1、<p>　　CK6163數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給的設(shè)計(jì)</p><p>　　Design for Cross Feed Direction in CNC Lathe CK6163 </p><p>　　系（院）名稱(chēng)： 機(jī)械工程學(xué)院 </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 07級(jí)機(jī)制2班 </p><p

2、>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué)生學(xué)號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師職稱(chēng)： 講 師 </p><p><b>　　2011年5

3、月</b></p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　中文摘要、關(guān)鍵詞1</p><p>　　英文摘要、關(guān)鍵詞2</p><p><b>　　引言3</b></p><p>　　第1章 數(shù)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)述4</p><

4、;p>　　1.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀4</p><p>　　1.2 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)4</p><p>　　1.2.1 數(shù)控技術(shù)狀況4</p><p>　　1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)5</p><p>　　1.3 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)5</p><p>　　第2章 總體方案設(shè)計(jì)

5、9</p><p>　　2.1 方案設(shè)計(jì)及總體布局9</p><p>　　2.2 總方案的確定9</p><p>　　第3章 橫向進(jìn)給系統(tǒng)11</p><p>　　3.1 已知技術(shù)參數(shù)11</p><p>　　3.2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇11</p><p>　　3.2.1 滾珠絲杠導(dǎo)

6、程的確定11</p><p>　　3.2.2 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速11</p><p>　　3.2.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重12</p><p>　　3.2.4 確定絲杠的等效負(fù)載12</p><p>　　3.2.5 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷13</p><p>　　3.2.6 選擇滾珠絲杠型號(hào)13&l

7、t;/p><p>　　3.3 絲杠的校核14</p><p>　　3.4 滾動(dòng)軸承的校核18</p><p>　　3.5 伺服電機(jī)的選擇20</p><p>　　3.6 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)21</p><p>　　第4章 導(dǎo)軌的選擇24</p><p><b>　　結(jié)論27<

8、;/b></p><p><b>　　致謝28</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)29</b></p><p>　　CK6163數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給的設(shè)計(jì)</p><p>　　摘要：隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。為了滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展

9、和科技發(fā)展的需要，數(shù)控系統(tǒng)正朝著高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及開(kāi)放性等方向發(fā)展。因此提高數(shù)控車(chē)床各項(xiàng)性能也是我國(guó)制造業(yè)向前發(fā)展的一個(gè)重要因素。本文進(jìn)行了對(duì)數(shù)控車(chē)床CK6163總體結(jié)構(gòu)的確定、滾珠絲杠的選擇與校核、及其對(duì)電機(jī)的選擇與校核。在原有的基礎(chǔ)上對(duì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)，如采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副、滾動(dòng)導(dǎo)軌，采用預(yù)加負(fù)載導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等，在傳動(dòng)上采用消隙齒輪的傳動(dòng)方式，不僅簡(jiǎn)化了同步帶傳動(dòng)裝置的結(jié)構(gòu)，而且傳動(dòng)速度更快

10、、更精準(zhǔn)。</p><p>　　通過(guò)本次對(duì)CK6163型數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，確保了數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，滿(mǎn)足了在設(shè)計(jì)機(jī)械傳裝置時(shí)，通常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無(wú)間隙、高諧振以及有適宜尼比的要求，同時(shí)，為解決絲杠因磨損而造成的精度下降提供幫助，進(jìn)而提高加工工件的精度要求。也提高工作效率，降低生產(chǎn)強(qiáng)度，降低對(duì)工人師傅技能要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞：CK6163

11、車(chē)床 橫向進(jìn)給 數(shù)控系統(tǒng)</p><p>　　Design for Cross Feed Direction in CK6163 CNC Lathe</p><p>　　Abstract: As the development of microelectronics and computer technology, numerical control system’s performa

12、nce becomes ever-improving, numerical control system’s application domain becomes widening. In order to meet the social economic development and scientific and technical development needs, numerical control system are he

13、ading for high precision, high speed, high reliability, multi-function, intelligent and openness direction. So improving each performance of numerical control lathe is an </p><p>　　The optimized design of cr

14、oss feed direction traverse system on numerical controlled lathe CK6163 can ensure the transmission accuracy and working stability. In the design of mechanical device, the optimized design can meet the demand of low fric

15、tion, low inertia, high stiffness, no clearance, high resonance, and a suitable damp rate requirement. At the same time, the optimized design gives a hand to solve the decline of screw machining accuracy, improve the eff

16、iciency, reduce production strengt</p><p><b>　　引 言</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)、橫向伺服進(jìn)給機(jī)構(gòu)的理論計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及繪制裝配圖、典型零件繪制，并撰寫(xiě)畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。</p><p>　　CK6163數(shù)控車(chē)床是安陽(yáng)機(jī)床廠根據(jù)國(guó)際市場(chǎng)上數(shù)控車(chē)床的最新發(fā)展趨勢(shì)

17、研制開(kāi)發(fā)的具有半閉環(huán)控制功能的普及型數(shù)控車(chē)床。該機(jī)床用途廣泛，操作靈活，適宜加工各種形狀復(fù)雜的軸、套、盤(pán)類(lèi)零件。橫向進(jìn)給系統(tǒng)在連續(xù)的使用過(guò)程中，由于磨損等原因，使絲杠與絲母間隙過(guò)大，產(chǎn)生軸向竄動(dòng)，影響進(jìn)給精度。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，希望能夠改善CK6163數(shù)控車(chē)床x向進(jìn)給的進(jìn)給精度，為解決絲杠因磨損而造成的精度下降提供幫助，進(jìn)而提高加工工件的精度要求。對(duì)CK6163數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使之性能得到提高，從而提高工作效率，降低生產(chǎn)強(qiáng)度，

