立式加工中心工作臺(tái)及部分零件設(shè)計(jì)
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任務(wù)書(shū)
學(xué)院
專業(yè)
題 目 立式加工中心工作臺(tái)及部分零件設(shè)計(jì)
學(xué)生姓名 學(xué) 號(hào)
起訖日期
指導(dǎo)教師姓名（簽名）
指導(dǎo)教師職稱
指導(dǎo)教師工作單位
院（系）領(lǐng)導(dǎo)簽名
下發(fā)任務(wù)書(shū)日期 ： 年 月 日
題 目
立式加工中心工作臺(tái)及部分零件設(shè)計(jì)
論文時(shí)間
課題的主要內(nèi)容及要求(含技術(shù)要求、圖表要求等)
本次設(shè)計(jì)的加工中心的工作臺(tái)尺寸為800350，在了解加工中心工作原理的基礎(chǔ)上，能完成的工作臺(tái)的設(shè)計(jì)及其零件圖；
課題的實(shí)施的方法、步驟及工作量要求
課題實(shí)施辦法：
1. 查詢國(guó)內(nèi)外各種參考資料；
2. 完成開(kāi)題報(bào)告一份；
3. 要求學(xué)生掌握常用工程繪圖軟件使用方法。
4. 翻譯不少于5000字的相關(guān)專業(yè)英文資料；
5. 完成設(shè)計(jì)論文一份。
6. 完成結(jié)構(gòu)裝配圖和零件圖若干；總圖量：A0 3張
指定參考文獻(xiàn)
[1]李洪．機(jī)械加工工藝手冊(cè)[M]． 北京大學(xué)出版社,2008
[2]夏田．?dāng)?shù)控加工中心設(shè)計(jì)[M]．化學(xué)工業(yè)出版社,2009
[3]陳家芳．實(shí)用金屬切削加工工藝手冊(cè)[M]．上?？茖W(xué)技術(shù)出版,2013
[4]成大先．機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)[M]． 化學(xué)工業(yè)出版社,2005
[5]趙如福．金屬加工工藝人員手冊(cè)[M]． 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社,2010
[6]文懷興 夏田．?dāng)?shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M]． 化學(xué)工業(yè)出版社,2012
[7]韓鴻鸞 容維芝．?dāng)?shù)控機(jī)床的結(jié)構(gòu)與維修[M]． 機(jī)械工業(yè)出版社,2008
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[9]王愛(ài)玲．現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床[M]． 國(guó)防工業(yè)出版社,2012
[10]文懷興．?dāng)?shù)控銑床設(shè)計(jì)[M]． 化學(xué)工業(yè)出版社,2009
[11]戴曙．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)[M]． 機(jī)械工業(yè)出版社,2008
[12]范云漲 陳兆年．金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)[M]． 機(jī)械工業(yè)出版社,2010 [10] Gavankar p. Obstacles in the true integration of CAD And CAM[J].IEL, computer integrated manufacturing, 1992
[13] Barber, K. S. A feature-based CAD representation enabling case-based planning across multiple manufacturing applications[J]..IEl, Intelligent Control, 1995
設(shè)計(jì)進(jìn)度計(jì)劃(結(jié)合自己的課題進(jìn)行安排和編寫）
20XX年3月 2 日－
20XX年 3 月 15 日
課題調(diào)研、查閱文獻(xiàn)，完成外文翻譯和開(kāi)題報(bào)告
20XX年 3月16 日－
20XX年 4 月 19 日
分析設(shè)計(jì)階段一：設(shè)計(jì)計(jì)算及繪制零件圖草圖
20XX年4月 20 日－
20XX年 4 月 26 日
中期檢查與整改
20XX年 4月 27 日－
20XX年 6 月7 日
分析設(shè)計(jì)及計(jì)算階段二：設(shè)計(jì)校核及繪制零件圖、裝配圖
20XX年 6月8 日－
20XX年6 月 14 日
打印、裝訂、評(píng)閱、答辯資格審查
20XX年 6月15 日－
20XX年 6月 21日
畢業(yè)答辯
備注
注：表格欄高不夠可自行增加。此表由指導(dǎo)教師在設(shè)計(jì)工作開(kāi)始前填寫，每位畢業(yè)生兩份，一份發(fā)給學(xué)生，一份交院（系）留存。
開(kāi)題報(bào)告
題 目
立式加工中心工作臺(tái)及部分零件
學(xué)生姓名、學(xué)號(hào)
專業(yè)
指導(dǎo)教師姓名
職稱
一 選題背景和意義
加工中心是一種在計(jì)算機(jī)控制下帶有自動(dòng)換刀系統(tǒng)的能完成多工序復(fù)合加工的自動(dòng)化機(jī)床，并正向高速高效、高精度、模塊化、網(wǎng)絡(luò)化和復(fù)合化方向發(fā)展。由于加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機(jī)械加工設(shè)備，其生產(chǎn)效率高、柔性好、一機(jī)多用和易于加工復(fù)雜的曲線、曲面零件等特點(diǎn)，早已成為工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家軍民機(jī)械工業(yè)的主力加工設(shè)備。 一個(gè)國(guó)家的加工中心擁有量、消費(fèi)量及總體技術(shù)水平與這個(gè)國(guó)家機(jī)械工業(yè)的加工制造技術(shù)水平息息相關(guān)。我國(guó)的加工中心從70年代開(kāi)始，已有很大發(fā)展，但技術(shù)、品種和數(shù)量上都還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)我國(guó)的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)發(fā)展的需要。
1.1國(guó)內(nèi)加工中心的發(fā)展
