經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì),經(jīng)濟(jì)型,數(shù)控,銑床,工作臺(tái),改造,設(shè)計(jì) 附一： 1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū) 系 部 指導(dǎo)教師 職 稱 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 設(shè)計(jì)題目 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 設(shè) 計(jì) 內(nèi) 容 目 標(biāo) 和 要 求 （設(shè)計(jì)內(nèi)容目標(biāo)和要求、設(shè)計(jì)進(jìn)度等） 本課題改造設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床，應(yīng)滿足實(shí)用和加工精度的要求。 1. 調(diào)研：了解各種數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)中二維工作臺(tái)的工作性能和加工要求情況，了解開(kāi)環(huán)伺服傳動(dòng)系統(tǒng)的組成和特點(diǎn)，提出應(yīng)滿足的技術(shù)要求和條件，分析、比較各種可能的方案并提出初步設(shè)計(jì)方案； 2. 研究和確定數(shù)控銑床進(jìn)給伺服系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，要求有必要的分析和計(jì)算過(guò)程； 3. 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要求畫出總體結(jié)構(gòu)圖、關(guān)鍵零部件圖并對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行校核和驗(yàn)算； 4. 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，畫出控制系統(tǒng)原理圖； 5. 基本技術(shù)要求： 結(jié)構(gòu)尺寸：普通銑床 數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)參數(shù)： 規(guī) 格 工作臺(tái)行程(mm) 工作臺(tái)、夾具及工作重力(N) 工作臺(tái)快移速度(m/min) 最大進(jìn)給速度(m/min) 走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同(N) 啟動(dòng)加速時(shí)間ms 定位精度 mm X縱向 Y橫向 X縱向 Y橫向 X縱向 Y橫向 X縱向 Y橫向 800× 200 616 176 2750 4400 18 18 0.6 0.6 1650/1100 30 ± 0.01 根據(jù)數(shù)控機(jī)床要求，由調(diào)研確定工作臺(tái)定位精度和重復(fù)定位精度、脈沖當(dāng)量等參數(shù)； 7. 繪制裝配圖1張，電路圖一張 8. 設(shè)計(jì)進(jìn)度： 1) 1—5 周，主要進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備工作，熟悉題目，收集資料，進(jìn)行畢業(yè)實(shí)習(xí)，明確研究目的和任務(wù)，構(gòu)思總體方案； 2) 6—10周，設(shè)計(jì)計(jì)算，繪圖； 3) 11—13周，編寫畢業(yè)設(shè)計(jì)論文，準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 系 部審 核 此表由指導(dǎo)教師填寫 由所在系部審核 2 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生開(kāi)題報(bào)告 課題名稱 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 課題類型 實(shí)踐應(yīng)用型 指導(dǎo)老師 學(xué)生姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè)班級(jí) 本課題的研究現(xiàn)狀，研究目的及意義 研究現(xiàn)狀：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，機(jī)床工業(yè)的發(fā)展也日新月異。用于自動(dòng)控制的數(shù)控機(jī)床在提高效率，節(jié)省人力，提高加工精度，降低加工費(fèi)用等方面具有很大的優(yōu)越性。目前，數(shù)控機(jī)床、加工中心、分布式數(shù)控（DNC）所配置的數(shù)控系統(tǒng)大多依據(jù)專用的計(jì)算機(jī)而設(shè)計(jì)，一般都采用費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)接口，而且使用不同的匯編語(yǔ)言及操作系統(tǒng)，不少機(jī)床產(chǎn)品已在PC控制的基礎(chǔ)上采用windows、windows NT制作用戶界面，PC操作程序更便于用戶接受及操作。近年來(lái)，國(guó)際上又出現(xiàn)了柔性制造單元FMC,FMC和FMS是實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)CIMS的基礎(chǔ)，使數(shù)控機(jī)床向著高柔性、高集成度、智能化方向發(fā)展。相比之下，我國(guó)的機(jī)床工業(yè)水平雖然發(fā)展很快，但與國(guó)際先進(jìn)水平還有一定的差距，尤其是高級(jí)型數(shù)控機(jī)床還處于低水平階段，主要表現(xiàn)在：可靠性差，質(zhì)量不好，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，科技含量低，我國(guó)已經(jīng)是世界上數(shù)控機(jī)床產(chǎn)量大國(guó)，但還不是制造強(qiáng)國(guó)，生產(chǎn)的數(shù)控機(jī)床大多是經(jīng)濟(jì)型、普及型。開(kāi)發(fā)高檔次的數(shù)控機(jī)床要借鑒國(guó)外經(jīng)驗(yàn)，不斷創(chuàng)新，是我國(guó)的數(shù)控機(jī)床水平有一個(gè)質(zhì)的飛躍。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的發(fā)展也越來(lái)越快，正朝著高性能、高精度、高柔性化和模塊化的方向發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的加工速度越來(lái)越快，加工精度越來(lái)越高，可靠性越來(lái)越好，隨著數(shù)控系統(tǒng)集成度的增強(qiáng)，數(shù)控機(jī)床也會(huì)實(shí)現(xiàn)多臺(tái)集中控制，甚至遠(yuǎn)距離遙感。目前，國(guó)內(nèi)外正在研究根據(jù)人的聲音來(lái)控制機(jī)床的技術(shù)，由機(jī)器自己識(shí)別圖樣并進(jìn)行自動(dòng)CNC加工的技術(shù)，是數(shù)控機(jī)床向著更高人工智能方向發(fā)展。數(shù)控機(jī)床作為一種高精度的自動(dòng)化機(jī)床，綜合應(yīng)用了電子、計(jì)算機(jī)、自動(dòng)控制和機(jī)床制造領(lǐng)域的先進(jìn)技術(shù)，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)中起著極其重要的作用。它很好的解決了現(xiàn)代機(jī)械生產(chǎn)中加工工件精度要求高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、品種多批量小的問(wèn)題，而且加工質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率大幅提高。綜合我國(guó)國(guó)情，價(jià)格昂貴的中、高精度的全功能數(shù)控機(jī)床難以被廣大生產(chǎn)企業(yè)所接受，因此價(jià)格相對(duì)低廉的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。但開(kāi)發(fā)具有部分高檔功能的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)具有很大的意義。 　　