銑床設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床畢業(yè)論文

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1、 摘要 為了適應(yīng)機(jī)械行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，簡(jiǎn)化一般工廠中工人的勞動(dòng)量，在本設(shè)計(jì)中應(yīng)用簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。就實(shí)際情況分析，一般的機(jī)械加工精度和效率足以完成工作需求，不需要高精密的數(shù)控系統(tǒng)，但考慮一般機(jī)械系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)相對(duì)比較困難，而且實(shí)現(xiàn)起來(lái)相當(dāng)復(fù)雜，設(shè)備比較龐大。然而這些問(wèn)題可以在一個(gè)非常簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)中很容易的得到很好的解決。隨著微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的發(fā)展，性能的不斷提高，大范圍應(yīng)用的普及，應(yīng)用一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)控系統(tǒng)來(lái)完成一般的工作，在一般的小型工廠中足可以實(shí)現(xiàn)。 本次設(shè)計(jì)的銑床，除了能進(jìn)行銑削加工，主軸上安裝不同的刀具時(shí)，還可以進(jìn)行鉆孔或攻絲加工。所以我們采用了如下的設(shè)計(jì)方案：進(jìn)給系統(tǒng)采用

2、大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠，雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊間隙，導(dǎo)軌副采用直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副，主傳動(dòng)系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)。 在設(shè)計(jì)過(guò)程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)，幫我收集了很多我無(wú)法找到的資料。袁老師在完成繁重的教學(xué)任務(wù)之余，經(jīng)常拖著疲憊的身體，對(duì)我們的工作進(jìn)行仔細(xì)地審查，針對(duì)我們的情況，進(jìn)行了耐心的講解，從設(shè)計(jì)的原理到結(jié)構(gòu)功能，做出了大量的指導(dǎo)性工作，使我們對(duì)所要設(shè)計(jì)的課題有了更深的了解，在這里也要感謝同組同學(xué)的熱心幫助，同學(xué)們總是微笑著面對(duì)我的提問(wèn)，耐心講解，使我對(duì)有些問(wèn)題有更加清楚的認(rèn)識(shí)。 關(guān)鍵詞：總體結(jié)構(gòu)布局 銑床傳動(dòng)方式 主傳動(dòng)系統(tǒng) 進(jìn)給系統(tǒng) Abstrac In ord

3、er to adapt to the machinery industry development trends, simplified general factory workers in the labor, in the design of a simple numerical control system design. On the actual situation analysis, the general machining accuracy and efficiency needs to complete its work, do not need high-precision

4、 numerical control system, but considering the general mechanical system to automate production is relatively difficult and very complex to achieve, equipment relatively large. However, these problems can be in a very simple numerical control system in very easy to get a good solution. With the deve

5、lopment of micro-computer system, the continuous improvement of performance, large-scale application of the universal application of a simple numerical control system to complete the work in general, the small factories in general can be achieved in full. The processing center, in addition to a mil

6、ling, spindle installed on a different tool, can also carry out drilling or tapping processing. Therefore, we have adopted the design of the programmes are as follows: feeding system using the inertia of wide speed range DC servo motor, ball screw, double-nut pads adjust preload gap, the rails of a

7、rail line rolling deputy, the main drive system adopts the - Speed Motor. In the design process, I was given the careful guidance of teachers Hsu, To help me collect a lot I can not find the information. Yuan teachers completed the arduous task of teaching, while towing tired of the daily physica

8、l, to our work carefully review the situation against us, on a patient, from design to the principles of structure and function, to A lot of guidance, so that we have to design the machine gained a deeper understanding of the same group here also like to thank the enthusiastic help students, the stu

9、dents have always smiling face of my question, patiently explained to me for some The problem is more clear understanding. Keywords ：The overall structure layout Transmission Feed system Main drive system  目 錄 摘要 I Abstrac II 1．緒論 1 1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展 1 1.2

10、數(shù)控機(jī)床的組成及分類(lèi) 2 2. 設(shè)計(jì)的主要參數(shù)及基本思想 3 2.1 課題要求 3 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) 3 2.3 總結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 4 2.4 銑床總布局的確定 5 3. 數(shù)銑床的設(shè)計(jì)和計(jì)算 7 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 7 3.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算 9 3.3 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 3.4 進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算 13 4 數(shù)控系統(tǒng)的介紹及選擇 29 4.1數(shù)控及計(jì)算機(jī)數(shù)控 29 4.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部工作過(guò)程 30 4.3 CNC系統(tǒng) 31 4.4數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 31 5 .夾具的選擇及介紹 32 5.1 數(shù)控銑床夾具介紹 32 5.2 技術(shù)要求 33 5.3

11、對(duì)夾具零部件的要求 35 結(jié)論 37 致謝 39 參考文獻(xiàn) 40 附錄 41 V 長(zhǎng)春汽車(chē)工業(yè)高等專(zhuān)科學(xué)校 1．緒論 機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)的機(jī)械制造業(yè)在工業(yè)總產(chǎn)值中占40%?？梢哉f(shuō)，沒(méi)有發(fā)達(dá)的機(jī)械制造業(yè)，就不可能有國(guó)家的真正繁榮的富強(qiáng)。而機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展規(guī)模和水平，則是反映國(guó)民經(jīng)濟(jì)實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一。提高加工效率、降低生產(chǎn)成本、提高加工質(zhì)量、快速更新產(chǎn)品，是機(jī)械制造業(yè)競(jìng)爭(zhēng)和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是機(jī)械制造業(yè)技術(shù)水平的標(biāo)志。 1.1數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)生及發(fā)展 數(shù)字控制機(jī)床是用數(shù)字代碼形式的信息(程序指令)，控制刀具按給定的工作程序、運(yùn)動(dòng)速度和

12、軌跡進(jìn)行自動(dòng)加工的機(jī)床，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控機(jī)床。數(shù)控機(jī)床具有廣泛的適應(yīng)性，加工對(duì)象改變時(shí)只需要改變輸入的程序指令；加工性能比一般自動(dòng)機(jī)床高，可以精確加工復(fù)雜型面，因而適合于加工中小批量、改型頻繁、精度要求高、形狀又較復(fù)雜的工件，并能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效果。 隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，采用數(shù)控系統(tǒng)的機(jī)床品種日益增多，有車(chē)床、銑床、鏜床、鉆床、磨床、齒輪加工機(jī)床和電火花加工機(jī)床等。此外還有能自動(dòng)換刀、一次裝卡進(jìn)行多工序加工的加工中心、車(chē)削中心等。80年代初，隨著計(jì)算機(jī)軟、硬件技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了能進(jìn)行人機(jī)對(duì)話(huà)式自動(dòng)編制程序的數(shù)控裝置；數(shù)控裝置愈趨小型化，可以直接安裝在機(jī)床上；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度進(jìn)一步提高，具有自

13、動(dòng)監(jiān)控刀具破損和自動(dòng)檢測(cè)工件等功能。 隨著微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和軟件技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)控機(jī)床的控制系統(tǒng)日益趨向于小型化和多功能化，具備完善的自診斷功能；可靠性也大大提高；數(shù)控系統(tǒng)本身將普遍實(shí)現(xiàn)自動(dòng)編程。未來(lái)數(shù)控機(jī)床的類(lèi)型將更加多樣化，多工序集中加工的數(shù)控機(jī)床品種越來(lái)越多；激光加工等技術(shù)將應(yīng)用在切削加工機(jī)床上，從而擴(kuò)大多工序集中的工藝范圍；數(shù)控機(jī)床的自動(dòng)化程度更加提高，并具有多種監(jiān)控功能，從而形成一個(gè)柔性制造單元，更加便于納入高度自動(dòng)化的柔性制造系統(tǒng)中。 1.2 數(shù)控機(jī)床的組成及分類(lèi) 1.2.1 數(shù)控機(jī)床的組成 數(shù)控機(jī)床由：程序、輸人/輸出裝置、CNC單元、伺服系統(tǒng)、位置反

