刀具刃磨中心Z軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模

陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū) 題 目 刀具刃磨中心 學(xué)生姓名 蔣鵬飛 學(xué)號(hào) 0815014004 所在院 (系 ) 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級(jí) 機(jī)自 081 指導(dǎo)教師 張軍峰 2012 年 5 月 20 日 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 刀具刃磨中心 蔣鵬飛 (陜 西 理工 學(xué)院 機(jī)械工程學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化專業(yè) 081 班，陜西 漢中 723003) 指導(dǎo)老師：張軍峰 摘要 本文主要闡述了刀具刃磨中心工具磨床 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)與建模， 數(shù)控磨床是利用磨具對(duì)工件表面進(jìn)行磨削加工的機(jī)床 ，是高效高精度的刀具刃磨機(jī)床，特別是五軸聯(lián)動(dòng)的數(shù)控工具磨床，是刀具刃磨機(jī)床發(fā)展的方向?？梢?用來(lái)加 車刀，麻花鉆， 工立銑刀，球頭銑刀，階梯鉆，鉸刀，成形銑刀，深孔鉆，三角鑿刀和牛頭刨刀具等 。進(jìn)給系統(tǒng)采用 全封閉結(jié)構(gòu)，無(wú)外掛裝置，內(nèi)置切削液冷卻循環(huán)裝置及油霧回收裝置。進(jìn)給 軸由單元電機(jī)通過(guò)高精度無(wú)間隙聯(lián)軸器與精密滾珠絲杠副直聯(lián)，無(wú) 間 隙誤差。 且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，傳動(dòng)精度高，不易磨損，使用壽命長(zhǎng)。 導(dǎo)軌全部采用 燕尾型 精密滾珠直線導(dǎo)軌，具有精密高， 摩擦系數(shù)小， 壽命長(zhǎng)等特點(diǎn) 。 導(dǎo)軌、滾珠絲杠副采用 具有冷卻裝置的 全自動(dòng)定時(shí)定量潤(rùn)滑系統(tǒng)。 并在 畫(huà)出 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)三維模型圖，生成二維工程圖。 關(guān)鍵詞 刃磨中心 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng) 閉環(huán)系統(tǒng) 滾珠絲杠 直線型滾動(dòng)導(dǎo)軌 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 of 23003， c is to of he is of nc is of be to no by by no no is a of in d to to 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 頁(yè) 共 2 頁(yè) 目 錄 引 言 . 1 1. 概述 . 2 控機(jī)床的概念 . 2 控機(jī)床的 組成分類及特點(diǎn) . 2 控機(jī)床的組成 . 2 控機(jī)床的分類 . 2 控機(jī)床的特點(diǎn) . 3 控機(jī)床的發(fā)展 趨勢(shì)及 現(xiàn)狀 . 3 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 . 5 2. .給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理 . 6 給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇 . 6 給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)類型的確定 . 8 給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求及傳動(dòng)類型的選擇 . 9 給系統(tǒng)的傳動(dòng)要求 . 9 給系統(tǒng)的傳動(dòng)類型的選擇 . 9 動(dòng)機(jī)與絲杠連接方式的選擇 . 13 給系統(tǒng)的一些其他要求 . 14 3. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 .未定義書(shū)簽。 珠絲杠螺母副的種類 . 14 珠絲杠支承方式的確定 . 14 動(dòng)部件的主要參數(shù) . 16 珠絲杠的計(jì)算與選擇 . 17 珠絲杠導(dǎo)程的確定 . 17 珠絲杠的等效轉(zhuǎn)速 . 18 摩擦力的計(jì)算 . 19 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 定所絲杠受的最大載荷 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 . 22 珠絲杠螺母副承載能力校核 . 23 算器械傳動(dòng)剛度 . 23 . 24 4. 滾珠絲杠螺母副支撐用的軸承 .未定義書(shū)簽。 撐方式 . 25 效形式 . 27 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 頁(yè) 共 2 頁(yè) 5. 伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 .未定義書(shū)簽。 動(dòng)機(jī)的選擇 . 29 服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 沖當(dāng)量的計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 進(jìn)電機(jī)的選型與計(jì)算 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 動(dòng)機(jī)參數(shù)驗(yàn)證 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 6. 聯(lián)軸器的選擇 . 36 擇聯(lián)軸器的類型 . 36 算聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩 . 36 定聯(lián)軸器的型號(hào) . 36 核最大轉(zhuǎn)速 . 37 調(diào)軸孔直徑 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 定部件相應(yīng)的安裝精度 . 37 行必要的校核 . 37 軸器參數(shù) . 38 7. 進(jìn)給系統(tǒng)其他部件的確定 . 40 軌的 確定 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 軌 結(jié)構(gòu) . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 軌的選用 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 床的噪聲控制 . 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 8. 滾珠絲杠的保護(hù) .未定義書(shū)簽。 總結(jié)與體會(huì) . 45 致謝 . 46 參考文獻(xiàn) .