畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 中 文 摘 要摘要：本文主要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)部分，熟悉數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給系統(tǒng)主要零件。設(shè)定好進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)部分剛度要求以及承載能力，分析計(jì)算 X 向受力要求，到進(jìn)給傳動(dòng)各零件進(jìn)行成本分析。采用類比法，進(jìn)行數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。保證工作臺(tái)行程能夠達(dá)到要求，進(jìn)給系統(tǒng)要求結(jié)構(gòu)緊湊、便于操縱、容易維護(hù)、加工及裝配工藝性好，同時(shí)要保證足夠傳動(dòng)精度，傳動(dòng)要平穩(wěn)。機(jī)械結(jié)構(gòu)采用伺服電機(jī)與滾珠絲杠間接相連的方式，使用同步帶相連接。設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)各個(gè)零件的受力分析以及 X 軸向慣量匹配、轉(zhuǎn)矩匹配和進(jìn)給力的精確計(jì)算增加了進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度以及平穩(wěn)性。滾珠絲杠副即承受轉(zhuǎn)矩又承受扭矩，所以選擇角接觸軸承。軸承采用串聯(lián)背靠背配置方式，絲杠采用兩端固定，在進(jìn)給傳動(dòng)中要求有較好的潤(rùn)滑效果。本論文提高設(shè)計(jì)者對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械傳動(dòng)零件選擇與設(shè)計(jì)，以及對(duì)零件采購(gòu)與設(shè)計(jì)制造成本進(jìn)行分析計(jì)算的能力。關(guān)鍵詞：進(jìn)給傳動(dòng) 滾珠絲杠 軸承I畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 說(shuō) 明 書 （ 論 文 ） 英 文 摘 要Title Structure design of X axis feed system of NC milling machineAbstract In this paper, the design of CNC milling machine X axis feed system structure, familiar with CNC milling machine X axis feed system main parts. Set up the mechanical drive part of the feed system, as well as the load capacity, the analysis and calculation of the X to the force requirements, to feed and drive the cost analysis of the parts. The design of X axis feed system of CNC milling machine is carried out by analogy method. Ensure that the work station can meet the requirements, the system requires a compact structure, easy to operate, easy maintenance, processing and assembly process is good, but also to ensure adequate transmission accuracy, transmission to smooth. The mechanical structure adopts the method that the servo motor is connected with the ball screw in an indirect way, and the mechanical structure is connected with the synchronous belt. In the design process of the various parts of the force analysis and X axial inertia matching torque matching and the precision of the feed force to increase the transmission accuracy and stability of the feed system. Ball screw pair is bearing torque and torque, solid angle contact bearing. Bearing with series back-to-back configuration, with fixed ends, the feed drive requires a good lubrication effect. In this paper, the designer of the feed system to improve the mechanical transmission parts selection and design, as well as parts procurement and design manufacturing cost analysis and calculation of the ability.Key words: Feed drive Ball screw pair Bearing 目錄前言 1第一章 緒論 .21.1 選題背景及意義 .21.2 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)與影響 .21.3 數(shù)控系統(tǒng)演變 41.4 數(shù)控銑床構(gòu)成部件 51.5 數(shù)控銑床功能特點(diǎn) 61.6 數(shù)控機(jī)床分類及應(yīng)用 .7第二章數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)部分設(shè)計(jì) 82.1 傳動(dòng)方式選用 .82.1.1 進(jìn)給傳動(dòng)特點(diǎn) 82.1.2 滾珠絲杠副使用 82.2 電機(jī)與絲杠連接方式的選擇 .102.3 支承方法的選用 .102.3.1 軸承的選擇 .102.3.2 軸承的配置方式 102.3.3 預(yù)緊與間隙消除 .12第三章 X 向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 143.1 已知條件數(shù)據(jù) 143.2 滾珠絲杠副的計(jì)算 143.3 電機(jī)匹配計(jì)算 .143.3.1 慣量匹配計(jì)算 143.3.2 轉(zhuǎn)矩匹配計(jì)算 163.4 進(jìn)給力計(jì)算 .16第四章 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封 174.1 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑與密封的目的 174.2 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑 174.3 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的密封 18I第五章 數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)分析 195.1 技術(shù)成本分析的目的與意義 195.2 成本計(jì)算的依據(jù) 195.3 成本材料的構(gòu)成 205.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用 205.3.2 標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買花費(fèi) 21第六章 總結(jié) 23致謝 .26參考文獻(xiàn) .280前言數(shù) 控 技 術(shù) 與 數(shù) 控 機(jī) 床 是 現(xiàn) 代 工 業(yè) 制 造 的 重 要 基 礎(chǔ) ， 這 個(gè) 基 礎(chǔ) 對(duì) 一 個(gè) 優(yōu)秀 國(guó) 家 的 經(jīng) 濟(jì) 發(fā) 展 和 綜 合 實(shí) 力 有 很 大 影 響 ， 世 界 上 每 一 個(gè) 優(yōu) 秀 國(guó) 家 為 了 能 夠提 升 國(guó) 際 地 位 以 及 為 了 得 到 更 大 的 國(guó) 家 力 量 都 在 大 力 發(fā) 展 以 數(shù) 控 技 術(shù) 為 核 心的 先 進(jìn) 制 造 技 術(shù) 。數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 有 很 多 子 系 統(tǒng) ， 其 中 最 主 要 的 有 進(jìn) 給 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 。 