14、饋系統(tǒng)、機(jī)床本體組成:（1）程序的存儲(chǔ)介質(zhì)，又稱(chēng)程序載體（2）輸人/輸出裝置 （3）CNC單元 (4)伺服系統(tǒng)(5)位置反饋系統(tǒng)（檢測(cè)反饋系統(tǒng)）(6)機(jī)床的機(jī)械部件。對(duì)于加工中心類(lèi)的數(shù)控機(jī)床，還有存放刀具的刀庫(kù)、交換刀具的機(jī)械手等部件，數(shù)控機(jī)床機(jī)械部件的組成與普通機(jī)床相似，但傳動(dòng)結(jié)構(gòu)要求更為簡(jiǎn)單，在精度、剛度、抗震性等方面要求更高，而且其傳動(dòng)和變速系統(tǒng)更便于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化擴(kuò)展。 1.2.2 數(shù)控機(jī)床分類(lèi) 數(shù)控機(jī)床按所能實(shí)現(xiàn)的控制功能分為點(diǎn)位控制、直線(xiàn)控制、連續(xù)軌跡控制三類(lèi)。根據(jù)機(jī)床伺服驅(qū)動(dòng)控制方式的不同，可將機(jī)床分為開(kāi)環(huán)控制、半閉環(huán)控制和閉環(huán)控制三種類(lèi)型 1.3 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn) 1、數(shù)控系

15、統(tǒng)取代了通用機(jī)床的手工操作，具有充分的柔性，只要重新編制零件程序，更換相應(yīng)工裝，就能加工出新的零件。 2、零件加工精度一致性好，避免了通用機(jī)床加工時(shí)人為因素的影響。 3、生產(chǎn)周期短，特別適合小批量、單件零件的加工。 4、可加工復(fù)雜形狀的零件，如二維輪廓或三維輪廓加工。 5、易于調(diào)整機(jī)床，與其他加工方法相比，所需調(diào)整時(shí)間較少。 6、易于建立計(jì)算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)。設(shè)備初期投資大。 7、由于系統(tǒng)本身的復(fù)雜性，增加了維修的技術(shù)難度和維修費(fèi)用。 2. 設(shè)計(jì)的主要參數(shù)及基本思想 2.1 課題要求 三坐標(biāo)立式數(shù)控銑床可實(shí)現(xiàn)X向（縱向）、Y（橫向）、Z（升降）三個(gè)方向的自動(dòng)移動(dòng)，控制靈活，定位準(zhǔn)

16、確，精度高，剛性好，可用端銑刀或立銑刀完成平面銑削，臺(tái)階面銑削，開(kāi)槽、凸輪曲面加工，型腔曲面加工以及外形曲面的加工。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)可選用進(jìn)口或國(guó)產(chǎn)三軸數(shù)控系統(tǒng)，配置靈活，機(jī)床的三個(gè)方向定位精度達(dá)0.012，重復(fù)定位精度0.006。機(jī)床動(dòng)力頭可選用標(biāo)準(zhǔn)銑削頭，也可選用專(zhuān)用單軸銑削頭或多軸銑削頭，效率高，剛性好，精度高，用于平面加工可達(dá)平面度0.03／300。 2.2 設(shè)計(jì)參數(shù) 1、工作臺(tái) 工作臺(tái)外形尺寸 1200450mm2 工作臺(tái)T型槽寬槽數(shù) 18mm6 2、移動(dòng)范圍 X軸

17、 1200mm Y軸 400mm Z軸 470mm 主軸端面至工作臺(tái)距離 180～650mm 3、主軸箱 主軸錐孔 錐度7：24，BT－45 主軸轉(zhuǎn)速 22.5～4500r/min 主軸驅(qū)動(dòng)電機(jī) 3kw 北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK－3型交流調(diào)頻主軸電機(jī) 4、 進(jìn)給速度 快速移動(dòng)速度（X.Y軸

18、） 15m/min (Z軸) 10m/min 進(jìn)給速度（X.Y.Z軸） 1～4000mm/min 5、 精度 定位精度 0.012/300mm 重復(fù)定位精度 0.006mm 2.3 總結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1、設(shè)計(jì)要求： ⑴、具有大的切削功率，高的靜、動(dòng)態(tài)剛度和良好的抗震性能； ⑵、具有較高的幾何精度、傳動(dòng)精度和熱穩(wěn)定性； ⑶、具有實(shí)現(xiàn)輔助操作自動(dòng)化的結(jié)構(gòu)部件。 2、提高機(jī)床的結(jié)構(gòu)剛度

19、 機(jī)床的剛度是指在切削力和其他力作用下，抵抗變形能力。機(jī)床的床身和立柱等支承件，采用鋼板和型鋼焊接而成具有減小質(zhì)量提高剛度的顯著優(yōu)點(diǎn)。用鋼板焊接有可能將構(gòu)件做成全封閉的箱形結(jié)構(gòu)，從而有利于提高構(gòu)件的剛度。在立柱的中間布置上隔板，可以提高構(gòu)件的剛度。 合理的結(jié)構(gòu)布局也可以提高剛度。本次設(shè)計(jì)的銑床工作臺(tái)只做橫向和縱向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，刀具可以上下移動(dòng)，這樣可以避免加工較重零件時(shí)，升降式工作臺(tái)剛度不足的問(wèn)題。 3、提高機(jī)床的抗震性 裝配在一起的旋轉(zhuǎn)部件，應(yīng)保證同軸，并且要消除傳動(dòng)間隙。裝在機(jī)床是的電機(jī)等旋轉(zhuǎn)部件需隔振安裝。減少機(jī)床內(nèi)部震源或降低激振力，就減少了產(chǎn)生強(qiáng)迫振動(dòng)的可能性，相當(dāng)于提高了機(jī)床的

20、抗震性。 4、提高低速進(jìn)給的平穩(wěn)性和運(yùn)動(dòng)剛度 ⑴、減少動(dòng)、靜摩擦系數(shù)之差 執(zhí)行部件所受的摩擦阻力主要來(lái)自導(dǎo)軌副，因此，選用滾動(dòng)導(dǎo)軌，此外采用具有防爬作用的導(dǎo)軌潤(rùn)滑油，這種導(dǎo)軌潤(rùn)滑油中加有極性添加劑，能在導(dǎo)軌表面形成一層不易破裂的油膜，從而改變了導(dǎo)軌的摩擦特性。另外在進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中，采用滾珠絲杠螺母副，也可以減少摩擦系數(shù)之差。 ⑵、提高傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)剛度 適當(dāng)加大傳動(dòng)軸的直徑，加強(qiáng)支承座的剛度，對(duì)軸承、絲杠螺母副和絲杠本身進(jìn)行預(yù)緊可以提高傳動(dòng)剛度。 5、較小機(jī)床的熱變形 機(jī)床的熱變形，特別是數(shù)控機(jī)床的熱變形，是影響加工精度的重要因素，引起熱變形的熱源主要是機(jī)床的內(nèi)部熱源，如主電

21、機(jī)、進(jìn)給電機(jī)發(fā)熱，摩擦以及切削熱等。熱變形影響加工精度的原因，主要由于熱源分布不均勻，熱源產(chǎn)生的熱量不等，各處零部件的質(zhì)量不均，形成各部位的溫升不一致，從而產(chǎn)生不均勻的溫度場(chǎng)和不均勻的熱膨脹變形，以致影響刀具與工件的正確相對(duì)位置。減少機(jī)床熱變形及其影響措施是： ⑴、減少機(jī)床內(nèi)部熱源和發(fā)熱量 采用低摩擦系數(shù)的導(dǎo)軌和軸承。 ⑵、改善散熱和隔熱條件 主軸部件用強(qiáng)制潤(rùn)滑冷卻，甚至采用制冷后的潤(rùn)滑油進(jìn)行循環(huán)冷卻；切削過(guò)程中發(fā)熱最大，要進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，并且要自動(dòng)及時(shí)排屑。 本機(jī)床可以安裝在恒溫車(chē)間，并在使用前進(jìn)行預(yù)熱，使機(jī)床達(dá)到熱穩(wěn)定后再進(jìn)行加工，這是在使用時(shí)防止熱變形影響的一種措施。 6.

