【正文】 離合器脫開。當加工完畢或中間停車時，電機和電磁鐵同時斷電，借壓力彈簧作用合上摩擦離合器，使絲杠不能傳動，主軸箱便不會下落。 伺服電機的選擇及計算 伺服電機的選用，應(yīng)考慮三個要求：最大切削負載轉(zhuǎn)矩，不得超過電機的額定轉(zhuǎn)矩；電機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負載慣量相匹配；快移時，轉(zhuǎn)矩不得超過伺服電機的最大轉(zhuǎn)矩。最達切削負載轉(zhuǎn)矩T可根據(jù)下式計算，即T=其中，從前面的計算已知最大進給力=2225 N，絲杠導程=10mm，預(yù)緊力=3887 N，查手冊，滾珠絲杠副的機械效率=，因滾珠絲杠預(yù)加載荷引起附加摩擦力矩==查哈爾濱軸承總廠＜＜角接觸推力球軸承組配技術(shù)手冊＞＞，故一對軸承的摩擦力矩=。伺服電機與絲杠直連，其傳動比i=1. 負載慣量計算伺服電動機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負載慣量相匹配，負載慣量可按以下次序計算。 W—伺服電機的角速度，rad/s。（2）絲杠加在電機軸上的慣量，絲杠名義直徑=50mm,L=1m,絲杠材料鋼的密度=kg/。可選北京數(shù)控設(shè)備廠FB—15型直流伺服電機，,大于最大切削負載轉(zhuǎn)矩M=,轉(zhuǎn)子慣量=，滿足匹配要求。如選用FB—15型直流伺服電機總慣量J=+=+=（2） 加速時間通常取得3～４倍，取：=3=3== s空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過伺服電機的最大輸出轉(zhuǎn)矩，由此可見，F(xiàn)B—15型直流伺服電機的=．＞= ，滿足設(shè)計要求 。對輪廓控制的數(shù)控銑床可取較大值，如取=。根據(jù)式=選FB—15型直流伺服電機，執(zhí)行件（工作臺）達到的最大加速度為 伺服系統(tǒng)要求達到的最大加速度發(fā)生在系統(tǒng)處于時間數(shù)內(nèi)，工作臺的速度從增加到+時：由于a大于，因而按照加速能力選擇=是合適的。其余誤差為伺服和系統(tǒng)誤差、絲杠軸承的軸向跳動和在載荷作用下各機械環(huán)節(jié)彈性變形引起的位移等。輸入電壓，除少量消耗于電樞回路的阻抗外，大部分被反電動勢所平衡。因而可近似認為=是伺服電機的反電動勢系數(shù)（）,為伺服電機單位角速度（rad/s）所產(chǎn)生的反電動勢（v）.B、是FB—15型直流伺服電機的轉(zhuǎn)矩系數(shù)=，因伺服系統(tǒng)增益=，速度控制的開環(huán)增益=,則=1/ /()。其最小拉壓剛度發(fā)生工作臺螺母定位點最遠的位置。因而絲杠最大距離=500+150=650mm則絲杠拉壓剛度為==436N/式中： —() E—絲杠材料鋼的彈性模量E=2G（3） 絲杠軸承的軸向剛度軸承的鋼球直徑=，鋼球數(shù)Z=17,接觸角=,預(yù)加載荷=2900N，軸向外載荷為導軌摩擦力=140N，故軸向載荷為預(yù)加載荷與軸向外載荷之和，即=+=2900+140=3040 N絲杠軸承軸向載荷剛度可按下式求得，即==503（4）滾珠絲杠螺母的接觸剛度查絲杠螺母手冊得=1138 N/mm（5）聯(lián)軸器的扭轉(zhuǎn)剛度查文獻= 折回到工作臺部件的直線剛度為（6） 綜合剛度k計算出伺服剛度折算到工作臺部件的直線剛度，滾珠絲杠最小擠壓剛度，絲杠軸承軸向載荷剛度，滾珠絲杠螺母接觸剛度，折算到工作臺部件直線剛度和聯(lián)軸器扭轉(zhuǎn)剛度 后，按彈簧串聯(lián)原則合成求得綜合剛度k.。故軸向載荷僅為導軌的摩擦力=140 N，故因引起的彈性變形量為=（8） 定位誤差驗算本設(shè)計中滾珠的最大軸向變形==，加彈性變形量=，+=。 