18、降低對(duì)工人師傅技能要求。</p><p>　　在設(shè)計(jì)中，先通過(guò)參觀及查閱等了解有關(guān)系統(tǒng)的工作原理，作用及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。選擇合適的算法，根據(jù)計(jì)算結(jié)果查閱手冊(cè)，得出相關(guān)的結(jié)構(gòu)或零件。在圖紙的繪制中，充分利用軟件的先進(jìn)性，完成兩張A0圖紙。最后，完成CK6163型數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給方向系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，撰寫(xiě)說(shuō)明書(shū)。</p><p>　　第1章 數(shù)控系統(tǒng)的簡(jiǎn)述</p><p>　　1

19、.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展簡(jiǎn)史及國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　1949年美國(guó)帕森公司首先提出了機(jī)床數(shù)字控制的概念。1952年第一代數(shù)控系統(tǒng)——電子管數(shù)控系統(tǒng)的誕生。20世紀(jì)50年代末，完全由固定布線(xiàn)的晶休管元器件電路所組成的第二代數(shù)控系統(tǒng)——晶體管數(shù)控系統(tǒng)被研制成功，取代了昂貴的、易壞的、難以推廣的電子管控制裝置。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，1965年出現(xiàn)了第三代數(shù)控系統(tǒng)——集成電路數(shù)控系統(tǒng)。1970年，在美國(guó)芝加哥國(guó)

20、際機(jī)床展覽會(huì)上，首次展出了第四代數(shù)控系統(tǒng)——小型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)，然后，隨著微型計(jì)算機(jī)以其無(wú)法比擬的性能價(jià)格比滲透各個(gè)行業(yè)，1974年，第五代數(shù)控系統(tǒng)——微型計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)也出現(xiàn)了。應(yīng)用一個(gè)或多個(gè)計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心組件的數(shù)控系統(tǒng)統(tǒng)稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)(CNC)。綜上所述，由于微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)也隨著不斷更新，發(fā)展非常迅速，幾乎5年左右時(shí)間就更新?lián)Q代一次。</p><p>　　數(shù)

21、控機(jī)床是先進(jìn)制造業(yè)的基礎(chǔ)機(jī)械，是最典型的多品種、小批量、高科技含量的機(jī)電一體化產(chǎn)品。歐、美、日等工業(yè)化國(guó)家已先后完成了數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品進(jìn)程，1990年日本機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率達(dá)75％，美國(guó)達(dá)70．1％，德國(guó)達(dá)57％。目前世界數(shù)控機(jī)床年產(chǎn)量超過(guò)15萬(wàn)臺(tái)，品種超過(guò)1500多種。</p><p>　　1.2 我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)</p><p>　　1.2.1 數(shù)控技術(shù)狀況</p>

22、<p>　　目前，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)正處在由研究開(kāi)發(fā)階段向推廣應(yīng)用階段過(guò)渡的關(guān)鍵時(shí)期，也是由封閉型向開(kāi)放型過(guò)渡的時(shí)期。</p><p>　　我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)在技術(shù)上已趨于成熟，在重大關(guān)鍵技術(shù)(包括核心技術(shù))，已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。自“七五”以來(lái)，國(guó)家一直把數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展作為重中之重來(lái)支持，現(xiàn)已開(kāi)發(fā)出具有中國(guó)版權(quán)的數(shù)控系統(tǒng)，掌握了國(guó)外一直對(duì)我國(guó)封鎖的一些關(guān)鍵技術(shù)。例如，曾長(zhǎng)期困擾我國(guó)、并受到西方國(guó)家封鎖的多坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)

23、技術(shù)對(duì)我們已不再是難題，0.1當(dāng)量的超精密數(shù)控系統(tǒng)、數(shù)控仿型系統(tǒng)、非圓齒輪加工系統(tǒng)、高速進(jìn)給數(shù)控系統(tǒng)、實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)都已研制成功。尤其是基于PC機(jī)的開(kāi)放式智能化數(shù)控系統(tǒng)，可實(shí)施多軸控制，具備聯(lián)網(wǎng)進(jìn)線(xiàn)等功能既可作為獨(dú)立產(chǎn)品，又是一代開(kāi)放式的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，為機(jī)床廠及軟件開(kāi)發(fā)商二次開(kāi)發(fā)創(chuàng)造了條件。特別重要的是，我國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的可靠性已有很大提高，MPBF值可以在15000h以上。同時(shí)大部分?jǐn)?shù)控機(jī)床配套產(chǎn)品已能?chē)?guó)內(nèi)生產(chǎn)，自我配套率超過(guò)60%。這些

24、成功為中國(guó)數(shù)控系統(tǒng)的自行開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。</p><p>　　我國(guó)進(jìn)行改革開(kāi)放后，由于政策的開(kāi)放，使得金屬切削行業(yè)得以和世界上先進(jìn)的機(jī)床制造國(guó)家進(jìn)行技術(shù)交流，并通過(guò)引進(jìn)技術(shù)，到80年代初，國(guó)產(chǎn)數(shù)控機(jī)床進(jìn)入實(shí)用化階段，1991年數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值數(shù)控化率為14．3％，到1997年數(shù)控機(jī)床產(chǎn)值數(shù)控化率為24.5％。目前，我國(guó)數(shù)控機(jī)床(包括經(jīng)濟(jì)型機(jī)床)品種約有500個(gè)。 </p><p>　　

25、但是，與國(guó)外數(shù)控車(chē)床相比，在性能、質(zhì)量 設(shè)計(jì)、制造等各方面存在較大差異，并存在許多不足：機(jī)械件的材質(zhì)、加工精度、加工工藝存在較大差距，裝配工藝也存在一定差距；主軸及卡盤(pán)剛性差，主軸定位準(zhǔn)停不好；安全性較差，軟硬件保護(hù)功能不夠；刀片磨損快，生產(chǎn)成本高，效率低；硬件設(shè)計(jì)方面不規(guī)范，不符合國(guó)標(biāo)，比如使用電壓等級(jí)、電線(xiàn)顏色使用、圖紙資料的繪制裝訂、提交等等，有的機(jī)床廠家甚至仍然停留在十年二十年前的設(shè)計(jì)思想；程序設(shè)計(jì)方面缺乏標(biāo)準(zhǔn)，不規(guī)范，邏輯性不