22、提高機(jī)床的加工精度 由于滾珠絲杠不能自鎖，所以在Z坐標(biāo)軸的伺服電機(jī)上應(yīng)加上制動(dòng)器。以防止主軸箱因自重滑落，影響加工精度。 2.4 銑床總布局的確定 根據(jù)以上所寫(xiě)的內(nèi)容確定銑床的總布局如下圖所示 圖2.1銑床總布局 3. 數(shù)銑床的設(shè)計(jì)和計(jì)算 3.1 主傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 3.1.1 序言 數(shù)控銑床是高度自動(dòng)化機(jī)床，數(shù)控銑床主傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn)是：①機(jī)床有足夠高的轉(zhuǎn)速和大的功率，以適應(yīng)高效率加工的需要；②主軸轉(zhuǎn)速的變換迅速可靠，一般能自動(dòng)變速；③主軸應(yīng)有足夠高的剛度和回轉(zhuǎn)精度；④主軸轉(zhuǎn)速范圍應(yīng)很廣，如對(duì)鋁合金材料的高速切削，幾乎沒(méi)有上限的限制，主軸最高轉(zhuǎn)速取決于主傳動(dòng)系統(tǒng)中傳

23、動(dòng)元件的允許極限(如主軸軸承允許的極限轉(zhuǎn)速)，而最低轉(zhuǎn)速則根據(jù)加工不銹鋼等難加工材料的要求來(lái)確定。 主傳動(dòng)系統(tǒng)的的設(shè)計(jì)要求是：①具有更大的調(diào)速范圍，并實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。數(shù)控銑床就要為了保證加工時(shí)能選擇合理的切削用量，充分發(fā)揮刀具的切削性能，從而獲得最高的生產(chǎn)率、加工精度和表面質(zhì)量，必須具有更高的轉(zhuǎn)速和更大的調(diào)速范圍。②、具有較高的精度和剛度，傳動(dòng)平穩(wěn)，噪聲低。數(shù)控機(jī)床加工精度的提高，與主傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度密切相關(guān)。為此，應(yīng)提高傳動(dòng)件的制造精度與剛度，采用高精度軸承及合理的支承跨距等，以提高主軸組件的剛度。③、良好的抗震性和熱穩(wěn)定性。數(shù)控機(jī)床上一般既要進(jìn)行粗加工，又要進(jìn)行精加工；加工時(shí)可能由于斷續(xù)切削

24、、加工余量不均勻、運(yùn)動(dòng)部件不平衡以及切削過(guò)程中的自激振動(dòng)等原因引起的沖擊力或交變力的干擾，使主軸產(chǎn)生振動(dòng)，影響加工精度和表面粗糙度，嚴(yán)重時(shí)甚至破壞刀具或零件，使加工無(wú)法進(jìn)行。因此在主傳動(dòng)系統(tǒng)中的各主要零部件不但要具有一定的靜剛度，而且要求具有足夠的抑制各種干擾力引起振動(dòng)的能力－抗震性。 3.1.2 銑床主傳動(dòng)方式的選擇 主軸動(dòng)力由無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)產(chǎn)生，其與主軸直接相連來(lái)實(shí)現(xiàn)主軸的運(yùn)動(dòng)。 主軸電機(jī)采用北京數(shù)控設(shè)備廠的BESK－3型調(diào)頻主軸電機(jī)，其轉(zhuǎn)速范圍為22.5－4500r/min,額定功率為3kw。交流調(diào)速電機(jī)能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速比同功率的直流電動(dòng)機(jī)高，磨損和故障也少。 3.1.3 主軸組件

25、的設(shè)計(jì) ①、對(duì)主軸組件的性能要求： 主軸組件是機(jī)床主要部件之一。它的性能，對(duì)整機(jī)性能有很大的影響。主軸直接承受切削力，轉(zhuǎn)速范圍也很大，所以對(duì)主軸組件的主要性能提出如下要求： 旋轉(zhuǎn)精度：主軸的旋轉(zhuǎn)精度是指在裝配后，在無(wú)載荷、低速轉(zhuǎn)動(dòng)的條件下，主軸安裝工件或刀具部位的定心表面（銑床軸端的7：24錐孔）的徑向和軸向跳動(dòng)。旋轉(zhuǎn)精度取決于各主要件如主軸、軸承、殼體孔等的制造、裝配和調(diào)整精度。工件轉(zhuǎn)速下的旋轉(zhuǎn)精度還取決于主軸的轉(zhuǎn)速、軸承的性能，潤(rùn)滑劑和主軸組件的平衡。 剛度：剛度主要反映機(jī)床或部件抵抗外載荷的能力。影響剛度的因素很多，如主軸的尺寸和形狀，滾動(dòng)軸承的型號(hào)、數(shù)量、預(yù)緊和配置形式，前后支

26、承的跨距和主軸前懸伸，傳動(dòng)件的布置方式等。數(shù)控機(jī)床既要完成粗加工，又要完成精加工，因此對(duì)其主軸組件的剛度應(yīng)提出更高的要求。 溫升：溫升將引起熱變形使主軸伸長(zhǎng)，軸承間隙的變化，降低了加工精度；溫升也會(huì)降低潤(rùn)滑度的粘度，惡化潤(rùn)滑條件。因此對(duì)高精度機(jī)床應(yīng)研究如何減少主軸組件的發(fā)熱，如何控溫等。 可靠性：數(shù)控機(jī)床是高度自動(dòng)化機(jī)床，所以必須保證工作可靠性。 精度保持性：對(duì)數(shù)控機(jī)床的主軸組件必須有足夠的耐磨性，以便長(zhǎng)期保持精度。 以上這些要求，有的是矛盾的。例如高剛度與高速，高速與低溫升，高速與高精度等。這要具體問(wèn)題具體分析，例如設(shè)計(jì)高效數(shù)控機(jī)床的主軸組件時(shí)，主軸應(yīng)滿(mǎn)足高速和高剛度的要求；設(shè)計(jì)高精

27、度數(shù)控機(jī)床時(shí)，主軸應(yīng)滿(mǎn)足高剛度、低溫升的要求。本次設(shè)計(jì)的銑床，主軸應(yīng)滿(mǎn)足高剛度、低溫升的要求。 ②、主軸組件的組成和軸承選型： 主軸組件，包括主軸、軸承、傳動(dòng)件和相應(yīng)的緊固件。主軸組件的構(gòu)造，主要是支承部分的構(gòu)造。主軸的端部是標(biāo)準(zhǔn)的。因此，研究主軸組件，主要是研究主軸的支承部分。 主軸較粗，主軸軸承的直徑較大。相對(duì)來(lái)說(shuō)，軸承的負(fù)載較輕。因此在一般情況下，承載能力和疲勞壽命不是選擇主軸軸承的主要指標(biāo)。 主軸軸承，應(yīng)根據(jù)精度、剛度和轉(zhuǎn)速選擇。為了提高剛度和精度，主軸軸承的間隙應(yīng)該是可調(diào)的。這是主軸軸承的主要特點(diǎn)。 為了提高剛度和承載能力，主軸為雙支承，前支承采用雙列短圓柱滾子軸承和雙向推

28、力角接觸球軸承組合，雙列短圓柱滾子軸承只能承受徑向載荷，雙向推力角接觸角接觸軸承與雙列圓柱滾子軸承相配套，用于承受軸向載荷。后支承采用成對(duì)面對(duì)面安裝的角接觸軸承可承受雙向載荷。 3.2主傳動(dòng)系統(tǒng)的計(jì)算 1．切削力計(jì)算 T=9.55106p/n=9.551063/45=6.37105() 則FC=2T/d=26.37105/90=14.2(KN) 銑削加工時(shí)，銑削進(jìn)給抗力Ff與主切削力之間的比值，由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)查得：=0.1～0.6取=1.0,則： =4540(N) 垂直分力與主切削力之間的比值為：=0.15～0.7， 取=0.15,則：=3405(N) 所以，導(dǎo)軌工作時(shí)所受的軸

