畢業(yè)設(shè)計(jì)---數(shù)控滑臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　摘要</b></p><p>　　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)級(jí)精密機(jī)械等高新技術(shù)的產(chǎn)物，隨著科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床已是衡量一個(gè)國(guó)家機(jī)械制造工業(yè)水平的重要標(biāo)志，我國(guó)正在成為世界制造中心。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?，F(xiàn)代的CAD/CAM、

2、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。因此，大量普及應(yīng)用數(shù)控機(jī)床，振興制造業(yè)就成為我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。近年來(lái)，我國(guó)數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)量以每年超過(guò)30%的速度遞增，目前我國(guó)在役數(shù)控機(jī)床約20萬(wàn)臺(tái)。因此，掌握現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床知識(shí)是現(xiàn)代機(jī)電類專業(yè)學(xué)生必不可少的一項(xiàng)基本技能。</p><p>　　本設(shè)計(jì)對(duì)數(shù)控機(jī)床的滑臺(tái)部分進(jìn)行了研究，報(bào)告了對(duì)我國(guó)數(shù)控機(jī)床的原理進(jìn)行了分析。</p>&

3、lt;p>　　關(guān)鍵詞：設(shè)備 滑臺(tái) 選擇</p><p><b>　　ABSTRACT</b></p><p>　　CNC machine tool is a comprehensive application of computer automatic control, auto-detection-level high-tech products

4、such as precision machinery, with the rapid development of science and technology, numerical control machine tool is to measure the level of a country's machinery manufacturing industry an important sign that China i

5、s the world's manufacturing center. CNC technology and CNC machine tool widely used for industrial machinery manufacturing industry, product type and grade as well a</p><p>　　The design of the CNC machin

6、e tool slide parts of Taiwan have been studied, reported on the principle of CNC machine tools in China were analyzed.</p><p>　　KEY WORDS: Equipment Slide Selection</p><p><b>　　目 錄<

7、/b></p><p><b>　　摘要1</b></p><p><b>　　引言5</b></p><p>　　第一章 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方案6</p><p>　　1.1 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)6</p><p>　　1.2 數(shù)控滑臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案

8、6</p><p>　　第二章 數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)8</p><p>　　2.1.1 塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌9</p><p>　　2.1.2 滾動(dòng)導(dǎo)軌9</p><p>　　2.1.3 靜壓導(dǎo)軌10</p><p>　　2.1.4

9、動(dòng)壓導(dǎo)軌11</p><p>　　2.1.5 卸荷導(dǎo)軌11</p><p>　　2.2 滑鞍的設(shè)計(jì)12</p><p>　　2.2.1 概述12</p><p>　　2.2.2 滑鞍的結(jié)構(gòu)與尺寸要求12</p><p>　　2.3 滑鞍連接座的設(shè)計(jì)13</p><p>　

10、　第三章 數(shù)控滑臺(tái)傳動(dòng)件的選擇15</p><p>　　3.1. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇15</p><p>　　3.1.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)：15</p><p>　　3.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇原則：15</p><p>　　3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)15</p><p>　　3.2

11、 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與選擇17</p><p>　　3.2.1 聯(lián)軸器的作用17</p><p>　　3.2.2 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理及型號(hào)選擇17</p><p>　　3.3 滾珠絲杠的選擇19</p><p>　　3.3.1 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)19</p><p>　　3.3.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)

12、計(jì)20</p><p>　　3.4 軸承的選擇21</p><p>　　3.4.1 概述21</p><p>　　3.4.2 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)21</p><p>　　3.4.3 滾動(dòng)軸承的選擇22</p><p><b>　　結(jié)論24</b></p><p

13、><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p><b>　　引言</b></p><p>　　數(shù)字控制機(jī)床（Numerically Controlled Machine Tool），是近代發(fā)展起來(lái)的一種自動(dòng)控制機(jī)床，通過(guò)數(shù)字信息控制機(jī)床

14、的運(yùn)轉(zhuǎn)。</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的發(fā)展完全依賴于數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展。自1952年美國(guó)研制出第一臺(tái)數(shù)控銑床起，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)歷了兩個(gè)階段和六代的發(fā)展。</p><p>　　數(shù)控（NC）階段（1952-1970年）</p><p>　　早期計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度低，這雖然對(duì)當(dāng)時(shí)的科學(xué)計(jì)算和數(shù)據(jù)處理影響不大但卻不能適應(yīng)機(jī)床適時(shí)控制的要求。人們不得不采用數(shù)字邏輯電路“搭”成一臺(tái)機(jī)床

15、專用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控系統(tǒng)，這被稱為硬件連接數(shù)控（Hard-wired NC），簡(jiǎn)稱為數(shù)控（NC）。隨著元器件的發(fā)展，這個(gè)階段經(jīng)歷了三代，即：</p><p>　　第一代數(shù)控：1952-1959年采用電子管元件構(gòu)成的專用NC裝置。</p><p>　　第二代數(shù)控：1959-1964年采用晶體管電路的NC裝置。</p><p>　　第三代數(shù)控：1965-1970年采用小、

16、中規(guī)模集成電路的NC裝置。</p><p>　　計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段（1970至今）</p><p>　　到1970年，通用小型計(jì)算機(jī)已批量生產(chǎn)，其運(yùn)算速度比五六十年代有了大幅度的提高，這比專門“搭”成的專用計(jì)算機(jī)成本低、可靠性高，于是將它移植過(guò)來(lái)作為數(shù)控系統(tǒng)的核心部件，從此進(jìn)入了計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC）階段。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)階段也經(jīng)歷了三代，即：</p><

17、p>　　第四代數(shù)控：1970-1974年采用大規(guī)模集成電路的小型通用計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　第五代數(shù)控：1974-1990年應(yīng)用微機(jī)處理的計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　第六代數(shù)控：1990年以后，PC（個(gè)人計(jì)算機(jī)）的性能已發(fā)展到很高的階段，可滿足作為數(shù)控系統(tǒng)核心部件的要求，數(shù)控系統(tǒng)從此進(jìn)入了基于PC（PC-BASED）的時(shí)代。</p><p&

18、gt;　　在20余年間，數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)有較大提高，主要表現(xiàn)在三大方面：培訓(xùn)一批設(shè)計(jì)、制造、使用和維護(hù)的人才;通過(guò)合作生產(chǎn)先進(jìn)數(shù)控機(jī)床，使設(shè)計(jì)、制造、使用水平大大提高，縮小了與世界先進(jìn)技術(shù)的差距;通過(guò)利用國(guó)外先進(jìn)元部件、數(shù)控系統(tǒng)配套，開(kāi)始能自行設(shè)計(jì)及制造高速、高性能、五面或五軸聯(lián)動(dòng)加工的數(shù)控機(jī)床，供應(yīng)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的需求，但對(duì)關(guān)鍵技術(shù)的試驗(yàn)、消化、掌握及創(chuàng)新卻較差。至今許多重要功能部件、自動(dòng)化刀具、數(shù)控系統(tǒng)依靠國(guó)外技術(shù)支撐，不能獨(dú)立發(fā)