進(jìn)入21世紀(jì)以后，中國(guó)加工中心的消費(fèi)量隨著軍民機(jī)械工業(yè)的大規(guī)模技術(shù)改造而迅速增長(zhǎng)，如2001年中國(guó)加工中心的消費(fèi)量?jī)H為2662臺(tái)（其中進(jìn)口2290臺(tái)），而同年美國(guó)、日本和德國(guó)的加工中心消費(fèi)量分別為11505、6090和5291臺(tái)。到了2005年，中國(guó)加工中心的消費(fèi)量猛增至約13200臺(tái)（估計(jì)值，加工中心的產(chǎn)量數(shù)據(jù)未公布），其中進(jìn)口10343臺(tái)。2005年加工中心的消費(fèi)量是2001年的4.96倍，年均增幅達(dá)49.2%，一舉超過(guò)美、日、德諸國(guó)，成為世界上消費(fèi)加工中心最多的國(guó)家。
根據(jù)《機(jī)械工人》雜志社等單位的調(diào)查，從近600份重點(diǎn)用戶的有效問(wèn)卷中得出的結(jié)果是，加工中心機(jī)床的應(yīng)用已遍及全國(guó)26個(gè)行業(yè)，其中汽車、摩托車及其零部件制造業(yè)占24%，航空航天和軍工行業(yè)占18%，機(jī)床工具業(yè)占11%，模具行業(yè)占8%，輕工機(jī)械行業(yè)占4%。在這些企業(yè)擁有的加工中心中，雖然普及型的立式和臥式加工中心仍占多數(shù)，但多軸聯(lián)動(dòng)、高速、大型精密等高檔加工中心也占有一定比重，如在所調(diào)查的近600戶用戶中，擁有5軸聯(lián)動(dòng)加工中心的占24%。說(shuō)明中國(guó)市場(chǎng)消費(fèi)的加工中心雖然以普及型的中檔機(jī)為主，但高檔機(jī)在消費(fèi)量中所占比重估計(jì)已達(dá)15%至20%。 中國(guó)消費(fèi)的加工中心大部分依靠進(jìn)口（2005年進(jìn)口量占消費(fèi)量的七成多），進(jìn)口金額12.97億美元，居各類機(jī)床進(jìn)口額之首，主要從日本、中國(guó)臺(tái)灣、德國(guó)和韓國(guó)等地進(jìn)口。2006年上半年，中國(guó)進(jìn)口加工中心5511臺(tái)，金額6.88億美元，同比分別增長(zhǎng)20%和11%，仍保持兩位數(shù)增長(zhǎng)，說(shuō)明中國(guó)加工中心市場(chǎng)的規(guī)模還有增長(zhǎng)空間。
1.2國(guó)外加工中心的發(fā)展
近年來(lái)，加工中心作為數(shù)控機(jī)床的重要代表性產(chǎn)品，頻繁出現(xiàn)在世界四大國(guó)際機(jī)床展上，世界各大機(jī)床商紛紛在展會(huì)上展示各公司新研究的加工中心，加工中心制造技術(shù)已成為各展會(huì)的重頭戲?？偟膩?lái)說(shuō)，加工中心的技術(shù)趨勢(shì)是高效、高精、高速，同時(shí)也可以看到五軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、機(jī)床的復(fù)合化、與機(jī)器人有效的結(jié)合以及“綠色生態(tài)機(jī)床”是當(dāng)前加工中心發(fā)展的主要方向。
二 研究?jī)?nèi)容（含課題關(guān)鍵問(wèn)題及難點(diǎn)）
2.1主要設(shè)計(jì)參數(shù)
工作臺(tái)、工件和夾具總質(zhì)量m=833kg(重力W=8500N)，工作臺(tái)行程650mm，工作臺(tái)快進(jìn)速度15000mm/min,工作臺(tái)采用貼塑導(dǎo)軌,動(dòng)摩擦系數(shù)為0.15，靜摩擦系數(shù)為0.2，工作臺(tái)定位精度為0.04mm，重復(fù)定位精度為0.02mm，機(jī)床的工作壽命為20000h。采用伺服電機(jī)，額定功率5.5kw，強(qiáng)力切削時(shí)銑刀直徑125mm，主軸轉(zhuǎn)速350r/min.
2.2設(shè)計(jì)的總體步驟和思路
立式加工中心工作臺(tái)設(shè)計(jì)：
（1）工作臺(tái)工作面尺寸（寬度×長(zhǎng)度）確定為800mm×350mm。
（2）工作臺(tái)導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，在與之相配的動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)畫面上貼聚四氟乙烯導(dǎo)軌板。同 時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面的間隙，在背板上通過(guò)設(shè)計(jì)偏心輪結(jié)構(gòu)來(lái)消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺(tái)導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼膜。
（3）對(duì)滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊，并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行拉伸預(yù)。
（4）采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。
（5）采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠連接。
2.3 設(shè)計(jì)關(guān)鍵及重難點(diǎn)
（1）滾珠絲杠螺母副的選型和計(jì)算
（2）導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算
（3）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力
（4）滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算
2.4 準(zhǔn)備情況
我已認(rèn)真的查閱了與本次設(shè)計(jì)的相關(guān)資料，掌握了CAXA 的一般使用方法，對(duì)立式加工中心工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)組成和需要計(jì)算的部分有了初步的了解。
2. 5 預(yù)期成果
1. 查詢國(guó)內(nèi)外各種參考資料；
2. 完成開(kāi)題報(bào)告一份；
3. 要求學(xué)生掌握常用工程繪圖軟件使用方法。
4. 翻譯不少于5000字的相關(guān)專業(yè)英文資料；
5. 完成畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一份。
6. 完成結(jié)構(gòu)裝配圖和零件圖若干；總圖量：A0 3張
2.6 工作計(jì)劃
20XX年 3月 2 日－20XX年 4 月 15 日：課題調(diào)研、查閱文獻(xiàn)，完成外文翻譯和開(kāi)題報(bào)告
20XX年 3月11日－20XX年 4 月 14 日：分析設(shè)計(jì)階段一設(shè)計(jì)計(jì)算及繪制零件圖草圖
20XX年 4月20日－20XX年 4 月 26 日：中期檢查與整改
20XX年 4月27日－20XX年 6 月 7 日：分析設(shè)計(jì)及計(jì)算階段二：設(shè)計(jì)校核及繪制零件圖、裝配圖