29、向力為： = =1.145400.04(22700+3405+8000)=6358.2(N) 式中，k和f是直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)，分別取1.1和0.04； G為工作臺(tái)（300Kg）以及工件和夾具（不大于500Kg）的總重量。 2.主軸最小直徑的選定 按扭轉(zhuǎn)剛度估算軸的直徑： ==20 根據(jù)統(tǒng)計(jì)資料初步選定主軸的最小直徑為25mm. 3.主軸剛度驗(yàn)算 （1）.確定支點(diǎn)位置 （2）.支反力 （3）主軸撓度 （4）.前支承 查軸承手冊(cè)，NN3000K軸承 假設(shè)軸承有7的預(yù)緊量，這時(shí)滾子預(yù)緊載荷為 則 這相當(dāng)于前軸承增加了附加

30、載荷 軸承的全部載荷為13941.6+4786.3=18727.9 前軸承總變形為： 扣除預(yù)緊量7，實(shí)際總變形為： 折合到主軸前端 （5）.后軸承 查軸承手冊(cè)，預(yù)緊力為510N，面對(duì)面安裝的軸承裝配后的預(yù)緊力為： 上述預(yù)緊力是軸向的，徑向預(yù)緊力為： 故軸承總載荷為： 則剛度按下式計(jì)算和查手冊(cè)得 = =318.7 后軸承總變形 折算到前端 （6）.主軸單元的徑向剛度 查樣本同類(lèi)型同尺寸的主軸組件，，故主軸的剛度足夠。 3.3 進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1、 進(jìn)給伺服系統(tǒng)的組成 數(shù)控機(jī)床的伺服系統(tǒng)一般由驅(qū)動(dòng)控制單元、

31、驅(qū)動(dòng)元件、機(jī)械傳動(dòng)部件、執(zhí)行件和檢測(cè)反饋環(huán)節(jié)組成。驅(qū)動(dòng)控制單元和驅(qū)動(dòng)元件組成伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；機(jī)械傳動(dòng)部件和執(zhí)行元件組成機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)；檢測(cè)元件與反饋電路組成檢測(cè)裝置，亦稱(chēng)檢測(cè)系統(tǒng)。 2、 數(shù)控銑床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求 1、 在靜態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求有： ①、 能夠克服摩擦力和負(fù)載。 ②、 很小的進(jìn)給位移量。 ③、 高的靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度。 ④、 足夠的調(diào)速范圍。 ⑤、 進(jìn)給速度均勻，在速度很低時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象。 2、 在動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)方面的要求有： ① 、具有足夠的加速和制動(dòng)扭矩，以便快速的完成啟動(dòng)制動(dòng)過(guò)程。 ② 、具有良好的動(dòng)態(tài)傳遞性能，以保證在加工中獲得高的軌跡精度和滿(mǎn)意的表面質(zhì)量。 ③

32、 負(fù)載引起的軌跡誤差盡可能小。 3、 對(duì)于數(shù)控機(jī)床機(jī)械傳動(dòng)部件則有以下要求： ①、 被加速的運(yùn)動(dòng)部件具有較小的慣量。 ②、 高的剛度。 ③、 良好的阻尼。 ④、 傳動(dòng)部件在拉壓剛度、扭轉(zhuǎn)剛度、摩擦阻尼特性和間隙等方面盡可能小的非現(xiàn)線(xiàn)性。 3.4 進(jìn)給系統(tǒng)的計(jì)算 3.4.1 絲杠材料的選擇 絲杠的材料選用GCr15，因?yàn)檫@種鉻軸承鋼可用于制造耐磨，耐蝕零件。但為了保證其力學(xué)性能，需要整體淬火，硬度可達(dá)58～60 。目前生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的冷卻介質(zhì)是水和油，但淬火用油作為冷卻介質(zhì)能夠減少淬火工件的變形與開(kāi)裂，因此該絲杠用油作為冷卻介質(zhì)進(jìn)行整體淬火。 3.4.2 滾珠絲杠的確定 (

33、1).絲杠精度： 由于本系統(tǒng)要求達(dá)到的0.012/300mm的定位精度,據(jù)此要求查閱滾珠杠樣本,對(duì)于1級(jí)(P1) 精度絲杠,任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允許誤差為0.006mm,2級(jí)(P2)精度絲杠的導(dǎo)程允差為0.008mm,初步設(shè)計(jì)時(shí)先設(shè)絲杠的任意300mm行程內(nèi)的行程變動(dòng)量V300為定位精度的1/3～1/2,即0.004mm～0.006mm,因此,取滾珠絲杠精度為P1級(jí)。 (2).①.電機(jī)通過(guò)聯(lián)軸器與絲杠直接連接,即i=1,工作臺(tái)快速進(jìn)給時(shí)的最高速度要求達(dá)到15m/min,取電機(jī)最高轉(zhuǎn)速nmax=1500r/min,則絲杠的最高轉(zhuǎn)速nmax也為1500r/min,所以絲杠的導(dǎo)程為:Ph=100

34、0Vmax/nmax=10(mm) ②．滾珠絲杠的尺寸計(jì)算: 滾珠絲杠的名義直徑,滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù),應(yīng)按當(dāng)量動(dòng)載荷Cm選擇。 絲杠的最大載荷,為切削時(shí)的最大進(jìn)給力加摩擦力,最小載荷即摩擦力，故： ==0.048000=320(N)，=4540+320=4860(N) 絲杠的軸向工作載荷為： = =≈3346.7(N) 絲杠的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min,工作態(tài)度最小進(jìn)給速度為1mm/min，故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為0.1r/min,則絲杠的平均轉(zhuǎn)速為: =(1500+0.1)/2=750(r/min) 絲杠的工作壽命取為15000h,故： L=60nh/106=60750

35、15000/106=675(h) 則,===4430.3(N) 式中，―軸向工作載荷(N) ―精度系數(shù),1,2級(jí)取=1;3,4級(jí)取=0.9; ―運(yùn)動(dòng)狀態(tài)系數(shù),無(wú)沖擊載荷取1～1.2,一般情況取1.2～1.5,有沖擊載荷取1.5～2.5。 查滾珠絲杠樣本,選擇內(nèi)循環(huán)FFZD4015-5-1絲桿。額定載荷為Ca=56KN,Ca>Cm符合要求。絲杠直徑為40mm,鋼球直徑為7.144mm，導(dǎo)程為10mm,浮動(dòng)反相器內(nèi)循環(huán)。每個(gè)螺母滾珠有5列，雙螺母墊片式預(yù)緊。預(yù)加載荷為Ca/4,即14000N,遠(yuǎn)大于最大載荷的1/3。絲杠副精度為P1級(jí)，剛度為2300N/um。

36、 (3).絲杠螺母副各參數(shù)： 圖3.1絲杠螺母副 導(dǎo)程=10 公差直徑 滾珠直徑 接觸角 滾道半徑 滾道圓弧偏心距 螺旋開(kāi)角 絲杠螺紋牙頂圓角 3.4.3 伺服電機(jī)的選用 伺服電機(jī)的選用,應(yīng)考慮三個(gè)要求:最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩,不得超過(guò)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩;電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量Jm應(yīng)與負(fù)載慣量Jr相匹配;快速移動(dòng)時(shí),轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。 (1).最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算： 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩可根據(jù)下式計(jì)算, T= 式中,－絲杠上的最大軸向載荷,由前面的計(jì)算可知, =4400。 －絲杠的傳遞效率，由前面的計(jì)算可知，=0.952。 －因滾珠絲杠