可 以把 數(shù) 控 裝 置 比 作 為 數(shù) 控 系 統(tǒng) 的 “大 腦 ”， 那 么 我 們 就 可 以 認(rèn) 為 進(jìn) 給 伺 服 系統(tǒng) 就 是 數(shù) 控 系 統(tǒng) 中 的 “四 肢 ”， 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 能 夠 絕 對(duì) 正 確 地 執(zhí) 行 由 數(shù) 控系 統(tǒng) 發(fā) 出 來(lái) 的 程 序 指 令 ， 用 來(lái) 正 確 指 使 運(yùn) 動(dòng) 部 件 的 運(yùn) 動(dòng) 方 向 ， 運(yùn) 動(dòng) 速 度 以 及位 移 量 。 數(shù) 控 裝 置 與 機(jī) 床 本 體 之 間 的 運(yùn) 動(dòng) 環(huán) 節(jié) 就 是 數(shù) 控 銑 床 的 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) ，進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 的 作 用 是 接 收 數(shù) 控 裝 置 發(fā) 出 的 程 序 指 令 信 號(hào) ， 由 伺 服 電 機(jī) 和 機(jī)械 傳 動(dòng) 部 分 驅(qū) 動(dòng) 數(shù) 控 機(jī) 床 的 工 作 臺(tái) 等 執(zhí) 行 部 分 來(lái) 實(shí) 現(xiàn) 工 作 臺(tái) 的 進(jìn) 給 量 和 快 速運(yùn) 動(dòng) 。 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 可 以 根 據(jù) 編 寫 程 序 準(zhǔn) 確 地 控 制 運(yùn) 動(dòng) 零 件 的 位 置 量 和 移 動(dòng)速 度 ， 運(yùn) 動(dòng) 部 件 要 按 一 定 規(guī) 律 運(yùn) 動(dòng) 軌 跡 移 動(dòng) 。進(jìn) 給 伺 服 驅(qū) 動(dòng) 系 統(tǒng) 主 要 包 括 電 動(dòng) 機(jī) 及 及 其 控 制 和 驅(qū) 動(dòng) 裝 置 等 部 件 組 成 。伺 服 電 機(jī) 是 進(jìn) 給 系 統(tǒng) 的 動(dòng) 力 源 ， 伺 服 電 機(jī) 能 夠 提 供 執(zhí) 行 部 件 所 需 要 的 動(dòng) 力 ，伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 有 步 進(jìn) 電 動(dòng) 機(jī) 、 直 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 、 交 流 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 和 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 。目 前 ， 數(shù) 控 機(jī) 床 采 用 的 進(jìn) 給 伺 服 系 統(tǒng) 一 般 是 伺 服 電 動(dòng) 機(jī) 到 滾 珠 絲 杠 到運(yùn) 動(dòng) 零 件 的 方 案 。 而 在 輕 載 的 設(shè) 備 上 有 些 已 經(jīng) 采 用 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 來(lái) 直 接 驅(qū) 動(dòng) 運(yùn)動(dòng) 部 件 在 導(dǎo) 軌 上 移 動(dòng) ， 國(guó) 外 也 逐 漸 開 始 在 數(shù) 控 機(jī) 床 上 采 用 直 線 電 動(dòng) 機(jī) 用 于 伺服 機(jī) 構(gòu) 驅(qū) 動(dòng) 。1第一章 緒論1.1 選題背景及意義現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床有很多從簡(jiǎn)單的數(shù)控銑床、數(shù)控車床，又慢慢地發(fā)展到加工中心這樣的高精度機(jī)床。數(shù)控銑床用于平面和曲面零件加工，也可加工復(fù)雜面零件，如凸輪、工裝夾具、模型等。并且還可以實(shí)現(xiàn)鉆孔、擴(kuò)孔、鉸孔和鏜孔加工。數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、加工中的平穩(wěn)程度以及機(jī)器的反應(yīng)速度要求非常高。傳動(dòng)精度主要表現(xiàn)在機(jī)械傳動(dòng)時(shí)誤差要小；也就是運(yùn)動(dòng)件的移動(dòng)間距要與程序輸入的數(shù)值要相同。傳動(dòng)時(shí)的平穩(wěn)程度就是在零件做工的時(shí)候或者多次震動(dòng)后，能迅速地平定下來(lái)或保持不動(dòng)的能力。動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性。指電腦從下達(dá)指令開始到運(yùn)動(dòng)件完成移動(dòng)之間的時(shí)間多少，以及部件瞬時(shí)加大運(yùn)動(dòng)速度的能力。在數(shù)控裝置中為保證數(shù)控銑床進(jìn)紿系統(tǒng)的傳動(dòng)精度、數(shù)控系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中的穩(wěn)定性和數(shù)控程序的響應(yīng)特性，對(duì)數(shù)控銑床機(jī)械傳動(dòng)裝置總體要求是消除間隙、保證密封與潤(rùn)滑、減少摩擦力、減少傳動(dòng)件運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的慣量、提高傳動(dòng)零件剛度和安裝精度。優(yōu)秀的進(jìn)給系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量提高生產(chǎn)效率，能夠大大增加零件生產(chǎn)精度，更利于實(shí)現(xiàn)高精度高要求零件生產(chǎn)加工。在這幾個(gè)月時(shí)間里面增加了我的自學(xué)能力以及查閱書籍的能力。在討論組中我們應(yīng)該相互學(xué)習(xí)一起交流我們的心得，要準(zhǔn)備一些需要的資料和文庫(kù)，為后面計(jì)算、畫圖以及撰寫論文做準(zhǔn)備。因此對(duì)數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)有很重要的意義。1.2 數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)與影響數(shù)控機(jī)床是數(shù)字控制機(jī)械的簡(jiǎn)稱 [1]，它安裝了可以指示運(yùn)動(dòng)件移動(dòng)的系統(tǒng)，而且通過(guò)寫出編寫一些數(shù)字類型的命令就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)械加工。這樣的機(jī)械機(jī)床通過(guò)這些數(shù)字命令就可以完成制造的辦法有很好的自動(dòng)化效果。數(shù)控機(jī)床按照人工輸入這些有規(guī)律的尺寸數(shù)值就能夠自己加工制造好所需要的工件。數(shù)控制造可以制造形狀不規(guī)律的工件，尺寸準(zhǔn)確性程度高的產(chǎn)品以及加工個(gè)數(shù)不多的東西加工生產(chǎn)。數(shù)控機(jī)床也成為了現(xiàn)代化制造生產(chǎn)的新目標(biāo)。2伴隨著現(xiàn)代加工水平的不停發(fā)展，對(duì)于機(jī)械零件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求逐漸變高。在機(jī)械加工工藝過(guò)程機(jī)械設(shè)備的自動(dòng)化生產(chǎn)是達(dá)到加工要求的最主要方法之一。它不但可以提高零件精度產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率，而且可以降低生產(chǎn)成本同時(shí)改善工人的工作環(huán)境減少勞動(dòng)力。大批大量生產(chǎn)加工方法廣泛采用自動(dòng)化機(jī)床、組合機(jī)床、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床和自動(dòng)生產(chǎn)線，實(shí)行多個(gè)刀具、多工位、幾個(gè)零件表面同時(shí)加工，以用來(lái)提高加工效率和實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。這樣的加工方法是剛性自動(dòng)化，不適用于批量小的零件加工，因?yàn)樾∨考庸どa(chǎn)經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這要求生產(chǎn)線屬于柔性自動(dòng)化。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)正好實(shí)現(xiàn)了這種加工方法。1952 年，三坐標(biāo)聯(lián)動(dòng)機(jī)床問(wèn)世，由美國(guó)麻省理工成功研制出利用脈沖原理的數(shù)控裝置，并且把與一臺(tái)普通立式銑床相連接。