26、強(qiáng)，故障率高，在使用過(guò)程中需不斷對(duì)程序進(jìn)行修改；外圍元件布置及走線(xiàn)不規(guī)范，標(biāo)牌線(xiàn)號(hào)不清，圖紙與實(shí)物不符，維修困難；使用的元器件本身質(zhì)量差，使用壽命短，故障率高，有的機(jī)床廠家為了降成本卻忘記了質(zhì)量、忘記了可靠性，選用一些國(guó)產(chǎn)的軸承、接觸器、繼電器、接近開(kāi)關(guān)等元件，在生產(chǎn)過(guò)程中小故障連綿不斷；柔性化不強(qiáng)，多品種生產(chǎn)困難。而國(guó)外數(shù)控車(chē)床無(wú)論是設(shè)計(jì)水平，還是制造水平，都要高出國(guó)內(nèi)數(shù)控車(chē)床。機(jī)械件材質(zhì)、加工精度、加工工藝、裝配工藝比較好；軟硬件設(shè)

27、計(jì)有專(zhuān)門(mén)的標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)規(guī)范合理，配套件齊全，標(biāo)牌標(biāo)示清楚齊全；使用的元器件質(zhì)量好，故障率低；新技術(shù)的應(yīng)用及時(shí)領(lǐng)先；概括來(lái)說(shuō)</p><p>　　1.2.2 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)</p><p>　　隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)性能日臻完善，數(shù)控系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域日益擴(kuò)大。為了滿(mǎn)足社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和科技發(fā)展的需要，數(shù)控系統(tǒng)正朝著高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及開(kāi)放性等方向發(fā)展。&l

28、t;/p><p>　　1.3 伺服系統(tǒng)的特點(diǎn)</p><p>　　數(shù)字控制，是一種自動(dòng)控制技術(shù)，是用數(shù)字化信號(hào)對(duì)控制對(duì)象加以控制的一種方法。數(shù)控機(jī)床是采用了數(shù)控技術(shù)的機(jī)床，或者說(shuō)是裝備了數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床。數(shù)控機(jī)床是典型的數(shù)控化設(shè)備，它一般由信息載體、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)和機(jī)床四部分組成。</p><p><b>　　1、信息載體</b></

29、p><p>　　信息載體又稱(chēng)控制介質(zhì)，用于記錄數(shù)控機(jī)床上加工一個(gè)零件所必需的各種信息，以控制機(jī)床的運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)零件的機(jī)械加工。常用的信息載體有穿孔帶等，通過(guò)相應(yīng)的輸入裝置將信息輸入到數(shù)控系統(tǒng)中。數(shù)控機(jī)床也可采用操作面板上的按鈕和鍵盤(pán)將加工信息直接輸入，或通過(guò)竄行口將計(jì)算機(jī)上編寫(xiě)的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。高級(jí)的數(shù)控系統(tǒng)可能還包含一套自動(dòng)編程機(jī)或者CAD/CAM系統(tǒng)。</p><p><b&g

30、t;　　2、計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)</b></p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心，它的功能是接受載體送來(lái)的加工信息，經(jīng)計(jì)算和處理后去控制機(jī)床的動(dòng)作。它由硬件和軟件組成。硬件除計(jì)算機(jī)外，其外圍設(shè)備主要包括光電閱讀機(jī)、CRT、鍵盤(pán)、面板、機(jī)床接口等。軟件由管理軟件和控制軟件組成。數(shù)控裝置控制機(jī)床的動(dòng)作可概括為：機(jī)床主運(yùn)動(dòng)、機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)、刀具的選擇和刀具的補(bǔ)償、其它輔助運(yùn)動(dòng)等。</p>

31、<p><b>　　3、伺服系統(tǒng)</b></p><p>　　它是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部分，包括驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)床移動(dòng)部件,它接受數(shù)控裝置發(fā)來(lái)的各種動(dòng)作命令，驅(qū)動(dòng)受控設(shè)備運(yùn)動(dòng)。伺服電動(dòng)機(jī)可以是步進(jìn)電機(jī)、電液馬達(dá)、直流伺服電機(jī)或交流伺服電機(jī)。</p><p><b>　　4、機(jī)床</b></p><p>　　它是用于完成各

32、種切削加工的機(jī)械部分，是在普通機(jī)床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，但也做了很多改進(jìn)和提高，它的主要特點(diǎn)是：由于大多數(shù)數(shù)控機(jī)床采用了高性能的主軸及伺服傳動(dòng)系統(tǒng)，因此數(shù)控機(jī)床的機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)得到了簡(jiǎn)化，傳動(dòng)鏈較短；為了適應(yīng)數(shù)控機(jī)床連續(xù)地自動(dòng)化加工，數(shù)控機(jī)床機(jī)械結(jié)構(gòu)具有較高的動(dòng)態(tài)剛度、阻尼精度及耐磨性，熱變形較小；更多地采用高效傳動(dòng)部件，如滾珠絲杠副、直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌等；不少數(shù)控機(jī)床還采用了刀庫(kù)和自動(dòng)換刀裝置以提高機(jī)床工作效率。</p><

33、p>　　數(shù)控機(jī)床集中了傳統(tǒng)的自動(dòng)機(jī)床、精密機(jī)床和萬(wàn)能機(jī)床三者的優(yōu)點(diǎn)，將高效率、高精度和高柔性集中于一體。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的提高首先依賴(lài)于進(jìn)給和主軸驅(qū)動(dòng)特性的改善以及功能的擴(kuò)大，為此數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置控制、速度控制、伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)等方面都有很高的要求。</p><p>　　伺服系統(tǒng)是指以機(jī)械位置或角度作為控制對(duì)象的自動(dòng)控制系統(tǒng)。在數(shù)控機(jī)床中，伺服系統(tǒng)主要指各坐標(biāo)軸進(jìn)給驅(qū)動(dòng)的位置控制系統(tǒng)。伺服系