37、螺母預(yù)加載荷引起的附加摩擦轉(zhuǎn)矩，查樣本手冊(cè)得Tf1=0.3。 －滾珠絲杠軸承的摩擦轉(zhuǎn)矩，查樣本手冊(cè)知，單個(gè)軸承的摩擦力矩為320N.mm，故一對(duì)軸承的摩擦力矩為T(mén)f2=0.64。簡(jiǎn)支端軸承不預(yù)緊，其摩擦轉(zhuǎn)矩可忽略不計(jì)。 －伺服電機(jī)與絲杠直接連接，故傳動(dòng)比=1。 所以，T= ==8.3 (2).負(fù)載慣量計(jì)算： ①．工件、夾具與工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上的慣量： ==0.002（） 式中，v－工作臺(tái)移動(dòng)速度。 w－伺服電機(jī)的角速度。 m－工件、夾具和工作臺(tái)的總質(zhì)量。 ②．絲杠加在電機(jī)軸上的慣量: 絲杠名義直徑D0=40mm=0.04

38、m 長(zhǎng)度=0.5m 絲杠材料鋼的密度=7.8103㎏/m3 ==9.710-4(kg.m2) ③.聯(lián)軸器加上鎖緊螺母的慣性： 查手冊(cè)可得=0.001kg.m2 ④.負(fù)載總慣量： =++=0.002+0.001+9.710-3=3.9710-3kg.m2 由匹配條件0.25<<1可得, 3.9710-3<<15.8810-3 根據(jù)以上計(jì)算,可初選伺服電機(jī)。選用直流伺服電機(jī)，X、Y坐標(biāo)軸可選FANUCBESK FB15型直流伺服電機(jī)。由于滾珠絲杠不自鎖。為防止主軸箱因自重而下滑，Z向坐標(biāo)選用FB15B型直流伺服電機(jī)，它帶有制動(dòng)器，斷電時(shí)即將電機(jī)制動(dòng)。 它的額定

39、轉(zhuǎn)矩為17.6，大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩8.3；它的轉(zhuǎn)子慣量=0.014 kg.m2，滿(mǎn)足匹配要求。 (3).快移時(shí)的加速性能: FB-15型伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩為=154。這個(gè)輸出轉(zhuǎn)矩發(fā) 生在階躍指令加速時(shí)。要求的加速時(shí)間為： ==3.9710-3=0.004 FB-15的機(jī)械時(shí)間常數(shù)為=15.2ms=0.0152。 ﹤(3～4),說(shuō)明這種電機(jī)具有足夠的加速能力。 FB-15型直流伺服電機(jī)的性能參數(shù)： 最高轉(zhuǎn)速=1500 額定轉(zhuǎn)矩=17.6 最大轉(zhuǎn)矩=154 轉(zhuǎn)子慣量=0.014kg.m2 反電動(dòng)勢(shì)系數(shù) 轉(zhuǎn)矩系數(shù) 電樞直流電阻 機(jī)械時(shí)間常數(shù) (4).估

40、計(jì)伺服系統(tǒng)各環(huán)節(jié)的增益： 定系統(tǒng)增益，通常取=8～25。銑加工中心為輪廓控制機(jī)床， 取大值。設(shè)=20。 工作臺(tái)能達(dá)到的最大加速度為： 伺服系統(tǒng)的最大加速度==10() 略小于，定=20是可以的。 系統(tǒng)的時(shí)間常數(shù)=0.05。 速度環(huán)的開(kāi)環(huán)增益可調(diào)至=（2～4）,取=40。 伺服電機(jī)的增益≈。 速度反饋環(huán)節(jié)的增益為伺服電機(jī)每1000，反饋電壓為6。即 ==0.057() ==407() 速度環(huán)閉環(huán)增益 = 伺服電機(jī)每轉(zhuǎn)，發(fā)出10000個(gè)脈沖，故位置反饋環(huán)節(jié)的增益 =，故位置控制放大及D/A轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)的增益 為：==7.3610-4() 即每10000個(gè)脈沖7.36

41、。 (5).精度計(jì)算： ①.伺服剛度： ==1043() ==41210-6 ②.滾珠絲杠螺母的接觸剛度： 根據(jù)樣本手冊(cè)查得，=2300 ③.絲杠的最小拉壓剛度： = ==232 ④.軸承的軸向剛度: 哈爾濱軸承總廠所生產(chǎn)的7602030TVP軸承的鋼球直徑=7.144， 球數(shù)=17，接觸角=60o,預(yù)加載荷為2900N，軸向外載荷為導(dǎo)軌摩擦力 314N。則可算出軸承的軸向剛度為=509 ⑤.綜合剛度： = = =110 ⑥.定位精度： 由于導(dǎo)軌摩擦力產(chǎn)生的為：==2.9 這個(gè)誤差，加上絲杠任意300的導(dǎo)程公差6，絲杠軸承的軸

42、向跳動(dòng)2.5，為=7.1，滿(mǎn)足定位精度 的要求。 ⑦.重復(fù)定位精度： 導(dǎo)軌塑料軟帶的靜、動(dòng)摩擦系數(shù)基本相等，故，滿(mǎn)足重復(fù)定位精度為的要求。 以上計(jì)算的摩擦力，是發(fā)生在工作臺(tái)上裝有最重的工件時(shí)。如果測(cè)試時(shí)不裝工件，則和要比計(jì)算低。 3.4.4 絲杠支承軸承的選擇 絲杠采取一端軸向固定,一端簡(jiǎn)支的方式。 對(duì)于轉(zhuǎn)速較高的軸承，可按基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值選擇軸承 C= C—基本額定動(dòng)載荷計(jì)算值， —當(dāng)量動(dòng)載荷， —壽命因數(shù) —速度因數(shù) —力矩載荷因數(shù)，力矩載荷較小時(shí)，=1.5, 力矩載荷較大時(shí)，=2 —沖擊載荷因數(shù) —溫度因數(shù) （1） 當(dāng)量動(dòng)載荷 由于軸承同時(shí)承受徑向載

43、荷和軸向載荷，因此在進(jìn)行軸承計(jì)算時(shí)必須把實(shí)際載荷轉(zhuǎn)換為與確定額定動(dòng)載荷條件相一致的當(dāng)量動(dòng)載荷，當(dāng)量動(dòng)載荷的一般計(jì)算公式為： P=f(XF+YF) 徑向載荷F==17.66 軸向載荷F=30.9 由于==1.74>0.68 則查表得 P=1.8 =61.4 （2） 壽命因數(shù) 假定該數(shù)控機(jī)床壽命為10 年，則取=75000 則查表得，=5.30 （3） 速度因數(shù) 該主軸的最低轉(zhuǎn)速=18 則查表得，=1.228 （4）力矩載荷因數(shù) 該機(jī)床力矩載荷較小時(shí)，=1.5 （5）沖擊載荷因數(shù) 該數(shù)控機(jī)床有沖擊，則查表取 =1.8 （6）溫度因數(shù) 該數(shù)控機(jī)床工作溫度一般

44、都低于120 ，則查表取=1.0 則C= = =715.5 由于d=30查表得7006AC型軸承C=14.5,C=9.85 簡(jiǎn)支端用深溝球軸承，不預(yù)緊。 3.4.5 滾珠絲杠的驗(yàn)算 (1).絲杠的強(qiáng)度: ①.螺旋傳動(dòng)的轉(zhuǎn)矩T: T=()/2=3346.740tan(50+0.250)/2=6150.4 式中,－螺旋升角, =()=()=5o 　　　?。?dāng)量摩擦角，取10o～34o ②.=0.52 則,=0.527.144=3.715 ==(3.715-70144/2) =0.101 d2=d0+2e+2rs=40+20.101-23.715

45、=32.8 故當(dāng)量應(yīng)力為: ==3.9 ③.強(qiáng)度條件: ﹤[] []－絲杠材料的許用應(yīng)力, []=(0.2～0.33)s。 的屈服極限s=480～500MPa,取s=480 共取[]=0.2s=0.2480=96 故絲杠的強(qiáng)度條件滿(mǎn)足要求。 (2).絲杠的剛度: ①.軸向載荷Fm產(chǎn)生的軸向變形量F: F==0.006 式中,－絲杠的計(jì)算長(zhǎng)度,指F和T作用處到固定支撐端的距離 E－彈性模量,剛的E=2105 A－螺紋底徑的截面積, A=(d0-Dw)2/4=3.14(40-7.144)2