19、展，基本上處?kù)稄姆轮谱呦蜃孕虚_(kāi)發(fā)階段，與日本數(shù)控機(jī)床的水平差距很大。存在的主要問(wèn)題包括：缺乏象日本“機(jī)電法”、“機(jī)信法”那樣的指引;嚴(yán)重缺乏各方面專家人才和熟練技術(shù)工人;缺少深入系統(tǒng)的科研工作;元部件和數(shù)控系統(tǒng)不配套;企業(yè)和專業(yè)間缺乏合作，基本上孤軍作戰(zhàn)，雖然廠多人眾，但形成不了合力。</p><p>　　本課題的總體思路是：在滿足基本傳動(dòng)的前提下，采用合理的傳動(dòng)方式，導(dǎo)軌采用合理的結(jié)構(gòu)形式，實(shí)現(xiàn)交流伺服電機(jī)——

20、聯(lián)軸器——滾珠絲杠——絲杠螺母座——滑鞍。本設(shè)計(jì)要解決的主要問(wèn)題是伺服電機(jī)的型號(hào)的選擇，聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與選擇，滾珠絲杠的設(shè)計(jì)及滑鞍的設(shè)計(jì)等問(wèn)題。</p><p>　　第一章 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和設(shè)計(jì)方案</p><p>　　1.1 數(shù)控滑臺(tái)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)</p><p>　　本章主要對(duì)數(shù)控滑臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)，其機(jī)械結(jié)構(gòu)主要包括：交流伺服電機(jī)、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、軸承

21、、導(dǎo)軌、滑鞍等零部件的設(shè)計(jì)。所采用的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有如下特點(diǎn)：進(jìn)給系統(tǒng)采用進(jìn)給伺服電機(jī)直接帶動(dòng)滾珠絲杠，取消了齒輪減速機(jī)構(gòu)，使機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，提高位移精度，減少傳動(dòng)誤差；軸承采用深溝球軸承，它主要承受徑向載荷，亦能承受一定的雙向軸向載荷，高轉(zhuǎn)速時(shí)，可用來(lái)承受純軸向載荷，并且價(jià)格便宜。機(jī)床整體結(jié)構(gòu)的剛度較高，運(yùn)動(dòng)控制精確及傳動(dòng)平穩(wěn)。</p><p>　　1.2 數(shù)控滑臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案</p><

22、p>　　對(duì)數(shù)控滑臺(tái)而言，主要是縱橫方向兩個(gè)坐標(biāo)的傳動(dòng)，根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)要求，決定采用點(diǎn)位控制，用伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，這樣可以使控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，成本低，調(diào)試維修容易，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，此工作臺(tái)采用滾珠絲杠螺母副和滾珠滾動(dòng)導(dǎo)軌，為盡量消除齒側(cè)間隙。</p><p>　　交流伺服電機(jī)--交流電動(dòng)機(jī)與直流伺服電機(jī)相比，交流電動(dòng)機(jī)輸出功率可比直流電動(dòng)機(jī)提高10﹪～70﹪，此外，交流電動(dòng)機(jī)的容量可

23、比直流電動(dòng)機(jī)造得大，達(dá)到更高的電壓和轉(zhuǎn)速?，F(xiàn)代數(shù)控機(jī)床都傾向采用交流伺服驅(qū)動(dòng)，交流伺服驅(qū)動(dòng)已有取代直流伺服驅(qū)動(dòng)之勢(shì)。</p><p>　　聯(lián)軸器—采用機(jī)械式結(jié)構(gòu)的聯(lián)軸器，這種聯(lián)軸器的特點(diǎn)是大扭矩承載、高扭矩剛性和卓越靈敏度；免維護(hù)、超強(qiáng)抗油和耐腐蝕性；零回轉(zhuǎn)間隙；體積小巧的聯(lián)軸器，總長(zhǎng)度短 ，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。</p><p>　　滾珠絲杠—選用的滾珠絲杠精度高，并通過(guò)使用高純凈度的合金鋼并采取特

24、殊的表面熱處理方式，使產(chǎn)品具有優(yōu)異的耐久性。</p><p>　　絲杠螺母座—采用徑向安裝尺寸小，安裝簡(jiǎn)便的絲杠螺母座。</p><p>　　滑鞍—采用田字格結(jié)構(gòu)，徹底減輕滑鞍的重量，</p><p>　　數(shù)控滑臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)如圖1-1所示：</p><p>　　圖1-1 數(shù)控滑臺(tái)的總體結(jié)構(gòu)</p><p>　　第二

25、章 數(shù)控滑臺(tái)結(jié)構(gòu)件的設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件（如刀架、工作臺(tái)等）都是沿著床身、立柱、橫梁等基礎(chǔ)件的導(dǎo)軌面運(yùn)動(dòng)的，因此，導(dǎo)軌的功用就是支撐和導(dǎo)向，也就是支撐運(yùn)動(dòng)部件并保證運(yùn)動(dòng)部件在外力（運(yùn)動(dòng)部件本身的重量、工件的重量、切削力、牽引力等）的作用下，能準(zhǔn)確地沿著一定的方向運(yùn)動(dòng)。所以導(dǎo)軌副作為數(shù)控機(jī)床的重要部件之一，它在很大程度上決定

26、著數(shù)控機(jī)床的剛度、精度和精度保持性。數(shù)控機(jī)床導(dǎo)軌應(yīng)滿足以下基本要求。</p><p>　　（1）高導(dǎo)向精度 導(dǎo)向精度是指機(jī)床的運(yùn)動(dòng)部件沿導(dǎo)軌移動(dòng)時(shí)的直線性和它與有關(guān)基面之間相互位置的準(zhǔn)確性。無(wú)論在空載或切削加工時(shí)，導(dǎo)軌都應(yīng)有足夠的剛度和導(dǎo)向精度。影響導(dǎo)軌精度的主要因素有導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式、導(dǎo)軌的制造精度和裝配質(zhì)量以及導(dǎo)軌與基礎(chǔ)件的剛度等。</p><p>　?。?）良好的精度保持性

27、 精度保持性是指導(dǎo)軌在長(zhǎng)期的使用中保持導(dǎo)向精度的能力。導(dǎo)軌的耐磨性是保持精度的決定性因素，它與導(dǎo)軌的摩擦性能、導(dǎo)軌的材料等有關(guān)。導(dǎo)軌面除了力求減少磨損量外，還應(yīng)使導(dǎo)軌面在磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償和便于調(diào)整。</p><p>　　（3）低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性 運(yùn)動(dòng)部件在導(dǎo)軌上低速運(yùn)動(dòng)或微量位移時(shí)，運(yùn)動(dòng)應(yīng)平穩(wěn)、無(wú)爬行現(xiàn)象，這一要求對(duì)數(shù)控機(jī)床尤為重要。低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性與導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)類型、潤(rùn)滑條件等有關(guān)，其要求導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)要小，以減