目前 國(guó) 內(nèi) 中小企業(yè)多采用經(jīng)濟(jì)型數(shù)控沖床系統(tǒng)，其加工速度慢、編程復(fù)雜、人機(jī)界面不友好，因此生產(chǎn)效率低、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大。因此研制和開(kāi)發(fā)一套基于雙單片機(jī)的沖床數(shù)控系統(tǒng)，用于裝配新沖床或?qū)?jīng)濟(jì)型數(shù)控沖床進(jìn)行改造，能夠有效的改善人機(jī)界面、提高加工速度、方便操作人員編寫用戶加工程序，對(duì)提高企業(yè)生產(chǎn)效率、改善工人的工作環(huán)境有很大的實(shí)際意義。 本設(shè)計(jì)是在數(shù)控機(jī)床工作原理之上設(shè)計(jì)一臺(tái)簡(jiǎn)單的、經(jīng)濟(jì)型的X-Y數(shù)控銑床工作臺(tái)。X-Y數(shù)控工作臺(tái)的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一個(gè)開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)現(xiàn)方便而且能夠保證一定的精度。它充分的利用了，微機(jī)的軟件與硬件功能以實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)床的控制，使機(jī)床的加工范圍擴(kuò)大，精度和可靠性進(jìn)一步得到提高。設(shè)計(jì)任務(wù)是完全圍繞數(shù)控機(jī)床工作原理而展開(kāi)的，本設(shè)計(jì)充分體現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床機(jī)械設(shè)備部分與電氣設(shè)備部分的緊密結(jié)合。 研究目的及意義： 隨著機(jī)械制造工業(yè)的迅速發(fā)展和科技水平的不斷進(jìn)步，用于自動(dòng)控制的數(shù)控機(jī)床代替?zhèn)鹘y(tǒng)的普通機(jī)床，得到迅速而廣泛的運(yùn)用，機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)由原來(lái)的有級(jí)變速傳動(dòng)到現(xiàn)在的由計(jì)算機(jī)控制伺服電機(jī)的無(wú)級(jí)變速傳動(dòng)。因此，我們對(duì)機(jī)床工作臺(tái)的設(shè)計(jì)就顯得非常重要；由于數(shù)控機(jī)床技術(shù)含量高、成本昂貴，若中小企業(yè)廣泛采用數(shù)控機(jī)床不僅費(fèi)用高而且資源浪費(fèi)。因此，對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控化改造也成了人們近年來(lái)研究的課題。本次畢業(yè)設(shè)計(jì)“經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì)”就是從以上幾點(diǎn)出發(fā)，綜合運(yùn)用機(jī)械、電子和計(jì)算機(jī)知識(shí)而進(jìn)行的一項(xiàng)結(jié)合的基本訓(xùn)練，其主要目的是強(qiáng)化機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，同時(shí)進(jìn)一步掌握數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路，通過(guò)對(duì)控制系統(tǒng)硬件和軟件的設(shè)計(jì)，掌握數(shù)控系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)的基本方法；通過(guò)對(duì)數(shù)控銑床工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，對(duì)自己來(lái)說(shuō)也是有很大的提高，從而達(dá)到選題的目的；通過(guò)這套數(shù)控機(jī)床控制系統(tǒng)的研究和普通機(jī)床的數(shù)控化改造，提供了必要的參數(shù)依據(jù)，對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的研究也有一定的現(xiàn)實(shí)意義。 本課題的研究?jī)?nèi)容 主要的研究?jī)?nèi)容是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)是CNC裝置實(shí)現(xiàn)軌跡控制的執(zhí)行部件，涵蓋了在給定的設(shè)計(jì)條件下如何來(lái)確定機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總體方案，在具體方案設(shè)計(jì)中，又涉及了導(dǎo)軌形式的選擇，滾珠絲杠螺母副及其支承方式的選擇，伺服系統(tǒng)與驅(qū)動(dòng)電動(dòng)置頂帖的選擇和驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接形式的選擇等等。為了保證機(jī)床坐標(biāo)軸的定位精度和各功能部件工作的可靠性，必須進(jìn)行機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的軸向剛度計(jì)算、誤差分析和動(dòng)態(tài)特征分析。在此基礎(chǔ)上還要對(duì)各傳動(dòng)部件進(jìn)行必要的穩(wěn)定性較核 計(jì)算和電動(dòng)機(jī)的造型計(jì)算，既具有一定的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求，又具有較強(qiáng)的理論，主要設(shè)計(jì)如下： （1） 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括：進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的軸向負(fù)載計(jì)算，導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)與選型，滾珠絲杠螺母的選型與計(jì)算，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差分析，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算，寄給傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性分析，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠的連接。 （2） 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，包括：控制系統(tǒng)硬件的基本組成，控制系統(tǒng)軟件的組成與結(jié)構(gòu)，計(jì)算機(jī)伺服控制系統(tǒng)和PLC控制系統(tǒng) 本課題研究的實(shí)施方案，進(jìn)度安排 為了滿足以上技術(shù)要求，采取以下技術(shù)方案: （1） 工作臺(tái)工作面尺寸（寬度×長(zhǎng)度）確定為200mm×800mm （2） 對(duì)滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施，并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)緊拉伸。 （3） 采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。 （4） 采用齒輪減速的方法將步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠相連。 進(jìn)度安排 5周 完成開(kāi)題報(bào)告 6周 完成總體方案設(shè)計(jì) 7-9周 完成進(jìn)給伺服系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算 10周 完成控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11-12周 完成進(jìn)給系統(tǒng)裝配的繪制 13周 完成硬件控制電路圖的繪制 14周 完成設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 15周 答辯 已查閱的主要參考文獻(xiàn) [1]范超毅，趙天嬋，吳斌方.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì).中國(guó) 武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006. [2]機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)編寫組.機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)（第三冊(cè)）[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986. [3]加工中心應(yīng)用與維修編委會(huì).加工中心應(yīng)用與維修[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1992. [4]李福生.實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊(cè)[M].北京：北京出版社，1993. [5]黃華梁，彭文生.機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ).北京：高等教育出版社，2007. 指導(dǎo)老師意見(jiàn) 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 3 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）學(xué)生申請(qǐng)答辯表 課 題 名 稱 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師(職稱) 申 請(qǐng) 理 由 學(xué)分已修完，畢業(yè)設(shè)計(jì)已完成。 學(xué)生所在系部 專業(yè)班級(jí) 09gz數(shù)控1班 學(xué)號(hào) 學(xué)生簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)教師評(píng)審表 序號(hào) 評(píng)分項(xiàng)目（理工類） 滿分 評(píng)分 1 工作量 15 2 文獻(xiàn)閱讀與外文翻譯 10 3 技術(shù)水平與實(shí)際能力 25 4 研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí) 25 5 文字表達(dá) 10 6 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100 評(píng) 語(yǔ) （是否同意參加答辯） 指導(dǎo)教師簽名： 另附《畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)記錄冊(cè)》 年 月 日 4 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)審表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)(論文)題目 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 評(píng)閱人 評(píng)閱人職稱 序號(hào) 評(píng)分項(xiàng)目（理工類） 滿分 評(píng)分 1 工作量 15 2 文獻(xiàn)閱讀與外文翻譯 10 3 技術(shù)水平與實(shí)際能力 25 4 研究成果基礎(chǔ)理論與專業(yè)知識(shí) 25 5 文字表達(dá) 10 6 學(xué)習(xí)態(tài)度與規(guī)范要求 15 總 分 100 評(píng) 語(yǔ) 評(píng)閱人簽名： 年 月 日 5 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)(論文)題目 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 序號(hào) 評(píng)審項(xiàng)目 指 標(biāo) 滿分 評(píng)分 1 報(bào)告內(nèi)容 思路清晰；語(yǔ)言表達(dá)準(zhǔn)確，概念清楚，論點(diǎn)正確；實(shí)驗(yàn)方法科學(xué)，分析歸納合理；結(jié)論有應(yīng)用價(jià)值。 40 2 報(bào)告過(guò)程 準(zhǔn)備工作充分,時(shí)間符合要求。 10 3 創(chuàng) 新 對(duì)前人工作有改進(jìn)或突破，或有獨(dú)特見(jiàn)解。 10 4 答 辯 回答問(wèn)題有理論依據(jù)，基本概念清楚。主要問(wèn)題回答準(zhǔn)確，深入。 40 總 分 100 答 辯 組 評(píng) 語(yǔ) 答辯組組長(zhǎng)（簽字）： 年 月 日 答辯 委員會(huì) 意見(jiàn) 答辯委員會(huì)負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日 6-1 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄表 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 設(shè)計(jì)(論文)題目 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 答辯時(shí)間 答辯地點(diǎn) 答辯委員會(huì)名單 問(wèn)題1 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題2 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題3 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 記錄人簽名 （不足加附頁(yè)） 問(wèn)題4 提問(wèn)人： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題5 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題6 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題7 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 問(wèn)題8 提問(wèn)人： 問(wèn)題： 回答（要點(diǎn)）： 記錄人簽名 6-27 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）成績(jī)?cè)u(píng)定總表 學(xué)生姓名： 專業(yè)班級(jí)： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 成績(jī)類別 成績(jī)?cè)u(píng)定 Ⅰ指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī) Ⅱ評(píng)閱人評(píng)定成績(jī) Ⅲ答辯組評(píng)定成績(jī) 總評(píng)成績(jī) Ⅰ×40%+Ⅱ×20%+Ⅲ×40% 評(píng)定等級(jí) 注：成績(jī)?cè)u(píng)定由指導(dǎo)教師、評(píng)閱人和答辯組分別給分(以百分記)，最后按“優(yōu)(90--100)”、“良(80--89)”、“中(70--79)”、“及格(60--69)”、“不及格(60 以下)”評(píng)定等級(jí)。其中，指導(dǎo)教師評(píng)定成績(jī)占40%，評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)占20%，答辯組評(píng)定成績(jī)占40%。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文） 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床X-Y工作臺(tái)改造設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號(hào)： 所在系部： 專業(yè)班級(jí)： 指導(dǎo)教師： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 作者簽名： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書(shū) 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)院有關(guān)保管、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)院保留并向有關(guān)學(xué)位論文管理部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)省級(jí)優(yōu)秀學(xué)士學(xué)位論文評(píng)選機(jī)構(gòu)將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 本學(xué)位論文屬于 1、保密 □，在 年解密后適用本授權(quán)書(shū)。 