34、統(tǒng)接受來(lái)自CNC裝置的進(jìn)給脈沖，經(jīng)變換和放大，再驅(qū)動(dòng)各加工坐標(biāo)軸按指令脈沖運(yùn)動(dòng)。這些軸有的帶動(dòng)工作臺(tái)，有的帶動(dòng)刀架，通過(guò)幾個(gè)坐標(biāo)軸的綜合聯(lián)動(dòng)，使刀具相對(duì)于工件產(chǎn)生各種復(fù)雜的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，加工出所要求的復(fù)雜形狀工件。</p><p>　　進(jìn)給伺服系統(tǒng)是數(shù)控裝置和機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件間的聯(lián)系環(huán)節(jié)，是數(shù)控機(jī)床的重要組成部分。它包含機(jī)械、電子、電機(jī)(早期產(chǎn)品還包含液壓)等各種部件，并涉及到強(qiáng)電與弱電控制，是一個(gè)比較復(fù)雜的控制系統(tǒng)

35、。要使它成為一個(gè)既能使各部件互相配合協(xié)調(diào)工作，又能滿(mǎn)足相當(dāng)高的技術(shù)性能指標(biāo)的控制系統(tǒng)，的確是一個(gè)相當(dāng)復(fù)雜的任務(wù)。提高伺服系統(tǒng)的技術(shù)性能和可靠性，對(duì)于數(shù)控機(jī)床具有重大意義，研究與開(kāi)發(fā)高性能的伺服系統(tǒng)一直是現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵技術(shù)之一。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)的一般結(jié)構(gòu)如下圖所示：</p><p>　　圖1.1 伺服系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖</p><p>　　由于各種

36、數(shù)控機(jī)床所完成的加工任務(wù)不同，它們對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的要求也不盡相同，但通?？筛爬橐韵聨追矫妫嚎赡孢\(yùn)行；速度范圍寬；具有足夠的傳動(dòng)剛度和高的速度穩(wěn)定性；快速響應(yīng)并無(wú)超調(diào)；高精度；低速大轉(zhuǎn)矩。</p><p>　　伺服系統(tǒng)對(duì)伺服電機(jī)的要求：</p><p>　?。?）從最低速到最高速電機(jī)都能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)矩波動(dòng)要小，尤其在低速如0.1r /min或更低速時(shí)，仍有平穩(wěn)的速度而無(wú)爬行現(xiàn)象。</

37、p><p>　　（2）電機(jī)應(yīng)具有大的較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)載能力，以滿(mǎn)足低速大轉(zhuǎn)矩的要求。一般直流伺服電機(jī)要求在數(shù)分鐘內(nèi)過(guò)載4-6倍而不損壞。</p><p>　?。?）為了滿(mǎn)足快速響應(yīng)的要求，電機(jī)應(yīng)有較小的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量和大的堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩，并具有盡可能小的時(shí)間常數(shù)和啟動(dòng)電壓。電機(jī)應(yīng)具有耐受4000rad/s2以上的角加速度的能力，才能保證電機(jī)可在0.2s以?xún)?nèi)從靜止啟動(dòng)到額定轉(zhuǎn)速。</p><

38、p>　?。?）電機(jī)應(yīng)能隨頻繁啟動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)。</p><p>　　隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和伺服控制技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)已開(kāi)始采用高速、高精度的全數(shù)字伺服系統(tǒng)。使伺服控制技術(shù)從模擬方式、混合方式走向全數(shù)字方式。由位置、速度和電流構(gòu)成的三環(huán)反饋全部數(shù)字化、軟件處理數(shù)字PID，使用靈活，柔性好。數(shù)字伺服系統(tǒng)采用了許多新的控制技術(shù)和改進(jìn)伺服性能的措施，使控制精度和品質(zhì)大大提高。</p>

39、<p>　　第2章 總體方二案設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 方案設(shè)計(jì)及總體布局</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)是連接數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床主體的重要部分，在設(shè)計(jì)中，在伺服方式上選擇最廣泛應(yīng)用的半閉環(huán)方式。采用螺旋傳動(dòng)，計(jì)算滾珠絲杠副尺寸規(guī)格，接著進(jìn)行絲杠的校核并進(jìn)行精度等驗(yàn)算，根據(jù)計(jì)算的扭矩選擇伺服電機(jī)。</p><p>　　2.2 總方案的確定&

40、lt;/p><p>　　1、系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)方式與伺服系統(tǒng)的選擇</p><p>　　由于改造后的經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車(chē)床應(yīng)具有定位、直線(xiàn)插補(bǔ)、順圓和逆圓插補(bǔ)、暫停、循環(huán)加工公英螺紋加工等功能，故應(yīng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)?？紤]到屬于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床加工精度要求不高，為了簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)、降低成本，采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p><b>　　2、機(jī)械傳動(dòng)方式</b></

41、p><p>　　為實(shí)現(xiàn)機(jī)床所要求的分辨率，采用伺服電機(jī)通過(guò)斜齒消隙齒輪機(jī)構(gòu)與絲杠相連。利用數(shù)控系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)，使傳動(dòng)更加精確、快速。</p><p><b>　　3、運(yùn)動(dòng)方式的確定</b></p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)方式可分為點(diǎn)位控制系統(tǒng)、點(diǎn)位值線(xiàn)系統(tǒng)和連續(xù)控制系統(tǒng)。由于CK6163數(shù)控車(chē)床要加工復(fù)雜輪廓零件，所以本次設(shè)計(jì)采用連續(xù)控制系統(tǒng)。<

42、/p><p><b>　　4、系統(tǒng)的選擇</b></p><p>　　伺服系統(tǒng)可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制系統(tǒng)。經(jīng)過(guò)比較，由于CK6163車(chē)床加工精度要求不高，所以決定采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)。</p><p>　　5、機(jī)構(gòu)傳動(dòng)方式的確定</p><p>　　為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳裝置時(shí)，通