46、/4=847.4 ②.轉(zhuǎn)矩T產(chǎn)生的軸向變形量T: T==3.710-4 式中,IP－絲杠計(jì)算截面的極慣性矩, 　 IP=(d0-Dw)4/32=3.14(40-7.144)4/32=1.14105 G－絲杠材料的切變模量，剛的G=8.3104 ③.軸向載荷F使鋼球和螺紋滾道間產(chǎn)生的軸向變形量a: a=0.310-3 =9.710-6 式中，Z－工作螺母中的鋼球總數(shù)，Z==51894=4470 －載荷分布不均勻系數(shù)，一般取KZ=1.2～1.3 －預(yù)緊力 ④.軸向總變形： =T+F+a≈0.006 ⑤.絲杠的軸

47、向剛度: ==5.6105 ⑥.剛度條件: ≤[],≥[] []=0.55定位精度=0.0066＞ []=(18～20)104＜ 故絲杠的剛度足夠。 (3).效率計(jì)算: 絲杠的傳遞效率為： ==0.952 (4).穩(wěn)定性計(jì)算: 失穩(wěn)時(shí)臨界負(fù)載PR==37.5 式中,J－截面慣性矩,圓柱J=d24=56.8 故=11.2,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于[k]=4 所以不會(huì)失穩(wěn)。 3.4.6 鍵的選擇 由于是靜連接，選普通平鍵，圓頭，普通平鍵連接的主要失效形式是鍵，軸上鍵槽和輪轂上鍵槽三者中較弱者被擊潰。由于輪轂上的鍵槽深度較淺，輪轂的材料強(qiáng)度通常在三者中也最弱，所以平鍵聯(lián)接的強(qiáng)

48、度計(jì)算通常以輪轂為計(jì)算對(duì)象，計(jì)算鍵聯(lián)接的強(qiáng)度時(shí)假設(shè)鍵與鍵槽側(cè)面的壓力均勻分布，并假設(shè)合力的作用點(diǎn)在軸半徑處，強(qiáng)度條件為： —鍵聯(lián)接傳遞的轉(zhuǎn)矩， —軸的直徑， —鍵的工作長(zhǎng)度，；對(duì)于方頭平鍵，鍵的工作長(zhǎng)度等于鍵長(zhǎng)；對(duì)于圓頭平鍵，由于鍵的圓頭端部與鍵槽不接觸，所以鍵的端部不承載，鍵的工作長(zhǎng)度等于鍵長(zhǎng)度減去端部圓形頭部長(zhǎng)度；單圓頭平鍵（公式中為鍵長(zhǎng)，為鍵寬，=22，=8）； —鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，，（公式中為鍵的高度=4）； —許用擠壓應(yīng)力，；查表取=100（輕微沖擊） 由=1760，=28，由于是圓頭平鍵=，=2 則=3.5〈 滿(mǎn)足要求 3.4.7 導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算 （1

49、)初選導(dǎo)軌型號(hào)為GGB-AA.T52 查手冊(cè)，導(dǎo)軌的額定動(dòng)、靜載荷分別為 查手冊(cè)， 滑塊的載荷： 代入下式： 式中，則 所以， 按年工作日為300d，二班工作制，每班8小時(shí)，開(kāi)機(jī)率為80﹪，則預(yù)計(jì)壽命年限為： ，滿(mǎn)足要求。 2) 導(dǎo)軌的工作原理及尺寸參數(shù)（圖） 圖3.2導(dǎo)軌的工作原理圖3.3導(dǎo)軌的尺寸參數(shù) 4 數(shù)控系統(tǒng)的介紹及選擇 數(shù)控系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床的核心。數(shù)控機(jī)床根據(jù)功能和性能要求，配置不同的數(shù)控系統(tǒng)。系統(tǒng)不同，其指令代碼也有差別。因此，編程時(shí)應(yīng)按所使用數(shù)控系統(tǒng)代碼的編程

50、規(guī)則進(jìn)行編程，功能越強(qiáng)大，操作越復(fù)雜。 4.1數(shù)控及計(jì)算機(jī)數(shù)控 用數(shù)值數(shù)據(jù)的裝置，在運(yùn)行過(guò)程中，不斷引入數(shù)值，從而對(duì)某一生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，叫做數(shù)值控制，簡(jiǎn)稱(chēng)數(shù)控。用計(jì)算機(jī)控制加工功能，實(shí)現(xiàn)數(shù)值控制，稱(chēng)為計(jì)算機(jī)數(shù)控。 數(shù)控系統(tǒng)包括程序輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、可編程序控制器（PLC）、主軸驅(qū)動(dòng)單元等。其中的數(shù)控裝置通常稱(chēng)為數(shù)控或計(jì)算機(jī)數(shù)控。下圖為數(shù)控系統(tǒng)結(jié)圖4.1數(shù)控系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 現(xiàn)代的數(shù)控裝置都是采用計(jì)算機(jī)作為數(shù)控裝置的核心，通過(guò)內(nèi)部信息處理過(guò)程來(lái)控制數(shù)控機(jī)床數(shù)控裝置通過(guò)主軸驅(qū)動(dòng)單元控制主軸電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行，通過(guò)各坐標(biāo)軸的進(jìn)給伺服驅(qū)動(dòng)單元控制數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)可編程控制器控制機(jī)

51、床的開(kāi)關(guān)電路。數(shù)控操作人員可通過(guò)數(shù)控裝置上的操作面板進(jìn)行各操作，或通過(guò)通信接口，由遠(yuǎn)程進(jìn)行操作，操作情況及一些內(nèi)部信息處理結(jié)果可在數(shù)控裝置是顯示器中顯示。 4.2 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的內(nèi)部工作過(guò)程 計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的內(nèi)部工作過(guò)程如下圖所圖4.2數(shù)控系統(tǒng)（CNC）的內(nèi)部工作過(guò)程 一般情況下，在數(shù)控加工之前，啟動(dòng)CNC，進(jìn)行讀入數(shù)控加工程序。此時(shí)，在數(shù)控裝置內(nèi)部是控制程序作用下，通過(guò)程序輸入裝置或輸入接口讀入數(shù)控加工程序，并存放于CNC的零件程序存儲(chǔ)器或存儲(chǔ)區(qū)域內(nèi)。當(dāng)開(kāi)始加工時(shí)，在控制程序作用下將零件加工程序從存儲(chǔ)器中讀出，按程序段進(jìn)行處理。先進(jìn)行譯碼處理，將零件加工程序中的信息轉(zhuǎn)化

52、成計(jì)算機(jī)便于進(jìn)行處理的內(nèi)部形式，并將程序段的內(nèi)容分成位置數(shù)據(jù)和控制指令，一并存放相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域。根據(jù)數(shù)據(jù)和指令的性質(zhì)，以后大致進(jìn)行3中流程處理：位置數(shù)據(jù)處理、主軸驅(qū)動(dòng)處理、及機(jī)床開(kāi)關(guān)功能控制。 1、 位置處理 位置數(shù)據(jù)處理過(guò)程按數(shù)序大致有以下三個(gè)階段： （1）、預(yù)處理。（2）、插補(bǔ)運(yùn)算。（3）、位置控制的處理。 2、主軸驅(qū)動(dòng)處理 3、機(jī)床開(kāi)關(guān)功能控制 4.3 CNC系統(tǒng) CNC系統(tǒng)采用了微處理機(jī)、存儲(chǔ)器、接口芯片等，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)去難以實(shí)現(xiàn)的很多功能，因此CNC系統(tǒng)的功能要比NC系統(tǒng)的功能多得多，更加適應(yīng)數(shù)控機(jī)床的復(fù)雜控制要求。 CNC系統(tǒng)的主要功能通常包括基本功能和選