20XX年 6月 8 日－20XX年 6 月 14 日：打印、裝訂、評(píng)閱、答辯資格審查
20XX年 6月 3 日－20XX年 6 月 14 日：畢業(yè)答辯
三 調(diào)研報(bào)告（或文獻(xiàn)綜述）
3.1加工中心概述
加工中心是一種功能較全的自動(dòng)化加工機(jī)床。它把切削、銑削、鏜削和鉆削等功能集中在一臺(tái)設(shè)備上，使其具有多種工藝功能。加工中心自問(wèn)世至今世界各國(guó)出現(xiàn)了各種類型的加工中心，雖然外形各異，但從總體結(jié)構(gòu)來(lái)看主要由以下幾大部分組成。
（1）基礎(chǔ)部件 由床身、立柱、工作臺(tái)等組成。它們是加工中心的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，它們不僅要承受加工中心的靜載荷，還要承受切削加工時(shí)產(chǎn)生的切削負(fù)載，所以要求加工中心的基礎(chǔ)部件必須有足夠的剛度。這些大件可以是鑄鐵件也可以是焊接而成的鋼結(jié)構(gòu)件，它們是加工中心中體積和重量最大的部件。
（2）主軸部件 由主軸伺服電源、主軸電動(dòng)機(jī)、主軸箱、主軸、主軸軸承和傳動(dòng)軸等零件組成。主軸的啟動(dòng)、停止、變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過(guò)裝在主軸上的刀具參與切削運(yùn)動(dòng)，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞對(duì)加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動(dòng)態(tài)剛度、加工精度等。
（3）數(shù)控系統(tǒng) 單臺(tái)加工中心的數(shù)控部分由CNC裝置、可編程序控制器、伺服驅(qū)動(dòng)裝置以及電動(dòng)機(jī)等部分組成。CNC裝置是一種位置控制系統(tǒng)，其控制過(guò)程根據(jù)輸入的信息進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、差補(bǔ)運(yùn)算，獲得理想的運(yùn)動(dòng)軌跡信息，然后輸出到執(zhí)行部件，加工出所需要的工件?？删幊绦蚩刂破鳎≒LC）替代一般機(jī)床中機(jī)床電器柜，執(zhí)行數(shù)控系統(tǒng)指令，控制機(jī)床執(zhí)行動(dòng)作。數(shù)控系統(tǒng)主要功能有：控制功能、進(jìn)給功能、主軸功能、輔助功能、刀具功能和第二輔助功能、補(bǔ)償功能、字符圖形顯示功能、自動(dòng)診斷功能、通信功能、人機(jī)對(duì)話程序編制功能等。數(shù)控系統(tǒng)是加工中心執(zhí)行順序控制功能和完成加工過(guò)程的控制中心。
（4）自動(dòng)換刀系統(tǒng) 該系統(tǒng)是加工中心區(qū)別于其他數(shù)控機(jī)床的典型裝置，它解決工件一次裝夾后多工序連續(xù)加工中，工序與工序間的刀具自動(dòng)儲(chǔ)存、選擇、搬運(yùn)和交換任務(wù)。它由刀庫(kù)、機(jī)械手、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件組成。
（5）自動(dòng)托盤交換系統(tǒng) 有的加工中心為了實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步的無(wú)人化運(yùn)行或進(jìn)一步縮短非切削時(shí)間，采用多個(gè)自動(dòng)交換工作臺(tái)方式儲(chǔ)備工件。一個(gè)工件安裝在工作臺(tái)上加工的同時(shí)，另外一個(gè)或幾個(gè)可交換的工作臺(tái)面上還可以裝些別的工件。當(dāng)完成一個(gè)托盤上工件的加工后，便自動(dòng)交換托盤，進(jìn)行新零件的加工，這樣可以減少輔助時(shí)間，提高加工效率。
（6）輔助裝置 包括潤(rùn)滑、冷卻、排泄、防護(hù)、液壓、氣動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)等部分。這些裝置雖然不直接參與切削運(yùn)動(dòng)，但對(duì)加工中心的加工效率、加工精度和可靠性起著保障作用，因此也是加工中心不可缺少的部分。
3.2加工中心的分類及特點(diǎn)：
（1） 按工藝用途分為鏜銑加工中心、鉆削加工中心、車削加工中心、復(fù)合加工中心。
（2） 按機(jī)床形態(tài)分為立式加工中心、臥式加工中心、龍門式加工中心、虛軸加工中心。
（3） 按加工精度分為普通加工中心、高精度加工中心。
加工中心的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：
（1） 機(jī)床的剛度高、抗震性好。
（2） 機(jī)床的傳動(dòng)系結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳遞精度高、速度快。
（3） 主軸系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，無(wú)齒輪箱變速系統(tǒng)。
（4） 加工中心的導(dǎo)軌采用了耐磨材料和新結(jié)構(gòu)，能長(zhǎng)期保持導(dǎo)軌的精度。
（5） 控制系統(tǒng)功能較全，其智能化程度越來(lái)越高。
3.3加工中心發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)
立式加工中心是一種備有刀庫(kù)并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。它是適應(yīng)省力、省時(shí)和節(jié)能的時(shí)代要求而迅速發(fā)展起來(lái)的，它綜合了機(jī)械技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)、氣動(dòng)技術(shù)、拖動(dòng)技術(shù)、現(xiàn)代控制理論、測(cè)量及傳感技術(shù)以及通訊診斷、刀具和編程技術(shù)的高科技產(chǎn)品，將數(shù)控銑床、數(shù)控鏜床、數(shù)控鉆床的功能并聚集在一臺(tái)加工設(shè)備上，且增設(shè)有自動(dòng)換刀裝置和刀庫(kù)，可在一次安裝工件后，數(shù)控系統(tǒng)控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其它輔助功能；依次完成多面和多工序的端平面、孔系、內(nèi)外倒角、環(huán)形槽及攻螺紋等加工。
未來(lái)的一段時(shí)間內(nèi)，立式加工中心的發(fā)展趨勢(shì)包括以下幾個(gè)方面：
（1) 智能化
