控制精確及傳動(dòng)平穩(wěn)。 1. 交流伺服電機(jī) 交流電動(dòng)機(jī) 與直流伺服電機(jī)相比， 交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高 10﹪～ 70﹪，此外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可比直流電動(dòng)機(jī)造得大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速。 2. 聯(lián)軸器 — 采用機(jī)械 式 結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器的特點(diǎn)是 大扭矩承載、高扭矩剛性和卓越靈敏度；免維護(hù)、超強(qiáng)抗油和耐腐蝕性；零回轉(zhuǎn)間隙；體積小巧的聯(lián)軸器，總長(zhǎng)度短 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 。 4. 絲杠 螺母座 — 采用 徑向安裝尺寸小，安裝簡(jiǎn)便 的絲杠螺母座 。 機(jī)床導(dǎo)軌的功用是起導(dǎo)向及支承作用，即保證運(yùn)動(dòng)部件在外力的作用下 (運(yùn)動(dòng)部件本身的重量、工件重量、切削力及牽引力等 )能準(zhǔn)確地沿著一定方向的運(yùn)動(dòng)。 二、導(dǎo)軌應(yīng)滿足的基本要求 1．導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度是指運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌沿支承導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)時(shí)直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的直線性及圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的真圓性，以及導(dǎo)軌同其它運(yùn)動(dòng)件之間相互位置的準(zhǔn)確性，影響導(dǎo)向精度的主要因素有：導(dǎo)軌的幾何精度，導(dǎo)軌的接觸精度及導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式，導(dǎo)軌和基礎(chǔ)件結(jié)構(gòu)剛度和熱變形，動(dòng)壓導(dǎo)軟和靜壓導(dǎo)軌之間油膜的剛度，以及導(dǎo)軌的裝配質(zhì)量等等。 4．低速平穩(wěn)性 ( )學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫要求及規(guī)范 9 當(dāng)運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌作低速運(yùn)動(dòng)或微量移動(dòng)時(shí)，應(yīng)保證導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，機(jī)床的爬行現(xiàn)象將影響被加工零件粗糙度和加工精度，特別是對(duì)高精度機(jī)床來說，必須引起足夠的重視。應(yīng)盡量減少刮研量，對(duì)于鐐裝導(dǎo)軌，應(yīng)做到更換容易，力求工藝性及經(jīng)濟(jì)性好。 2．校運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌 o 3．按受力情況可分為開式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。 4．按摩掠性質(zhì)可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌。②液體動(dòng)壓導(dǎo)軌，當(dāng)導(dǎo)軌面之間相對(duì)滑動(dòng)速度達(dá)到一定值時(shí)，液體的動(dòng)壓效應(yīng)使導(dǎo)軌面問形成壓力泊膜，把導(dǎo)軌面隔開。③混合摩掠導(dǎo)軌，這種導(dǎo)軌在導(dǎo)向面間有一定的動(dòng)壓效應(yīng)，但相對(duì)滑動(dòng)速度還不足以形成 完全的壓力油楔，導(dǎo)軌面大部分仍處于直接觸．介于液體摩掠和干摩掠 (邊界摩擦 )之間的狀態(tài)，大部分進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌屬于此類型。 五， 數(shù)控機(jī)床常用的滑動(dòng)導(dǎo)軌 數(shù)控機(jī)床常用直線運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)導(dǎo)軌的截面形狀的組合形式主要有：三角形一矩形 (圖 7— 38)矩形一矩形 (圖 7— 39)。為提高低速性能，減少爬行，提高導(dǎo)軌壽命，在動(dòng)導(dǎo)軌上都貼有塑料帶。圖 7— 38a 為開式，沒有壓板，不能承受較大的翻轉(zhuǎn)力矩，圖 7— 38b是閉式，有壓板可以承受翻轉(zhuǎn)力矩，圖 7— 39a為窄式導(dǎo)向，工作臺(tái)由一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向；圖 7— 39b 為寬式導(dǎo)向，由兩條導(dǎo)軌的內(nèi)側(cè)導(dǎo)向，兩個(gè)導(dǎo)向面的距離較大，熱膨脹時(shí)變形量大，須留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性不如窄式好。