28、少摩擦阻力，而且動(dòng)摩擦、靜摩擦系數(shù)應(yīng)盡量接近并有良好的阻尼特性。</p><p>　?。?）耐磨性好 導(dǎo)軌的耐磨性是指導(dǎo)軌長(zhǎng)期使用后，能保持一定的使用精度。導(dǎo)軌的耐磨性決定了導(dǎo)軌的精度保持性。耐磨性受到導(dǎo)軌副的材料、硬度、潤(rùn)滑和載荷的影響。導(dǎo)軌的磨損形式可綜合為以下三種。</p><p>　?、儆擦Ｄp 導(dǎo)軌面間存在著堅(jiān)硬微粒、由外界或潤(rùn)滑油帶入的切屑或磨粒以及微觀不平的磨損面

29、上的高峰，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中均會(huì)在導(dǎo)軌面上產(chǎn)生溝痕和劃傷，進(jìn)而使導(dǎo)軌面受到破壞。導(dǎo)軌面之間的相互速度越大，壓強(qiáng)越大，對(duì)導(dǎo)軌摩擦副表面的危害也越大。</p><p>　?、谝Ш虾蜔岷?導(dǎo)軌面覆蓋著氧化膜及氣體、蒸汽或液體的吸附膜，這些薄膜由于導(dǎo)軌面上局部比壓或剪切力過(guò)高而排除時(shí)，裸露的金屬表面因摩擦熱而使分子運(yùn)動(dòng)加快，在分子力作用下就會(huì)產(chǎn)生分子之間的相互吸引和滲透而吸附在一起，導(dǎo)致冷焊。如果導(dǎo)軌面之間的摩擦熱使金屬

30、表面溫度達(dá)到熔點(diǎn)而引起局部焊接，這種現(xiàn)象成為熱焊。接觸面的相對(duì)運(yùn)動(dòng)又要將焊點(diǎn)拉開(kāi)，從而造成撕裂性破壞。</p><p>　?、燮谂c壓潰 導(dǎo)軌面由于過(guò)載或接觸應(yīng)力不均勻而是導(dǎo)軌面產(chǎn)生彈性變形，反復(fù)進(jìn)行多次后，就會(huì)發(fā)展成為塑性變形，表面形成龜裂和剝落而出現(xiàn)凹坑，這種現(xiàn)象叫壓潰。</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌失效的主要原因就是表面的疲勞和壓潰。為此，應(yīng)控制滾動(dòng)導(dǎo)軌承受的最大載荷和受載的均

31、勻性。</p><p>　?。?）足夠的剛度 剛度受到導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)和尺寸的影響，導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的剛度，以保證在載荷作用下不產(chǎn)生過(guò)大的變形，從而保證各部件間的相對(duì)位置和導(dǎo)向精度。</p><p>　　（6）溫度變化影響小 應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下仍能正常工作。</p><p>　?。?）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好，要便于加工、裝配、調(diào)整和維修 數(shù)控機(jī)床的導(dǎo)

32、軌按運(yùn)動(dòng)軌跡可分為直線運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和圓周運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌；按工作性質(zhì)可分為主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌、進(jìn)給運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和調(diào)整導(dǎo)軌；按受力情況可分為開(kāi)式導(dǎo)軌和閉式導(dǎo)軌。目前，數(shù)控機(jī)床使用的導(dǎo)軌主要有三種：塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌、滾動(dòng)導(dǎo)軌和靜壓導(dǎo)軌。</p><p>　　2.1.1 塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌</p><p>　　目前，數(shù)控機(jī)床所使用的塑料導(dǎo)軌材料為塑料或鑲鋼對(duì)塑料導(dǎo)軌。導(dǎo)軌塑料常用聚四氟乙烯導(dǎo)軌軟帶和環(huán)氧型耐磨導(dǎo)軌圖層這兩類。&

33、lt;/p><p>　　塑料導(dǎo)軌與其它導(dǎo)軌相比，具有以下特點(diǎn)</p><p>　　摩擦因數(shù)低而穩(wěn)定，比鑄鐵導(dǎo)軌低一個(gè)數(shù)量級(jí)</p><p>　　動(dòng)、靜摩擦因數(shù)相近，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性和爬行性能較鑄鐵導(dǎo)軌副好</p><p>　　吸收振動(dòng)。具有良好的阻尼性，優(yōu)于接觸剛度較低的滾動(dòng)導(dǎo)軌和易漂浮的靜壓導(dǎo)軌</p><p>　　耐磨性好。

34、有自身潤(rùn)滑作用，無(wú)潤(rùn)滑油也能工作，灰塵磨粒的嵌入性好</p><p>　　化學(xué)穩(wěn)定性好。耐磨、耐低溫、耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、耐強(qiáng)氧化劑及各種有機(jī)溶劑</p><p>　　維護(hù)修理方便。軟帶耐磨，損壞后更換容易</p><p>　　經(jīng)濟(jì)性好。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低，約為滾動(dòng)導(dǎo)軌成本的1/20，為三層復(fù)合材料DU導(dǎo)軌成本的1/4</p><p>　　2.1.2

35、 滾動(dòng)導(dǎo)軌</p><p>　　1. 滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)</p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌作為滑動(dòng)摩擦副的一類，其摩擦系數(shù)?。é?0.002—0.005），動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，且不受運(yùn)動(dòng)速度變化的影響，因而運(yùn)動(dòng)輕便靈活，所需驅(qū)動(dòng)功率小。摩擦發(fā)熱少、磨損小、精度保持性好。低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，不易出現(xiàn)爬行，定位精度高。滾動(dòng)導(dǎo)軌可以預(yù)緊，顯著提高了精度。適用于要求移動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、靈敏和實(shí)現(xiàn)精密定位的場(chǎng)合，

36、在精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、測(cè)量機(jī)和測(cè)量?jī)x器上得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p><b>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)形式</b></p><p>　　滾動(dòng)導(dǎo)軌可分為開(kāi)式和閉式兩種。開(kāi)式用于加工過(guò)程中載荷變化較小、顛覆力矩較小的場(chǎng)合。當(dāng)顛覆力矩較大、載荷變化較大時(shí)則用閉式，此時(shí)采用預(yù)加載荷能消除其間隙，減小工作時(shí)的振動(dòng)，并能大大提高導(dǎo)軌的接觸剛度。</p><p&

37、gt;　　滾動(dòng)軸承的滾動(dòng)體可采用滾珠、滾針、滾柱。滾珠導(dǎo)軌的承載能力小、剛度低，適用于運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量不大，切削力和顛覆力矩都較小的機(jī)床；滾柱導(dǎo)軌的承載能力和剛度都比滾珠導(dǎo)軌大，適用于載荷較大的機(jī)床；滾針導(dǎo)軌的特點(diǎn)是滾針尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊，適用于導(dǎo)軌尺寸受到限制的機(jī)床。</p><p>　　近代數(shù)控機(jī)床普遍采用一種做成獨(dú)立標(biāo)準(zhǔn)部件的滾動(dòng)導(dǎo)軌支撐塊，其特點(diǎn)是剛度高，承載能力大，便于拆裝，可直接裝在任意行程長(zhǎng)度的運(yùn)動(dòng)部件上