2、不保密 □。 （請(qǐng)?jiān)谝陨舷鄳?yīng)方框內(nèi)打“√”） 作者簽名： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 年 月 日 湖北工業(yè)大學(xué)工程技術(shù)學(xué)院（畢業(yè)論文） 1 摘 要 數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國(guó)家基礎(chǔ)工業(yè)現(xiàn)代化中的戰(zhàn)略性作用，并已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造工業(yè)提升改造和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的重要手段和標(biāo)志。數(shù)控技術(shù)及數(shù)控機(jī)床的廣泛應(yīng)用，給機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品種類和檔次以及生產(chǎn)方式帶來(lái)了革命性的變化。數(shù)控機(jī)床是現(xiàn)代加工車間最重要的裝備。它的發(fā)展是信息技術(shù)(1T)與制造技術(shù)(MT)結(jié)合發(fā)展的結(jié)果?，F(xiàn)代的CAD/CAM、FMS、CIMS、敏捷制造和智能制造技術(shù)，都是建立在數(shù)控技術(shù)之上的。掌握現(xiàn)代數(shù)控技術(shù)知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的。 本次設(shè)計(jì)內(nèi)容介紹了數(shù)控銑床的特點(diǎn)、電機(jī)選型以及計(jì)算誤差的一般分析。并通過(guò)一定的實(shí)例詳細(xì)的介紹了數(shù)控車床改造的分析方法。 關(guān)鍵詞： 數(shù)控技術(shù) 數(shù)控改造 步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 電氣控制 Abstract numerical control technology and the numerically-controlled machine tool in now in the machine-building industry the important position and the huge benefit, had demonstrated it in the key industry modernization's strategic function, and has become the traditional machine manufacture industry promotion to transform and to realize the automation, the flexibility, the integrated production important means and the sign. The numerical control technology and numerically-controlled machine tool's widespread application, for machine-building industry's industrial structure, the product type and the scale as well as the production method has brought the revolutionary change. The numerically-controlled machine tool is the modern Processing workshop most important equipment. Its development is the information technology (1T) and the technique of manufacture (MT) union development result. Modern CAD/CAM, FMS, CIMS, the agile manufacture and the intelligence technique of manufacture, is the establishment above the numerical control technology. Masters the modern numerical control technical knowledge is the modern mechanical and electrical kind of college major is essential. This design content introduced the numerical control lathe's characteristic, the electrical machinery shaping as well as counting error's general analysis. And through certain example detailed introduction the analysis method which numerical control lathe transformed. Key words: the numerical control technology numerical control transformation step-by-steps the electric motor electric control. 摘要…………………………………………………………………………………Ⅰ Abstract…………………………………………………………………………Ⅱ 引言…………………………………………………………………………………6 1 概述………………………………………………………………………………7 2 設(shè)計(jì)計(jì)算………………………………………………………………………8 2.1 計(jì)算切削分力…………………………………………………………………8 2.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算……………………………………………………………8 2.3 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力…………………………………………9 2.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算…………………………………………9 2.4.1 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程…………………………………………………9 2.4.2 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷………………………9 2.4.3 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定功率………………………………………11 2.4.4 按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑…………………11 2.4.5 初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)………………………………12 2.4.6 確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力………………………………………12 2.4.7 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)緊伸力………………13 2.4.8 確定滾珠絲杠螺母副支撐用的規(guī)格型號(hào)……………………………15 3 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)………………………………………15 3.1 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)……………………………………15 