聯(lián)軸器的選擇在數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)中，伺服電機軸、傳動軸和滾珠絲杠之間的傳動聯(lián)結(jié)只有確保無間隙，才能卻保傳動精度，準確執(zhí)行脈沖指令，而不丟掉脈沖。本設(shè)計選用撓性聯(lián)軸器，撓性聯(lián)軸器的特點及用途：具有定量補償兩軸相對偏移和一般減緩、緩沖電絕緣性能。用于正反轉(zhuǎn)變化較多、啟動較頻繁的高、等軸徑、工作平穩(wěn)、兩軸對中性好、中速軸傳動。選擇套筒聯(lián)軸器通常需要按適用范圍自行設(shè)計。套筒聯(lián)軸器的材料選用45鋼。 套筒聯(lián)軸器示意圖 鍵的選擇由于電機軸和絲杠都是在軸端連接，故兩處都選用類型為普通平鍵C型，鍵C1050 , GB/T1096～1979。 高度h=8 mm 。(2) 鍵的剪切力=≤=。 D—軸的直徑 mm 。l—鍵的工作長度，l=Lb/2?！?鍵聯(lián)接的許用擠壓應(yīng)力，=90；—許用擠壓壓強，=40，本設(shè)計采用動聯(lián)接、輕微沖擊，查表5—3—17。本設(shè)計根據(jù)結(jié)構(gòu)簡單、價格便宜、剛度好等特點，選用滑動導軌。但普通的鑄鐵淬火鋼導軌，存在的缺點是靜摩擦因數(shù)大，而且動摩擦因數(shù)隨速度變化而變化，摩擦損失大，低速（1～60mm/min）時出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，降低了運動部件的定位精度。例如，采用優(yōu)質(zhì)鑄鐵、合金耐磨鑄鐵或鑲淬火鋼導軌；進行導軌表面滾軋強化、表面淬硬、涂鉻、涂鉬工藝處理等。因此，在數(shù)控銑床上得到了廣泛的應(yīng)用。這種導軌的共同特點是：摩擦因數(shù)小，且動、靜摩擦因數(shù)差很小，能防止低速爬行現(xiàn)象；耐磨性、抗撕傷能力強；加工性和化工穩(wěn)定性好，工藝簡單，成本低，并有良好的自潤滑和抗振性。本設(shè)計中采用以聚四氟乙烯（PTFY）為基體，通過添加不同的填充構(gòu)成的高分子復(fù)合材料。這種導軌軟帶具有良好的抗磨、減摩、吸振、消聲性能；適用的工作溫度范圍廣（200～280C）；動、靜摩擦因數(shù)小，且兩者之差很??；還可以在干摩擦下應(yīng)用；并且能吸收外界進入導軌面的硬粒，使導軌不致拉傷和磨損。在數(shù)控銑床上只使用光電式脈沖編碼器，因為光電式的精度和可靠性優(yōu)于其它。在一個圓盤的圓周上分成相等的透明與不透明的部分，圓盤與工作軸一起旋轉(zhuǎn)，此外，還有一個固定不動的扇形薄片與圓盤平行放置，并制作有辨向窄縫，當光線通過這兩個作相對運動的薄透光與不透光部分時，使光電元件接受到的光通量也時大時小地連續(xù)變化，經(jīng)放大、整形電路的變換后變成脈沖信號。若以該方波的前沿或后沿產(chǎn)生計數(shù)脈沖，可以形成代表正向位移和反向位移的脈沖序列。通常，數(shù)控銑床的機械參考點與各軸的脈沖編碼器發(fā)生出Z相脈沖是一致的，即該信號與A、B信號嚴格同步。經(jīng)頻率/電壓變換器變成正比于頻率的電壓作為速度反饋信號、供給速度控制單元進行速度調(diào)節(jié)。（1）機床冷卻和溫度控制數(shù)控銑床屬于高精度、高效率、高成本投入的機床，所以，在工廠中為了盡早地收回成本，充分發(fā)揮其作用，一般要求采取24h不停機工作制，為了保證長時間工作機床加工精度的一致性、電氣及控制系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和機床的使用壽命，數(shù)控銑床對環(huán)境溫度和各部分的發(fā)熱、冷卻及溫度控制均有相應(yīng)的要求。對精度要求較高和整批零件尺寸一致性要求較高的加工，應(yīng)保持數(shù)控銑床工作環(huán)境的恒溫。原理圖如下： 主軸溫控機主軸溫控機的工作原理圖，循環(huán)液壓泵2將主軸頭內(nèi)的潤滑油（L—阿AN32機油）通過管道抽出，經(jīng)過過濾器4過濾送入主軸頭內(nèi)，溫度傳感器5檢測潤滑油液的溫度，并將溫度信號傳給溫控機控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)根據(jù)操作人員在溫控機上的預(yù)設(shè)值，來控制冷卻器的開停。