這是世界上的第一臺(tái)也是第一代數(shù)控機(jī)床。1958 年我國(guó)數(shù)控技術(shù)是起步階段，直到 63 左右我們也生產(chǎn)出了優(yōu)秀的數(shù)控裝置 [2]。剛剛開始時(shí)是一些有名的地方大學(xué)使用電子管進(jìn)行生產(chǎn)制造的。我們一直到了 65 年也成功開發(fā)晶體管數(shù)控機(jī)床。1972 年開始我國(guó)數(shù)控技術(shù)在車、銑、刨、磨、鏜、鉆等領(lǐng)域全面展開，加工中心在北京上海兩地也研制成功。并且線切割機(jī)床由于結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、加工操作簡(jiǎn)單、使用方便、使用成本低因此在模具加工生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。我國(guó)在 80 年代向日本引進(jìn)5、7、3 等一系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機(jī)和主軸私服電機(jī)技術(shù)，并且從美國(guó)、德國(guó)引進(jìn)新的數(shù)控技術(shù)。我國(guó)數(shù)控機(jī)床能夠在加工能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面有了很大提升。90 年代以后我國(guó)主要是向高效高端數(shù)控機(jī)械靠步。當(dāng)今社會(huì)的數(shù)控裝備發(fā)的展趨勢(shì)有 7 點(diǎn)：1、高速、高精密化數(shù)控機(jī)床能夠高效的縮短工進(jìn)行程自動(dòng)生成最短的加工路線從而增加其制造速度。在如今這個(gè)年代速度和準(zhǔn)確度決定著一切，數(shù)控機(jī)床恰恰滿足了這兩個(gè)要求，能夠縮短零件生產(chǎn)用的時(shí)間與此同時(shí)還可以保證工件的形狀精度以及尺寸要求，進(jìn)入 21 世紀(jì)的同時(shí)也表明使用的機(jī)械產(chǎn)品也進(jìn)入了高要求高精度時(shí)期。2、CAD 化越來(lái)越多人可以使用計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)也與非常多的家用設(shè)備、機(jī)械生產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合，因此 CAD 技術(shù)也發(fā)展了起來(lái)得到了普及。從此機(jī)械零件圖的繪制工作不需要使用過(guò)多人力，它能夠取代人力畫出圖形。同時(shí)會(huì)對(duì)工件要求方面進(jìn)3行設(shè)計(jì)計(jì)算，提升了零件生產(chǎn)速度之外也降低了操作者在計(jì)算時(shí)的錯(cuò)誤率，減少了機(jī)械零件報(bào)廢率從而達(dá)到提高了企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益的目的。3、功能復(fù)合化我經(jīng)常見到的加工中心就是復(fù)合化里面的一種。這樣的機(jī)床加工工件時(shí)，能夠大大減少被加工零件裝拆需要的時(shí)長(zhǎng)。因?yàn)椴恍枰?jīng)常換加工刀具因此零件加工過(guò)程中出現(xiàn)的錯(cuò)誤就會(huì)變少，可以大大保證工件的形狀與尺寸要求，工件加工需要的時(shí)間也得到了縮短。4、控制智能化現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床本身可以做到自我檢測(cè)機(jī)床發(fā)生的故障，同時(shí)可以最大程度化自動(dòng)修復(fù)出現(xiàn)的問(wèn)題。5、極端化由于現(xiàn)代社會(huì)的需要數(shù)控生產(chǎn)正在向兩個(gè)方向發(fā)展。分別是非常小的工件加工以及體積很大的工件加工生產(chǎn)。6、加工過(guò)程綠色化數(shù)控加工生產(chǎn)能夠最大限度的使用毛坯材料，加工過(guò)后產(chǎn)生廢料會(huì)減少到最少，避免不必要的浪費(fèi)。加工生產(chǎn)綠色化已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展中最為重要的一環(huán)，工業(yè)生產(chǎn)中必須要提升對(duì)環(huán)境保護(hù)。7、多媒體技術(shù)的應(yīng)用多媒體技術(shù)的使用將數(shù)控加工生產(chǎn)操作變得不再困難，可以滿足普通工人操作加工生產(chǎn)零件。能夠做到對(duì)信息處理優(yōu)越化與人工智能化，還能監(jiān)控在數(shù)控加工操作過(guò)程中發(fā)生的故障等等。1.3 數(shù)控系統(tǒng)演變最早的計(jì)算機(jī)于 1953 年投入使用，這證明人類發(fā)明了可以增進(jìn)和取代腦力做一定分工的工具，它為人類步入信息時(shí)代奠定了基礎(chǔ)。以計(jì)算機(jī)為主導(dǎo)的核心技術(shù)，既可以通過(guò)現(xiàn)代通信等提高了人類生活的質(zhì)量，還可以提高生產(chǎn)效率的飛速發(fā)展，開創(chuàng)了人類生產(chǎn)史的新紀(jì)元。信息技術(shù)的快速發(fā)展直接影響了未來(lái)知識(shí)經(jīng)濟(jì)的到來(lái)。1952 年計(jì)算機(jī)與機(jī)械機(jī)床相互連接產(chǎn)生了第一臺(tái)數(shù)控機(jī)床。計(jì)算機(jī)技術(shù)及控制技術(shù)在機(jī)械制造設(shè)備中的應(yīng)用對(duì)制造業(yè)發(fā)展有著很好的提升是技術(shù)的進(jìn)步。普通機(jī)床變化很大，到現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床有兩個(gè)階段六代機(jī)床發(fā)展。4數(shù)控系統(tǒng)在過(guò)去 50 年經(jīng)歷了兩個(gè)階段的發(fā)展以及有了六代機(jī)床產(chǎn)生，從五代以后發(fā)展起來(lái)的，從根本上解決了低可靠性，價(jià)格昂貴，應(yīng)用極不方便這些極為關(guān)鍵的問(wèn)題。因此在機(jī)械發(fā)達(dá)國(guó)家，大規(guī)模應(yīng)用和普及數(shù)控系統(tǒng)也是在 80年代初以后實(shí)現(xiàn)的，即數(shù)控技術(shù)經(jīng)過(guò)近 30 年的發(fā)展，得到了推廣和應(yīng)用普及。一直以來(lái)都被國(guó)外稱為計(jì)算機(jī)數(shù)控（CNC），而在中國(guó)，它通常被稱為數(shù)控（NC）。通常所說(shuō)的“數(shù)控”就是“計(jì)算機(jī)數(shù)控”。1.4 數(shù)控銑床構(gòu)成部件數(shù)控銑床由五部分組成：1.信息載體。用來(lái)記錄機(jī)械加工過(guò)程中工件生產(chǎn)時(shí)的信息，比如加工時(shí)刀具走刀位置，以及加工參數(shù)。給進(jìn)給系統(tǒng)發(fā)出命令進(jìn)行生產(chǎn)加工。2.數(shù)控系統(tǒng)。用來(lái)保存與執(zhí)行操作者輸入的數(shù)字程序，通過(guò)計(jì)算機(jī)整理為加工程序傳達(dá)到伺服裝置，它是機(jī)床中最重要最核心的東西。我們經(jīng)常使用的數(shù)控系統(tǒng)有西門子、法蘭克等等。3.伺服系統(tǒng) [3]。是數(shù)控機(jī)床傳達(dá)運(yùn)動(dòng)的部分，包括動(dòng)力源方面和機(jī)械傳遞運(yùn)動(dòng)方面，它根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)提供的命令，來(lái)指示運(yùn)動(dòng)零件工作。對(duì)伺服系統(tǒng)的理解要求要很好，需要在最短時(shí)間內(nèi)做出所需要的運(yùn)動(dòng)。4.測(cè)量反饋裝置。用來(lái)計(jì)算運(yùn)動(dòng)零件在工作時(shí)的移動(dòng)距離以及加工速度，將得到數(shù)值再傳達(dá)到機(jī)床的大腦里面。5.機(jī)床主體。床體是數(shù)控銑床的主體，機(jī)床本體的組成部分有床身、底座、立柱、橫梁、滑塊、工作臺(tái)部分、主軸箱部分、進(jìn)給系統(tǒng)、刀架等機(jī)械零件。機(jī)床本體在起步時(shí)期在通用機(jī)床上只是單單在變速裝置、工作臺(tái)、刀架換位等方面做出變化。實(shí)踐表明，數(shù)控銑削除了切削用量大、連續(xù)加工時(shí)所產(chǎn)生的熱量較多等影響加工精度外，還和是因?yàn)閰⑴c自動(dòng)控制方法，在銑削加工過(guò)程中不能夠像在普通機(jī)床上那樣由人工進(jìn)行干預(yù)加工或停止加工。所以數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)比普通機(jī)床設(shè)計(jì)要求更高更加嚴(yán)格，制造精度要求要更精密。因此，在數(shù)控銑床設(shè)計(jì)過(guò)程中，有許多增加剛度、減少熱變形、提高安裝精度等措施，使數(shù)控銑床的外觀造型、整體布局、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)和工裝都有了較大的改善。