西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 1 頁(yè) 共 47 頁(yè) 引 言 在機(jī)械加工中，金屬切削刀具是切削加工必不可少的重要工具之一，在機(jī)械制造、汽車、模具、醫(yī)療器械、國(guó)防工業(yè)和航空航天等行業(yè)中占有十分重要的地位。其質(zhì)量好壞直接影響到加工對(duì)象的表面質(zhì)量、精度及加工效率。采用先進(jìn)的刀具刃磨機(jī)床和有效經(jīng)濟(jì)的工藝方法，刃磨出高效率、高精度、高可靠性的刀具，是切削加工技術(shù)水平提高的一個(gè)重要保證。刀具成本在綜合加工 成本中占有重要的位置，如何利用刀具刃磨機(jī)床修磨好磨損到用鈍標(biāo)準(zhǔn)的刀具，延長(zhǎng)刀具的壽命，提高刀具的利用率，降低刀具成本，是企業(yè)降低生產(chǎn)成本的有效途徑之一。 高質(zhì)量、高耐用度刀具的生產(chǎn)需求，高效的、高精度的刀具修磨要求，促使刀具刃磨機(jī)床的功能結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單到復(fù)雜，自動(dòng)化程度由低到高不斷發(fā)展。 在國(guó)內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對(duì)普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來(lái)滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。最近幾年國(guó)內(nèi)也有一些廠家研制開(kāi)發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn) 品不但成本很高，而且由于通用的 統(tǒng)沒(méi)有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實(shí)現(xiàn)刀具的磨削加工。來(lái)提高刀具刃磨效率和精度，減少?gòu)U品率，降低刀具生產(chǎn)和修磨成本，是未來(lái)很值得研究的方向。 刀具在整個(gè)加工制造成本中，看似只占很小的比例。但在整個(gè)加工效率方面，恰恰是刀具起舉足輕重的作用。隨著對(duì)加工精度的提高，對(duì)刀具的要求也更高，相對(duì)刀具的成本也在增加，所以刀具的重新修磨就顯得尤為重要！以往的刀具刃磨僅僅只限于人工在砂輪上修磨，或者由刀具廠家回收修磨，這些方式就談不上效率可言了?，F(xiàn)在，加工中心的技術(shù)工人們，不可能 在工作初期，用大量的時(shí)間來(lái)修磨刀具。刀具的精度、使用壽命和刀具結(jié)構(gòu)越來(lái)越成為影響加工能力和生產(chǎn)效率的關(guān)鍵因素，昂貴的刀具成為生產(chǎn)成本的重要組成部分。因此，用于刀具修磨的刃磨機(jī)行業(yè)就越來(lái)越受到加工制造業(yè)的認(rèn)可 。在實(shí)際中，提高機(jī)床的傳動(dòng)精度，高效率，穩(wěn)定的進(jìn)給系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)刀具刃磨的精度，減低成本。 因而，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)主要圍繞如何提高機(jī)床刃磨刀具的精度，設(shè)計(jì)合適的刃磨機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)來(lái)提高精度，主要以 Z 軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為例來(lái)說(shuō)明研討，選擇相應(yīng)的傳動(dòng)方式，執(zhí)行機(jī)構(gòu)，并在進(jìn)行模型設(shè)計(jì)生成二維工程圖。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) 1. 概述 控機(jī)床的概念 數(shù)控機(jī)床是綜合應(yīng)用計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制、自動(dòng)檢測(cè)及精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物 ，是技術(shù)密集度及自動(dòng)化程度很高的典型機(jī)電一體化加工設(shè)備 。 它與普通機(jī)床相比 ， 其優(yōu)越性是顯而易見(jiàn)的 ， 不僅零件加工精度高 ， 產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定 ， 且自動(dòng)化程度極高 ， 可減輕工人的體力勞動(dòng)強(qiáng)度 ， 大大提高了生產(chǎn)效率 ， 特別值得一提的是數(shù)控機(jī)床可完成普通機(jī)床難以完成或根本不能加工的復(fù)雜曲面的零件加工 ， 因而數(shù)控機(jī)床在機(jī)械制造業(yè)中的地位愈來(lái)愈顯得重要 。 數(shù)控工具磨床是精度效率高、制造修磨范圍廣的刀具刃磨機(jī)床。數(shù)控工具磨床與手動(dòng)工具磨 床最大區(qū)別是拋棄了手動(dòng)工具磨床上的手搖滑臺(tái)、以及特制的復(fù)雜工藝裝備附件，機(jī)械結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。手動(dòng)工具磨床上的特殊機(jī)構(gòu)和通過(guò)人為操縱所實(shí)現(xiàn)的刀具刃磨形式，在數(shù)控工具磨床上則通過(guò)數(shù)控系統(tǒng)控制的聯(lián)動(dòng)軸之間的柔性協(xié)調(diào)運(yùn)動(dòng)來(lái)輕松地實(shí)現(xiàn)。 控機(jī)床的 組成分類及特點(diǎn) 控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床本體組成。 指令的形式記載各種加工信息； 受輸入的加工信息，經(jīng)數(shù)控裝置運(yùn)算處理，向伺服系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的脈沖； 數(shù)控裝置的脈 沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的機(jī)械位移；用于實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給伺服控制和主軸伺服控制。 括，主軸部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置 (自動(dòng)托盤(pán)交換裝置 (。 控機(jī)床的分類 數(shù) 控機(jī)床的品種和規(guī)格繁多，分類方法不一。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前已有近 500陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 2 頁(yè) 共 47 頁(yè) 種數(shù)控機(jī)床。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 3 頁(yè) 共 47 頁(yè) 根據(jù)數(shù)控機(jī)床的功能和組成，一般分為以下幾類： 按坐標(biāo)軸數(shù)分類：一般數(shù)控機(jī)床，數(shù)控加工中心機(jī)床，多坐標(biāo)軸數(shù)控機(jī)床； 按特點(diǎn)分類：點(diǎn)位控制數(shù)控機(jī)床，直線控制數(shù)控機(jī)床，輪廓控制數(shù)控機(jī)床； 按有無(wú)測(cè)量裝置 分類：開(kāi)環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，半閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)； 按功能水平分類：經(jīng)濟(jì)型，普及型，高級(jí)型。 