貼塑導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是：摩擦系數(shù)低，在 ~ 范圍內(nèi)，動(dòng)靜摩擦系數(shù)接近，不易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象；接合面抗咬合磨損能力強(qiáng)，減振性好；耐磨性高，與鑄鐵一鑄鐵摩擦付比可提高 1~2 倍；化學(xué)穩(wěn)定性好 (耐水，泊 )；可加工性能好、工藝簡(jiǎn)單、成本低；當(dāng)有硬粒落入導(dǎo)軌面上也可擠入塑料內(nèi)部，避免了磨損和撕傷導(dǎo)軌。如圖 7— 40 所示。 導(dǎo)軌上所受的外力一般包括切削力、工件和夾具的重量、動(dòng)導(dǎo)軌所在部件的重量和牽引力。具體受力分析可參看有關(guān)機(jī)床參考書。加入支反力矩的影響，就可以求出導(dǎo)軌的最大壓強(qiáng)。具體可參看有關(guān)機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)。 1）正確選擇摩擦副的材料和熱處理 2）降低壓強(qiáng) 3）改變摩擦性質(zhì) 4）加強(qiáng)防護(hù) 磨損不均勻的原因主要有兩個(gè)： 1）在摩擦面上壓強(qiáng)分布不均； 2）各個(gè)部分的使用機(jī)會(huì)不同。 ( )學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫要求及規(guī)范 13 磨損后間隙變大了，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮在構(gòu)造上能補(bǔ)償這個(gè)間隙。 七， 爬行現(xiàn)象和防止爬行措施 在低速運(yùn)動(dòng)及間歇微量位移機(jī)構(gòu)中，運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)的現(xiàn)象稱為爬行。 2) 運(yùn)動(dòng)件的質(zhì)量較大，因而具有較大的慣性； 3) 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的剛度不足。這個(gè)值就稱為爬行的臨界速度。 根據(jù)以 上導(dǎo)軌的類型選出本設(shè)計(jì)適合的導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)如圖 21 所示： ( )學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)撰寫要求及規(guī)范 14 如圖 21 滑鞍的設(shè)計(jì) 概述 滑鞍在數(shù)控機(jī)床中的作用是連接絲杠和工作臺(tái)，它在數(shù)控機(jī)床中的作用是不可或缺的部件。 滑鞍的結(jié)構(gòu)與尺寸要求 滑鞍的結(jié)構(gòu)如圖 22所示 ： 滑鞍連接座的設(shè)計(jì) 滑鞍連接座是把滾珠絲杠和滑鞍連接在一起的一個(gè)重要部件，其材料為鑄件。 電動(dòng)機(jī)的選擇原則： 基本依據(jù)： 滿足生產(chǎn)機(jī)械對(duì)拖動(dòng)系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)特性要求前提下、力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便、價(jià)格低廉。 2 對(duì)于要求經(jīng)常啟、制動(dòng)，負(fù)載轉(zhuǎn)矩較大、又 有一定調(diào)速要求生產(chǎn)機(jī)械，應(yīng)考慮選用線繞式異步電動(dòng)機(jī)。 4 對(duì)于要求恒速穩(wěn)定運(yùn)行的生產(chǎn)機(jī)械，且需要補(bǔ)償電網(wǎng)功率因數(shù)的場(chǎng)合，應(yīng)優(yōu)先考慮選用同步電動(dòng)機(jī) (如 TD 型等 )。 6 對(duì)于要求大范圍無級(jí)調(diào)速，且要求經(jīng)常啟動(dòng)、制動(dòng)、正反轉(zhuǎn)的生產(chǎn)機(jī)械，則可選用帶調(diào)速裝置的直流電動(dòng)機(jī)或鼠籠式異步電動(dòng)機(jī)。35mm 如圖 31所示 圖 31 安川 電動(dòng)機(jī) 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與選擇 聯(lián)軸器的作用 聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī) 械零件。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理及型號(hào)選擇 一般機(jī)械都是由原動(dòng)機(jī)、傳動(dòng)機(jī)和工作機(jī)構(gòu)組成，這三部分必須聯(lián)接起來才能工作，而聯(lián)軸器就是把它們聯(lián)接起來的一種重要裝置。它的主要任務(wù)是傳遞扭矩。剛性聯(lián)軸器用在兩軸能嚴(yán)格對(duì)中，并在工作時(shí)不發(fā)生相對(duì)位移的地方；彈性聯(lián)軸器用在兩軸有偏斜或工作中有相對(duì)位移的地方；液力聯(lián)軸器是用液體動(dòng)能來傳遞功率，用在需要保護(hù)原動(dòng)機(jī)不遭過載損壞而又可空載起動(dòng)的地方。適用于載荷平穩(wěn)、轉(zhuǎn)速穩(wěn)定、軸的剛性較大、且能保證被聯(lián)接兩軸軸線相對(duì)偏移極小的情況下 。凡被聯(lián)接兩軸的同軸度不易保證的場(chǎng)合，都應(yīng)選用撓性聯(lián)軸器 ⑴十字滑塊聯(lián)軸器 十字滑塊聯(lián)軸器是無彈性元件的撓性聯(lián)軸器，具有較好的補(bǔ)償兩軸相對(duì)偏移的能力、承載能力大；但不具備 緩沖減震性能。 (