主傳動(dòng)系統(tǒng)。它包括伺服電機(jī)、機(jī)械傳動(dòng)部分和主運(yùn)動(dòng)件（主軸）組成，主傳動(dòng)是將伺服電機(jī)運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳到運(yùn)動(dòng)部件上來(lái)實(shí)現(xiàn)主切削運(yùn)動(dòng)。進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。它包括伺服電機(jī)、傳動(dòng)部分和進(jìn)給機(jī)構(gòu)（如工作平臺(tái)、刀5架）等，其功能是將專用的私服驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行器以實(shí)現(xiàn)進(jìn)給切割運(yùn)動(dòng)。支承件。它是指床體、立柱、運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌和工作臺(tái)等等，用來(lái)支承機(jī)械機(jī)床的各個(gè)部件，并使各個(gè)部件能夠保持相對(duì)正確位置。輔助裝置。不同的數(shù)控機(jī)床輔助裝置也有所不同，如氣壓裝置、換刀裝置、液壓裝置、冷卻潤(rùn)滑系統(tǒng)等等。1.5 數(shù)控銑床功能特點(diǎn)數(shù)控銑床的主要功能：（1）點(diǎn)位控制功能。實(shí)現(xiàn)孔系之間位置精度要求高場(chǎng)合加工。（2）連續(xù)輪廓控制功能。實(shí)現(xiàn)直線、圓弧插補(bǔ)及非圓曲線加工。（3）刀具半徑補(bǔ)償功能。根據(jù)標(biāo)注尺寸直接編寫程序，不需要考慮加工刀具半徑，能夠縮短編寫程序計(jì)算時(shí)間減少工時(shí)。（4）刀具長(zhǎng)度補(bǔ)償功能。自動(dòng)調(diào)整補(bǔ)償所使用刀具長(zhǎng)度。（5）旋轉(zhuǎn)功能?？蓪⒕幒玫某绦蛟谄矫婕庸r(shí)改變角度執(zhí)行。（6）宏程序功能?？梢允惯\(yùn)動(dòng)部分靈敏性得到提升，更方便工件加工。數(shù)控機(jī)床的加工特點(diǎn)：(1)加工精度高。現(xiàn)代數(shù)控零件加工時(shí)可以有效保證零件的形狀與尺寸精度。在數(shù)控系統(tǒng)中，有對(duì)于加工刀具設(shè)定的補(bǔ)償技能，提升了加工誤差的校正和補(bǔ)償，零件機(jī)械加工精度得到了很大提升。(2)提高生產(chǎn)效率。數(shù)控生產(chǎn)會(huì)根據(jù)輸入的數(shù)字信息自動(dòng)選擇最短的走刀路線，可以大大減少切削使用的時(shí)間，提升了加工速度。(3)適應(yīng)性與靈活性好。數(shù)控生產(chǎn)只要改變輸入機(jī)床大腦的數(shù)字信息就可以對(duì)另一個(gè)工件工作，可以生產(chǎn)一些傳統(tǒng)機(jī)械生產(chǎn)不了的工件。(4)一機(jī)多用。現(xiàn)代化機(jī)械設(shè)備會(huì)安裝有刀庫(kù)，機(jī)床下達(dá)命令可以隨時(shí)更換加工中需要的刀具，這樣就可以完成工件很多個(gè)面生產(chǎn)，大大降低了機(jī)器的成本，減少了空間大小。(5)數(shù)控生產(chǎn)方便預(yù)算出生產(chǎn)線所需要的成本，為企業(yè)下一步工作帶來(lái)很多方便。（6）不需要專用夾具。在數(shù)控銑床生產(chǎn)中被加工零件可以使用螺栓、臺(tái)虎6鉗等等普通的工具就可以達(dá)到安裝固定的效果。不需要復(fù)雜的專用工具對(duì)零件進(jìn)行裝夾，可以減少使用復(fù)雜機(jī)械花費(fèi)的金錢。（7)自動(dòng)化加工。數(shù)控機(jī)床生產(chǎn)工件時(shí)，只要輸入準(zhǔn)確的數(shù)字指令，把毛坯固定在工作臺(tái)上面，開動(dòng)機(jī)器就可以加工好需要的產(chǎn)品。上班的工人不一定要死死盯在機(jī)器上面，可以監(jiān)控好幾臺(tái)機(jī)器，解放工人的同時(shí)也減低了成本。數(shù)控機(jī)床是可以生產(chǎn)任何工件又可以完成自己控制加工的機(jī)械機(jī)床。它能夠決定機(jī)器移動(dòng)部件誰(shuí)先工作哪一個(gè)后工作，而且可以指揮進(jìn)給部分的運(yùn)動(dòng)快還是慢，也可以根據(jù)輸入數(shù)字信息指揮刀具運(yùn)動(dòng)路徑。1.6 數(shù)控機(jī)床分類及應(yīng)用按運(yùn)動(dòng)控制分類：點(diǎn)控制、線控制與連續(xù)控制按私服控制分類：開環(huán)、半閉環(huán)與閉環(huán)按功能水平分類：經(jīng)濟(jì)型、普及型與高檔型按工藝用途分類：金屬加工機(jī)床、造型機(jī)床、特別加工機(jī)床機(jī)床應(yīng)用 [4]：1、生產(chǎn)加工批量小的零件；2、零件精度要求嚴(yán)格，零件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，如箱體類零件；3、需要進(jìn)行多次改變?cè)O(shè)計(jì)的零件；4、尺寸要求高的零件；5、價(jià)格高的零件，這樣零件雖然生產(chǎn)批量不大，但是如果在加工過(guò)程中出現(xiàn)錯(cuò)誤零件則會(huì)報(bào)廢，會(huì)產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)損失。7第二章數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)部分設(shè)計(jì)2.1 傳動(dòng)方式選用2.1.1 進(jìn)給傳動(dòng)特點(diǎn)數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)對(duì)工件輪廓精度、運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性、反應(yīng)速度和生產(chǎn)平穩(wěn)性能都有影響 [5]。為此，進(jìn)給傳動(dòng)有下面三個(gè)優(yōu)點(diǎn)。(1)摩擦抗力小為增加進(jìn)給傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)準(zhǔn)確性，必須減小各個(gè)零件之間的摩擦抗性還有動(dòng)靜阻力之間的差距。為了能夠縮小進(jìn)給零件在運(yùn)動(dòng)中的摩擦抗力，在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)中會(huì)大量使用滾動(dòng)導(dǎo)軌等等這樣的滾動(dòng)摩擦。為了確保系統(tǒng)一致性，需要考慮有適當(dāng)?shù)淖枘帷?2)傳動(dòng)精度和剛度高進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度主要由機(jī)床進(jìn)給結(jié)構(gòu)、移動(dòng)工件中間的空隙是按組裝零件的尺寸精度和形狀定的。所以在進(jìn)給運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)中常常使用加大預(yù)載力量或其它措施來(lái)消除空隙。減少傳動(dòng)鏈中齒輪個(gè)數(shù)，增加運(yùn)動(dòng)精度，增加螺釘?shù)闹睆?，可以提高剛度?3)運(yùn)動(dòng)部件慣量小運(yùn)動(dòng)部件產(chǎn)生的慣性對(duì)伺服機(jī)構(gòu)傳動(dòng)有著重要影響，特別是對(duì)在高速工作中的部件。如果在組成傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的工件達(dá)到了硬度條件以及運(yùn)動(dòng)條件情況下，盡量降低組成工件自身的體重以及空間尺寸大小，可以用來(lái)減少慣量。2.1.2 滾珠絲杠副使用滾珠絲杠副將轉(zhuǎn)動(dòng)與移動(dòng)相互轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于數(shù)控銑床中。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是在絲杠與絲杠螺母之間裝上滾珠，使絲杠圖 2-1 工作原理圖8與螺母的運(yùn)動(dòng)形式為滾動(dòng)方式，這樣可以運(yùn)動(dòng)時(shí)的減少摩擦。(1)滾珠絲杠螺母副的工作原理如圖 2-1 所示是滾珠絲杠副的工作原理。如圖所示是分別加工有螺旋槽的絲杠與螺母，將滾珠安裝在絲杠與螺母之間形成螺旋滾道中，當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠沿螺旋槽方向向前滾動(dòng)從而帶動(dòng)螺母移動(dòng)，滾珠在螺旋滾道中形成一個(gè)回路。(2)滾珠的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種方法。①外循環(huán) [6]。（圖 2-2）滾珠通過(guò)螺母外表面進(jìn)入到螺旋滾道中的形式被稱為外循環(huán)。如圖所示。