控機(jī)床的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床較好地解決了復(fù)雜、精密、小批、多變的零件加工問(wèn)題，是一種靈活的、高效能的自動(dòng)化機(jī)床，尤其對(duì)于約占機(jī)械加工總量 80%的單件、小批量零件的加工，更顯示出其特有的靈活性。概括起來(lái)，數(shù)控機(jī)床有以下幾方面的特點(diǎn) ： 其提高了同批零件加工的一致性，使產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定； 般約提高效率 3，使用數(shù)控加工中心機(jī)床則可提高生率5； 件； 善了勞動(dòng)條件； 控機(jī)床的發(fā)展 趨勢(shì)及 現(xiàn)狀 在國(guó)外，手動(dòng)工具磨床已經(jīng)只是作為數(shù)控工具磨床的輔助。從目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)來(lái)看，相對(duì)價(jià)格昂貴的數(shù)控工具磨床，手動(dòng)工具磨床在我國(guó)相對(duì)占主導(dǎo)地位，它適合目前我國(guó)的國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求和實(shí)際情況。主要應(yīng)用于專業(yè)刀具生產(chǎn)企業(yè)作為數(shù)控工具磨床的輔助，和大中型企業(yè)車間中小批量刀具修磨，及結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單的標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)刀具的生產(chǎn)制造。數(shù)控工具磨床已經(jīng)經(jīng)歷了幾代的產(chǎn)品發(fā)展過(guò)程。初期是對(duì)普通工具磨床進(jìn)行數(shù)控改造，用 件來(lái)簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，提高精度。第二代產(chǎn)品是數(shù)控萬(wàn)能刀具“磨削中心”，它適用于刀具的連續(xù)加工，使刀具制造工藝高度集成，工件一次裝夾，通過(guò)幾組獨(dú)立砂輪的轉(zhuǎn)塔磨頭來(lái)完成多道工序復(fù)合加工，加工過(guò)程中自動(dòng)更換砂輪，因而刀具制造精度高，適用于復(fù)雜形狀型面刀具的精密磨削。 司研發(fā)的 削中心自帶砂輪庫(kù)，并且砂輪庫(kù)由獨(dú)立的伺服軸控制，完全實(shí)現(xiàn)砂輪的自動(dòng)更換，可以實(shí)現(xiàn)高效率的自動(dòng)化生產(chǎn)；采用生產(chǎn)、修磨一體化設(shè)計(jì)磨削軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)程序的編輯、修改、編譯、檢查等；還集成了砂輪的自動(dòng)測(cè)量、修 整和刀具測(cè)量系統(tǒng)的全自動(dòng)校準(zhǔn)等輔助功陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 4 頁(yè) 共 47 頁(yè) 能。適用于各種標(biāo)準(zhǔn)刀具、復(fù)雜刀具 (非標(biāo)準(zhǔn) )的生產(chǎn)和修磨。 削中心，還可以集成全自動(dòng)拾取式上料系統(tǒng)，容納多達(dá) 16 支自由尺寸的各種刀具。 第三代產(chǎn)品是生產(chǎn)刀具的自動(dòng)化工廠、自動(dòng)化生產(chǎn)線和柔性制造單元，它代表刀具刃磨機(jī)床的最專業(yè)、最前沿的制造生產(chǎn)技術(shù)。它由一組只需完成單一加工工序的2具磨床組成，機(jī)床問(wèn)由傳輸線和機(jī)械手連接，用于磨削刀具的外圓、溝槽、刃背和端面，適用于刀具的大批量生產(chǎn)。 采用數(shù)控工具磨床對(duì)刀具進(jìn)行磨削加工必須依靠刀具磨削加工技術(shù)和編程 技術(shù)，而各種復(fù)雜形狀刀具的磨削加工技術(shù)和編程軟件，目前在國(guó)外也屬于專利技術(shù)或保密技術(shù)。正因?yàn)槿绱?，目前世界上也只有少?shù)廠商能夠生產(chǎn)高性能的數(shù)控工具磨床。 在國(guó)內(nèi)，數(shù)控工具磨床的發(fā)展基本上還停留在對(duì)普通工具磨床或原有的數(shù)控機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造來(lái)滿足特定刀具的制造刃磨的水平上。國(guó)內(nèi)的數(shù)控工具磨床基本上靠進(jìn)口，價(jià)格昂貴，并且這些數(shù)控機(jī)床經(jīng)過(guò)相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間的使用后，其主機(jī)性能基本完好，仍可使用，而其數(shù)控系統(tǒng)則已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)技術(shù)，屬于已淘汰產(chǎn)品。最近幾年國(guó)內(nèi)也有一些廠家研制開(kāi)發(fā)了數(shù)控工具磨床，但由于采用的是主機(jī)自 行制造、數(shù)控系統(tǒng)靠引進(jìn)，這種數(shù)控工具磨床產(chǎn)品不但成本很高，而且由于通用的 統(tǒng)沒(méi)有集成刀具磨削加工技術(shù)和編程軟件，難以實(shí)現(xiàn)刀具 (特別是復(fù)雜刀具 )的磨削加工。但總的來(lái)說(shuō)我國(guó)在近幾年來(lái)，在數(shù)控工具磨床上不斷地努力，也取得了一定的發(fā)展，逐步縮小與世界先進(jìn)水平的差距。如在第九屆中國(guó)國(guó)際機(jī)床展覽會(huì) (，中國(guó)武漢機(jī)床廠還展出了 軸數(shù)控工具磨床，可用于生產(chǎn)和修磨各種金屬切削刀具 ， 以上所述的刀具刃磨機(jī)床均是萬(wàn)能型的，其實(shí)刀具刃磨機(jī)床發(fā)展過(guò)程中還有另一重要分支，那就是專用刀具刃磨機(jī)床。專用刀 具刃磨機(jī)床是為特定刀具批量化生產(chǎn)而設(shè)計(jì)制造，如，滾刀刃磨床、拉刀刃磨床、鉆頭刃磨床、鋸片刃磨床等。這些機(jī)床通用性雖然沒(méi)有萬(wàn)能型刀具刃磨機(jī)床好，但它具有效率高、適用于大批量生產(chǎn)、能有效降低刀具制造生產(chǎn)成本等特點(diǎn)，適用于專業(yè)刀具生產(chǎn)廠特定刀具的大批量生產(chǎn)，也是刀具刃磨機(jī)床的重要組成部分和發(fā)展方向。未來(lái)數(shù)控工具磨床的主要研究發(fā)展方向還有如下幾個(gè)方向： 1)高速磨削是世界上正大力研究并逐漸推廣的一種先進(jìn)的機(jī)械加工方法，與普通磨削相比，其效率可提高 1 3 倍，工件表面光潔度可提高 1 3 小級(jí)，砂輪耐用度可提高1 倍左右。隨 著電主軸技術(shù)、直線電機(jī)技術(shù)、大導(dǎo)程高速精密滾珠絲杠副和新型高精度導(dǎo)軌的發(fā)展，高速和超高速數(shù)控工具磨床也是未來(lái)發(fā)展的一個(gè)重要方向。 