43、常提出低摩擦、低慣量、高剛度、無(wú)間隙、高諧振以及有適宜尼比的要求。在設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)：</p><p>　　（1）盡量采用低磨擦的傳動(dòng)和導(dǎo)向元件。如采用滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)副、滾動(dòng)導(dǎo)軌、貼塑導(dǎo)軌等。</p><p>　?。?）盡量消除傳動(dòng)間隙。例如采用絲杠與電機(jī)直接相連代，或采用消隙齒輪，本設(shè)計(jì)中，考慮到電機(jī)尺寸及其導(dǎo)油孔的位置，采用消隙齒輪的傳動(dòng)方式。</p><p&

44、gt;　?。?）提高系統(tǒng)剛度?？s短傳動(dòng)鏈可以提高系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度，減小傳動(dòng)鏈誤差?？刹捎妙A(yù)緊的方法提高系統(tǒng)剛度。例如采用預(yù)加負(fù)載導(dǎo)軌和滾珠絲杠副等。</p><p>　　6、消隙齒輪的的確定</p><p>　　在本次設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)方式采用斜齒圓柱齒輪消隙機(jī)構(gòu)。如圖2.1所示，其主要工作原理為：寬齒輪同時(shí)與相同齒數(shù)的窄齒輪圓柱齒輪相嚙合。兩個(gè)窄齒輪和鍵槽均拼裝起來(lái)同時(shí)加工，加工時(shí)兩窄齒圓柱齒輪

45、間裝入一定厚度的墊片。裝配時(shí)，通過(guò)改變墊片的厚度，使兩齒輪的螺旋面錯(cuò)位，兩齒輪的左右兩齒面分別與寬齒輪齒面接觸，以消除齒側(cè)間隙。</p><p>　　圖2.1 斜齒輪軸向墊片消除間隙結(jié)構(gòu)</p><p>　　第3章 橫向進(jìn)給系統(tǒng)</p><p>　　3.1 已知技術(shù)參數(shù)</p><p>　　橫向最大行程（X軸） 390mm；</p&

46、gt;<p>　　工作進(jìn)給速度為1~8000mm/min；</p><p>　　橫向快速進(jìn)給速度：7m/min；</p><p>　　刀架估計(jì)質(zhì)量：150kg；</p><p>　　滑板的估計(jì)尺寸（長(zhǎng)寬高）：400mm200mm80mm；</p><p>　　材料選為HT200。</p><p>　　3.

47、2 滾珠絲杠的計(jì)算及選擇</p><p>　　3.2.1 滾珠絲杠導(dǎo)程的確定</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，傳動(dòng)比為，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為，則絲杠導(dǎo)程為：</p><p><b>　　(3-1)</b></p><p><b>　　，取 </b></p><p>　　3.

48、2.2 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　(3-2)</b></p><p>　　由公式(3.2),最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： </p><p>　　最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： </p><p>　　絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 ）</p><p><b>　　(3-3)</b

49、></p><p>　　，——轉(zhuǎn)速，作用下的時(shí)間(s)。</p><p>　　3.2.3 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重</p><p><b>　　刀架質(zhì)量：</b></p><p><b>　　滑板：</b></p><p><b>　　總質(zhì)量：</b&

50、gt;</p><p>　　3.2.4 確定絲杠的等效負(fù)載</p><p>　　工作負(fù)載是指機(jī)床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為0.03，K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取1.1~1.5，現(xiàn)取為1.1，則絲杠所受的力為（如圖3.1所示）：</p><p><b>　　(3-4)<

51、/b></p><p>　　圖3.1 受力分析</p><p>　　其等效負(fù)載可按下式估算（取，）：</p><p>　　t1，t2——軸向載荷，作用下的時(shí)間(s)。</p><p>　　n1，n2——軸向載荷，作用下的轉(zhuǎn)速(r/min)。</p><p><b>　　(3-5)</b>&

52、lt;/p><p>　　3.2.5 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷</p><p><b>　　(3-6)</b></p><p>　　——負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng)一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，為1.2~1.5，取=1.5。）</p><p><b>　　——溫度系數(shù)；</b></p><p>　　——

53、硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度≥HRC58時(shí)，=1。）</p><p>　　——精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為3時(shí)，=1.0。）</p><p>　　——可靠性系數(shù)；(查表：可靠性為90%時(shí)，=1.00。)</p><p>　　——等效負(fù)荷(N)；</p><p>　　——等效轉(zhuǎn)速(r/min)；</p><p>　　

54、——工作壽命(h)。（數(shù)控機(jī)床：=15000。）</p><p><b>　　由公式(3-6)：</b></p><p>　　3.2.6 選擇滾珠絲杠型號(hào)</p><p>　　查表選定絲杠為外循環(huán)插管式墊片預(yù)緊導(dǎo)珠管埋入型，型號(hào)：GQ25。絲杠公稱(chēng)直徑為Ф25mm，基本導(dǎo)程，取絲杠的精度為3級(jí)。在本設(shè)計(jì)中采用單螺母變位螺距預(yù)緊。兩邊軸承都采用內(nèi)

55、徑都為Ф20mm。</p><p>　　本設(shè)計(jì)中絲杠采用兩端固定的支承方式。右支撐選用成對(duì)絲杠專(zhuān)用軸承組合。左支撐選用深溝球軸承，其型號(hào)為6004。</p><p>　　滾珠絲杠支承用專(zhuān)用軸承，軸承特點(diǎn)：</p><p>　　1、剛性大。由于采用特殊設(shè)計(jì)的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60°軸向剛性大，如圖3.2所示。</p>&l

56、t;p>　　圖3.2 滾珠絲杠專(zhuān)用60角接觸球軸承</p><p>　　2、不需要預(yù)調(diào)整。對(duì)每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶(hù)在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（＞）排列后，裝緊即可。</p><p>　　3、起動(dòng)力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。（DF,D

57、FD,DFF等）</p><p><b>　　3.3 絲杠的校核</b></p><p>　　滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度由絲杠本身的拉壓剛度KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度，軸承的接觸剛度KB，螺母座的剛度KH，按不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。

58、</p><p><b>　　1、臨界壓縮負(fù)荷</b></p><p>　　絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式。</p><p>　　臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算：</p><p><b>　　(3-7)<