滾珠絲杠螺母副工作原理 面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進(jìn)入循環(huán)。圖(a)是插管式，滾珠返回螺旋滾道的方式是通過(guò)螺母外部彎管，插管式結(jié)構(gòu)形式簡(jiǎn)單，加工工藝性能好，但由于管道在螺母外面，所以空間尺寸較大。圖(b)是螺旋槽式，螺旋槽的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小占用的空間體積小，但是螺旋槽式的加工工藝過(guò)程復(fù)雜。②內(nèi)循環(huán) （圖 2-3）螺母上裝裝有反向器使?jié)L珠在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)循環(huán)，在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中滾珠與絲杠一直相互接觸，如圖 2-2 外循環(huán)圖 2-3 內(nèi)循環(huán)9圖所示滾珠從滾道進(jìn)入反向器，通過(guò)反向器滾珠通滾道滾到絲杠通道，從而能夠?qū)崿F(xiàn)滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)式優(yōu)點(diǎn)是徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾珠摩擦損失小。缺點(diǎn)是反小向器加工制造困難。在本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中則是使用雙螺母內(nèi)循環(huán)。2.2 電機(jī)與絲杠連接方式的選擇電機(jī)與絲杠的連續(xù)方式可分為直接連接與間接連接兩大類。使用聯(lián)軸器、聯(lián)軸套等將電動(dòng)機(jī)與絲杠直接相連的連接方式為直接連接。本次進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)電機(jī)與絲杠是采用間接連接方式連接，使用同步帶傳動(dòng)將電機(jī)與絲杠相連接，因?yàn)樵O(shè)計(jì)中有足夠大的空間滿足使用間接連接的基本要求，同時(shí)使用間接連接存在降速比以滿足轉(zhuǎn)矩匹配和慣量匹配，增加傳動(dòng)效率。2.3 支承方法的選用本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲杠采用兩端固定的結(jié)構(gòu)方式，并使用兩個(gè)串聯(lián)角接觸軸承背靠背形式支承絲杠傳動(dòng)。2.3.1 軸承的選擇軸承 [7]。 用于決定回轉(zhuǎn)軸與它相連接工件直間的位置，能夠達(dá)到支撐工件和達(dá)到導(dǎo)軌固定方向的做用。軸承屬于滾動(dòng)摩擦因此可以減少運(yùn)動(dòng)工件之間產(chǎn)生的摩擦。軸承安工作方法的不一樣有滾動(dòng)和滑動(dòng)兩種。滾動(dòng)軸承內(nèi)部的滾動(dòng)體有：滾珠、圓柱、滾針等等，滾動(dòng)軸承可以用于高的轉(zhuǎn)動(dòng)速度場(chǎng)合?；瑒?dòng)軸承可以抵抗高的壓力，工作的時(shí)候不會(huì)有震動(dòng)現(xiàn)象并且轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)發(fā)出來(lái)的聲響低。這個(gè)大部分被安裝在動(dòng)力元件上面，體型大的電動(dòng)機(jī)等等。滾動(dòng)軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動(dòng)體和保持架組成，滾動(dòng)軸承體積嬌小、滾珠與內(nèi)外圈之間的阻力不高、轉(zhuǎn)動(dòng)準(zhǔn)確性好、裝拆方便等因此使用廣泛。軸承的制造加工精度要求很高，與軸承配合安裝的零件加工精度要求也很高，軸承受損后就不能達(dá)到正常使用效果，可能會(huì)導(dǎo)致軸承里面的滾動(dòng)體和支架出現(xiàn)卡死現(xiàn)象?，F(xiàn)代機(jī)械設(shè)備中如果出現(xiàn)由于軸承卡死而引發(fā)的故障，一般情況下都是軸承與配合件安裝沒(méi)有達(dá)到要求造成的。準(zhǔn)確的將軸承與相配合的10工件連接在一起能夠增加它的使用時(shí)長(zhǎng)。本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用角接觸軸承，軸承型號(hào):25X52X15(4)/D662052.3.2 軸承的配置方式軸一般情況下需要在兩個(gè)端部都要固定，正常情況都是使用成對(duì)的軸承來(lái)做支承。如果軸就受到與軸垂直方向的力時(shí)就可以用向心軸承來(lái)固定軸的位置。在傳動(dòng)中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時(shí),需要使用接觸球軸承來(lái)做固定。常用的配置與固定的方法有。（圖 2-4）1、背對(duì)背排列當(dāng)承受載荷中心位于軸承中心線外面時(shí)，此軸承配置方式稱背對(duì)背排列方式。這種排列方法支承間距離大，懸臂距離小因此剛性好。軸承受到高溫時(shí)軸承間隙增大 [8]，因此軸承不會(huì)卡死現(xiàn)象出現(xiàn)。2、面對(duì)面排列當(dāng)支承載荷作用中心位于軸承中心線里面時(shí)，此軸承配置方式稱為面對(duì)面排列方式。面對(duì)面排列結(jié)構(gòu)不復(fù)雜、裝拆方便。軸受在高溫容易出現(xiàn)軸承卡死，因此這樣排列應(yīng)該嚴(yán)格控制軸承間隙。3、串聯(lián)排列當(dāng)如果受到力量作用點(diǎn)在軸線同一方向的方式稱為串聯(lián)排列。這種排列適合于軸向載荷大，需多個(gè)軸承聯(lián)合承載的場(chǎng)合。軸的徑向位置通常由兩個(gè)支承配合控制，而軸向位置的限定方式和支承方式有這些。1、兩端固定圖 2-4 軸承配置方式圖 2-5 兩端固定a 背對(duì)背排列 b 面對(duì)面排列 c 串聯(lián)排列11指軸的兩個(gè)端部都固定住的支承方法（圖 2-5）。在傳動(dòng)中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時(shí)，一般采用接觸球軸承。使用兩個(gè)端部固定的支撐形式軸承的開口和開口相對(duì)或者相反組合使用。在往軸上面組裝軸承是通過(guò)移動(dòng)軸套所在的地方，就可以得到想要的空隙大小和松緊程度。正是因?yàn)榭障犊梢匀我飧淖?，所以在一些?zhǔn)確性條件高的運(yùn)動(dòng)中都用軸承來(lái)支撐固定。2、固定一游動(dòng)支承軸在安裝過(guò)程中將一個(gè)端部上面裝配的軸承和箱體固定在一起不可以移動(dòng)，還有的那個(gè)端部裝配軸承時(shí)可以和軸產(chǎn)生相互移動(dòng)。這樣可以彌補(bǔ)軸在高溫下申長(zhǎng)和在零件生產(chǎn)裝配是準(zhǔn)確性不高產(chǎn)生軸尺寸變化引起的誤差。不可移動(dòng)的端部位置準(zhǔn)確性要求高，通常用接觸球軸承來(lái)做支撐固定。3、兩端游動(dòng)支承軸的兩個(gè)端部都是不用準(zhǔn)確局限位置的，所以在生產(chǎn)裝配時(shí)不用考慮軸線方向的間隙。在一些機(jī)械傳動(dòng)中軸被一些工件固定好了位置基本上都是使用這樣的支撐方法。在傳動(dòng)過(guò)程中軸受到了高溫變形，軸承都不可能被卡住不動(dòng)。在速度快、準(zhǔn)確性要求高和發(fā)出聲音要求小的機(jī)械運(yùn)動(dòng)中使用接觸球軸承。本次設(shè)計(jì)是將兩接觸球軸承，兩個(gè)兩個(gè)裝配在一起并且兩對(duì)的開口向反采用兩端固定支承，可以承受結(jié)構(gòu)傳動(dòng)中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與扭矩。122.3.3 預(yù)緊與間隙消除滾動(dòng)軸承的預(yù)緊：指在軸承裝配的時(shí)候在滾珠與內(nèi)圈和外圈相互之間存在一些作用力和可以恢復(fù)的形狀改變，可以降低在機(jī)械做工時(shí)出現(xiàn)的形狀變化數(shù)值，提升準(zhǔn)確性和傳動(dòng)可靠性。軸承的預(yù)緊方式有軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊兩種方式 [9]，軸向預(yù)緊方式有定位預(yù)緊（圖 2-7）和定壓預(yù)緊（圖 2-8）兩種方式。將軸承外圈或者內(nèi)圈磨去一定厚度，以使軸承在一定的軸向載荷作用下產(chǎn)生預(yù)變形的方法稱定位預(yù)緊。利用彈簧力承受承軸向載荷并預(yù)緊的方法稱定壓預(yù)緊。軸承與軸頸采用過(guò)盈配合連接這樣軸承內(nèi)圈膨脹，用來(lái)消除徑向間隙并且產(chǎn)生一定預(yù)變形的方法，稱軸承的徑向預(yù)緊。通常情況下這種預(yù)緊可以通過(guò)帶有錐孔的軸承內(nèi)圈在帶有錐面的襯套或者軸頸上位移來(lái)實(shí)現(xiàn)。本次數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中采用支承形式以及配置方法如圖 2-9 所示。