2)產(chǎn)品的小型化和加工過(guò)程的微細(xì)化是全球加工制造業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)，微細(xì)切削陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 5 頁(yè) 共 47 頁(yè) 加工在模具、汽車、電子、生物、醫(yī)療、航空航天等行業(yè)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，是切削加工技術(shù)的一個(gè)發(fā)展方向。高精密微細(xì)刀具的生產(chǎn)制造是微細(xì)切削加工技術(shù)得以發(fā)展的重要保證。因此，研發(fā)刃磨微細(xì)刀具的數(shù)控工具磨床也是未來(lái)數(shù)控工具磨床的發(fā)展方向。 3)砂輪是工具磨床制造生產(chǎn)和修磨刀具的“刀具”，是工具磨床的關(guān)鍵部分。砂輪的 設(shè)計(jì)，其截面形狀的優(yōu)化、粘結(jié)劑的結(jié)合強(qiáng)度及其適用性、砂輪基體的材料、砂輪的制造技術(shù)，以及全自動(dòng)的砂輪修整、檢測(cè)控制技術(shù)也是未來(lái)工具磨床發(fā)展的一個(gè)重要方向。 4)利用計(jì)算機(jī)技術(shù)及模擬技術(shù)，開(kāi)發(fā)能對(duì)刀具刃磨過(guò)程、排屑過(guò)程、磨削力變化、磨削區(qū)溫度、磨削精度和磨削表面質(zhì)量進(jìn)行仿真的數(shù)控工具磨床軟件，也是未來(lái)數(shù)控工具磨床很好的一個(gè)發(fā)展方向 。 設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容和方法 本設(shè)計(jì)為縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括：確定系統(tǒng)的負(fù)載，確定系統(tǒng)脈沖當(dāng)量，運(yùn)動(dòng)部件慣量計(jì)算，空載起動(dòng)及切削力矩機(jī)計(jì)算，確定伺服電機(jī)等。 設(shè)計(jì) 時(shí)要求電機(jī)與絲杠采用柔性連接，電機(jī)選用伺服電機(jī)對(duì)電機(jī)的大小選擇進(jìn)行驗(yàn)證，對(duì)滾珠絲杠直徑及支承形式選擇進(jìn)行強(qiáng)度較核。設(shè)計(jì)與生產(chǎn)實(shí)際相結(jié)合，既要滿足理論要求，又要滿足生產(chǎn)現(xiàn)實(shí)實(shí)際。設(shè)計(jì)應(yīng)遵循先易后難、先局部后全局的規(guī)律，確定設(shè)計(jì)步驟時(shí)，應(yīng)把整個(gè)數(shù)控 工具磨床 Z 向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)分成若干個(gè)子系統(tǒng)進(jìn)行，待各系統(tǒng)基本合理后再互聯(lián)完成全系統(tǒng)工作。設(shè)計(jì)的產(chǎn)品應(yīng)高效經(jīng)濟(jì)。本課題所設(shè)計(jì)的進(jìn)給系統(tǒng)是針對(duì)經(jīng)濟(jì)型中檔數(shù)控車床的，該系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功一旦應(yīng)用到生產(chǎn)實(shí)踐中，將給中小規(guī)模的加工廠輸入新的血液。顯著提高生產(chǎn)力水平，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高經(jīng)濟(jì)效益。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 6 頁(yè) 共 47 頁(yè) 2. Z 向 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 總體方案的確定 給傳動(dòng)系統(tǒng)的組成及其原理 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵組成部分。一般由控制電路、電器驅(qū)動(dòng)部件和執(zhí)行部件組成。進(jìn)給傳動(dòng)部件一般認(rèn)為是從電機(jī)到工作臺(tái)之間的傳動(dòng)鏈。進(jìn)給傳動(dòng)部件的動(dòng)態(tài)特性的好壞直接影響到一臺(tái)機(jī)床的工作性能和加工精度。進(jìn)給傳動(dòng)部件的振動(dòng)會(huì)影響進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度。另外，機(jī)械傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)好壞對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的伺服性能的影響也很大?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床日益向著高速、高效率、高精度方向發(fā)展。對(duì)機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)部件的設(shè)計(jì)要求也越來(lái)越高。 數(shù)控機(jī)床的 進(jìn)給系統(tǒng)，與普通機(jī)床不同。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給指令，來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)，經(jīng)進(jìn)給電動(dòng)機(jī)和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，使執(zhí)行部件如刀架、工作臺(tái)、主軸箱等按程序的規(guī)定運(yùn)動(dòng)。 進(jìn)給 傳動(dòng) 系統(tǒng)的性能在一定程度上決定了數(shù)控系統(tǒng)的性能，決定了數(shù)控機(jī)床的檔次，因此，在數(shù)控技術(shù)發(fā)展的歷程中，進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的研制和發(fā)展總是放在首要的位置。數(shù)控系統(tǒng)所發(fā)出的控制指令，是通過(guò)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來(lái)驅(qū)動(dòng)機(jī)械執(zhí)行部件，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)床精確的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的。數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給 傳 動(dòng)系統(tǒng)是一種位置隨動(dòng)與定位系統(tǒng)，它的作用是快速、準(zhǔn)確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出的運(yùn)動(dòng)命令，精確地控制機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)鏈的坐標(biāo)運(yùn)動(dòng) 。它的性能決定了數(shù)控機(jī)床的許多性能，如最高移動(dòng)速度、輪廓跟隨精度、定位精度等。 