59、/b></p><p>　　式中：——材料的彈性模量E鋼=2.1×1011(N/m2)；</p><p>　　——最大受壓長(zhǎng)度(m)；</p><p>　　——安全系數(shù)，取=1/3；</p><p>　　——最大軸向工作負(fù)荷(N)；</p><p>　　——絲杠支承方式系數(shù)；(支承方式為雙推——雙推時(shí)，

60、=4，=4.730)</p><p>　　——絲杠最小截面慣性矩(m4)：</p><p><b>　　(3-8)</b></p><p>　　式中：——絲杠公稱(chēng)直徑(mm)；</p><p>　　——滾珠直徑(mm)。</p><p>　　絲杠螺紋部分長(zhǎng)度，取</p><p&

61、gt;<b>　　支承跨距，絲杠全長(zhǎng)</b></p><p><b>　　由公式(3-7)</b></p><p>　　可見(jiàn)遠(yuǎn)大于，臨界壓縮負(fù)荷滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　2、臨界轉(zhuǎn)速</b></p><p><b>　　(3-9)</b>&l

62、t;/p><p>　　式中：——絲杠最小橫截面，</p><p>　　——臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度，，取，</p><p>　　——安全系數(shù)，一般??；</p><p><b>　　——材料的密度：；</b></p><p>　　——絲杠支承方式系數(shù)，查表得;</p><p><b

63、>　　滿(mǎn)足要求。</b></p><p>　　3、絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率</p><p>　　絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度的計(jì)算公式：</p><p><b>　　兩端固定：</b></p><p><b>　　(3-10)</b></p><p>

64、　　式中：——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)；</p><p>　　——螺母座的剛度(N/μm)；</p><p>　　——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)；</p><p>　　——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)；</p><p>　　——軸承的接觸剛度(N/μm)。</p><p>　　（1）絲杠副內(nèi)滾道的

65、接觸剛度可查滾珠絲杠副型號(hào)樣本。</p><p>　?。?）軸承的接觸剛度可查軸承型號(hào)樣本。</p><p>　?。?）螺母座的剛度可近似估算為1000。</p><p>　?。?）絲杠本身的拉壓剛度。</p><p>　　對(duì)絲杠支承組合方式為兩端固定的方式：</p><p><b>　　(3-11)<

66、/b></p><p>　　式中：——絲杠最小橫截面，；</p><p>　　——材料的彈性模量，E=2.11011(N/m2)；</p><p>　　——兩支承間距(m)；</p><p>　　——螺母至軸向固定處的距離(m)。</p><p>　　已知：軸承的接觸剛度，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度（

67、見(jiàn)后面計(jì)算）。螺母座剛度。</p><p>　　絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率：</p><p><b>　　(3-12)</b></p><p>　　式中：——絲杠末端的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和(N/μm)；</p><p>　　——絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)。</p><p>　　顯

68、然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，能滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　4、絲杠扭轉(zhuǎn)剛度</b></p><p>　　絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度按下式計(jì)算</p><p><b>　　(3-13)</b></p><p>　　式中：——絲杠平均直徑：</p><p&g

69、t;<b>　　——絲杠長(zhǎng)度</b></p><p>　　扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率：</p><p><b>　　(3-14)</b></p><p>　　式中：——運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()；</p><p>　　——絲杠傳上動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()；</p><p>　

70、　——絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量()。</p><p>　　平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p><b>　　絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：</b></p><p>　　顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于1500r/min，可以滿(mǎn)足要求。</p><p><b>　　5、傳動(dòng)精度計(jì)算</b></p><p

71、><b>　　滾珠絲杠的拉壓剛</b></p><p><b>　　(3-15)</b></p><p>　　導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中，L值分別為300mm和100mm。</p><p>　　最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：</p><p>　　最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度：<

72、/p><p>　　由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為：</p><p><b>　　(3-16)</b></p><p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，其任意300mm導(dǎo)程公差為 ，機(jī)床定位精度，所以，，可以滿(mǎn)足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（1/3~1/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上半閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高。</p>

73、<p>　　3.4 滾動(dòng)軸承的校核</p><p>　　上節(jié)初選深溝球軸承為6004，所以只需校核此軸承的額定動(dòng)載荷C。</p><p>　　初步計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷P</p><p>　　由上節(jié)可知，工作臺(tái)的總重量為2000N，滾珠絲杠重量估算為100N。由滾珠絲杠工作的條件可知：</p><p>　　(為深溝球軸承受力，為角接觸軸承受

74、力)</p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，由于軸向載荷主要由接觸角為60角接觸球軸承承受，所以對(duì)于深溝球軸承主要承受的徑向載荷，軸向載荷可忽略不計(jì)。</p><p>　　故深溝球軸承的當(dāng)量動(dòng)載荷為。</p><p>　　軸承基本額定動(dòng)載荷的計(jì)算式為</p><p><b>　　(3-17)</b></p>&l

75、t;p>　　式中：——軸承的動(dòng)載荷</p><p><b>　　——當(dāng)量動(dòng)載荷</b></p><p>　　——工作時(shí)的溫度系數(shù)；取=1</p><p>　　——轉(zhuǎn)速；取=1500r/min</p><p><b>　　——軸承使用壽命</b></p><p>　　表3

76、.1 推薦的軸承預(yù)期計(jì)算壽命</p><p>　　由于數(shù)控車(chē)床h，所以取=20000</p><p><b>　　由式3-17可知，</b></p><p>　　對(duì)于深溝球軸承其載荷-壽命曲線(xiàn)如下圖：</p><p>　　圖3.3 軸承的載荷-壽命曲線(xiàn)</p><p>　　由圖可知，軸承600

77、4的基本額定動(dòng)載荷約為，所以深溝球軸承滿(mǎn)足要求。</p><p>　　3.5 伺服電機(jī)的選擇</p><p>　　1、理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩</p><p>　　查表知3級(jí)滾珠絲杠，而</p><p><b>　　(3-18)</b></p><p>　　2、最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩</p>&l