智能化雖然不是一個(gè)新興名詞，但“數(shù)控機(jī)床的智能化”依然處于研究起步階段，還沒(méi)有確切的內(nèi)容和概念。在本屆展覽會(huì)“機(jī)械制造前瞻性技術(shù)國(guó)際論壇”上，專家對(duì)智能化做了一個(gè)形象比喻，說(shuō)智能化的機(jī)床只需要一個(gè)人和一條狗，人的主要作用是照顧狗，狗的主要作用是防止人去亂動(dòng)機(jī)床。論壇上，Mazak公司的山琦高嗣先生對(duì)“數(shù)控機(jī)床的智能化”從7 個(gè)方面進(jìn)行了闡述，即智能化主軸監(jiān)控功能、智能化熱位移補(bǔ)償功能、智能化維護(hù)監(jiān)控功能、智能化振動(dòng)防止功能、智能化防止干涉功能、語(yǔ)音導(dǎo)航功能、智能化平衡失調(diào)檢測(cè)功能。這些功能技術(shù)，就機(jī)床本身而言，是值得國(guó)內(nèi)機(jī)床企業(yè)去研究、應(yīng)用的。
(2) 復(fù)合化
一臺(tái)機(jī)床就是一個(gè)加工廠的理念早被人們接受，一次裝夾完全加工的技術(shù)已經(jīng)得到應(yīng)用，在立式加工中心機(jī)床上集成車削功能的機(jī)床也已問(wèn)世。相信，針對(duì)用戶的多樣化需求研發(fā)多功能復(fù)合機(jī)床和專用復(fù)合機(jī)床將是未來(lái)立式加工中心技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的制高點(diǎn)。
(3) 精密化
制造業(yè)精度越來(lái)越高，也要求機(jī)床精度更高。因而立式加工中心也會(huì)向高精度方向發(fā)展。
(4) 高速度高效率
速度和效率并未發(fā)展至極值，因此，立式加工中心依然會(huì)向更高速度更高效率方向發(fā)展。
(5) 綠色機(jī)床、安全環(huán)保
安全環(huán)保、節(jié)能減排，既是人類生存生活的需要，也是工業(yè)化進(jìn)程中技術(shù)發(fā)展之必須面對(duì)的問(wèn)題。所以，各國(guó)通過(guò)立法、標(biāo)準(zhǔn)等措施設(shè)置貿(mào)易壁壘，因此，未來(lái)對(duì)機(jī)床產(chǎn)品的要求將更高。這既是必然的技術(shù)發(fā)展方向，也將是未來(lái)競(jìng)爭(zhēng)制勝的重要的技術(shù)指標(biāo)。
3.4結(jié)語(yǔ)
目前世界上工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入新的技術(shù)革命時(shí)代。而我國(guó)目前仍然處在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)周期化階段，起點(diǎn)低、設(shè)備落后，相對(duì)發(fā)達(dá)國(guó)家落后20年左右。如果我國(guó)能從國(guó)外工業(yè)發(fā)展中總結(jié)經(jīng)驗(yàn)、大膽創(chuàng)新、積極合作，將可加快我國(guó)起重機(jī)械工業(yè)發(fā)展的步伐。
四、參考文獻(xiàn)
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學(xué)生簽名： 年 月 日
指導(dǎo)教師批閱意見(jiàn)
指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日
題 目 立式加工中心工作臺(tái)及部分零件設(shè)計(jì)
學(xué)院 專業(yè)
學(xué)生姓名 學(xué)號(hào)
指導(dǎo)教師 職稱
指導(dǎo)教師工作單位
起訖日期
摘 要
加工中心是一套通用的高科技處理設(shè)備，它代表了國(guó)家的設(shè)計(jì)水平，降低勞動(dòng)成本，并產(chǎn)生一個(gè)顯著提高了工作效率，改善工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)力和數(shù)控機(jī)床技術(shù)工具的重要地位和今天的機(jī)械制造行業(yè)，并顯示在該國(guó)的重點(diǎn)行業(yè)的現(xiàn)代化建設(shè)的戰(zhàn)略作用，提升改造和自動(dòng)化。它已成為傳統(tǒng)機(jī)械制造業(yè)的，靈活的，以紀(jì)念生產(chǎn)一體化的重要手段。
數(shù)控精密工作臺(tái)的構(gòu)成要素是使用定向直線導(dǎo)軌球軸承運(yùn)行時(shí)，滾珠螺桿的移動(dòng)。它被廣泛應(yīng)用于測(cè)量，激光焊接，激光切割，焊接，鉆孔，插件，小數(shù)控機(jī)床，線掃描，并在雕塑和銑床和實(shí)踐教育和其他機(jī)會(huì)已被使用。
關(guān)鍵詞：加工中心；數(shù)控；工作臺(tái)
ABSTRACT
Machining Center is a common set of high-tech processing equipment, which represents the country's level design, reduce labor costs, and produce a significantly improved work efficiency, improve the working environment, reducing the importance of workers' labor and technical tools and CNC machine tools today's machinery manufacturing industry, and shows the strategic role of the modernization of the country's key industries in, enhance the transformation and automation. It has become the traditional mechanical manufacturing, flexible, an important means to commemorate production integration.
CNC precision table elements is to use directional linear guide ball bearings running, ball screw movement. High precision, high efficiency, long life, low wear, low energy, low coefficient of friction, it is this versatility in a compact. It is widely used measurement, laser welding, laser cutting, welding, drilling, plug-ins, a small CNC machine tools, line scan, and has been used in sculpture and milling and practical education and other opportunities.