圖 2-7 定位預(yù)緊圖 2-8 定壓預(yù)緊13圖 2-9 本次設(shè)計(jì)配置與支承方式本次數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用雙螺母內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，具有結(jié)構(gòu)緊湊，強(qiáng)度剛性好等特點(diǎn)，并且采用雙螺母能夠有效的消除間隙。絲杠采用角接觸球軸承串聯(lián)背靠背形式支承，具有承載能力大，不容易出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象等優(yōu)點(diǎn)。14第三章 X 向進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.1 已知條件數(shù)據(jù)數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)參數(shù)1、X 向最快行動(dòng)速度為 10m\min2、X 向加工速度 4000mm\min 最小進(jìn)給單位 X:0.0005 3、X 向絲杠型號(hào)：FFZD3206-34、X 向行程：600mm.5、X 向伺服電機(jī)型號(hào)：西門子 1FK7060-56、軸承型號(hào):25X52X15(4)/D662057、工作臺(tái)尺寸 800X316. 工作臺(tái) T 形槽尺寸 14H8）8、進(jìn)給系統(tǒng) X 向傳動(dòng)齒形皮帶降速比 30/603.2 滾珠絲杠副的計(jì)算X 向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計(jì)算?L=??L??t= （3-1） m034.9102.5????——絲桿受熱申長(zhǎng)系數(shù)，? = /℃125??t——絲桿 的溫度，?t=3℃上L——絲 桿 固 定 螺 母 中 間 的 長(zhǎng) 度螺 紋 占 絲 杠 全 長(zhǎng) 760/12028=73.9%絲 杠 在 不 一 樣 的 環(huán) 境 情 況 下 受 到 高 熱 量 時(shí) 形 狀 會(huì) 發(fā) 生 改 變 ， 取 滾 珠 絲 杠拉 伸 量 為 0.0279mm。 因 絲 杠 上 面 螺 紋 長(zhǎng) 度 是 整 個(gè) 絲 杠 長(zhǎng) 度 的 73.9%， 則 絲杠 的 方 向 目 標(biāo) 值 為 0.0113x49%=-0.00251mm3.3 電機(jī)匹配計(jì)算3.3.1 慣量匹配計(jì)算根據(jù)文獻(xiàn)查的公式：移動(dòng)部件的慣量: (3-2)????????2SgWJI15轉(zhuǎn)動(dòng)部件的慣量： （3-3）有降速比時(shí)，各部件折算到電機(jī)軸上的慣量：（3-4）工作臺(tái)及螺母質(zhì)量:通過(guò)公式得：工作臺(tái)到絲光的慣量：通過(guò)公式得：同步帶帶輪 1 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:同步帶帶輪 2 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量:滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量: 電機(jī)電子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 7.95x10-4kg.m2滿足 14?MLJ所以該電動(dòng)機(jī)慣量與負(fù)載慣量匹配。3.3.2 轉(zhuǎn)矩匹配計(jì)算電機(jī)轉(zhuǎn)矩計(jì)算公式為：324dLJS??????SILJJi??21其 他 Nm236108.71203683?????工 作 臺(tái)2422 10.6.03. mkgSMJiI ????????????????? ??? 244341 103.26.7.132kgLJd???? 244342 0. m?????? 24434s 10.82.98.173 kgLJ ????????24 3524107. 6010.mkgJSILi??? ???????? ????97.95.4?16M=Mamax+Mf+Mo[10] （3-5）Mamax——不做工時(shí)到電機(jī)軸上面的力矩Mf——到電機(jī)軸上阻力產(chǎn)生的力矩Mo—— 上上Mamax= （3-6）T——系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間常數(shù)nmax——電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）Jr=JL+JM （3-7）T 為 ，KS 為系統(tǒng)開環(huán)增益，KS 的數(shù)值大小決定機(jī)床加工的反應(yīng)速度，KS 越大反應(yīng)速度越快，當(dāng) KS 數(shù)值非常大時(shí)反應(yīng)速度過(guò)快，使得傳動(dòng)零件慣性變大，影響了位置準(zhǔn)確性。通常情況數(shù)控機(jī)床 KS=8—25。本次設(shè)計(jì)中取KS=10。根據(jù)以上公式計(jì)算 y 向的加速力矩，忽略 Mo、Mf 的影響， （3-8）MaXmx通過(guò)以上計(jì)算，電機(jī)轉(zhuǎn)矩匹配。3.4 進(jìn)給力計(jì)算X 向電機(jī)能夠提供的最大靜扭矩為 6N(m，經(jīng) 1:2 降速，機(jī)械效率 0.9， 則進(jìn)給力： (3-9)本章節(jié)公式 3-1 到 3-9 出自機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).第三版。NMaX ??????? 89.41.069357.mx44）（ MNTnJ??6.9maxKSL NSMiFX 130469.014.32102 ????????17第四章 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑與密封4.1 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑與密封的目的數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)潤(rùn)滑的目的 [11]：減小摩擦發(fā)熱，避免工作溫度過(guò)高，降低磨損量，防止銹蝕量，散熱(油潤(rùn)滑)，密封(脂潤(rùn)滑)。數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)密封的目的：可以防止?jié)櫥瑵?rùn)滑油的流失；防止灰塵進(jìn)入機(jī)械傳動(dòng)機(jī)構(gòu)內(nèi)部；4.2 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑選擇潤(rùn)滑劑時(shí)應(yīng)考慮的因素有：1)軸承的工作溫度 不一樣的潤(rùn)滑劑適于的溫度范圍不同。過(guò)高溫度的工作環(huán)境下潤(rùn)滑劑的粘度下降、潤(rùn)滑效果降低、甚至導(dǎo)致潤(rùn)滑失效。正常的工作環(huán)境，應(yīng)保證潤(rùn)滑油的粘度，對(duì)于球軸承不低于 1．3×10m 2／s，對(duì)于滾子軸承不低于 2×10m2／s。2)軸承的工作載荷 潤(rùn)滑油的粘度是隨工作壓力變化而變化的，當(dāng)軸承所受載荷增大時(shí)，潤(rùn)滑區(qū)里面潤(rùn)滑油的壓力也隨之增加、粘度會(huì)降低，會(huì)導(dǎo)致油膜厚度減薄，以至于破裂。因此，軸承工作載荷越大的場(chǎng)合，所選潤(rùn)滑油的粘度也應(yīng)該越大。數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的潤(rùn)滑一般有兩種：1、潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑脂是由潤(rùn)滑油、稠化劑和添加劑在高溫環(huán)境下混合制成的。根據(jù)稠化劑的種類不同潤(rùn)滑脂可分為鈣基潤(rùn)滑脂、鈉基潤(rùn)滑脂等。潤(rùn)滑脂的選擇依據(jù)是根據(jù)軸承的工作條件、溫度、載荷的不同進(jìn)行選擇。大部分支承軸承潤(rùn)滑方式都采用脂潤(rùn)滑，脂潤(rùn)滑油膜強(qiáng)度高、粘度高、使用壽命長(zhǎng)、軸承密封簡(jiǎn)單、防塵、防水進(jìn)入軸承內(nèi)部等優(yōu)點(diǎn)。脂潤(rùn)滑的缺點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速較高時(shí)，產(chǎn)生摩擦消耗的功率比較大。潤(rùn)滑脂量的不足或者過(guò)多，都會(huì)導(dǎo)致軸承在工作過(guò)程中溫升增大，過(guò)多潤(rùn)滑脂會(huì)加快軸承磨損，固潤(rùn)滑脂的用量要適當(dāng)。潤(rùn)滑脂填充量占內(nèi)部空間的 1／3～1／2。2、潤(rùn)滑油18潤(rùn)滑油包括特制的礦物油、植物油和合成潤(rùn)滑油。潤(rùn)滑油內(nèi)部運(yùn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生摩擦阻力叫粘度。粘度數(shù)值能夠影響潤(rùn)滑油的流動(dòng)性以及在軸承表面形成潤(rùn)滑油膜的能力，潤(rùn)滑油選擇的標(biāo)準(zhǔn)是粘度。在高速或者高溫機(jī)械傳動(dòng)中的軸承，一般使用油潤(rùn)滑。油潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)是：潤(rùn)滑可靠性高、摩擦系數(shù)小、有較好的冷卻和清洗作用、同時(shí)可以使用很多種潤(rùn)滑方式以用來(lái)適應(yīng)不同的工作條件。潤(rùn)滑油潤(rùn)滑需要復(fù)雜的密封裝置以及供油設(shè)備，用來(lái)保證潤(rùn)滑油不會(huì)流失以及供油的連續(xù)性。當(dāng)軸承完全淹沒(méi)在潤(rùn)滑油中時(shí)，油面的高度要低于滾動(dòng)體中心。轉(zhuǎn)速較高情況下應(yīng)使用滴油或油霧潤(rùn)滑。4.3 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)的密封數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)密封方式有靜密封和動(dòng)密封兩大類。按密封件和零部件是否接觸分接觸式密封和非接觸式密封。密封方式有機(jī)械密封以及壓力密封。機(jī)械密封組成零件形狀復(fù)雜不容易加工屬于高要求工件，機(jī)械密封件的形狀、尺寸大小要求以及裝配的方式方法直接影響密封的可靠性和工作時(shí)間的長(zhǎng)短。。機(jī)械零部件表面精度要求高且表面干凈時(shí)通常使用壓力密封。大部分是采用密封圈密封，用油液的壓力使密封元件發(fā)生形狀改變出而完成密封要求。本次設(shè)計(jì)中軸承使用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑密封方式采用接觸式密封（密封圈密封）。油潤(rùn)滑可以降低工作中產(chǎn)生的溫度、潤(rùn)滑效果良好。接觸式密封能夠減少潤(rùn)滑油的流失同時(shí)可以防止雜質(zhì)、灰塵進(jìn)入，保證良好的工作環(huán)境。19第五章 數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給傳動(dòng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)分析5.1 技術(shù)成本分析的目的與意義技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析可以增加經(jīng)濟(jì)利益、帶動(dòng)現(xiàn)代生產(chǎn)水平，雖然生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)科學(xué)是不相同的兩個(gè)方面，但是兩者密不可分，先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)可以帶動(dòng)一個(gè)國(guó)家發(fā)展，但這一切都是要建立在優(yōu)秀的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)上。技術(shù)經(jīng)濟(jì)是利用總體計(jì)算生產(chǎn)設(shè)備以及所用原材料在不相同的時(shí)候，企業(yè)支出的本金不一樣的問(wèn)題。設(shè)計(jì)中通過(guò)對(duì)原材料的使用，加工方法設(shè)備的改變以及加工方式的改變來(lái)最大限度提升利益。通過(guò)利益分析，可以為公司帶來(lái)不同盈利額，因此合理的成本分析是機(jī)械加工生產(chǎn)中對(duì)成本規(guī)劃最有利的結(jié)果，為公司擬定經(jīng)營(yíng)方案時(shí)提供了很好的指標(biāo)。在做產(chǎn)品設(shè)計(jì)的同時(shí)，要找出直接關(guān)系到生產(chǎn)本金存在的問(wèn)題，加工生產(chǎn)前有一個(gè)好的利益分析計(jì)算能夠給企業(yè)帶來(lái)最大程度的利益效果。5.2 成本計(jì)算的依據(jù)在課題設(shè)計(jì)時(shí)統(tǒng)計(jì)出每一個(gè)組成零件的個(gè)數(shù)，以及每一個(gè)組成件的生產(chǎn)費(fèi)用就可以準(zhǔn)確的計(jì)算出總的設(shè)計(jì)費(fèi)用。依據(jù)計(jì)算公式：零件成本=材料費(fèi)用+加工工時(shí)費(fèi)用材料費(fèi)用=材料的單價(jià)×材料的毛坯重量毛坯的重量=凈重/材料的利用率原材料的利用效率：,45 鋼是 60%-70%，尼龍 1010 為 60%-70%，LY12 鋁棒為 60%-70%。工時(shí)費(fèi)：重要零件=毛坯費(fèi)用×8；普通零件=毛坯費(fèi)用×（4-5）熱處理工時(shí)的費(fèi)用熱處理零件統(tǒng)計(jì)如表 1 所示：表 1 熱處理零件統(tǒng)計(jì)20序號(hào) 名稱 材料 熱處理要求 凈重（Kg）1 法蘭 LY12 涂灰色油漆 1.382 限位塊 45 發(fā)藍(lán) 2.53 連接套 45 調(diào)制 2.254 支承套 45 調(diào)制 1.835 絲杠 45 調(diào)制 7.646 軸套 45 發(fā)藍(lán) 0.48熱處理的價(jià)格如下表 2 所示。表 2 目前熱處理的價(jià)格序號(hào) 名稱 單價(jià)（元/Kg）1 涂油漆 1.52 發(fā)藍(lán) 13 調(diào)制 1.5根據(jù)計(jì)算得出熱處理費(fèi)用為 22.55 元。5.3 成本材料的構(gòu)成5.3.1 非標(biāo)準(zhǔn)件費(fèi)用裝配圖中非標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，非標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)，如表 3 所示。表 3 非標(biāo)準(zhǔn)件統(tǒng)計(jì)序號(hào)名稱 材料 數(shù)量 凈重（Kg）1 法蘭 LY12 2 2.762 漲套 40Cr 2 0.0083 套筒 45 2 0.1874 套 40Cr 1 0.0065 接套 LY12 1 4.2836 套 45 1 0.2437 法蘭 LY12 1 0.7488 限位塊 45 1 2.5219 密封環(huán) 尼龍 1010 2 0.00110 套筒 45 3 1.4411 工作臺(tái) 45 1 15012 拖板 HT250 1 25013 左側(cè)板 45 1 3014 右側(cè)板 45 1 3045 鋼總凈重：G1=2.88Kg；尼龍凈重：G2=0.002Kg,LY12 鋁棒總凈重G6=5.171Kg；合金重：G4=0.014Kg目前，45 鋼的價(jià)格為 3400 元/噸；合金鋼的價(jià)格 5850 元/噸；尼龍 1010的價(jià)格 75000 元/噸；LY12 鋁棒的價(jià)格 28000 元/噸。45 鋼毛坯重量：（0.187+0.243+2.5+1.44+150+30+30)/0.6=357.28KgLY12 毛坯重量 ：（2.76+4.283+0.748)/0.7=11.3Kg40Cr 毛坯重量：0.02Kg材料費(fèi)=357.28*3.4+11.3*28+0.02*5.85+0.001*75=1530.92 元工時(shí)費(fèi)=1190*4.5=（1530.92-1190）*8=8082.36 元非標(biāo)準(zhǔn)件零件成本費(fèi)用=1530.92=8082.36=9613.28 元5.3.2 標(biāo)準(zhǔn)件購(gòu)買花費(fèi)裝配圖中標(biāo)準(zhǔn)件的統(tǒng)計(jì)，如表 4 所示。表 4 標(biāo)準(zhǔn)件外購(gòu)費(fèi)用統(tǒng)計(jì)序號(hào) 名稱 規(guī)格 數(shù)量 單價(jià)（元/件）1 內(nèi)六角螺釘 M6×12 12 0.22 內(nèi)六角螺釘 M8×25 25 0.23 內(nèi)六角螺釘 M6×25 6 0.24 內(nèi)六角螺釘 M8×35 20 0.25 內(nèi)六角螺釘 M8×16 4 0.26 內(nèi)六角螺釘 M4×12 2 0.27 銷 8×25 2 0.558 圓柱銷 M6×16 3 0.539 軸承 D66205 4 162210 密封圈 50×3.55 1 2.1611 密封圈 44×6 2 3.5612 內(nèi)六角螺釘 M5×10 6 0.213 螺母 M24×1.5 4 114 內(nèi)六角螺釘 M6×16 12 0.215 內(nèi)六角螺釘 M5×10 4 0.216 內(nèi)六角螺釘 M6×20 28 0.217 內(nèi)六角螺釘 M8×20 10 0.218 M8×45 1 0.219 M6×25 1 0.2標(biāo)準(zhǔn)件的外購(gòu)件費(fèi)用為 107.77 元。在本次設(shè)計(jì)中設(shè)計(jì)制造總成本為：22.55+9613.28+107.77=9743.5 元在做成本分析是購(gòu)買材料和配件要懂得貨比三家，在保證達(dá)到設(shè)計(jì)制造要求的前提下要盡可能的減少采購(gòu)成本，為企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益做考慮。23第六章 總結(jié)1、主要工作及結(jié)論在這個(gè)學(xué)期剛剛開始的時(shí)候，大部分的同學(xué)都是在玩就算是到了教室也都是在玩玩電腦，同學(xué)們要么是不了解課題無(wú)從下手要么是認(rèn)為設(shè)計(jì)并不是什么困難，主要畫畫圖和做做計(jì)算就可以了，事實(shí)上并不是這樣的，在做畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中有太多太多我們沒(méi)有學(xué)習(xí)到的內(nèi)容，它所包含的知識(shí)面太多太廣，需要我們通過(guò)查閱資料文獻(xiàn)以及利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)來(lái)學(xué)習(xí)更多的內(nèi)容。