3.2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)…………………………………………15 3.3 滾珠絲杠螺母副壽命的校驗(yàn)……………………………………………… 15 4計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度…………………………………………………17 4.1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算………………………………………………17 4.2 滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算…………………………………………17 4.3 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度…………………………………………17 4.4 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度………………………………………18 4.5 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算………………………………………………………18 5驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選用與計(jì)算……………………………………………………20 5.1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量………………………………………20 5.2 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩………………………………………21 5.3 計(jì)算坐標(biāo)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需的力矩…………………………22 5.4選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)…………………………………………………23 6機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析…………………………………………………24 6.1 計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率…………………………24 6.2 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率………………………………………24 7機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析……………………………………………25 7.1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)Δ…………………………………………25 7.2 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差………………25 7.3 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差……………………………………25 8確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào)………………………………26 8.1 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)…………………………………………26 8.2 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)…………………………………………26 9微機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)…………………………………………………………27 結(jié)論…………………………………………………………………………………33 參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………35 致謝…………………………………………………………………………………36 引 言 由于歷史的原因，我國(guó)普通加工設(shè)備多，數(shù)控加工設(shè)備少；老設(shè)備多，新設(shè)備少。許多企業(yè)的機(jī)床精度差、故障率高。數(shù)控機(jī)床作為機(jī)電一體化的典型產(chǎn)品，在機(jī)械制造業(yè)中發(fā)揮著巨大的作用，很好地解決了現(xiàn)代機(jī)械制造中結(jié)構(gòu)復(fù)雜、精密、批量小、多變零件的加工問(wèn)題，且能穩(wěn)定產(chǎn)品加工質(zhì)量，大幅度提高生產(chǎn)效率。對(duì)普通機(jī)床進(jìn)行數(shù)控改造可以使它具有好的加工精度，同時(shí)還具有數(shù)控加工的功能，且投資少，便于操作維修，可以采用最新的控制技術(shù)，及時(shí)提高生產(chǎn)設(shè)備的自動(dòng)化水平和效率。對(duì)現(xiàn)有普通機(jī)床進(jìn)行經(jīng)濟(jì)型數(shù)控化改造已成為了發(fā)展方向，是符合我國(guó)國(guó)情的一種有效途徑。 在實(shí)際生產(chǎn)中銑床的應(yīng)用十分廣泛。數(shù)控銑床是一種加工功能很強(qiáng)的數(shù)控機(jī)床。能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)位控制功能、連續(xù)輪廓控制功能、刀具半徑自動(dòng)補(bǔ)償功能、刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能、鏡像加工功能、固定循環(huán)功能、特殊功能等。 數(shù)控銑床比傳統(tǒng)普通銑床有以下突出的優(yōu)越性，而且這些優(yōu)越性均來(lái)自數(shù)控系統(tǒng)所包含的計(jì)算機(jī)的威力。 (1)可以加工出傳統(tǒng)銑床加工不出來(lái)的曲線、曲面等復(fù)雜的零件。由于計(jì)算機(jī)有高超的運(yùn)算能力，可以瞬時(shí)準(zhǔn)確的計(jì)算出每個(gè)坐標(biāo)軸瞬時(shí)應(yīng)該運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)量，因此可以復(fù)合成復(fù)雜的曲線或曲面。 (2)可以實(shí)現(xiàn)加工的自動(dòng)化，而且是柔性自動(dòng)化，從而效率可比傳統(tǒng)銑床提高(3～7)倍。由于計(jì)算機(jī)有記憶和存儲(chǔ)能力，可以將輸入的程序記住和存儲(chǔ)下來(lái)，然后按程序規(guī)定的順序自動(dòng)去執(zhí)行，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。數(shù)控銑床只要更換一個(gè)程序，就F叮實(shí)現(xiàn)另一工件加工的自動(dòng)化，從而使單件和小批生產(chǎn)得以自動(dòng)化，故被稱為實(shí)現(xiàn)了“柔性自動(dòng)化”。 (3)加工零件的精度高，尺寸分散度小，使裝配容易，不再需要“修配”。 (4)可實(shí)現(xiàn)多工序的集中，減少零件在銑床間的頻繁搬運(yùn)。 (5)由以上四條派生的好處。如：降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，節(jié)省了勞動(dòng)力(一個(gè)人可以看管多臺(tái)銑床)，減少了T裝，縮短了新產(chǎn)品試制周期和生產(chǎn)周期，可對(duì)市場(chǎng)需求做出快速反應(yīng)等。 1 概述 設(shè)計(jì)題目： 800×200（工作臺(tái)工作面積 長(zhǎng)×寬 mm） 經(jīng)濟(jì)型數(shù)控銑床x-y工作臺(tái)設(shè)計(jì)。 表1-1 數(shù)控x-y工作臺(tái)設(shè)計(jì)參數(shù) 規(guī)格 工作臺(tái)行程（mm) 工作臺(tái)、夾具及工件重力（N) 工作臺(tái)快移速度（m/min) 最大進(jìn)給速度（m/min) 走刀方向最大切削分力/垂向最大切削分力x,y向相同 啟動(dòng)加速時(shí)間ms 定位精度mm x縱向 y縱向 x縱向 y縱向 x縱向 y縱向 x縱向 y縱向 800×200 616 176 2750 4400 18 18 0.6 0.6 1650/1100 30 +0.01 -0.01 2 設(shè)計(jì)計(jì)算 確定脈沖當(dāng)量 縱向：0.01mm/步 橫向：0.005mm/步 2.1 計(jì)算切削分力 （1）根據(jù)已知條件，F(xiàn)=1650N， F=1100N 根據(jù)《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表2-1 ，N N >此類銑削為不對(duì)稱端銑中的逆銑。 (2)計(jì)算各切削分子 根據(jù)《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表2-1可得工作臺(tái)縱向切削力F,橫向切削力F和垂向切削力F分別為: F=1000N F=1300N FZ =2129.3N 2.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算 （1）按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦FZ。此時(shí)導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)μ=0.15，查表鑲條緊固力由差值法計(jì)算 設(shè)在主電動(dòng)機(jī)功率為7.5KW時(shí)，F(xiàn)=2000 N Fμ=μ（W+Fg+Fc+Fv） =0.15 =1057.5N (2)按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力F和導(dǎo)軌靜摩擦力F X縱向： F=μ(W+F)=0.15×(2750+2000)N=712.5 N F=μ（W+F)=0.2×(2750+2000)N=950N Y橫向：Fμ=μ（W+Fg+Fc+Fv）=1305N F=μ(W+F)=960N F=μ（W+F)=1280N 2.3 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 （1）按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算最大軸向負(fù)載為 X縱向： F=F+F=(1650+1057.5)N=2707.5 N Y橫向： F=F+F=2805N (2)按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算最小軸向負(fù)載力F X縱向：F= F=712.5N Y橫向：F= F=960N 2.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算和直徑估算。 2.4.1 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 a、初選滾珠絲杠的導(dǎo)程為L(zhǎng)0=10mm。 2.4.2 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷 將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定為最大軸向載荷F快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定為最小軸向 F。一般切削（粗加工）和精細(xì)切削（精加工）時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷，分別可按下式計(jì)算： = F+20% F = F+5% F 表2-1 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計(jì)算 切削方式 軸向載荷/N 進(jìn)給速度 時(shí)間比例/(%) 備注 強(qiáng)力切削 X：2557.5 Y：2805 =0.6 10 = 一般切削（粗加工） X：1224 Y：1521 =0.8 30 =+20% 精細(xì)切削（精加工） X：840.4 Y：1100.25 =1 50 =+5% 快移和鉆鏜定位 X：712.5 Y：960 =18 10 = (2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削條件下的轉(zhuǎn)速ni (3)按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均速度 = (4)按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷Fm X縱向： F==909.48N Y橫向： F==1194.13N 2.4.3 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷 （1）按預(yù)定工作時(shí)間估算。查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表得載荷系數(shù)=1.3.已知初步選擇的滾珠絲杠的精度為2級(jí)，查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表得精度系數(shù)=1，查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表得可靠性系數(shù)=0.44，則由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得 X縱向： = = =18225N （2）因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以按公式估算最大軸向載荷。查表2-31得：預(yù)加載荷系數(shù)=4.5 則，==4.5×2557.5=11508.75N （3）確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷。 取以上兩種結(jié)果的最大值，即=18225N 同理：Y橫向： ==23929.14N 2.4.4 按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 （1）根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。 已知工作臺(tái)的定位精度為10μm，重復(fù)定位精度為20μm，根據(jù)公式以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求得：=（1/3~1/2）×20μm=（6.67~10）μm =（1/3~1/4）×10μm=（3.33~2.5）μm 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即=2.5μm （2）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑。 本機(jī)床工作臺(tái)（x軸）滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式 滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支撐之間的距離為 L=行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度 ≈（1.2~1.4）行程+（25~30） 取L=1.4×行程+30=（1.4×616+30×12）mm=1162mm 又∵=950N，由公式得，≥0.039· ≥0.039 ≥25.9mm 2.4.5 初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 根據(jù)計(jì)算所得的，，初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母絲滾珠絲杠螺母副FFZD 4010-5，其共稱直徑，基本導(dǎo)程，額定動(dòng)載荷和絲杠底徑如下： =10mm，=40mm，=36500N＞=18225N =32.7mm＞=25.90mm 故滿足要求。 2.4.6 由公式確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 X縱向：==852.5N Y橫向：==935N 2.4.7.計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力 （1）按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》式2-31計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值。 已知溫度變化值△t=2℃，絲杠的線膨脹系數(shù)α=11×10μm/℃，滾珠絲杠螺母副的有效行程。 =工作臺(tái)行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度 安全行程（mm）==5 =2 =（616+5×10+2×10+108）mm=794mm 同理：Y橫向 =工作臺(tái)行程+安全行程+2×余程+螺母長(zhǎng)度 =176+5×10+2×10+108=354mm 故：X： =11×△t××10=0.017mm Y： =11×△t××10=0.0075mm （2）按公式計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力。 已知滾珠絲杠螺紋底徑=32.7mm，滾珠絲杠溫升變化值△t=2℃。 則X：=1.81×△t×=1.81×2×=4258.89N 同Y：=1.81×△t×==4258.89N 2.4.8 確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào) （1）按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式2-33計(jì)算軸承所受的最大軸向載荷 =+=5537.64N Y橫向： =+=5661.39N （2）計(jì)算軸承的預(yù)緊力 ==1845.88N Y橫向： ==1887.13N （3）計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷=+=2755.36N （4）按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式2-15計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷 已知軸承的工作轉(zhuǎn)速n==260r/min，軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷=2755.36N。軸承的基本額定壽命L=20000h。軸承的徑向載荷和軸向載荷分別為： =×cos60°=2755.36×0.5N=1377.68N Y橫向： =1540.63N =×sin60°=2755.36×0.87N=2386.21N Y橫向： =2649.88N ==1.74＜2.17 查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表2-25得，徑向系數(shù)x=1.9，軸向系數(shù)y=0.54 故：P=X+Y=3906.14N X縱向：C=·=26493.1N Y橫向：C=·=29558.69N （5）確定軸承的規(guī)格型號(hào)。 因?yàn)闈L珠絲杠螺母副擬采用預(yù)拉伸措施，所以選用60°角接觸球軸承組背對(duì)背安裝，以組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。由于滾珠絲杠的螺紋底徑=34.3mm，所以選用軸承內(nèi)徑d為30mm以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。 在滾珠絲杠的兩個(gè)固定端均選擇國(guó)產(chǎn)60°角接觸軸承兩件一組背對(duì)背安裝組成滾珠絲杠的兩端固定支承方式，軸承的型號(hào)為：760306TNI/P4DFB，尺寸（內(nèi)徑×外徑×寬度）為30 mm×72 mm×19mm，選用脂潤(rùn)滑，該軸承的預(yù)載荷能力=2900 N ,大于計(jì)算所得的軸承預(yù)緊力=1845.88N。并在脂潤(rùn)滑狀態(tài)下的極限轉(zhuǎn)速為1900 r/min ,高于滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速n=1800r/min，故滿足要求。該軸承的額定動(dòng)載荷為=34500 N,而該軸承在20000h工作壽命下的額定載荷 C=26493.1N，也滿足要求。 3 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 3.1 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn) 本工作臺(tái)的滾珠絲杠支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。因此，不存在壓桿不穩(wěn)定問(wèn)題。 3.2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn) 根據(jù)計(jì)算知，可得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度=919mm。一直彈性模量E=2.1×MPa，材料密度ρ=×7.8×N/，重力加速度g=9.8×mm/，安全系數(shù)=0.8，由表2-44得λ=4.73 滾珠絲杠的最小慣性矩為： I==67909 滾珠絲杠的最小截面積為： A==923.54 故可由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式2-36得：==8918r/min 本工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為1800r/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 3.3 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn) 滾珠絲杠螺母副的壽命主要指疲勞壽命。它是指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí)，其中90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速。查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表A-3得滾珠絲杠的動(dòng)載荷=46500N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)=1，滾珠絲杠的軸向載荷==2557.5N。滾珠絲杠螺母副運(yùn)轉(zhuǎn)速度n==1800r/min。 故由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得：L=（）× = =3.478×r =L/60n=32206h 同理Y： L=2.63×r 同理Y： =24411h 一般來(lái)講在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總時(shí)間壽命≥20000h，故滿足要求 4 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 4.1 計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度 本工作臺(tái)的絲杠支承方式為兩端固定，由圖知，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲杠兩支承的中心位置（a=L/2，L=1222mm）時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度，可按《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式（2-45）計(jì)算。 =6.6×=631.7N/μm 當(dāng)a==919mm或a==303mm時(shí)（即滾珠絲杠的螺母中心位于行程的兩端位置時(shí)）滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度，可按公式計(jì)算。 =6.6×=846.9N/μm 4.2 計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 已知軸承接觸角β=60°，滾珠體直徑=7.144mm；滾珠體個(gè)數(shù)Z=17，軸承的最大軸向工作載荷=5537.64N，查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表得： =4×2.34×=1659.13N/μm Y橫向：=5661.39N，=4×2.34×=1671.4 N/μm 4.3 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度 查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》A-3得滾珠與滾道的接觸剛度K=1585N/μm，額定動(dòng)載荷=46500N，滾珠絲杠上承受的最大軸向載荷=2557.5N，故由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式（2-46b）得: =K() =1585=1298.62N/μm Y橫向：=2805N,，=K()=1339.23 N/μm 4.4 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K。 