38、。當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)時(shí)，滾柱在支撐部件的導(dǎo)軌面與本體之間滾動(dòng)，同時(shí)又繞本體循環(huán)滾動(dòng)，滾柱與運(yùn)動(dòng)部件的導(dǎo)軌面并不接觸，因而該導(dǎo)軌面不需淬硬磨光。</p><p><b>　　3.直線滾動(dòng)導(dǎo)軌</b></p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)。該種導(dǎo)軌副有多種形式，目前數(shù)控機(jī)床常用的滾動(dòng)導(dǎo)軌為直線滾動(dòng)導(dǎo)軌。</p><p>　　直線滾動(dòng)導(dǎo)軌主要由

39、導(dǎo)軌體、滑塊、滾柱或滾珠、保持器、端蓋等組成。當(dāng)滑塊與導(dǎo)軌體相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滾動(dòng)體在導(dǎo)軌體和滑塊之間的圓弧直槽內(nèi)滾動(dòng)，并通過(guò)端蓋內(nèi)的滾道，從工作負(fù)荷區(qū)到非工作負(fù)荷區(qū)，然后再滾動(dòng)回工作負(fù)荷區(qū)不斷循環(huán)，從而把導(dǎo)軌體和滑塊之間的移動(dòng)變成滾動(dòng)體的滾動(dòng)。為了防止灰塵和贓物進(jìn)入導(dǎo)軌滾道，滑塊兩端及下部均裝有塑料密封墊，滑塊上還有潤(rùn)滑油杯。最近新出現(xiàn)的一種在滑塊兩端裝有自動(dòng)潤(rùn)滑的滾動(dòng)導(dǎo)軌，使用時(shí)無(wú)需再配潤(rùn)滑裝置。</p><p>

40、　?。?）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的安裝 該導(dǎo)軌的安裝形式有水平、豎直或傾斜等形式，可以兩根或多根平行安裝，也可以把兩根或多根短導(dǎo)軌接長(zhǎng)，以適應(yīng)各種行程和用途的需要。采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，可以簡(jiǎn)化機(jī)床導(dǎo)軌部分的設(shè)計(jì)、制造和裝配工作。滾動(dòng)導(dǎo)軌副安裝基面的精度要求不太高，通常只要精銑或精刨。由于直線滾動(dòng)導(dǎo)軌對(duì)誤差有均化作用，安裝基面的誤差不會(huì)完全反映到滑座的運(yùn)動(dòng)上來(lái)，通常滑座的運(yùn)動(dòng)誤差約為基面誤差的1/3。</p><p>

41、　　安裝前必須檢查導(dǎo)軌是否有合格證，是否有碰傷或銹蝕，用防銹油清洗干凈，清除裝配表面的毛刺、撞擊突起物等；檢查裝配連接部位的螺栓孔是否吻合，如果發(fā)生錯(cuò)位而強(qiáng)行擰入螺栓，將會(huì)降低運(yùn)行精度。</p><p>　　2.1.3 靜壓導(dǎo)軌</p><p>　　靜壓導(dǎo)軌分為液體靜壓導(dǎo)軌和氣體靜壓導(dǎo)軌兩類。</p><p><b>　　1.液體靜壓導(dǎo)軌</b

42、></p><p>　　液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理與靜壓軸承相同，是將具有一定壓力的潤(rùn)滑油，經(jīng)節(jié)流器輸入到導(dǎo)軌面上的油腔中，形成承載油膜，使導(dǎo)軌面之間處于純液體摩擦狀態(tài)。</p><p>　?。?）靜壓導(dǎo)軌的特點(diǎn) 液體靜壓導(dǎo)軌是數(shù)控機(jī)床上經(jīng)常使用的一種液壓導(dǎo)軌。液壓導(dǎo)軌的潤(rùn)畫面之間開(kāi)有油腔，將有一定壓力的油通過(guò)節(jié)流器輸入油腔，形成壓力油膜，浮起運(yùn)動(dòng)部件，使導(dǎo)軌表面處于純液體摩擦，不

43、產(chǎn)生磨損，精度保持好。同時(shí)，摩擦系數(shù)也極低（約0.0005），使驅(qū)動(dòng)功率大大降低，機(jī)械效率高；其運(yùn)動(dòng)不受速度和負(fù)載的限制，低速無(wú)爬行，承載能力大，剛度好；油液有吸振作用，抗振性好，導(dǎo)軌摩擦發(fā)熱也小。其缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要有供油系統(tǒng)，油的清潔度要求高。它主要用于精密機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和低速運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌。</p><p>　?。?）靜壓導(dǎo)軌的分類：</p><p>　?、侔磳?dǎo)軌的形式可分為開(kāi)式和閉式兩

44、種，數(shù)控機(jī)床上常采用閉式靜壓導(dǎo)軌。</p><p>　　由于開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌只設(shè)置在床身的一邊，依靠運(yùn)動(dòng)件自重和外載荷保持運(yùn)動(dòng)件不從床身上分離，因此只能承受單向載荷，而且承受偏載力矩的能力差。開(kāi)式靜壓導(dǎo)軌適用于載荷較均勻，偏載和傾覆力矩小的水平放置的場(chǎng)合。</p><p>　　由于閉式靜壓導(dǎo)軌設(shè)置在床身的幾個(gè)方向，各方向?qū)к壝嫔隙奸_(kāi)有油腔，能限制運(yùn)動(dòng)件從床身上分離，因此能承受正、反向載荷，承受

45、偏載荷及傾覆力矩的能力較強(qiáng)，油膜剛度高，可應(yīng)用于載荷不均勻、偏載大及有正反向載荷的場(chǎng)合。</p><p>　?、诎垂┯头绞接挚煞譃楹銐海炊▔海┕┯秃秃懔鳎炊浚┕┯蛢煞N。</p><p><b>　　2.氣體靜壓導(dǎo)軌</b></p><p>　　氣體靜壓導(dǎo)軌是利用恒定壓力的空氣膜，使運(yùn)動(dòng)部件之間形成均勻分離，已得到高精度的運(yùn)動(dòng)，摩擦系數(shù)小，

46、不易引起發(fā)熱變形。但是，氣體靜壓導(dǎo)軌會(huì)隨著空氣壓力的波動(dòng)而使空氣膜發(fā)生變化，且承載能力小，故常用于負(fù)荷不大的場(chǎng)合，如數(shù)控坐標(biāo)磨床和三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)。</p><p>　　2.1.4 動(dòng)壓導(dǎo)軌</p><p>　　動(dòng)壓導(dǎo)軌的工作原理與動(dòng)壓軸承相同，是借助于導(dǎo)軌之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生壓力油膜將運(yùn)動(dòng)部件微微抬起，從而使兩個(gè)導(dǎo)軌面隔離，形成液體摩擦，提高了導(dǎo)軌的耐用度。</p><p