Keywords: machining centers; NC; Table
目 錄
第一章 緒論 …………………………………………………………………………1
1.1課題背景 ……………………………………………………………………………1
1.2課題選材 ………………………………………………………………………1
第二章 數(shù)控機(jī)床的概述 ……………………………………………………3
2.1概述………………………………………………………………………………3
2.2數(shù)控機(jī)床的分類…………………………………………………………………5
2.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與作用…………………………………………………………8
第3章 加工中心簡(jiǎn)介 ………………………………………………………………10
3.1加工中心分類……………………………………………………………………10
3.2加工中心組成……………………………………………………………………10
3.3加工中心特點(diǎn)……………………………………………………………………11
第4章 工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)…………………………………………………13
4.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì)……………………………………………………………………13
4.2滾珠絲杠副的計(jì)算、選用………………………………………………………13
4.3滾珠絲杠的計(jì)算和校核…………………………………………………………20
4.4滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)…………………………………………………………24
4.5進(jìn)給電機(jī)的選擇…………………………………………………………………25
4.6導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)………………………………………………………………………28
結(jié)束語(yǔ) …………………………………………………………………………………30
致謝 ……………………………………………………………………………………31
參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………32
第一章 緒論
1.1課題背景
1.1.1立式加工中心簡(jiǎn)介
刀庫(kù)和自動(dòng)換刀立式加工中心，你可以工作在特定范圍內(nèi)的各種數(shù)控機(jī)床加工操作。處理是在各部分的特性的中心，是如下。份的夾具后進(jìn)行處理，數(shù)控自動(dòng)選擇另一個(gè)進(jìn)程，改變工具可以用來(lái)控制機(jī)器。加工中心自動(dòng)完成的各種處理不集中，以避免操作錯(cuò)誤，降低了工作夾具，調(diào)整時(shí)間和工件和機(jī)器周轉(zhuǎn)措施的處理和儲(chǔ)存時(shí)間，因此，能夠極大地提高處理效率和準(zhǔn)確性，并具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。
1.2課題選材
機(jī)械化和自動(dòng)化工業(yè)生產(chǎn)是社會(huì)專業(yè)的集中，高節(jié)奏的加快。機(jī)械制造中高精度，高穩(wěn)定性，高效率的數(shù)控機(jī)床，高適應(yīng)性方向的發(fā)展?；谠谥行图靶⌒蛿?shù)控機(jī)床的效率，在保持原來(lái)的同時(shí)，小型化已變得日益重要。
1.1.2選題意義
目前，研究和新技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中數(shù)控機(jī)床的世界，一直緊扣中國(guó)的經(jīng)濟(jì)形勢(shì)。機(jī)床行業(yè)和相互促進(jìn)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展時(shí)代的21世紀(jì)的知識(shí)覺(jué)醒，新技術(shù)的重要作用發(fā)揮人民的很多知識(shí)，機(jī)床行業(yè)作為基礎(chǔ)，機(jī)械制造行業(yè)，其重要性和戰(zhàn)略意義變得更加明顯。從全球來(lái)看，研究和開(kāi)發(fā)，新材料，新結(jié)構(gòu)，新單元，猛烈一直有一個(gè)新的元素，那就是削減硬超材料和特種復(fù)合材料和復(fù)雜零件是困難的，不規(guī)則的表面用于加工，同時(shí)，我們也有更多的需求。
我國(guó)是世界上最大的機(jī)床原籍國(guó)，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)即使是在數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力，我們正面臨著一個(gè)艱難的局面，甚至仍然很低。這種現(xiàn)象，有除業(yè)務(wù)，從產(chǎn)品的高品質(zhì)的外部和促銷最好的原因，其中最重要的原因，開(kāi)發(fā)周期的長(zhǎng)度的一個(gè)新產(chǎn)品（基本型，突變體，特殊工具，包括一臺(tái)機(jī)器）是，它不能是對(duì)誰(shuí)需要提供令人滿意的產(chǎn)品的用戶。
1.1.3本設(shè)計(jì)主要工作及結(jié)構(gòu)
本設(shè)計(jì)對(duì)800×350加工中心工作臺(tái)以及部分零件主要參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)。相對(duì)于更常規(guī)的數(shù)控銑床的設(shè)計(jì)，該工作臺(tái)寬一點(diǎn)。工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分也發(fā)生變化，也可以使用本機(jī)的工作臺(tái)進(jìn)給，是一個(gè)四向和其他載荷滾動(dòng)導(dǎo)軌，低摩擦，與運(yùn)動(dòng)精度特性相比，導(dǎo)軌和滑動(dòng)導(dǎo)軌，從而增強(qiáng)了精密加工中心。
第1章闡明課題的背景及意亦；第2章主要敘述了數(shù)控的定義，數(shù)控機(jī)床的基本組成特點(diǎn)以及機(jī)床的應(yīng)用和發(fā)展；第3章主要講述了加工中心的基本組成，分類和特點(diǎn)；第4章主要講述了數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)，提出了機(jī)床總體設(shè)計(jì)要求和加工中心布局的影響因素及設(shè)計(jì)步驟，同時(shí)提出本課題的布局；第5章主要設(shè)計(jì)了工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)，確定了驅(qū)動(dòng)部件，對(duì)切削力的計(jì)算以及滾珠絲桿的較核和驗(yàn)算，材料的選擇和潤(rùn)滑的措施。