給傳動(dòng)控制伺服系統(tǒng)的選擇 統(tǒng) : 這類數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)不帶檢測(cè)裝置，也無(wú)反饋電路，以步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)元件 換為控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)各定子繞組依此通電斷電的電流脈沖信號(hào)，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再經(jīng)機(jī)床傳動(dòng)機(jī)構(gòu) (齒輪箱，絲杠等 )帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)。這種方式控制簡(jiǎn)單，價(jià)格比較低廉，被廣泛應(yīng)用于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)中。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 7 頁(yè) 共 47 頁(yè) 圖 環(huán)控制系統(tǒng) 制 系統(tǒng) : 位置檢測(cè)元件被安裝在電動(dòng)機(jī)軸端或絲杠軸端，通過(guò)角位移的測(cè)量間接計(jì)算出機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置 (直線位移 )，并將其與 置計(jì)算出的指令位置 (或位移 )相比較，用差值進(jìn)行控制，其控制框圖如圖 4 所示。由于閉環(huán)的環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)，由這些環(huán)節(jié)造成的誤差不能由環(huán)路所矯正，其控制精度不如閉環(huán)控制數(shù)控系統(tǒng)，但其調(diào)試方便，可以獲得比較穩(wěn)定的控制特性，因此在實(shí)際應(yīng)用中，這種方式被廣泛采用。用的最多。 圖 開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng) 制 系統(tǒng) : 位置檢測(cè)裝置安裝在機(jī)床工作臺(tái)上，用以檢 測(cè)機(jī)床工作臺(tái)的實(shí)際運(yùn)行位置 (直線位移 )，并將其與 置計(jì)算出的指令位置 (或位移 )相比較，用差值進(jìn)行控制。這類控制方式的位置控制精度很高，但由于它將絲杠、螺母副及機(jī)床工作臺(tái)這些大慣性環(huán)節(jié)放在閉環(huán)內(nèi)，調(diào)試時(shí)，其系統(tǒng)穩(wěn)定狀態(tài)調(diào)試比較麻煩。高檔精密機(jī)床使用。 數(shù)控機(jī)床一般由控制介質(zhì)、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)和機(jī)床組成機(jī)床本體的各機(jī)械部件組成 。 圖 環(huán)控制系統(tǒng) 消除傳動(dòng)系統(tǒng)中的傳動(dòng)間隙 ， 提高傳動(dòng)剛度 ， 減少運(yùn)動(dòng)件的摩擦阻力 ， 減小運(yùn)動(dòng)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 8 頁(yè) 共 47 頁(yè) 慣量 ， 系統(tǒng)要有適當(dāng)阻尼 ， 提高系統(tǒng)傳動(dòng)件傳動(dòng)精度 。 根據(jù)需求，并且考慮到經(jīng)濟(jì)的效益，故選擇半閉環(huán)控制系統(tǒng)。 給驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)類型的確定 早期的數(shù)控機(jī)床采用電液伺服驅(qū)動(dòng)的較多，而現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床基本上都采用全電氣伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它可分為步進(jìn)電機(jī) ， 直流伺服電動(dòng)機(jī)和交流伺服電動(dòng)機(jī)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)三類。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) ： 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將脈沖信號(hào)變換成相應(yīng)的角位移 (或線位移 )的電磁裝置，是一種特殊的電動(dòng)機(jī)。一般電動(dòng)機(jī)都是連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的，而步進(jìn)電動(dòng)機(jī)則有定位和運(yùn)轉(zhuǎn)兩種基本狀態(tài)，當(dāng)有脈沖輸入肘步進(jìn)電動(dòng)機(jī)一步一步地轉(zhuǎn)動(dòng)，每給它一個(gè)脈沖信號(hào) ，它就轉(zhuǎn)過(guò)一定的角度。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的角位移量和輸入脈沖的個(gè)數(shù)嚴(yán)格成正比，在時(shí)間上與輸入脈沖同步，因此只要控制輸入脈沖的數(shù)量、頻率及電動(dòng)機(jī)繞組通電的相序，便可獲得所需的轉(zhuǎn)角、轉(zhuǎn)速及轉(zhuǎn)動(dòng)方向。在沒(méi)有脈沖輸入時(shí)，在繞組電源的激勵(lì)下氣隙磁場(chǎng)能使轉(zhuǎn)子保持原有位置處于定位狀態(tài)。在電動(dòng)機(jī)定子上有 A、 B、 C 三對(duì)磁極，磁極上繞有線圈，分別稱之為 相，而轉(zhuǎn)子則是一個(gè)帶齒的鐵心，這種步進(jìn)電動(dòng)機(jī)稱之為三相步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。如果在線圈中通以直流電，就會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，當(dāng) A、 B、 C 三個(gè)磁極的線圈依次輪流通電，則 A、 B、 直流伺服電動(dòng)機(jī) 具有：穩(wěn)定性好；轉(zhuǎn)向取決于控制電壓的極性，控制電壓為零時(shí)，轉(zhuǎn)子慣性很小，能立即停止； 響應(yīng)迅速，機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象；控制功率低 ， 損耗小；轉(zhuǎn)矩大；機(jī)械特性和調(diào)節(jié)特性都是線性的，而且不存在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象等特點(diǎn) 。 交流伺服電動(dòng)機(jī) ： 輸出或輸入為交流電能的旋轉(zhuǎn)電機(jī) ， 稱為交流電機(jī) ， 它實(shí)際上就是兩相異步電動(dòng)機(jī) ， 所以有時(shí)也叫兩相伺服電動(dòng)機(jī)。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性是非 線性的 ， 電容移相控制時(shí)非線性更為嚴(yán)重 ， 而且斜率隨控制電壓的變化而變化 ， 這會(huì)給系統(tǒng)的穩(wěn)定和校正帶來(lái) 困難。