47、>　　形成壓力油膜的條件是：兩導(dǎo)軌面之間應(yīng)有楔形間隙和一定的相對(duì)速度，此外還需要有一定黏度的潤(rùn)滑油流進(jìn)楔形間隙。因此，速度越高，油膜的承載能力越大。所以，動(dòng)壓導(dǎo)軌適用于運(yùn)行速度高的主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌，如立式車床工作臺(tái)、龍門刨床工作臺(tái)等。</p><p>　　2.1.5 卸荷導(dǎo)軌</p><p>　　采用卸荷導(dǎo)軌可以減輕支撐導(dǎo)軌的負(fù)荷，降低導(dǎo)軌的靜摩擦系數(shù)，從而提高導(dǎo)軌的耐磨性和低速運(yùn)動(dòng)的平

48、穩(wěn)性，提高導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度。卸荷導(dǎo)軌應(yīng)用于要求精度高和接觸剛度高的機(jī)床。</p><p>　　導(dǎo)軌的卸荷方式有液壓卸荷、機(jī)械卸荷和氣壓卸荷，液壓和機(jī)械卸荷應(yīng)用較多。</p><p>　　采用液壓卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有立式車床、龍門刨床、外圓磨床和平面磨床等。</p><p>　　采用機(jī)械卸荷導(dǎo)軌的機(jī)床有普通車床、立式車床、臥式鏜床、坐標(biāo)鏜床和仿形銑床等。</p>

49、<p>　　根據(jù)以上導(dǎo)軌的類型選出本設(shè)計(jì)適合的導(dǎo)軌，其結(jié)構(gòu)如圖2-1所示：</p><p><b>　　圖2-1 導(dǎo)軌</b></p><p>　　2.2 滑鞍的設(shè)計(jì)</p><p><b>　　2.2.1 概述</b></p><p>　　滑鞍在數(shù)控機(jī)床中的作用是連接絲杠

50、和回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，它在數(shù)控機(jī)床中的作用是不可或缺的部件。</p><p>　　2.2.2 滑鞍的結(jié)構(gòu)與尺寸要求</p><p>　　滑鞍的結(jié)構(gòu)如圖2-2所示：</p><p>　　圖2-2 滑鞍的結(jié)構(gòu)</p><p><b>　　滑鞍要求：</b></p><p>　　1.滑鞍長(zhǎng)約0.7m，寬約0

51、.6m，采用矩形結(jié)構(gòu)方式；</p><p>　　2.潤(rùn)滑方式為：油浸潤(rùn)滑；</p><p>　　3.滑鞍硬度在165—195HBS；</p><p>　　4.材料為鑄鐵，并經(jīng)熱處理。</p><p>　　2.3 滑鞍連接座的設(shè)計(jì)</p><p>　　滑鞍連接座是把滾珠絲杠和滑鞍連接在一起的一個(gè)重要部件，其材料為鑄件。

52、本次設(shè)計(jì)的滑鞍連接座的結(jié)構(gòu)如圖2-3所示：</p><p>　　圖2-3 滑鞍連接座的結(jié)構(gòu)</p><p>　　第三章 數(shù)控滑臺(tái)傳動(dòng)件的選擇</p><p>　　3.1. 電動(dòng)機(jī)類型的選擇</p><p>　　3.1.1 交流伺服電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特點(diǎn)：</p><p>　　1. 反應(yīng)靈敏、起動(dòng)迅速</p&

53、gt;<p>　　由于轉(zhuǎn)子繞組的電阻值較大，其起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，且近似為最大轉(zhuǎn)矩。再加上轉(zhuǎn)子的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，所以交流伺服電動(dòng)機(jī)對(duì)控制信號(hào)反應(yīng)靈敏。只要控制信號(hào)一出現(xiàn)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)立即起動(dòng)，沒(méi)有失控現(xiàn)象。</p><p>　　2. 無(wú)“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象</p><p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)在控制信號(hào)突然消失時(shí)，會(huì)依靠自身的工作原理（單相脈沖磁場(chǎng)），產(chǎn)生一個(gè)制動(dòng)轉(zhuǎn)矩，使電動(dòng)機(jī)立即停轉(zhuǎn)。即不存

54、在“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象</p><p><b>　　3. 穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)寬</b></p><p>　　由于轉(zhuǎn)子繞組的電阻值較大，機(jī)械特性曲線顯示，交流伺服電動(dòng)機(jī)有寬廣的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)和調(diào)速范圍。</p><p>　　3.1.2 電動(dòng)機(jī)的選擇原則：</p><p>　　電動(dòng)機(jī)類型的選擇要從負(fù)載的要求出發(fā)，考慮機(jī)床的工作條件、負(fù)載性

55、質(zhì)、生產(chǎn)工藝、供電情況等，要盡量滿足下述方面的要求：</p><p><b>　　機(jī)械特性：</b></p><p>　　由電動(dòng)機(jī)類型決定的電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性與數(shù)控機(jī)床的機(jī)械特性配合要適當(dāng)，機(jī)組穩(wěn)定工作；電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，牽入轉(zhuǎn)矩等性能均能滿足數(shù)控機(jī)床的要求。</p><p><b>　　轉(zhuǎn)速：</b></p>

56、<p>　　電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速要滿足本數(shù)控機(jī)床的要求，其最高轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化率，穩(wěn)速，調(diào)速，高速等性能均能適應(yīng)工作機(jī)械的運(yùn)行要求。</p><p><b>　　運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性：</b></p><p>　　從降低整個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的能耗及電動(dòng)機(jī)的綜合成本來(lái)考慮。選擇電動(dòng)機(jī)類型，針對(duì)使用情況選擇不同效率水平的電動(dòng)機(jī)類型;對(duì)一些使用時(shí)間很短，年使用時(shí)數(shù)也不高的機(jī)械，電動(dòng)機(jī)效

57、率低些也不會(huì)使總能耗產(chǎn)生較大的變化，所以并不注重電動(dòng)機(jī)的效率。</p><p><b>　　價(jià)格低廉：</b></p><p>　　滿足數(shù)控機(jī)床的運(yùn)行要求前提下，盡可能選用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，造價(jià)低廉的電動(dòng)機(jī)。</p><p>　　3.1.3 確定電動(dòng)機(jī)的型號(hào)</p><p>　　用統(tǒng)計(jì)法選擇電動(dòng)機(jī)的功率</

58、p><p>　　統(tǒng)計(jì)法是對(duì)大量的拖動(dòng)系數(shù)統(tǒng)用電動(dòng)機(jī)容量的統(tǒng)計(jì)為基礎(chǔ)，進(jìn)行分析，找出電動(dòng)機(jī)功率與生產(chǎn)機(jī)械主要參數(shù)之間的關(guān)系而得出的實(shí)用公式，已知本機(jī)床工件的最大直徑為150mm，按統(tǒng)計(jì)法計(jì)算拖動(dòng)電動(dòng)機(jī)功率為：</p><p>　　P=36.5D1.54 </p><p>　　=36.5×0.151.54kw</p><p><b&g