78、t;p>　　對(duì)于3級(jí)滾珠絲杠，，</p><p><b>　　(3-19)</b></p><p>　　3、驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　(3-20)</b></p><p>　　4、支承軸承所需啟動(dòng)扭矩</p><p><b>　　查軸承

79、表：</b></p><p>　　對(duì)于內(nèi)徑的軸承，其，則。</p><p>　　5、驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠副所需扭矩</p><p><b>　　6、電機(jī)的額定扭矩</b></p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算的扭矩，選擇電機(jī)型號(hào)為SIEMENS的1FT5066，其額定轉(zhuǎn)矩為，額定轉(zhuǎn)速為。</p><p

80、>　　3.6 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)</p><p>　　1、滾珠絲杠螺母副的工作原理與特點(diǎn)</p><p>　　滾珠絲杠螺母副（簡(jiǎn)稱(chēng)滾珠絲杠副）是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副，其結(jié)構(gòu)原理如圖3.4所示。在絲杠1和螺母3上都裝有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道（在圖中4所指的位置），將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，構(gòu)成封閉的循

81、環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿(mǎn)滾珠4。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母（或絲杠）軸向移動(dòng)。</p><p>　　圖3.4 滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)原理</p><p>　　與傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠螺母副比較，滾珠絲杠螺母副具有以下優(yōu)點(diǎn)：</p><p>　?。?）傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率h=0.92～0.96，是普通絲杠螺母副的3～4倍

82、，因此功率消耗只相當(dāng)于普通絲杠傳動(dòng)的1/4～1/3。同時(shí)由于發(fā)熱小，因此可實(shí)現(xiàn)高速運(yùn)動(dòng)。</p><p>　?。?）運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)無(wú)爬行。由于摩擦阻力小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差極小，因此運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象。</p><p>　　（3）傳動(dòng)精度高，反向時(shí)無(wú)空程。滾珠絲杠副經(jīng)預(yù)緊后，可消除軸向間隙，因而無(wú)反向死區(qū)，同時(shí)也提高了傳動(dòng)剛度。</p><p>　?。?）磨損小，

83、精度保持性好，使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　?。?）具有運(yùn)動(dòng)的可逆性。由于摩擦系數(shù)小，不能自鎖，因而可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，也可將直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母均可作主動(dòng)件或從動(dòng)件。</p><p>　　2、滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法</p><p>　　滾珠絲杠的傳動(dòng)間隙是軸向間隙，其數(shù)值是指絲杠和螺母無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，二者之間的最大軸向竄動(dòng)量，除了

84、結(jié)構(gòu)本身的游隙之外，還包括施加軸向載荷后產(chǎn)生的彈性變形所造成的軸向竄動(dòng)量。</p><p>　　由于存在軸向間隙，當(dāng)絲杠反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，將產(chǎn)生空回誤差，從而影響傳動(dòng)精度和軸向剛度。通常采用預(yù)加載荷（預(yù)緊）的方法來(lái)減小彈性變形所帶來(lái)的軸向間隙，以保證反向傳動(dòng)精度和軸向剛度。但過(guò)大的預(yù)加載荷會(huì)增大摩擦阻力，降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。因此，一般需要經(jīng)過(guò)多次調(diào)整，以保證既消除間隙又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)整時(shí)，除螺母預(yù)緊外還應(yīng)特別

85、注意使絲杠安裝部分的間隙盡可能小，并且具有足夠剛度，同時(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。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副間隙的調(diào)整方法主要有兩種，雙螺母消隙和單螺母消隙。其中常用的雙螺母絲杠消除間隙的方法包括墊片調(diào)隙式、螺紋調(diào)隙式和齒差調(diào)隙式。單螺母消隙的方法包括單螺母變位螺距預(yù)緊消隙和單螺母螺釘預(yù)緊消隙。本次設(shè)計(jì)中采用單螺母變位螺距預(yù)緊消隙的方法。如圖3.5

86、所示，將螺母的內(nèi)螺紋滾道在中部的一圈上，產(chǎn)生一個(gè)軸向的導(dǎo)程突變量，從而使左右端滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，特別適用于小型絲杠螺母副，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能隨意改變。</p><p>　　圖3.5 單螺母變位螺距預(yù)緊</p><p>　　第4章 導(dǎo)軌的選擇</p><p>　　對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)

87、性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。它支承著數(shù)控車(chē)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(dòng)態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車(chē)床的制造成本；影響著車(chē)床各部件之間的相對(duì)位置精度和車(chē)床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車(chē)床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車(chē)床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；

88、良好的動(dòng)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(mǎn)足數(shù)控車(chē)床對(duì)床身的要求。</p><p>　　床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。鑄鐵具有良好的減震性和耐磨性，易于鑄造和加工。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性。</p><p>　　車(chē)床的導(dǎo)軌可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便

89、、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大且磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前，數(shù)控車(chē)床已不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲裝塑料具有摩擦系數(shù)低、耐磨性高、抗撕傷能力強(qiáng)、低速時(shí)不易爬行、加工性和化學(xué)穩(wěn)定性好、工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，在各類(lèi)機(jī)床上都有應(yīng)用，特別是用在精密、數(shù)控和重型機(jī)床的動(dòng)導(dǎo)軌上。塑料導(dǎo)軌可與淬硬的鑄造鐵

90、支承導(dǎo)軌和鑲鋼支承導(dǎo)軌組成對(duì)偶摩擦副。</p><p>　　機(jī)床導(dǎo)軌的質(zhì)量在一定程度上決定了機(jī)床的加工精度、工作能力和使用壽命。導(dǎo)軌的功用是導(dǎo)向和承載。車(chē)床的床身導(dǎo)軌屬于進(jìn)給導(dǎo)軌，進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌的動(dòng)導(dǎo)軌與支承的靜導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較低。</p><p>　　直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滑動(dòng)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。由于矩形導(dǎo)軌制造簡(jiǎn)單，能自動(dòng)剛度高，承載能力大，具有兩個(gè)相垂

91、直的導(dǎo)軌面。且兩個(gè)導(dǎo)軌面的誤差不會(huì)相互影響，便于安裝。再將矩形整體傾斜45°后，側(cè)面磨損補(bǔ)償，克服了矩形導(dǎo)軌側(cè)面磨損不能自動(dòng)補(bǔ)償?shù)娜毕荩蛊鋵?dǎo)向性更好。</p><p>　　圖5.1為雙矩形導(dǎo)軌。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(yàn)和維修都方便，而被廣泛地采用。特別是數(shù)控機(jī)床，雙矩形，動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滑動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。矩形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。圖5.