53、擇功能，基本功能是數(shù)控系統(tǒng)必備的功能，選擇功能是用戶(hù)根據(jù)機(jī)床特點(diǎn)和進(jìn)行選擇的功能，常見(jiàn)的主要功能如下。 1、控制功能2、插補(bǔ)功能3、進(jìn)給功能4、主軸功能 4.4數(shù)控系統(tǒng)的特點(diǎn) 本銑床的數(shù)控系統(tǒng)采用以工業(yè)PC機(jī)為硬件平臺(tái)，DOS及其豐富的支持軟件為軟件平臺(tái)的是技術(shù)路線(xiàn)，使得系統(tǒng)具有可靠性好、性能價(jià)格比高、更新?lián)Q代和維護(hù)方便、便于二次開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)可與3到9軸聯(lián)動(dòng)的銑床和加工中心配套使用。系統(tǒng)除具有標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控功能外，還內(nèi)設(shè)二級(jí)電子齒輪、內(nèi)裝式可編程序控制器、雙向式螺距補(bǔ)償、加工斷點(diǎn)保護(hù)與恢復(fù)、故障診斷與顯示功能。獨(dú)創(chuàng)的三維曲面直接插補(bǔ)功能，極大簡(jiǎn)化了零件程序信息和加工輔

54、助工作。此外，系統(tǒng)使用漢字菜單和在線(xiàn)幫助，操作方便，具有三維仿真校驗(yàn)及加工過(guò)程動(dòng)態(tài)跟蹤能力，圖形顯示形象直觀。 5 .夾具的選擇及介紹 5.1 數(shù)控銑床夾具介紹 1．機(jī)床夾具的分類(lèi) 機(jī)床夾具的種類(lèi)很多，按驅(qū)動(dòng)夾具工作的動(dòng)力源分類(lèi)，可分為手動(dòng)夾具、氣動(dòng)夾具、液動(dòng)夾具、電動(dòng)夾具、磁力夾具、真空夾具和自?shī)A緊夾具。 2．機(jī)床夾具的組成 （1）、定位裝置。（2）、加緊元件。（3）、夾具體。（4）、其他元件及裝置。 3．工件、夾具在數(shù)控機(jī)床上的安裝 工件、夾具在數(shù)控機(jī)床上的安裝與在普通機(jī)床上的安裝，其定位和夾緊的基本原則是一致的，所不同的是整個(gè)數(shù)控和工藝系統(tǒng)，包括數(shù)控程序的編制，工件、夾

55、具在數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上的定位，都要求在工作臺(tái)上確定一個(gè)坐標(biāo)系統(tǒng)。在工作臺(tái)上先確定零點(diǎn)，并建立x、y直角坐標(biāo)系。整個(gè)工作臺(tái)按x、y坐標(biāo)系，從零點(diǎn)起分成若干等分。在工作臺(tái)上安裝的工件、夾具的定位的位置都從坐標(biāo)原點(diǎn)，即機(jī)床工作臺(tái)零點(diǎn)算起，標(biāo)注為x和y的坐標(biāo)值。 從數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上的零點(diǎn)到夾具定位元件上的零點(diǎn)的x、y坐標(biāo)值，以及從夾具定位元件上的零點(diǎn)到工件上的加工點(diǎn)的坐標(biāo)值是分開(kāi)標(biāo)注的。但應(yīng)注意，工件上的加工點(diǎn)的x的坐標(biāo)值是數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)上零點(diǎn)到夾具定位元件上的零點(diǎn)x的坐標(biāo)值和夾具定位元件上的零點(diǎn)到工件上的加工點(diǎn)的x的坐標(biāo)值之和。工件的y坐標(biāo)值的確定情況相同。 數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)零點(diǎn)位置的選取有兩種方法

56、：即固定零點(diǎn)和浮動(dòng)零點(diǎn)。固定零點(diǎn)是把坐標(biāo)原點(diǎn)永遠(yuǎn)確定在一個(gè)位置上。浮動(dòng)零點(diǎn)由編制數(shù)控機(jī)床程序人員根據(jù)實(shí)際方便的情況而確定的坐標(biāo)零點(diǎn)。夾具定位元件上的零點(diǎn)和工件上的加工點(diǎn)都可以被確定為坐標(biāo)原點(diǎn)。 5.2 技術(shù)要求 在夾具的設(shè)計(jì)中，不可避免的需要用到諸如螺釘、螺栓、螺母、定位銷(xiāo)等機(jī)械零件，在夾具中它們各自起著相當(dāng)重要的作用，有它們才能保證生產(chǎn)的正常的運(yùn)行。這些機(jī)械零件可分為標(biāo)準(zhǔn)件和非標(biāo)準(zhǔn)件，下面將逐一介紹機(jī)械零件的一些相關(guān)的要求。 1、制造零件及不見(jiàn)采用的材料應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)標(biāo)（GB）的規(guī)定，允許采用機(jī)械性能不低于原規(guī)定牌號(hào)的其他材料制造。 2、拉四方鋼材（按GB906-66<冷拉四方

57、鋼品種>），六角鋼材（按GB907-66<冷拉六方鋼品種>）或圓鋼材（按GB905-66<冷拉四方鋼品種>）制造的零件，其外形尺寸符合要求時(shí)，可不加工。 3、鑄件及鍛件機(jī)械加工余量和尺寸公差暫時(shí)按各部相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。 4、鑄件不許有裂紋、氣孔、砂眼、縮松、夾渣等缺陷，澆口、冒口、結(jié)疤、粘砂應(yīng)清除干凈，鍛件不許有裂紋、皺折、飛邊、毛刺等缺陷。 5、需機(jī)械加工的鑄件或鍛件加工前應(yīng)經(jīng)時(shí)效處理或是退火、正火處理。 6、零件焊縫不應(yīng)有未填滿(mǎn)的弧坑、氣孔、溶渣雜質(zhì)、基體材料燒傷等缺陷。 7、熱處理后的零件不許有裂紋或是龜裂等缺陷。 8、零件上的內(nèi)外螺紋均不得滲碳。 9、零件上有配合要求的表面

58、應(yīng)經(jīng)防銹處理，鋼制零件的其余表面除有特殊要求外應(yīng)經(jīng)氧化處理。 10、凡加工要求注公差的尺寸，其尺寸公差應(yīng)按GB1804-79〈公差與配合未注公差尺寸的極限偏差>IT13的規(guī)定。 11、非配合的錐度和角度和自由度公差用按表1的規(guī)定.  表5.1非配合的錐度和角度和自由度公差 公差尺寸 公差 公差尺寸 公差 ≤3 2 ＞30～50 50′ ＞3～6 2 ＞50～80 40′ ＞6～10 130′ ＞80～120 30′ ＞10～18 115′ ＞120～180 25′ ＞18～30 1 ＞180～260 20′ 1

59、2、零件的中心孔應(yīng)按GB145-59<中心孔>的規(guī)定。 13、零件的銳邊應(yīng)倒鈍；未注明的倒角為145。 14、普通螺紋基體尺寸應(yīng)符合GB197-63<普通螺紋直徑1～600mm基體尺寸>的規(guī)定；其公差應(yīng)符合GB197-63<普通螺紋直徑1～300mm的公差>規(guī)定的3級(jí)精度。 15、外螺紋工作表面的粗糙度為3.2，內(nèi)螺紋工作表面的粗糙度為6.3。當(dāng)螺距t≤0.5mm時(shí)可不檢查粗糙度。 16、螺栓和螺釘頭部（或其對(duì)稱(chēng)部位如鉤形螺栓）對(duì)螺桿軸心線(xiàn)的同軸度應(yīng)不大于表2的規(guī)定。 表5.2螺栓和螺釘頭部對(duì)螺桿軸心線(xiàn)的同軸度 d 4 5 6 8 10 12 16 20