59、t;　　=1.96kw</b></p><p>　　實(shí)際選用2kw的交流伺服電動(dòng)機(jī)，與計(jì)算結(jié)果相近</p><p>　　表3-1 電動(dòng)機(jī)主要性能</p><p>　　選用西門子1FK7101-3系列電動(dòng)機(jī)，電機(jī)軸的直徑為¢35mm如圖3-1所示：</p><p>　　圖3-1 西門子電動(dòng)機(jī)</p>&l

60、t;p>　　3.2 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì)與選擇</p><p>　　聯(lián)軸器是用來(lái)連接進(jìn)給機(jī)構(gòu)的兩根軸使之一起回轉(zhuǎn)與傳遞扭矩的一種裝置。目前，聯(lián)軸器的類型繁多，有液壓式、電磁式和機(jī)械式。其中，機(jī)械式聯(lián)軸器的應(yīng)用最為廣泛。</p><p>　　3.2.1 聯(lián)軸器的作用</p><p>　　聯(lián)軸器屬于機(jī)械通用零部件范疇，用來(lái)聯(lián)接不同機(jī)構(gòu)中的兩根軸（主動(dòng)軸和從動(dòng)軸）

61、使之共同旋轉(zhuǎn)以傳遞扭矩的機(jī)械零件。在高速重載的動(dòng)力傳動(dòng)中，有些聯(lián)軸器還有緩沖、減振和提高軸系動(dòng)態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器由兩半部分組成，分別與主動(dòng)軸和從動(dòng)軸聯(lián)接。一般動(dòng)力機(jī)大都借助于聯(lián)軸器與工作機(jī)相聯(lián)接，是機(jī)械產(chǎn)品軸系傳動(dòng)最常用的聯(lián)接部件。20世紀(jì)后期國(guó)內(nèi)外聯(lián)軸器產(chǎn)品發(fā)展很快，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)如何從品種甚多、性能各異的各種聯(lián)軸器中選用能滿足機(jī)器要求的聯(lián)軸器，對(duì)多數(shù)設(shè)計(jì)人員來(lái)講，始終是一個(gè)困擾的問(wèn)題。常用聯(lián)軸器有膜片聯(lián)軸器 ，鼓形齒式聯(lián)軸器，萬(wàn)向聯(lián)

62、軸器，安全聯(lián)軸器，彈性聯(lián)軸器及蛇形彈簧聯(lián)軸器。</p><p>　　3.2.2 聯(lián)軸器的結(jié)構(gòu)原理及型號(hào)選擇</p><p>　　在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，伺服電動(dòng)機(jī)軸，傳動(dòng)軸和滾珠絲杠之間的傳動(dòng)聯(lián)結(jié)只有確保無(wú)間隙才能保證傳動(dòng)精度，準(zhǔn)確執(zhí)行脈沖指令，而不丟掉脈沖。在數(shù)控機(jī)床中伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠之間采用直連式。</p><p>　　直連式（如圖3-2）的聯(lián)結(jié)原理為：

63、連軸套3與軸之間用錐環(huán)7連接，錐環(huán)7分為內(nèi)錐環(huán)和外錐環(huán)，是一對(duì)經(jīng)相互配合接觸良好的彈性錐形帳套，當(dāng)通過(guò)擰緊壓圈2上螺釘將錐環(huán)壓緊時(shí)，內(nèi)錐環(huán)的內(nèi)孔縮小，外錐環(huán)的外圈脹大，產(chǎn)生了彈性變形，消除了配合間隙；并在被連接的軸與內(nèi)錐環(huán)，內(nèi)錐環(huán)與外錐環(huán)，外錐環(huán)與聯(lián)軸器之間的接合面上產(chǎn)生很大的接觸壓力，依靠這個(gè)接觸壓力所產(chǎn)生的摩擦力可以傳遞轉(zhuǎn)矩。連軸套間采用柔性片5傳遞扭矩，柔性片5分別用螺釘和球面墊圈4、6與兩邊連軸套3聯(lián)結(jié)，兩端連軸套的位置誤差（同

64、軸度和垂直度誤差）由柔性片的變形抵消。 </p><p>　　1.名義轉(zhuǎn)矩T（N·m）</p><p><b>　　T=9550P/n</b></p><p>　　=9550×1.96/6000</p><p><b>　　=3.12N·m</b></p&g

65、t;<p><b>　　2.計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC</b></p><p>　　考慮機(jī)器啟動(dòng)時(shí)的彈性力和過(guò)載等影響，應(yīng)將名義轉(zhuǎn)矩修正為計(jì)算轉(zhuǎn)矩。聯(lián)軸器的計(jì)算轉(zhuǎn)矩TC（N·m）可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　TC=KT</b></p><p>　　式中K的工作情況系數(shù)為1.25—1.5</p&

66、gt;<p>　　TC=1.5×3.12</p><p><b>　　=4.68N·m</b></p><p>　　所以聯(lián)軸器選擇的型號(hào)為：YL11YLD11，其中d1=d2=¢35mm</p><p>　　注：d1為電機(jī)軸的直徑，d2為滾珠絲杠的直徑</p><p>　　錐環(huán)

67、是這種無(wú)鍵、無(wú)間隙直連方式的關(guān)鍵元件。這種聯(lián)軸節(jié)稱為膜片彈性聯(lián)軸器。在加工中心進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中用的較多。這種撓性聯(lián)軸器不僅可簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，減小噪聲，而且對(duì)消除傳動(dòng)間隙，提高傳動(dòng)剛度有利</p><p>　　圖3-2 電機(jī)與絲杠直連式</p><p><b>　　。</b></p><p>　　圖3-3 聯(lián)軸器</p><

68、;p>　　3.3 滾珠絲杠的選擇</p><p>　　3.3.1 滾珠絲杠的設(shè)計(jì)</p><p>　　滾珠絲杠在數(shù)控機(jī)床中的作用是傳遞力和扭矩，滾珠絲杠是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。（設(shè)計(jì)的絲杠如圖3-4）。</p><p><b>　　滾珠絲杠的特點(diǎn)： </b></p>&l

69、t;p>　　1、與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為1/3 </p><p>　　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。 </p><p><b>　　2、高精度的保證 </b></p>&l

70、t;p>　　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。 </p><p><b>　　3、微進(jìn)給可能 </b></p><p>　　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

71、的微進(jìn)給。 </p><p><b>　　4、無(wú)側(cè)隙、剛性高</b></p><p>　　滾珠絲杠屬于高精度的機(jī)械設(shè)備，所使用的材料與精度都有特殊的要求，所以要保證絲杠無(wú)側(cè)隙、剛性高等。</p><p>　　圖3-4 滾珠絲杠</p><p>　　3.3.2 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)</p><p&g

72、t;<b>　　工作原理與特點(diǎn)</b></p><p>　　滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。這一發(fā)展的深刻意義如同滾動(dòng)軸承對(duì)滑動(dòng)軸承所帶來(lái)得改變一樣。滾珠絲杠副因優(yōu)良的摩擦特性使其廣泛的運(yùn)用于各種工業(yè)設(shè)備、精密儀器、精密數(shù)控機(jī)床。尤其是近年來(lái)，滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床直線驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單