機(jī)械特性很軟，低速段更軟，負(fù)載轉(zhuǎn)矩變化對(duì)轉(zhuǎn)速影響很大 ，而且機(jī)械特性軟會(huì)使阻尼系數(shù)減小 ， 時(shí)間常數(shù)增大 。 從而降低了系統(tǒng)品質(zhì)。若交流伺服電動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)選擇不當(dāng)，或制造工藝不良 ， 在單相狀態(tài)下會(huì)產(chǎn)生 “ 自轉(zhuǎn) ” 而失控 ，而且其 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子電阻相當(dāng)大 ， 所以損耗大，效率低，電動(dòng)機(jī)的利用程度差。 除此之外交流伺服電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ， 維護(hù)方便，運(yùn)行可靠，適宜于不易檢修的場(chǎng)合使用。 伺服電機(jī)是根據(jù)負(fù)載條件來(lái)選取的。加在電機(jī)軸上的負(fù)載主要有兩種 :負(fù)載扭矩和負(fù)載慣量 ， 其中負(fù)載扭矩包括切削扭矩和摩擦扭矩。負(fù)載扭矩應(yīng)小于所選擇電機(jī)的額定陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 9 頁(yè) 共 47 頁(yè) 扭 矩 ， 負(fù)載扭矩與加速扭矩之和應(yīng)等于所選擇電機(jī)的最大扭矩。加速扭矩應(yīng)考慮負(fù)載慣量和電機(jī)慣量的匹配 ， 同時(shí)還應(yīng)考慮連續(xù)過(guò)載時(shí)間在所選電機(jī)的允許范圍內(nèi) ， 負(fù)載快速運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的電機(jī)轉(zhuǎn)速應(yīng)在電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速之內(nèi)。這樣可使電機(jī)在機(jī)床的伺服系統(tǒng)中工作性能得以充分發(fā)揮。 從上述三種電動(dòng)機(jī)的比較可知 ， 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)控制系統(tǒng)中具有很高的優(yōu)越性。所以在 刀具刃磨中心 進(jìn)給系統(tǒng)中使用 步進(jìn) 電動(dòng)機(jī) 。 給系統(tǒng)的 傳動(dòng) 要求及傳動(dòng)類型 的選擇 動(dòng) 要求 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)裝置的精度、靈敏度和穩(wěn)定性，將直接影響工件的加工精度 。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)必須滿足 :（ 1）傳動(dòng)精度高；（ 2）摩擦阻力小；（ 3）運(yùn)動(dòng)部件慣量小。 動(dòng)類型的選擇 數(shù)控機(jī)床 進(jìn)給 傳動(dòng) 系統(tǒng)的基本 傳動(dòng)方式常用的有 三 種：滾珠絲杠螺母副和靜壓絲杠螺母副 和滑動(dòng)絲杠螺母副。 其特點(diǎn)是：摩擦系數(shù)小，僅為 平穩(wěn)性高；反向間隙?。坏?，靜壓絲杠螺母副應(yīng)有一套供油系統(tǒng)，而且對(duì)有的清潔度要求高，如果在運(yùn)動(dòng)中供油忽然中斷，將造成不良后果。 杠螺母副 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，在一定條件下能自鎖，廣泛用于一 般的機(jī)床進(jìn)給，調(diào)整和定位機(jī)構(gòu)。 一 概述 在數(shù)控機(jī)床上，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置一般采用滾珠絲杠螺母副。其特點(diǎn)是：傳動(dòng)效率高，一般為 =動(dòng)靈敏，摩擦力小，不易產(chǎn)生爬行；使用壽命長(zhǎng)；具有可逆性，不僅可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)，亦可將直線運(yùn)陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 10 頁(yè) 共 47 頁(yè) 動(dòng)變成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；軸向運(yùn)動(dòng)精度高，施加預(yù)緊力后，可消除軸向間隙，反向時(shí)無(wú)空行程；珠絲桿由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作 變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。因此，在數(shù)控機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用，是目前中、小型數(shù)控機(jī)床的常見(jiàn)的傳動(dòng)方式。 二滾珠絲杠副的工作原理： 滾珠絲杠螺母副工作原理，如圖所示。圖中絲杠和螺母上都加工有圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們對(duì)合起來(lái)就形成了螺旋滾道。在滾道內(nèi)裝有滾珠，當(dāng)絲杠與螺母相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺旋槽向前滾動(dòng)，在絲杠上滾過(guò)數(shù)圈以后通過(guò)回程引導(dǎo)裝置，逐個(gè)地又滾回到絲杠與螺母之間，構(gòu)成一個(gè)閉合的回路。 內(nèi)滾道外滾道( ) ( )圖 珠絲杠螺母副工作原理圖 圖 紋滾道法向截面形式 三 常用的循環(huán)方式有兩種： （ 1） 外循環(huán) 滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后，通過(guò)螺母外表面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。如圖 所示為插管式，它用彎管作為返回管道，這種形式結(jié)構(gòu)工藝性好，但由于管道突出于螺母體外，徑向尺寸較大。如圖 所示為螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種形式的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。 （ 2）內(nèi)循環(huán) 這種 循環(huán)靠螺母上安裝的反向器接通相鄰滾道 ,使?jié)L珠成單圈環(huán) , 如圖 滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器 ,借助反向器迫使?jié)L珠越過(guò)絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道 ,實(shí)現(xiàn)循環(huán)。一般一個(gè)螺母上裝有 2 4 個(gè)反向器，反向器沿螺母圓周等分分布。其優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸緊湊，剛性好，因其返回滾道較短，摩擦損失小。缺點(diǎn)是反向器加工困難。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 11 頁(yè) 共 47 頁(yè) ( )( )圖 外循環(huán)滾珠絲杠 反向器反向器圖 內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠 四 滾珠絲杠螺母副軸向間 隙的調(diào)整 滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙。為了保證反向傳動(dòng)精度和絲杠的剛度，必須消除軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上。用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過(guò)大，預(yù)緊力過(guò)大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。此外還要消除絲杠安裝部分和驅(qū)動(dòng)部分的間隙。 常用的螺母絲杠消除間隙方法有： 1、墊片調(diào)隙式。如圖 示，調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母不能相對(duì)旋轉(zhuǎn)，只產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。 這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，調(diào)整時(shí)需要卸下調(diào)整墊圈修磨，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 12 頁(yè) 共 47 頁(yè) 左螺母墊片右螺母絲杠放大圓螺母鎖緊螺母 左螺母 右螺母 平鍵圖 墊片調(diào)隙式 圖 螺紋調(diào)隙式 2、螺紋調(diào)隙式。如圖 示，滾珠絲杠左右兩螺母副以平鍵與外套相聯(lián)，用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)。調(diào)整時(shí)，只要擰動(dòng)圓螺母 1 即可消除間隙并產(chǎn)生預(yù)緊力，然后用螺母 2鎖緊。這種調(diào)整方法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、調(diào)整方便的優(yōu)點(diǎn)，但預(yù)緊量不很準(zhǔn)確。 3、齒差調(diào)隙式。如圖 示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為 相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量 1 /11 。例如， 1， 0，滾珠絲杠的導(dǎo)程為 t=6， s=6/6480 種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。 Z 1內(nèi)齒圈Z 2L 0L 0 + L 0L 0圖 齒差調(diào)隙式 圖 螺母變位螺距式 圖 示，它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)滾珠鏈之間使用螺紋滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè) 導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 13 頁(yè) 共 47 頁(yè) 4 特點(diǎn)： 1、 與滑動(dòng) 絲杠 副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 - 由于 滾珠絲杠副 的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ,所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。 2、 高精度的保證 - 滾珠絲杠副是用 日本 制造的世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各 工序的工廠環(huán)境方面 ,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。 3、微進(jìn)給可能 - 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ,所以啟動(dòng)力矩極小 ,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。 4、無(wú)側(cè)隙、剛性高 - 滾珠絲杠副可以加予壓 ,由于予壓力可使 軸向間隙 達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力 ,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ,由于滾珠的斥 力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。 5、高速進(jìn)給可能 - 滾珠絲杠由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 由以上比較，根據(jù)要求， Z 向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)方式。 機(jī)與絲杠聯(lián)接 方式的選擇 滾珠絲杠螺母副與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接的型式主要有三種： 這是一種最簡(jiǎn)單的連接型式 具有最大的扭轉(zhuǎn)剛度；傳動(dòng)機(jī)構(gòu)本身無(wú)間隙 ,傳動(dòng)精度高 ,而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 ,安裝、調(diào)整方便，適用于像中小型號(hào)的數(shù)控車床。聯(lián)軸器采用撓性聯(lián)軸器，它能補(bǔ)償因同軸度及垂直度誤差引起的 “ 干涉 ” 現(xiàn)象 ， 不僅可以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減少噪聲，而且可以消除傳動(dòng)間隙，能 減少中間環(huán)節(jié)帶來(lái)的傳動(dòng)誤差 ,提高傳動(dòng)剛度。 這種調(diào)整方法的優(yōu)點(diǎn)是可以在齒輪的齒厚和周節(jié)變化的情況下 ,保持齒輪的無(wú)間隙嚙合；但是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜 ,軸向尺寸大、傳動(dòng)剛度低、傳動(dòng)平穩(wěn)性較差，一般用于精度要求低的機(jī)床中。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 同步齒輪帶傳動(dòng)具有帶傳動(dòng)和鏈傳動(dòng)的共同優(yōu)點(diǎn) ,與齒輪傳動(dòng)相比它結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單 ,制造成本更低 ,安裝調(diào)整更方便。并且傳動(dòng)不打滑、不需要大的張緊力； 但是在同步 齒形傳動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)材料的要求很高。 機(jī)床主要用機(jī)械聯(lián)軸器連接，機(jī)械聯(lián)軸器分剛性與彈性，剛性又分固定式剛性聯(lián)軸器與可移式聯(lián)軸器，如套筒聯(lián)軸器，滑塊聯(lián)軸器等。彈性又分金屬?gòu)椥月?lián)軸器與非金屬?gòu)椥月?lián)軸器，如簧片聯(lián)軸器，輪胎聯(lián)軸器等。 