由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為： =++ = =0.0025 ∴=400N/μm 由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為： =++ = =0.0029 ∴=344.8N/μm 同理Y橫向： =++=0.0025 ∴=400N/μm =++=0.003 ∴=333N/μm （2）滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 由計(jì)算知，扭矩作用點(diǎn)之間的距離=1020mm，已知剪切模量G=8.1×MPa 滾珠絲杠的底徑=34.3×m，由公式得： ==10785.5Nm/rad 4.5 齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算 由于脈沖當(dāng)量δ=0.01，L0=10mm。初選電動(dòng)機(jī)步距角 ⅰ==2.08 可選定齒輪齒數(shù)為20，42 因進(jìn)給運(yùn)動(dòng)齒數(shù)受力不大，模數(shù)m可取2。 表3-1 齒輪減速裝置參數(shù) 齒數(shù) 20 42 20 40 分度圓 40 84 40 80 齒頂圓 44 88 44 84 齒根圓 37.5 81.5 37.5 77.5 齒寬 20 20 20 20 中心距 62 60 5 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選用與計(jì)算 縱向計(jì)算： W × Js 電動(dòng)機(jī) × 圖5-1 一級(jí)減速 5.1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 已知滾珠絲杠的密度ρ=7.8×kg/，由公式得 kg·c （2）分別計(jì)算兩個(gè)齒輪傳動(dòng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，。 = =0.399kg·c ==7.77 kg·c W=2750N （3）由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》式（2-66）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上的總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ==9.278 kg·c 橫向計(jì)算： × W × 電動(dòng)機(jī) × 圖5-2 二級(jí)減速 = =0.399 kg·c = =6.39 kg·c 由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得， =5.75 kg·c 5.2 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩 （1）計(jì)算切削負(fù)載力矩 由切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力==2557.5N，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=10mm=0.01m，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率η=0.85 由公式得，===2.4N· m Y橫向： ==2.62 N· m （==2805N） （2）計(jì)算摩擦負(fù)載力矩 已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力=712.5N），由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得： ==0.66 N· m Y橫向： ==0.9 N· m （=960N） （3）計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩. 已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力=N，滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程=10 mm=0.01 m， 滾珠絲杠螺母副的效率 η=0.94,由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得 =）=0.093 N· m Y橫向：=N則，=）=0.1 N· m （4）折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩T的計(jì)算。 ①空載時(shí)（快進(jìn)力矩），由式（2-57a）得 N· m Y橫向： =1 N· m ②切削時(shí)（工進(jìn)力矩），由式（2-57b）得 N· m Y橫向： N· m 5.3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需力矩 初選150BF002型電動(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=9.8kg· cm，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量=9.278kg·c，加速時(shí)間=30 ms=0.03 s ，已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快的速度=1800 mm/min運(yùn)動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為： 由《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》公式得 :==7.74N·m 同理 Y橫向： ==6.26 N·m 1．計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動(dòng)機(jī)上的各種力矩。 （1）按式（2-61）計(jì)算空載啟動(dòng)力矩 =+（）=8.49 N·m Y橫向： =7.26 N·m （2）由式（2-57a）計(jì)算快進(jìn)力矩 N· m Y橫向： =1 N· m （3）由式（2-57b）計(jì)算工進(jìn)力矩 N· m Y橫向： N· m 5.4 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算和查《數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)》表 A-5，選擇國(guó)產(chǎn)150BF002型步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，其主要技術(shù)參數(shù)如下：相數(shù)為5；步距角為0.75/1.5；最大靜轉(zhuǎn)矩為9.31 N· m；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為9.8 kg· cm；最高空載啟動(dòng)頻率為2800HZ；最高運(yùn)行頻率為8000HZ。 （1）確定最大靜轉(zhuǎn)矩。因?yàn)? 8.93 N· m 因?yàn)? N· m 取和 中較大者為所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩，即=8.93 N· m，小于本電動(dòng)機(jī)的額定最大靜轉(zhuǎn)矩13.72 N· m，故滿足要求。 （2）慣性匹配驗(yàn)算 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量只比一般應(yīng)滿足公式，即0.25≤/≤1 /=9.278/9.8=0.94∈[0.25，1]，故滿足慣量匹配要求. 同理Y橫向：/=5.75/9.8=0.59∈[0.25，1]，故滿足慣量匹配要求。 6 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 6.1 計(jì)算絲杠—工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度==344.8×N/m，而滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量=m+1/3（其中m，分別是機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的品質(zhì)），則m=W/g=275kg =π/4××128.5×7.8×kg=12.59kg = m+1/3=279.2kg ==1059rad/s Y橫向：m=440kg，==333 N/m， =π/4××