73、元，在機(jī)床行業(yè)得到廣泛運(yùn)用，極大的推動(dòng)了機(jī)床行業(yè)的數(shù)控化發(fā)展。這些都取決于其具有以下幾個(gè)方面的優(yōu)良特性： 傳動(dòng)效率高、 定位精度高、 傳動(dòng)可逆性、 使用壽命長(zhǎng)、 同步性能好. 滾珠絲杠副是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。</p><p>　　滾珠絲杠螺母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3-5所示。在絲杠1和螺母2上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝

74、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4，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來(lái)，構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠3。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)，因而迫使絲杠軸向移動(dòng)。</p><p>　　圖3-5 滾珠絲杠螺母副機(jī)構(gòu)</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的特點(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η

75、=0.92—0.96，是普通滾珠絲杠螺母副的3—4倍（η=0.20—0.40），功率消耗只相當(dāng)于普通滾珠絲杠螺母副的1/4—1/3。</p><p>　　定位精度高，剛性好。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)。</p><p>　　運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。</p><p>　　有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從

76、直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。</p><p>　　磨損小，使用壽命長(zhǎng)。</p><p>　　制造工藝復(fù)雜。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。</p><p>　　不能自鎖。特別是對(duì)于垂直絲杠，由于自重慣力的作用，下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故常需附加制動(dòng)裝置。</p><p

77、>　　3.4 軸承的選擇</p><p><b>　　3.4.1 概述</b></p><p>　　軸承是用來(lái)支撐軸或軸上回轉(zhuǎn)零件的部件，主要用來(lái)減輕軸與支撐件的摩擦和磨損，并保持軸的回轉(zhuǎn)精度和安裝位置。</p><p>　　根據(jù)軸承工作時(shí)接觸面的摩擦性質(zhì)不同，軸承可分為滾動(dòng)摩擦軸承----滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)摩擦軸承----滑動(dòng)軸承。&l

78、t;/p><p>　　滾動(dòng)軸承是各類機(jī)械中普遍使用的支撐部件。他的類型很多，用量極大，是由專業(yè)化德軸承廠大量生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)件。因此，在一般機(jī)械設(shè)計(jì)中主要是根據(jù)具體的載荷、轉(zhuǎn)速、旋轉(zhuǎn)精度和工作條件等方面的要求，選擇合適的類型和尺寸，并進(jìn)行軸承的組合設(shè)計(jì)。</p><p>　　滑動(dòng)軸承可以根據(jù)工作情況進(jìn)行自行設(shè)計(jì)、自行制造，可制成部分式的，它的使用量比滾動(dòng)軸承要少。滑動(dòng)軸承按摩擦狀態(tài)可分為非液體摩擦軸

79、承和液體摩擦軸承兩大類。非液體摩擦軸承的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，可承受沖擊載荷，但其它性能較差。液體摩擦軸承的設(shè)計(jì)復(fù)雜，制造的精度要求高，但其性能；優(yōu)異，是滾動(dòng)軸承達(dá)不到的。</p><p>　　滾動(dòng)軸承在一般機(jī)器中應(yīng)用非常廣泛。但在高速、高精度、重載，或在結(jié)構(gòu)上要求剖分的場(chǎng)合，或在低速而帶有沖擊的機(jī)器上，滑動(dòng)軸承則突顯出其較優(yōu)異的性能。因此，在高速離心機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、精密磨床的主軸上高速運(yùn)轉(zhuǎn)的軸承；承受沖擊載荷或變載

80、荷的內(nèi)燃機(jī)、活塞式壓縮機(jī)和鍛壓機(jī)的軸承；曲軸的軸承都采用滑動(dòng)軸承。</p><p>　　3.4.2 滾動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)</p><p>　　滾動(dòng)軸承的典型結(jié)構(gòu)如圖3-6所示，通常由內(nèi)圈1、外圈2、滾動(dòng)體3和保持架4組成。內(nèi)圈裝在軸頸上，外圈裝在軸承座孔內(nèi)，多數(shù)情況下內(nèi)圈與軸一起轉(zhuǎn)動(dòng)，外圈保持不動(dòng)。工作時(shí)，滾動(dòng)體在內(nèi)外圈間滾動(dòng)，保持架將滾動(dòng)體均勻地隔開(kāi)，以減少滾動(dòng)體之間的摩擦和磨損。滾動(dòng)體的形

81、狀有球、圓柱滾子、圓錐滾子、鼓形滾子、長(zhǎng)圓柱滾子和滾針等。滾動(dòng)軸承的內(nèi)、外圈和滾動(dòng)體采用強(qiáng)度高、耐磨性好的含鉻合金鋼制造，工作表面必須經(jīng)過(guò)磨削和拋光。保持架多用軟鋼沖壓而成，高速軸承多采用銅合金或塑料保持架。</p><p>　　圖3-6 滾動(dòng)軸承的基本結(jié)構(gòu)</p><p>　　1—內(nèi)圈 2—外圈 3—滾動(dòng)體 4—保持架</p><p>　　3

82、.4.3 滾動(dòng)軸承的選擇</p><p>　　在進(jìn)行軸承的選擇設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)滾動(dòng)軸承的選擇在設(shè)計(jì)中分為兩步：①選擇滾動(dòng)軸承的型號(hào)；②選擇軸承的尺寸。</p><p><b>　　滾動(dòng)軸承類型的選擇</b></p><p>　　在進(jìn)行軸承的選擇設(shè)計(jì)時(shí)，首先要選擇適當(dāng)?shù)念愋汀Ｒ话銠C(jī)械中滾動(dòng)軸承類型的選擇，主要應(yīng)考慮一下五個(gè)方面的問(wèn)題。</p&

83、gt;<p><b>　　載荷情況</b></p><p>　　載荷方向、大小和性質(zhì)是選擇軸承類型的主要依據(jù)。</p><p>　　（1）載荷方向 當(dāng)軸承主要承受徑向載荷時(shí)，選用向心軸承；承受純軸向載荷時(shí)，選用推力軸承；同時(shí)承受徑向載荷和軸向載荷時(shí)，可選用角接觸軸承。</p><p>　?。?）載荷大小 在其它條件相同

84、的情況下，滾子軸承一般比球軸承的承載能力大。因此承受較大載荷時(shí)，應(yīng)選用滾子軸承。</p><p>　?。?）載荷性質(zhì) 當(dāng)載荷平穩(wěn)時(shí)，可選用球軸承；有沖擊和振動(dòng)時(shí)，應(yīng)選用滾子軸承。</p><p><b>　　2.轉(zhuǎn)速情況</b></p><p>　　滾動(dòng)軸承在一定的載荷和潤(rùn)滑條件下允許的最高轉(zhuǎn)速為極限轉(zhuǎn)速。球軸承比滾子軸承有更高的極限轉(zhuǎn)速