在滿足機(jī)床要求的前提下， 通過(guò)對(duì)比本課題采用 通過(guò) 聯(lián)軸器聯(lián)接 電機(jī)與絲杠副 ，這是一種簡(jiǎn)單的聯(lián)接形式具有大的扭轉(zhuǎn)剛度，制造成本低，傳動(dòng)精度高，而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)整方便。 給系統(tǒng)的一些其它要求 滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入，因此必須裝有防護(hù)裝置。 如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成 ， 其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好 ， 但由于存在接觸壓力 ， 使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈 ， 它采用硬質(zhì)塑料制成 ， 其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反 ， 并稍有間隙 ， 這樣可避免摩擦力矩 ， 但防塵效果差。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置 ， 防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換 。 另外對(duì)滾珠絲杠安裝處應(yīng)進(jìn)行削邊。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 3. 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算和選型 在第二章初步選擇了進(jìn)給飼服系統(tǒng)的傳動(dòng)類型為：滾珠絲杠螺母副?，F(xiàn)在具體對(duì)其進(jìn)行設(shè)計(jì)，計(jì)算和選型 。 珠絲杠螺母副的種類 絲杠傳動(dòng)直接關(guān)系到傳動(dòng)鏈精度 。 絲杠的選用主要取決于加工件的精度要求和拖動(dòng)扭矩要求。一般情況滑動(dòng)絲杠應(yīng)不低于 6級(jí) ， 螺母間隙過(guò)大則更換螺母。采用滑動(dòng)絲杠相對(duì)滾珠絲杠價(jià)格較低 ， 但難以滿足精度較高的零件加工。因此滑動(dòng)絲杠常用在加工精度要求不是很高的普通 車床中。 滾珠絲杠摩擦損失小，效率高，其傳動(dòng)效率可在 90%以上；精度高 ， 壽命長(zhǎng)；啟動(dòng)力矩和運(yùn)動(dòng)時(shí)力矩相接近 ， 可以降低電機(jī)啟動(dòng)力矩。因此可滿足較高精度零件加工要求。在數(shù)控化改造的車床中 ， 應(yīng)把原來(lái)的滑動(dòng)絲杠換為滾珠絲杠 ， 以降低摩擦力，提高加工精度。滾珠循環(huán)方式可分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類 ， 外循環(huán)又分為螺旋槽式和插管式。珠絲杠滾副的預(yù)緊方法有：雙螺母墊片式預(yù)緊 ， 雙螺母螺紋式預(yù)緊 ， 雙螺母齒差式預(yù)緊 ， 單螺母變導(dǎo)程預(yù)緊以及過(guò)盈滾珠預(yù)緊等幾種 。 珠絲杠支承方式的確定 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng) 剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來(lái)增大剛度。為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承也是十分重要的。國(guó)內(nèi)目前主要采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但軸向剛度不足。另一種是把推力軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提 高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。 1、一端固定 一端自由 絲杠一端固定，另一端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式用于行程小的短絲杠或者用于全閉環(huán)的機(jī)床，因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的機(jī)械定位精度是最不可靠陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 的，特別是對(duì)于長(zhǎng)徑比大的絲杠 (滾珠絲杠相對(duì)細(xì)長(zhǎng) )，熱變性是很明顯的， 的絲杠在冷、熱的不同環(huán)境下變化 很正常的。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝調(diào)試方便，許多高精度機(jī)床仍然采用這種結(jié)構(gòu)，但是必須加裝光柵，采用全閉環(huán)反饋。 2、一端固定 另一端支 承 絲杠一端固定，另一端支承。固定端同時(shí)承受軸向力和徑向力 ;支承端只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動(dòng)，可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲，同時(shí)絲杠熱變形可以自由的向一端伸長(zhǎng)。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛，目前國(guó)內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。 3、兩端固定 絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力，這種支承方式，可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，提高絲杠支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。 絲杠軸承的載荷主要是軸向的，徑向除臥式絲杠的自重外，一般無(wú)載荷，因此對(duì)絲杠軸承軸向精度和剛度要求較高。進(jìn) 給系統(tǒng)對(duì)微小的位移要響應(yīng)靈敏，股軸承的摩擦力矩要小。絲杠軸承種類很多，但從目前的情況來(lái)看，占優(yōu)勢(shì)的兩種是：接觸角為 60 度的推理角接觸球軸承和滾針一雙推理滾子組合軸承，如下圖 示： 圖 珠絲杠的支撐方式 在設(shè)計(jì)中，我采用 雙列接觸角為 60 度的角接觸球 軸承組合使用。 安裝方式如圖 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 所示： 圖 承之撐 動(dòng)部件的主要參數(shù) 已知技術(shù)參數(shù)： 縱向最大行程（ 180/工作給速度為 1縱向快速進(jìn)給速度： 總體 估計(jì)質(zhì)量： 50磨削深度 2 進(jìn)給量 磨削系數(shù) 300； 0 4 /p m m P ； 材料選為： 珠絲杠的計(jì)算與選擇 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)論文 第 14 頁(yè) 共 47 頁(yè) 導(dǎo)程就是絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周 ,滑塊的位移 . 因此導(dǎo)程越小 ,同樣軸徑的情況下扭矩就可以越大 ,當(dāng)然滑塊的位移則較慢 ,在一定軸徑的情況下 ,導(dǎo)程越小 ,可以驅(qū)動(dòng)的工件越大 就是轉(zhuǎn)速一定 ,滑塊位移速度不一樣 ,