數(shù)控系統(tǒng)把主軸傳動系統(tǒng)及主軸的正常潤滑作為主軸系統(tǒng)工作的充要條件，如果壓力繼電器3無信號發(fā)出，則數(shù)控系統(tǒng)PLC發(fā)出報警信號，且禁止主軸啟動。操作人員可以設(shè)定油溫和室溫的差值，溫控機根據(jù)此差值進行控制，面板上設(shè)置有循環(huán)液壓泵，冷卻機工作、故障等多個指示燈，供操作人員識別溫控機的工作狀態(tài)。（2）工件切削冷卻采用手動操作，送出切削液。在數(shù)控銑床的運動部件中，既有高速的相對運動，也有低速的相對運動，既有重載的部位，也有輕載的部位，所以在數(shù)控銑床中通常采用分散潤滑與集中潤滑、油潤滑與脂潤滑相結(jié)合的綜合潤滑方式對數(shù)控銑床的各個需要潤滑部位進行潤滑。在數(shù)控銑床的主軸傳動部分中，減速裝置與主軸軸承等零件由于轉(zhuǎn)速較高、負載較大，溫升劇烈，所以一般采用潤滑油強制循環(huán)的方式，對這些零件進行潤滑的同時完成對主軸系統(tǒng)的冷卻。軸承、絲杠和導軌是決定數(shù)控銑床各個坐標軸運動精度的主要部件。具體采用何種潤滑方式取決于數(shù)控銑床的工作狀況及結(jié)構(gòu)要求。對一些負載較大、極限轉(zhuǎn)速或移動速度較高的數(shù)控銑床一般采用油潤滑，采用油潤滑既能起到相對運動件之間的潤滑作用，又可以起到一定的冷卻作用。 數(shù)控銑床排屑裝置為了數(shù)控銑床的自動加工順利進行和減少數(shù)控的發(fā)熱，數(shù)控銑床應(yīng)具有合適的排屑裝置。本設(shè)計采用刮板式排屑裝置，原理是該裝置以滾動鏈輪牽引鋼質(zhì)平板鏈帶在封閉箱中運轉(zhuǎn)，切屑用鏈帶帶出機床，這種裝置在數(shù)控機床使用時要與機床冷卻箱合為一體，以簡化機床結(jié)構(gòu)。 數(shù)控系統(tǒng)的選擇 根據(jù)已選定的直流伺服驅(qū)動與加工要求。其中至少需同時控制兩軸聯(lián)動，完成圓弧插補，為了在加工中使用不同尺寸的刀具，數(shù)控裝置應(yīng)具有刀具的半徑和長度補償，以便數(shù)控加工中按輪廓編制程序而能適應(yīng)刀具尺寸的變化。因此確定選用MTC—１M銑床數(shù)控裝置。該裝置除了具有一般數(shù)控功能之外，還具有子程序和參數(shù)編程，特別是鏡像功能，很適合具有對稱輪廓工件的數(shù)控加工編程。由于采用現(xiàn)成的MTC—１M數(shù)控裝置，在選取時要考慮功能要求，與伺服單元的配接，其他的輸入/輸出控制信號與控制能力。在設(shè)計參考點信號的電路時，采用了光電隔離。此邏輯檢測電路的作用是當發(fā)生元件損壞、斷線或短路時發(fā)出信號，產(chǎn)生緊急停機的作用。該數(shù)控裝置采用三個CPU，分別是中央CPU，顯示和鍵盤管理CPU及插補和輸入/出CPU。顯示CPU主要功能是按照中央CPU送來的顯示命令和顯示內(nèi)容，組成相應(yīng)的顯示頁面，負責產(chǎn)生CRT顯示器所需要的視頻掃描信號，控制顯示器按規(guī)定的顯示方式顯示有關(guān)信息。插補CPU主要進行插補運算，發(fā)生伺服驅(qū)動所需的控制信號，接收測量反饋信號，實現(xiàn)速度和位置的控制。插補CPU接收中央CPU送來的程序段信息和其他命令，并返回插補完成情況及出錯信號。以中央CPU與插補CPU之間數(shù)據(jù)交換為例，為了避免兩個CPU同時存取公用存儲區(qū)而發(fā)生沖突，需要采取措施，為了簡化線路和控制，該設(shè)計方案采取借用Z80CPU所具備的總線請求和響應(yīng)的功能，以中央CPU為主控，當中央CPU需要時，通過I/O口，由芯片8255的輸出向插補CPU的總線請求發(fā)出信號。