85、。高速或要求旋轉(zhuǎn)精度時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用球軸承。</p><p><b>　　3.調(diào)心性能</b></p><p>　　軸承內(nèi)外圈軸線間的角偏差應(yīng)控制在極限值內(nèi)，否則會(huì)增加軸承的附加載荷而使其壽命降低。當(dāng)角偏差值較大時(shí)，應(yīng)選用調(diào)心軸承。</p><p><b>　　4.和調(diào)整性能</b></p><p>

86、　　安裝和調(diào)整也是選擇軸承主要考慮的因素。例如，當(dāng)安裝尺寸受到限制，必須要減小軸承徑向尺寸時(shí)，宜選用輕系列好特輕系列的軸承或滾針軸承；當(dāng)軸向尺寸受到限制時(shí)，宜選用窄系列的軸承；當(dāng)軸承座沒(méi)有剖分面而必須沿軸向安裝和拆卸軸承部件時(shí)，應(yīng)優(yōu)先選用內(nèi)外圈可分離的軸承。</p><p><b>　　5.經(jīng)濟(jì)性</b></p><p>　　在滿足使用要求的情況下，盡量選用價(jià)格低的軸

87、承，以降低成本。一般，普通結(jié)構(gòu)的軸承比特殊結(jié)構(gòu)的軸承便宜，球軸承比滾子軸承便宜，精度低的軸承比精度高的軸承便宜。同型號(hào)不同公差等級(jí)的軸承的價(jià)格比為：</p><p>　　P0：P6：P5：P4：P2≈1：1.5:2:6:10。</p><p>　　由此可見(jiàn)，當(dāng)主要承受徑向載荷，轉(zhuǎn)速較高、回轉(zhuǎn)精度要求較高的地方，優(yōu)先選用球軸承，深溝球軸承應(yīng)用最廣。當(dāng)轉(zhuǎn)速較低，載荷較大或有在、沖擊載荷時(shí)，宜用

88、滾子軸承。對(duì)于虛經(jīng)常拆卸或裝拆困難的地方，可選用內(nèi)、外圈分離的圓柱滾子軸承或圓錐滾子軸承等。需要調(diào)整徑向游隙時(shí)，可采用圓錐滾子軸承。</p><p>　　如僅承受純軸向載荷，宜選用推力軸承；若軸向載荷方向有變化時(shí)，宜選用雙向推力軸承。</p><p>　　如同時(shí)承受徑向和軸向載荷，徑向載荷較大時(shí)，選用向心角接觸軸承；軸向載荷較大時(shí)可采用推力角接觸軸承或采用向心和推力兩種不同類型軸承的組合，

89、分別承擔(dān)徑向和軸向負(fù)荷。對(duì)于受軸向載荷較大的中等速度軸采用向心推力滾子軸承，對(duì)于受軸向力較大的高速軸宜選用角接觸球軸承，而不選用推力軸承。向心角接觸軸承、推力角接觸軸承均應(yīng)成對(duì)使用且要反向安裝。</p><p>　　當(dāng)軸的支撐跨度大、軸的彎曲變形大、或軸中心與孔中心有誤差、兩個(gè)軸承座中心位置有誤差、或多支點(diǎn)時(shí)，應(yīng)考慮選用調(diào)心軸承。</p><p><b>　　滾動(dòng)軸承尺寸的選擇&

90、lt;/b></p><p><b>　　確定軸承的公稱尺寸</b></p><p>　　軸承的公稱尺寸即內(nèi)徑尺寸，其內(nèi)徑尺寸是由軸徑尺寸確定的。但軸徑尺寸必須圓整為軸承的標(biāo)準(zhǔn)值。</p><p><b>　　尺寸系列的選擇</b></p><p>　　（1）寬度系列 若對(duì)寬度無(wú)特殊要求

91、，一般多取為0（窄）系列，可以省略標(biāo)注。</p><p>　?。?）直徑系列 直徑系列不同，滾珠體的大小不同，其承載能力不同。</p><p>　　本設(shè)計(jì)選用的軸承為普通動(dòng)球軸承，型號(hào)為：①6207 即：內(nèi)徑¢35mm，外徑¢72mm，寬度為17mm；②6305 即：內(nèi)徑¢25mm，外徑¢62mm，寬度為17mm。</p>

92、<p>　　表3-2 軸承型號(hào)</p><p><b>　　結(jié)論</b></p><p>　　本次設(shè)計(jì)中，在指導(dǎo)老師***的指導(dǎo)下，我上網(wǎng)查閱了大量的資料并且參考了一些關(guān)于數(shù)控加工工藝方面的書(shū)籍。</p><p>　　在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我本著精益求精的思想，對(duì)所設(shè)計(jì)的數(shù)控滑臺(tái)分析進(jìn)行了反復(fù)的修改并認(rèn)真的研究，特別是在各部分的選擇過(guò)程

93、中，認(rèn)真進(jìn)行了計(jì)算與比較，最終確定其中較好的方案。</p><p>　　總之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我查閱了大量的資料，對(duì)此次的數(shù)控滑臺(tái)的總體設(shè)計(jì)進(jìn)行了認(rèn)真的分析，并進(jìn)行了多次的修改和比較。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我對(duì)數(shù)控整體結(jié)構(gòu)部分的知識(shí)有了更多的了解和溫習(xí)，由于本人經(jīng)驗(yàn)所限，設(shè)計(jì)中難免會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤，還望老師諒解，我會(huì)在以后的學(xué)習(xí)中不斷地完善自己，努力提高自己在機(jī)械方面的知識(shí)。</p><p>&l

94、t;b>　　致謝</b></p><p>　　整整忙了一個(gè)月的時(shí)間，我終于將數(shù)控滑臺(tái)的設(shè)計(jì)做完了?，F(xiàn)在回想起當(dāng)時(shí)和老師、同學(xué)共同奮戰(zhàn)的日子，那些還是不時(shí)地浮現(xiàn)在眼前，讓我還是那么的印象深刻。在***老師的認(rèn)真指導(dǎo)下，我順利完成此次的設(shè)計(jì)。那些日子是令我難忘的。在此，我對(duì)指導(dǎo)教師***表示深深的謝意，同時(shí)也謝謝我那些共同奮戰(zhàn)的同學(xué)們。</p><p><b>　　

95、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李雪梅主編. 數(shù)控機(jī)床. 北京：電子工業(yè)出版社，2004</p><p>　　陳子銀，陳為華主編. 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu) 原理與應(yīng)用. 北京：北京理工大學(xué)出版社，2006</p><p>　　牛玉麗主編. 機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ). 中國(guó)輕工業(yè)出版社，2006</p><p>　　雷才洪，陳志雄主編. 數(shù)控機(jī)床.

96、 北京：科學(xué)出版社，2005</p><p>　　王志平主編. 數(shù)控機(jī)床及應(yīng)用. 北京：高等教育出版社，2002</p><p>　　林宋，田建軍主編. 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床. 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2006</p><p>　　文懷興，夏田.數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南[M].北京：化