第二章 數(shù)控機(jī)床的概述
2.1概述
2.1.1數(shù)控的定義
用數(shù)字指令來(lái)控制機(jī)械動(dòng)作的一種方式。數(shù)控機(jī)床就是指采用了數(shù)控技術(shù)，用數(shù)字指令控制機(jī)床刀具移動(dòng)的軌跡。通過(guò)信息用代碼化的數(shù)字指令穿孔在直待或卡片上或者其他控制媒體上。該信息送入數(shù)控裝置，經(jīng)過(guò)處理與計(jì)算，發(fā)出各種控制信號(hào)，控制機(jī)床的刀具與工件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)按工作圖紙要求的形狀與寸筋骨的，自動(dòng)地把零件加工出來(lái)。
2.1.2數(shù)控機(jī)床的組成及特點(diǎn)
1.數(shù)控機(jī)床的組成
數(shù)控機(jī)床主要由程序、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床組成，如圖2.1所示。
圖2.1數(shù)控機(jī)床的組成
程序是對(duì)于所有包含在加工零件信息，媒體計(jì)劃。零件加工過(guò)程中，工藝參數(shù)，位移數(shù)據(jù)，并斷開(kāi)連接。程序載體通常有磁盤和磁帶等。
數(shù)控系統(tǒng)一般由輸入/輸出裝置、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、機(jī)床電器控制裝置四部分組成，機(jī)床為被控制對(duì)象。這是高度集成的。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器的控制，有必要有一些過(guò)程參數(shù)的信息，和使用所述幾何描述的刀具和工件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，將描述的處理步驟您必須使用。例如：速度，主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給主軸旋轉(zhuǎn)，具有特定格式.此信息的形式處理的文件（即，稱為正常加工程序）被存儲(chǔ)在（磁帶，磁帶，等等，等等沖孔盤）的信息載體，向上通過(guò)直接機(jī)床隨后（或數(shù)字控制系統(tǒng)對(duì)應(yīng)鍵盤輸入，或輸入通過(guò)讀取數(shù)控系統(tǒng)），通過(guò)它的編碼，然后與加工件為的操作。通用數(shù)控設(shè)備和軟件研究的重大進(jìn)展的智能全功能的開(kāi)放式架構(gòu)的硬件和發(fā)展。數(shù)控加工的自動(dòng)化技術(shù)，是核心技術(shù)關(guān)系到國(guó)家戰(zhàn)略地位水平數(shù)控機(jī)床的基礎(chǔ)上，它不會(huì)反映綜合國(guó)力的水平。伺服系統(tǒng)已配置與伺服馬達(dá)和伺服驅(qū)動(dòng)裝置由所述執(zhí)行單元的數(shù)控系統(tǒng)。數(shù)控裝置中，為了完成零件的自動(dòng)加工，以便接收一個(gè)指令脈沖信號(hào)，機(jī)器的運(yùn)行速度，方向和進(jìn)料，是其基本的控制功能。
數(shù)控系統(tǒng)一般由伺服系統(tǒng)和數(shù)控裝置組成。
機(jī)床，包括機(jī)器的主要運(yùn)動(dòng)部件以及基本部件，總稱為主機(jī)。其中提供給移動(dòng)部件，組件和所述底座，立柱，鞍座，刀架，導(dǎo)軌運(yùn)行的數(shù)控機(jī)床，如軸的主運(yùn)動(dòng)與進(jìn)給一般機(jī)器，是從行使不同，因?yàn)樗鼈兪怯瑟?dú)立的伺服驅(qū)動(dòng)，很短的驅(qū)動(dòng)鏈，它是一個(gè)相對(duì)簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)。為了保證數(shù)控機(jī)床的快速響應(yīng)，數(shù)控機(jī)床廣泛精密滾珠絲桿也將直線滾動(dòng)導(dǎo)軌使用。與此同時(shí)，冷卻，如以促進(jìn)全功能，自動(dòng)排屑，自動(dòng)潤(rùn)滑的數(shù)控機(jī)床，一些很好的設(shè)施，如保護(hù)刀具。此外，高精密數(shù)控機(jī)床，高效率和高度自動(dòng)化的過(guò)程，也為了保證數(shù)控機(jī)床等機(jī)械結(jié)構(gòu)，它可以產(chǎn)生很大的改變。
2. 數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)
與其他加工設(shè)備相比，數(shù)控機(jī)床具有如下顯著特點(diǎn)：
(1) 能加工復(fù)雜型的零件，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和柔性。
(2) 可以保證較高的加工精度，并且產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，一致性好。
(3) 具有較高的生成效率。
(4) 便于聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管理及規(guī)模大的自動(dòng)化生產(chǎn)。
2.1.3數(shù)控機(jī)床的主要技術(shù)參數(shù)
1. 主要規(guī)格尺寸
床身上和刀架上的最大工件回轉(zhuǎn)直徑、加工零件的最大工件長(zhǎng)度和產(chǎn)品的最大車削直徑等是數(shù)控車床的主要規(guī)格。銑床和加工中心的尺寸有工作臺(tái)面尺寸、T形槽、工作行程等。
2. 主軸系統(tǒng)
主軸抗破壞性好，穩(wěn)定性高。如今數(shù)控機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速一般都能達(dá)到5000r/min～10000r/min有的更高。
2.2數(shù)控機(jī)床的分類
2.2.1按數(shù)控機(jī)床 運(yùn)動(dòng)軌跡分類
1.點(diǎn)位數(shù)控系統(tǒng)
如數(shù)控機(jī)床的要求，以確保正確的定位點(diǎn)和點(diǎn)。這是因?yàn)檫@兩個(gè)點(diǎn)之間的軌道，其中所述行程終點(diǎn)不是絕對(duì)必要的，可以控制的座標(biāo)值。通過(guò)切割控制點(diǎn)孔機(jī)只的情況下，你不需要讓孔刀具運(yùn)動(dòng)的精確坐標(biāo)。如圖2.2所示。