中央CPU接到響應(yīng)信號后打開74LS245總線驅(qū)動器的門，使中央CPU的地址信號送達插補CPU的存儲區(qū)，數(shù)據(jù)得到傳送。２片2764占低地址區(qū)。輸入／輸出采用8255，每片可以有24個端口作輸入/輸出。為了實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制，采用2級放大，可輸出 控制信號。I/O的地址分配，由于I/O片不多，為簡化線路，減少芯片數(shù)，地址譯碼輸入只用了5根地址線，輸出分別給CRT 、2片8255和4片DAC0830個芯片，其中CRT和8255每個口有2個地址，而DAC0830有8個地址。 第五章 價值分析 價值的概念價值分析是一種使產(chǎn)品達到物美價廉的有效的現(xiàn)代化管理技術(shù),，價值分析1947年產(chǎn)生與美國，創(chuàng)始人是美國通用電器公司負責物質(zhì)采購工程師麥爾斯。隨著技術(shù)和經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們對技術(shù)經(jīng)濟分析也越來越重視，其研究目的、內(nèi)容也在不斷豐富與發(fā)展。LOM的技術(shù)價值：令理想的方案的比例數(shù)值為1，作為基準，理想方案的價值為1，從而引出技術(shù)價值X的概念。注： 當技術(shù)價值 X≥08 優(yōu) ≤X≤ 良 X＜ 不合格所以進行數(shù)控化改造的技術(shù)價值是優(yōu) 第六章 結(jié)束語經(jīng)過這一段時間設(shè)計，到今天為止，可以說已經(jīng)結(jié)束了。滾珠絲杠副的特點：（1）傳動效率高，摩擦損失小。（2）定位精度高，剛度好。（3）運動平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動精度高。（5）磨損小，使用壽命長。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度也要求高，故制造成本高。特別是對于垂直絲杠，由于自重慣力的作用，下降時當傳動切斷后，不能立即停止運動，故常需附加制動裝置。浮動式返向器的特點是反向器與滾珠螺母側(cè)孔有適當間隙，返向器可以在側(cè)孔中浮動。具有良好的摩擦特性。（2）大慣量的結(jié)構(gòu)，在長期過載工作時具有大的熱容量。（4）選擇了較好的電刷材料和磁場的結(jié)構(gòu)，使得在大的加速度狀態(tài)下有好的換向，從而在長時間內(nèi)都能保持極高的可靠性。（6）為了穩(wěn)定的工作，具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量。在尹明老師的悉心指導下，使我基本上做到了畢業(yè)設(shè)計要求我們的目的。在設(shè)計的起初，我對自己設(shè)計的題目感到特別的棘手，在老師的不厭其煩的講解下，才使我邁出了關(guān)鍵性的一步。通常為了查一個問題要翻閱好幾本書才能弄清楚。本設(shè)計中幾乎涉及到了四年的全部課程，這就使我靜下心來好好地理解一下四年的基本知識，從而使知識得到了鞏固和完善，這次設(shè)計還提高了我的專業(yè)素質(zhì)，為今后走向社會、更好地工作，奠定了一個堅實的基礎(chǔ)。然而由于本人能力有限和時間倉促，在設(shè)計中，肯定有好多缺陷和不足，但我深信，隨著時間的推移和自身的努力。 參考文獻1． [M].北京:機械工業(yè)出版社：2． 彭文生、李志明、[M].北京：3． 吳宗澤、[M]. 北京：4． [M].北京：:機械工業(yè)出版社5． 成大先主編. 第1卷/機械設(shè)計圖冊[M].北京：6． 文懷興主編. 數(shù)控銑床設(shè)計[M].北京：7． 機電一體化技術(shù)手冊編委會編寫. 第1卷/機電一體化技術(shù)手冊[M].北京：機械工業(yè)出版社8． 王洪主編. 數(shù)控加工程序編制[M].北京：45 /