【正文】 拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計算： 211 m a x20cr f E IF K F NL??? () 式中 E—— 材料的彈性模量 E 鋼 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受壓長度 (m)； 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 11 K1—— 安全系數(shù)，取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作負(fù)荷 (N)； f1絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推， f1=4， f2=) I—— 絲杠最小截面慣性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d??? ? ? ? () 式中 d0—— 絲杠公稱直徑 (mm)； dw—— 滾珠直徑 (mm)。 臨界轉(zhuǎn)速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L??? ? ? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m?? ??? ? ? ? ? ? cL —— 臨界轉(zhuǎn)速計算長度 ： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422cLm?? ? ? ? ? ? 取 1 L m?? ， 2k —— 安全系數(shù)，一般取 2 ? ； ? —— 材料的密度： 10 /kg m? ?? ； 2f —— 絲杠支承方式系數(shù)，查表得 2 ? ， 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 12 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r? ? ? ? ? ? 滿足要求。 1） 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號樣本。 3） 螺母座的剛度可近似估算為 1000。 已知：軸承的接觸剛度 108 0 /BK N m?? ，絲杠螺母的接觸剛度 716 .7 /CK N m?? ，絲杠的最小拉壓剛度 m in 545 .2 /sK N m?? （見后面計算）。 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2eK ? ? ? ??? 324 /eK N m??? 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動的固有頻率： 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 13 /eB K rad sm? ? () 式中 m—— 絲杠末端的運動部件與工件的質(zhì)量和 (N/μ m)； Ke—— 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 (N/μ m)。 m2)； JZ—— 絲杠上傳動件的轉(zhuǎn)動慣量 (kg m2)。 傳動精度計算 滾珠絲杠的拉壓剛度 24s dEK L?? () 導(dǎo)軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中， L值分別為 300mm 和 100mm。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補償，定位精度能進一步提高 [10]。 驅(qū)動滾珠絲杠副所需扭矩 maxg P a BT T T T? ? ? 9 4 5 8 Nm? ? ? ? ? 電機的額定扭矩 ( 5 ~ )gJTT? (5 .3 6 ~ 7 .6 6 )JT N m?? 電機的選擇 根據(jù)以上計算的扭矩及文獻 [12]，選擇電機型號為 SIEMENS 的 IFT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為 N/m。它支承著數(shù)控車床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動態(tài)力的作用。因此，床身特別是數(shù)控車床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度 /質(zhì)量比；良好的動態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車床對床身的要求。因此，在床身不太長的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。的斜面床身。 (2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。 (3)由于在床身上無需開排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。為此，在設(shè)計床身截面時，綜合考慮以上因素，在滿足使用、工藝情況下，采用空心截面，加大輪廓，減小壁厚，采用全封閉的類似矩形的床身截面形式，同時，為了提高床身的抗扭剛度和床身的剛度／ 重量比，在大截面內(nèi)設(shè)計一個較小的類似圓形截面 (如圖 3) 。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 17 圖 3 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)軌摩擦阻力大且磨損快，動、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。它們具有摩擦性能好和使用壽命長等特點 [2]。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對偶摩擦副。 導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。 直線運動滑動導(dǎo)軌截面形狀主要有三角形、矩形、燕尾形和圓形，并可互相組合。且兩個導(dǎo)軌面的誤差不會相互影響，便于安裝。后，側(cè)面磨損能自動補償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動補償?shù)娜毕?，使其?dǎo)向性更好。這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗和維修都方便，而被廣泛地采用。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進行調(diào) 整。導(dǎo)軌受熱膨脹時寬式組合比窄式的變形量大，調(diào)整時應(yīng)留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性較差。 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 18 圖 4 圖 5 鑲條是用來調(diào)整矩形導(dǎo)軌和燕尾導(dǎo)軌的側(cè)隙，以保證導(dǎo)軌面的正常接觸。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。壓板的 d面和 e 面用空刀槽分開，間隙大磨刮 d面，太緊時則修 e面。 圖 6 5 數(shù)控系統(tǒng)選擇 西門子數(shù)控系統(tǒng)的優(yōu)點 西門子數(shù)控系統(tǒng)具有優(yōu)越的性能，設(shè)計中選擇 SINUMERIK 802D 型號。可靠性高、易于安裝 ； SINUMERIK802D可控制 4 個進給軸和一個數(shù)字或模擬主軸。通過視窗化的調(diào)試工具 軟件，可以便捷地設(shè)置驅(qū)動參數(shù)，并對驅(qū)動器的控制參數(shù)進行動態(tài)優(yōu)化 ； SINUMERIK802D 集成了內(nèi)置 PLC 系統(tǒng)，對機床進行邏輯控制。并且隨機提供臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 19 標(biāo)準(zhǔn)的 PLC子程序庫和實例程序，簡化了制造廠設(shè)計過程，縮短了設(shè)計周期。 6 進給 系統(tǒng) 的模擬仿真 繪制三維零件圖及運動仿真 根據(jù)以上設(shè)計參數(shù)及查閱附表參考書繪制全部零件圖。其中繪制滾珠絲杠是要頂以一條導(dǎo)程為 6基圓與絲杠中徑相同的螺旋線以便在仿真是定義螺旋運動。定義運動的裝配與普通裝配定義不同 之處在于要定義有運動關(guān)系的零件之間的運動副關(guān)系。另外絲杠與滾珠、滾珠與螺母之間定義螺旋與直線運動、刀架座與導(dǎo)軌之間定義為滑動桿其余零件之間與普通裝配定義相同為完全約束定義。本設(shè)計中只需在絲桿上定義一個伺服電動機，由此伺服電動機帶動絲杠旋轉(zhuǎn)。 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 20 結(jié)束語 本次設(shè)計的是橫切向進給系統(tǒng)，完成了系統(tǒng)中的尺寸計算及結(jié)構(gòu)設(shè)計，并對其進行一系列的校核，各項性能指標(biāo)完全滿足要求，說明設(shè)計的結(jié)構(gòu)是合理的。由于專業(yè)知識的限制，無法對復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)進行設(shè)計，但是，通過選擇合適的數(shù)控系統(tǒng)，對數(shù)控原理有了一定的了解，并掌握了數(shù)控系統(tǒng)的一些連接方法。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性價比的 CNC系統(tǒng)具有豐富的功能，為數(shù)控技術(shù) 的發(fā)展提供了充足的物質(zhì)技術(shù)條件。 因此，研究一臺數(shù)控車床對現(xiàn)代加工具有重要的意義。 臥式數(shù)控車床橫向工作臺設(shè)計 21 參考文獻 [1] 王愛玲 .現(xiàn)代數(shù)控原理及控制系統(tǒng) [M].北京 :國防工業(yè)出版社 ,. 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