圖2.2點(diǎn)位控制
2.直線數(shù)控系統(tǒng)
這種類型的數(shù)控機(jī)床，不僅切割，而且終點(diǎn)坐標(biāo)的筆觸，兩點(diǎn)之間的機(jī)床的值，以確保該直線分開(kāi)，往往直上的過(guò)程它的特征在于控制步行。如圖2.3所示。
3.輪廓控制數(shù)控機(jī)床
這種類型的數(shù)控機(jī)床，不僅行程結(jié)束點(diǎn)控制的坐標(biāo)值，而不是只有兩個(gè)點(diǎn)之間的軌跡，以確保由一個(gè)特定的曲線，其特征。也就是說(shuō)，這樣的系統(tǒng)必須能夠調(diào)節(jié)所述至少兩個(gè)方向而受到嚴(yán)格控制的連續(xù)運(yùn)動(dòng)。如圖2.4所示。
圖2.3直線控制 圖2.3輪廓控制
2.2.2按伺服系統(tǒng)的類型分類
1. 開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床
如圖2.5所示。
圖2.5開(kāi)環(huán)伺服系統(tǒng)
這些機(jī)器的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)的，但很容易保持一個(gè)簡(jiǎn)單的服務(wù)，低的速度和精度，該精度是不適合使用小型和中型機(jī)的舊數(shù)控機(jī)床的改造。
2.半閉環(huán)伺服系統(tǒng)
使用，如在飼料中安裝的數(shù)控機(jī)床，電動(dòng)機(jī)側(cè)頭部角度測(cè)量裝置用于測(cè)量所述螺桿或螺桿旋轉(zhuǎn)角度，將獲得的位置反饋間接。
閉環(huán)，這個(gè)系統(tǒng)中，螺桿，不含堅(jiān)果和表圈，你可以得到一個(gè)穩(wěn)定的控制特性。而在高分辨率由于測(cè)量設(shè)備，你將能夠獲得精度和速度足夠程度。大部分的數(shù)控機(jī)床，數(shù)控車床，銑床，加工中心等，是一個(gè)半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。
3.閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機(jī)床
位置檢測(cè)裝置，直接表的位移量被測(cè)量，已被安裝在這樣的機(jī)器。供給的信號(hào)發(fā)出后，數(shù)控裝置，移動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)階段。圖2.6所示。
圖2.6閉環(huán)伺服系統(tǒng)
在這樣的數(shù)控機(jī)床事業(yè)非常高的精度，結(jié)果，你將能夠消除為了使工件目前生產(chǎn)傳動(dòng)件的精度誤差的影響。許多機(jī)械傳輸鏈路，所以被包括在閉環(huán)控制回路，然而，組件，影響剛度和間隙的摩擦特性參數(shù)來(lái)直接伺服系統(tǒng)的調(diào)整，都是非線性。因此，設(shè)計(jì)的閉環(huán)伺服系統(tǒng)和調(diào)整是非常困難的。
2.2.3按功能水平分類
數(shù)控機(jī)床按功能水平可分為：經(jīng)濟(jì)型，普及型和高檔型。有機(jī)床重要技術(shù)指標(biāo)、功用、關(guān)鍵技術(shù)水平?jīng)Q定。包含下列內(nèi)容：
1.CPU
分別對(duì)應(yīng)為8位、16位32位以及64位。
2.分辨率和進(jìn)給速度
分別為分辨率10μm，進(jìn)給速度為6m/min～15m/min；分辨率1μm，進(jìn)給速度為12m/min～24m/min；分辨率為0.1μm以下，進(jìn)給速度為24m/min～100m/min以上。
3.多軸聯(lián)動(dòng)功能
分別為2～3軸聯(lián)動(dòng)；3～5軸聯(lián)動(dòng)或更多。
4.顯示功能
分別為普通的數(shù)碼顯示功能；較全的CRT 顯示功能；有三維動(dòng)態(tài)圖形顯示功能。
5.通信功能
分別為無(wú)通信功能；有RS232C或直接數(shù)控等接口；有制造自動(dòng)化協(xié)議(MAP)等高性能通信接口，并且能聯(lián)網(wǎng)。
2.3數(shù)控機(jī)床的發(fā)展與作用
2.3.1數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)
計(jì)算機(jī)，微電子，信息，自動(dòng)化控制，具有高精度檢測(cè)和機(jī)械制造技術(shù)，機(jī)床數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展，取得了很大進(jìn)展。在最近幾年中，數(shù)控這樣的開(kāi)發(fā)工具和新材料，主軸伺服及進(jìn)給伺服，超高速切削技術(shù)，以及與一些相關(guān)的技術(shù)，如機(jī)械產(chǎn)品的發(fā)展而發(fā)展的都來(lái)請(qǐng)求更多和更優(yōu)質(zhì)我們將加快機(jī)床的發(fā)展。數(shù)控機(jī)床，當(dāng)前高速度，高精度的過(guò)程中，在高復(fù)雜性和可靠的發(fā)展方向已經(jīng)移動(dòng)。在以下幾個(gè)方面：
1. 高速高效高精度
2. 柔性化
3. 工藝復(fù)合化和多軸化
4. 實(shí)時(shí)智能化
5. 結(jié)構(gòu)新型化
6. 編程技術(shù)自動(dòng)化
7. 集成化
8. 開(kāi)放式閉環(huán)控制模式
2.3.2數(shù)控機(jī)床在先進(jìn)制造技術(shù)中的作用
自20世紀(jì)中期，人們被要求機(jī)器控制的廣泛和深入的發(fā)展。數(shù)控車床參照計(jì)算機(jī)技術(shù)曲線控制加工數(shù)控技術(shù)的飛機(jī)的機(jī)翼復(fù)雜的模型，數(shù)控鉆床其次是數(shù)控銑床，并啟動(dòng)機(jī)數(shù)控鏜床，加工中心，車削中心，數(shù)控沖床，數(shù)控折彎?rùn)C(jī)，其次是數(shù)控折彎?rùn)C(jī)。高精度，高速度，高效率，保證了高度的靈活性現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展方向，已成為重要的現(xiàn)代制造業(yè)的設(shè)備。