60、24 30 36 同軸度 0.25 0.30 0.35 0.45 0.60 17、 螺栓、螺釘、螺紋長(zhǎng)度的極限偏差： 當(dāng) d≤5mm時(shí)，不大于﹢3t 當(dāng)d﹥5mm時(shí)，不大于﹢2t （t=螺紋螺距） 18、螺栓、螺釘或螺母的支撐面應(yīng)平整，并與螺釘（或螺孔）軸心線(xiàn)垂直，其基體偏差應(yīng)不大于1。 5.3 對(duì)夾具零部件的要求 設(shè)計(jì)專(zhuān)用夾具零件及部件時(shí)，其公差和技術(shù)要求可依據(jù)夾具總裝配圖上的配合性質(zhì)和技術(shù)要求并參照《夾具零件及部件技術(shù)條件》（GB2259-80）制訂，設(shè)計(jì)的要求一般情況下可包括以下內(nèi)容：

61、 1.夾具零件毛坯的技術(shù)要求： 如毛坯質(zhì)量、硬度、毛坯熱處理以及精度要求等。 2.夾具零件的熱處理的技術(shù)要求： 包括為改善機(jī)械加工性能和為達(dá)到要求的機(jī)械性能而提出的熱處理要求。 3.夾具零件的尺寸公差，見(jiàn)下表4。 表5.3夾具零件的尺寸公差 夾具零件的尺寸（角度） 公差數(shù)值 相應(yīng)與工件無(wú)尺寸公差的直線(xiàn)尺寸 0.1mm 相應(yīng)與工件角度公差的角度 10′ 相應(yīng)與工件有尺寸公差的直線(xiàn)角度 （1/2～1/5）工件尺寸公差 緊固件的孔中心距的公差 0.1mm L﹤150mm 0.15mm L﹥150mm 夾具體上的找正基面與安裝元件的平面間的垂直

62、度 不大于0.01mm 找正基面的直線(xiàn)度與平面度 0.005mm 家具板、模板、立柱角鐵、定位心軸等零件的平面之間，平面與孔之間的平行度、垂直度、同軸度 取工件相應(yīng)的公差之半 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)的銑床，除了能進(jìn)行銑削加工，主軸上安裝不同的刀具時(shí)，還可以進(jìn)行鉆孔或攻絲加工。所以我們采用了如下的設(shè)計(jì)方案：進(jìn)給系統(tǒng)采用大慣量寬調(diào)速直流伺服電動(dòng)機(jī)，滾珠絲杠，雙螺母墊片調(diào)整預(yù)緊間隙，導(dǎo)軌副采用直線(xiàn)滾動(dòng)導(dǎo)軌副，主傳動(dòng)系統(tǒng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)。本次設(shè)計(jì)我們綜合考慮了以下內(nèi)容： 1.伺服電動(dòng)機(jī)具有以下優(yōu)點(diǎn)：控制系統(tǒng)簡(jiǎn)單，工作可靠，成本低?？刂菩阅芎茫谝欢ǖ念l率下，能按控制頻率的要求快速啟動(dòng)、停和反

63、轉(zhuǎn)。改變控制脈沖頻率，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速就隨之變化。并可在很寬的范圍內(nèi)平滑調(diào)節(jié)，是開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)的理想元件。 2.滾珠絲杠副傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高，摩擦損失小，其功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的1/4～1/3。給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向可消除空程死區(qū)，定位精度高，剛性好。啟動(dòng)力矩小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高，同步性好。磨損小，使用壽命長(zhǎng)，精度保持性好。由于滾珠絲杠不能自鎖，故Z坐標(biāo)軸上應(yīng)加制動(dòng)器來(lái)解決這一問(wèn)題。 3.圓螺母—墊片調(diào)整間隙并預(yù)緊，該方式結(jié)構(gòu)緊湊，調(diào)整方便。 4.直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)： （1）.將滾珠式直線(xiàn)導(dǎo)軌副做成標(biāo)準(zhǔn)部件，只要安裝在相對(duì)運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)軌平

64、面上，就可以組成合適的導(dǎo)軌。從而設(shè)計(jì)和裝配簡(jiǎn)單方便； （2）.在所有方向均能承受載荷； （3）.通過(guò)預(yù)加負(fù)荷，可以得到高精度、高剛度以及承受切削負(fù)荷的運(yùn)動(dòng)剛度； （4）.由于具有自動(dòng)調(diào)整功能，因而可達(dá)微米級(jí)的運(yùn)動(dòng)精度； （5）．摩擦系數(shù)小和動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近。因此，運(yùn)動(dòng)輕便，摩擦力小，摩擦發(fā)熱小，磨損小，可避免出現(xiàn)爬行，有較高的定位精度。 5．無(wú)級(jí)調(diào)速電動(dòng)機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：對(duì)于直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行器官，可以認(rèn)為是恒定牽引力的，因此，拖動(dòng)它的電動(dòng)機(jī)，也應(yīng)該是恒轉(zhuǎn)矩的，無(wú)級(jí)調(diào)速電機(jī)可以進(jìn)行恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，因此可以直接和主軸連接。 汽車(chē)節(jié)能是汽車(chē)節(jié)能減排的重要組成部分，本文通過(guò)世界各國(guó)對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排采取

65、的應(yīng)對(duì)政策出發(fā)，闡述汽車(chē)節(jié)能減排的重要意義，并且通過(guò)講述汽車(chē)的發(fā)展簡(jiǎn)史表明，高效、節(jié)能、環(huán)保新能源汽車(chē)已經(jīng)成為世界各國(guó)主要的研究目標(biāo)，由于新能源汽車(chē)現(xiàn)在還處于起步階段，所以我國(guó)如果想在世界汽車(chē)之林中有所成就的話(huà)，新能源汽車(chē)無(wú)疑是我們發(fā)展的最新目標(biāo)，通過(guò)人、車(chē)、路分析節(jié)能減排的因素及應(yīng)對(duì)策略。 我國(guó)汽車(chē)工業(yè)在選擇汽車(chē)節(jié)能技術(shù)及節(jié)能產(chǎn)品時(shí)，要綜合考慮我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，借鑒國(guó)際上汽車(chē)工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，選擇合適我國(guó)國(guó)情的節(jié)能技術(shù)和產(chǎn)品，歸納起來(lái)主要考慮：節(jié)能效果顯著，節(jié)能貢獻(xiàn)率大；國(guó)內(nèi)有比較成熟的技術(shù)儲(chǔ)備，國(guó)際上有可靠的技術(shù)來(lái)源；有利于自主品牌的發(fā)展；經(jīng)濟(jì)可行；有害排放少；標(biāo)準(zhǔn)及法規(guī)相對(duì)

66、比較完善。 致謝 衷心感謝曹老師對(duì)本人的精心指導(dǎo)，正是在曹老師的精心指導(dǎo)下，我才能順利的完成這次設(shè)計(jì)。老師的幫助，讓我學(xué)到的不僅是書(shū)本上和實(shí)踐上的知識(shí)，更重要的是我從中學(xué)到了做人的原則和做事的方法，他的言傳身教將使我終生受益。老師廣博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度使我受益匪淺。 其次感謝各位任課老師，正是他們無(wú)私地將知識(shí)傳授給我，我才能順利的完成畢業(yè)設(shè)計(jì)，更重要的是對(duì)我以后的生活和工作有很大的幫助。同時(shí)感謝那些給過(guò)我?guī)椭耐瑢W(xué)們。 最后我要感謝我的家人，正是他們默默的在我背后支持我，我才能走到今天。 感謝所有關(guān)心過(guò)和幫助過(guò)我的人！ 參考文獻(xiàn) [1] 成大先，機(jī)械設(shè)計(jì)圖冊(cè).北京：化學(xué)工業(yè)出版，25～41 [2] 楊可楨，程光蘊(yùn)，機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)（第四版），高等教育出版社，39～77 [3] 邱宣懷，機(jī)械設(shè)計(jì)，北京 高等教育出版社1997， [4] 唐寶寧，機(jī)械設(shè)計(jì)與制造簡(jiǎn)明手冊(cè)，同濟(jì)