在設(shè)計(jì)過(guò)程中你會(huì)慢慢意識(shí)到大學(xué)四年學(xué)到的專業(yè)知識(shí)都太渺小，它給你帶來(lái)的幫助并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的整理以前學(xué)習(xí)的知識(shí)，更多的是在你一個(gè)人工作時(shí)自學(xué)能力；集體工作時(shí)與同學(xué)朋友之間相互學(xué)習(xí)相互探討的團(tuán)隊(duì)合作能力；鍛煉你查閱資料的能力。剛開始我同樣感覺(jué)進(jìn)給運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)不是什么困難的事，但是開始畫運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖時(shí)才方向設(shè)計(jì)中要考慮的東西好多，設(shè)計(jì)要經(jīng)濟(jì)實(shí)用感覺(jué)很好的造型好多事運(yùn)動(dòng)不了的，甚至于有一些部分根本生產(chǎn)不出來(lái)，在傳動(dòng)方面會(huì)出現(xiàn)很多缺陷，例如在剛開始設(shè)計(jì)工作臺(tái)行程是總體體積做的很大自己感覺(jué)應(yīng)該達(dá)到行程要求了，可是通過(guò)后期計(jì)算并不是這樣，需要改進(jìn)的太多。本以為在大學(xué)四年學(xué)到的東西有很多，什么東西自己都會(huì)，現(xiàn)實(shí)中也確實(shí)什么都會(huì)但都是會(huì)一點(diǎn)點(diǎn)皮毛，到了真正設(shè)計(jì)時(shí)可以說(shuō)是舉步維艱。所以在學(xué)習(xí)過(guò)程中有自己不會(huì)不了解甚至于自己不確定的方面都要虛心向老師學(xué)習(xí)，這樣才會(huì)有好的發(fā)展。通過(guò)幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)，人是不會(huì)一口吃成胖子，所以說(shuō)知識(shí)是累積起來(lái)的，你需要的是經(jīng)常查閱國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以及要放低姿態(tài)和同學(xué)們一起探討。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中不單單只要查閱資料就可以了，老師與同學(xué)們同樣可以給我們很大幫助，我們需要一起學(xué)習(xí)一起進(jìn)步，使得自己學(xué)到了很多已不是向之前那樣 60 分萬(wàn)歲的時(shí)期，感覺(jué)到自己在三個(gè)月的學(xué)習(xí)里面過(guò)的很充實(shí)，與老師同學(xué)的關(guān)系越來(lái)越好壓力也減少了很多。三個(gè)月的設(shè)計(jì)時(shí)間很快就要結(jié)束了，自己也能夠如期完成老師擬定的設(shè)計(jì)任務(wù)，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)的運(yùn)動(dòng)過(guò)程，軸承的選擇要求，軸承的支承方式要求以及滾珠絲杠副的選用多有了更深入的理解；我要很感謝在這三個(gè)月里老師和同學(xué)給我的幫助與支持。設(shè)計(jì)過(guò)程中我們從圖書館借取了大量的機(jī)械設(shè)計(jì)相關(guān)的書籍，了了更多的進(jìn)給傳動(dòng)類型，與討論組里面的同學(xué)一起探討研究，互相幫助24能夠相互分享自己的心得以及書籍共享，遇到比較復(fù)雜的問(wèn)題能夠第一時(shí)間向老師請(qǐng)教，老師解答的很詳細(xì)，老師會(huì)很認(rèn)真指導(dǎo)，幫忙解決問(wèn)題同時(shí)還會(huì)幫忙檢查我們制圖里面出現(xiàn)的錯(cuò)誤讓我們多注意細(xì)節(jié)問(wèn)題。短短三個(gè)月的時(shí)間我相信會(huì)對(duì)我將來(lái)生活有很大影響，畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中不但培養(yǎng)了我們自主學(xué)習(xí)解決困難的能力，還培養(yǎng)了我們團(tuán)隊(duì)合作資源共享以及社會(huì)交際能力。可能最終我的設(shè)計(jì)成果并不是很理想，但我同樣收獲了很多很多，通過(guò)自己雙手完成的東西自己都會(huì)感覺(jué)是美好的，可能作品有所不知但是我認(rèn)為學(xué)校安排畢業(yè)設(shè)計(jì)并不是單單的想要我們?cè)O(shè)計(jì)的成果，更重要的是鍛煉我們的自學(xué)與交流能力。二、發(fā)展與展望數(shù)控銑床 X 軸進(jìn)給系統(tǒng)正往高精度高傳動(dòng)效果方向發(fā)展，進(jìn)給系統(tǒng)是數(shù)控機(jī)床上不可缺少的部分，我國(guó)在進(jìn)給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面有很大發(fā)展傳動(dòng)的準(zhǔn)確性、傳動(dòng)靈敏性都提高了很多。我相信進(jìn)給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在未來(lái)發(fā)展中會(huì)越來(lái)越完善，越來(lái)越人性化智能化，未來(lái)的機(jī)械行業(yè)值得我們期待，值得我們?nèi)ヅ?。三、存在的?wèn)題1.設(shè)計(jì)方案不完善設(shè)計(jì)初期沒(méi)有明確的設(shè)計(jì)方案，前一分鐘文獻(xiàn)，過(guò)了一會(huì)又開始做尺寸計(jì)算，沒(méi)多久又開始做裝配圖以及零件圖繪制，自己都不知道先做什么后做什么。設(shè)計(jì)過(guò)程中不考慮先后順序，想到哪里就做到哪里，結(jié)果做好的東西也非常亂沒(méi)有一點(diǎn)點(diǎn)完整的東西，什么東西都做的亂七八糟的，自己都不知道重點(diǎn)是什么。2.自學(xué)能力薄弱在設(shè)計(jì)中難免會(huì)遇到一些國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與一些專用零件的設(shè)計(jì)與選擇，只時(shí)候就需要自己去上網(wǎng)或者使用書籍查閱資料，然而這并不是簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單的，自己能夠查到的資料什么有限，然后只能一直去問(wèn)指導(dǎo)老師，可是老師還需要上課這難免會(huì)有不方便的時(shí)候，而且老師又不是你一個(gè)人的，所以需要我們自己能夠有足夠的自學(xué)能力，懂得如何查閱資料如何利用文獻(xiàn)。3.專業(yè)基礎(chǔ)薄弱對(duì)于以前學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)了解迷糊，看到需要用到的知識(shí)點(diǎn)非常熟悉卻又想不起來(lái)具體細(xì)節(jié)方面，沒(méi)有更深入的理解。這就表明我們所學(xué)習(xí)到的知識(shí)十分薄弱，這需要我們花更多的時(shí)間去學(xué)習(xí)，通過(guò)查閱資料來(lái)鞏固我們之前所學(xué)習(xí)過(guò)的專業(yè)知識(shí)。254.知識(shí)面不廣由于四年大學(xué)學(xué)習(xí)都是以考試過(guò)關(guān)為主，所以學(xué)習(xí)的知識(shí)面不廣，主要就是學(xué)習(xí)一些考試要考到的東西，其它的專業(yè)知識(shí)都是某一方面懂一點(diǎn)點(diǎn)，卻又說(shuō)不出來(lái)具體的工作原理，沒(méi)有做深入理解知識(shí)面太狹窄了。5 繪圖的功底不扎實(shí)在三個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)中會(huì)經(jīng)常使用 AUTACAD、CAXA 等制圖軟件，在畫圖過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)很多錯(cuò)誤甚至于會(huì)出現(xiàn)不會(huì)使用的功能命令，比如形狀位置公差與剖面線的使用以及圖層使用等等問(wèn)題，綜合來(lái)說(shuō)是自己對(duì)于機(jī)械制圖功能軟件了解不深，以及對(duì)于制圖中所使用的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)理解的不全面使得在裝配圖與零件圖繪制過(guò)程中做了很多無(wú)用功。機(jī)械制圖是機(jī)械設(shè)計(jì)者必須掌握的基礎(chǔ)，唯有熟悉掌握畫圖工具以及深入了解機(jī)械制圖國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)才能夠算是一位合格的設(shè)計(jì)師。