92、2中a由一條導(dǎo)軌的兩側(cè)導(dǎo)向，稱(chēng)為窄式組合；圖b分別由兩條導(dǎo)軌的左、右側(cè)面導(dǎo)向，稱(chēng)為寬式組合。導(dǎo)軌受熱膨脹時(shí)寬式組合比窄式的變形量大，調(diào)整時(shí)應(yīng)留較大的側(cè)向間隙，因而導(dǎo)向性較差。所以，雙矩形導(dǎo)軌窄式組合比寬式用得更多一些。</p><p>　　圖4.1 雙矩形導(dǎo)軌</p><p>　　圖4.2 雙矩形導(dǎo)軌的兩種形式</p><p>　　這種導(dǎo)軌的剛度高，當(dāng)量摩擦系數(shù)

93、比三角形導(dǎo)軌低，承載能力高，加工、檢驗(yàn)和維修都方便，而被廣泛地采用。特別是數(shù)控機(jī)床，雙矩形，動(dòng)導(dǎo)軌貼塑料軟帶，是滑動(dòng)導(dǎo)軌的主要形式。燕尾形導(dǎo)軌存在側(cè)向間隙，必須用鑲條進(jìn)行調(diào)整。</p><p>　　鑲條是用來(lái)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。鑲條應(yīng)放在導(dǎo)軌受力較小的一側(cè)。壓板用于調(diào)整輔助導(dǎo)軌面的間隙和承受顛覆力矩。如圖5.3，是用磨或刮壓板3的e面和d面來(lái)調(diào)整間隙。壓板的d面和e面用空刀槽分開(kāi)

94、，間隙大磨刮d面，太緊時(shí)則修e面。這種方式構(gòu)造簡(jiǎn)單，應(yīng)用較多，但調(diào)整時(shí)比較麻煩。</p><p>　　圖4.3 壓板結(jié)構(gòu)</p><p>　　結(jié)合以上分析可以得出，為了滿(mǎn)足CK6163機(jī)床工作的要求，對(duì)數(shù)控車(chē)床的縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)中選擇三角形配矩形式導(dǎo)軌組合，而橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)則采用常用的燕尾導(dǎo)軌。</p><p><b>　　結(jié) 論</b><

95、/p><p>　　本次CK6163型數(shù)控橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要是對(duì)CK6163型數(shù)控車(chē)床橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的機(jī)械部分的設(shè)計(jì)，完成了系統(tǒng)中的尺寸計(jì)算及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并對(duì)其進(jìn)行了絲杠的選擇和電機(jī)的選擇，并對(duì)其進(jìn)行了一系列的校核，各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿(mǎn)足要求，說(shuō)明設(shè)計(jì)的結(jié)構(gòu)是合理的。最后對(duì)床身進(jìn)行了簡(jiǎn)單的的選取。由于專(zhuān)業(yè)知識(shí)的限制，無(wú)法對(duì)復(fù)雜的數(shù)控系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)及其相關(guān)程序的編制。但對(duì)數(shù)控的相關(guān)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)也進(jìn)行了簡(jiǎn)單的了解，豐富了自己的

96、知識(shí)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床是促進(jìn)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的巨大源動(dòng)力，它給機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了高倍率的效益增長(zhǎng)和現(xiàn)代化的生產(chǎn)方式。隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，高品質(zhì)，高可靠性，高性?xún)r(jià)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。同時(shí)，也給數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)提出了更高的要求。因此，研究一臺(tái)數(shù)控車(chē)床對(duì)現(xiàn)代加工具有重要的意義。</p><p>　　數(shù)控車(chē)床具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜、故障

97、率低、維修簡(jiǎn)單方便、效率高、操作編程簡(jiǎn)單等諸多優(yōu)點(diǎn)，所以數(shù)控車(chē)床在很多加工行業(yè)都會(huì)成為應(yīng)用的主體，隨著數(shù)控技術(shù)和機(jī)床行業(yè)的發(fā)展，數(shù)控車(chē)床將有著廣闊的發(fā)展前景。</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　眨眼間，四年的大學(xué)生活就在本論文的完成之際即將宣告結(jié)束。四年的不斷學(xué)習(xí)，不僅是為了今天的畢業(yè)設(shè)計(jì)，也是為今后走上工作崗位作了準(zhǔn)備。</p&

98、gt;<p>　　在三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中，在導(dǎo)師xx的嚴(yán)格要求及悉心指導(dǎo)下，按時(shí)完成了設(shè)計(jì)任務(wù)，并在此過(guò)程中鞏固了本專(zhuān)業(yè)的知識(shí)，分析解決問(wèn)題的能力也得到了進(jìn)一步的提高。在此，謹(jǐn)向xx教師表示衷心的感謝和崇高的敬意！</p><p>　　此外，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，也得到了其他老師和同學(xué)的幫助，設(shè)計(jì)任務(wù)一直在很好的氛圍中進(jìn)行，在這里，也向他們表示真誠(chéng)的感謝！</p><p>　　再次

99、向設(shè)計(jì)中所有提供過(guò)幫助的人表示感謝！</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 譚建榮，張樹(shù)有，陸國(guó)棟.圖學(xué)基礎(chǔ)[M].北京：高等教育出版社,2006.5.</p><p>　　[2] 濮糧貴，紀(jì)明剛.機(jī)械設(shè)計(jì)第八版[M].北京：高等教育出版社,2006.3.</p><p>　　[3]

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