由于數(shù)控機(jī)床，CAD/ CAM技術(shù)，更高水平發(fā)展到一個(gè)更高的水平，實(shí)際以促進(jìn)進(jìn)一步發(fā)展。項(xiàng)目開(kāi)發(fā)的問(wèn)世，計(jì)算機(jī)技術(shù)和CAD/的特別快速發(fā)展為首的計(jì)算機(jī)輔助工藝設(shè)計(jì)的CAM技術(shù)（CAPP）數(shù)據(jù)庫(kù)。相關(guān)信息將自動(dòng)集成制造系統(tǒng)，自動(dòng)化加工，產(chǎn)生了一種自動(dòng)變速器。此兩個(gè)接觸數(shù)控技術(shù)的CAD / CAM鏈路，也可以導(dǎo)致的CAD / CAM橋進(jìn)一步整合。
微電子技術(shù)的飛速發(fā)展，對(duì)高性能數(shù)控系統(tǒng)大大提高。在20世紀(jì)，功能不斷自動(dòng)交換工具數(shù)控機(jī)床的機(jī)床需要，（如托盤，表立場(chǎng)，你豐富，以滿足包括水平轉(zhuǎn)換）自動(dòng)切換文物。和數(shù)控機(jī)床，以及更多的比賽，自動(dòng)變速器，為了形成需要靈活的制造單元（柔性制造單元，F(xiàn)MC）之間，增加了工作托盤站（APC）或工件的自動(dòng)轉(zhuǎn)移。盤站(APC)或機(jī)器人傳輸工件，構(gòu)成柔性制造單元(Flexible Manufacturing Cell，F(xiàn)MC)的需要；以及實(shí)現(xiàn)了由多臺(tái)數(shù)控機(jī)床(含加工中心、車削中心)傳送帶、自動(dòng)制導(dǎo)車輛(Automated Guide Vehicles，AGV)、工業(yè)機(jī)器人(robot)以及專用的起吊運(yùn)送機(jī)等組成的柔性制造系統(tǒng)(FMS)的控制。此外，還有由加工中心、CNC 機(jī)床、專用機(jī)床或數(shù)控專用機(jī)床組成的柔性制造線(Flexible Manufacturing Line，F(xiàn)ML)；或多條FMS 配備自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)連接起來(lái)的柔性制造工廠(Flexible Manufacturing Factory，F(xiàn)MF)。
第三章 加工中心簡(jiǎn)介
3.1 加工中心的分類
從不同的方面對(duì)加工中心分類。
3.1.1 按主軸的布置方式分類
可以區(qū)分立式加工中心（盤式）和臥式加工中心（鏈?zhǔn)剑?。臥式加工中心，一般每邊有可能來(lái)處理一個(gè)工件，具有一個(gè)轉(zhuǎn)盤和數(shù)控刀架分度。此外，有可能比在使用更和調(diào)整鉸接用于加工復(fù)雜的空間表面。普通立式加工中心僅加工頂面。垂直和水平兩個(gè)主軸，通過(guò)將主軸的加工中心，可以調(diào)整立式和臥式加工中心的水平或垂直軸，它們可在工件5個(gè)表面處理。
3.1.2 按換刀方式分類
加工中心區(qū)分為用機(jī)械手和不用機(jī)械手換刀。該機(jī)械手換刀于刀庫(kù)和主軸兼交換。由抓刀、拔刀、換刀、插刀和復(fù)位5個(gè)過(guò)程組成。不用機(jī)械手則通過(guò)刀庫(kù)和主軸的運(yùn)動(dòng)來(lái)?yè)Q刀具。
3.1.3 按刀具選擇方式分類
有按順序選刀和任意選刀兩種方式。
3.1.4 按數(shù)控系統(tǒng)的功能水平分類
可分為高檔（大型）、中檔（中型）和低檔（小型）加工中心三類。
3.2 加工中心的組成
不同形狀作為一個(gè)整體，基座構(gòu)件，主軸組件，控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，它是一個(gè)自動(dòng)換刀由輔助裝置。組成了三十年以來(lái)加工中心的外觀，在世界上，加工中心的類型一些主要的部分。
3.2.1 基礎(chǔ)部件
床身是機(jī)床的基礎(chǔ)部件之一，它的受力情況比較特殊。
床身，重量和滑架的運(yùn)動(dòng)。不僅承受工作站等運(yùn)動(dòng)部件的沖擊，還要承受數(shù)控柜，操縱器和刀庫(kù)或其他組分的重量和沖擊。機(jī)床的精度收到床身抵抗破壞性的影響，所以可以加強(qiáng)床身穩(wěn)定性來(lái)提高機(jī)床精度。其它的基礎(chǔ)部件有立柱和工作臺(tái)等。
3.2.2 主軸部件
由軸傳動(dòng)結(jié)構(gòu)、主軸結(jié)構(gòu)、刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)、主軸定向機(jī)構(gòu)、主軸電動(dòng)機(jī)等部分組成。
主軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要注意合理地配置軸承。合理的軸承配置方式可以避免高速旋轉(zhuǎn)下主軸發(fā)熱對(duì)加工精度的影響。另外，還需對(duì)軸承進(jìn)行預(yù)加負(fù)荷調(diào)整，從而提高軸承的接觸剛度。主軸前端錐孔要采用專門淬火工藝，使其硬度達(dá)到60HRC以上。
采用拉刀結(jié)構(gòu)形式的刀具自動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)一般由拉桿、蝶形彈簧、松刀液壓缸和拉桿鋼球等部分組成。需要一個(gè)壓縮空氣至桿孔中，在釋放過(guò)程中間，在新的工具柄吹灰塵和污垢，并且從主軸孔吹氣。
在主軸驅(qū)動(dòng)使用交流變頻電機(jī)時(shí)要結(jié)合主軸準(zhǔn)停。一般是在帶輪端部裝有主軸定向用的發(fā)磁體和磁性傳感器等電子定向元件，組成準(zhǔn)停定向機(jī)構(gòu)，以實(shí)現(xiàn)主軸快速定向。當(dāng)發(fā)出主軸定向指令，只要狀態(tài)的主軸線，以確定在基準(zhǔn)點(diǎn)的磁傳感器的頭發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)基準(zhǔn)孔，主軸是很容易立即調(diào)整取向力，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，會(huì)很快停下來(lái)。
普通主軸電動(dòng)機(jī)使用交流變頻電動(dòng)機(jī)或者伺服電動(dòng)機(jī)。交流變頻電動(dòng)機(jī)在直流電動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上改善而來(lái)的。緊閉的結(jié)構(gòu)既能防塵又有較快的轉(zhuǎn)速。由于控制伺服單元采用大功率晶體管脈沖寬度調(diào)整方法，實(shí)現(xiàn)了寬范圍的無(wú)級(jí)調(diào)速，使電動(dòng)機(jī)具有高速制動(dòng)和正、反轉(zhuǎn)快速響應(yīng)以及大功率輸出時(shí)性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
如果主軸驅(qū)動(dòng)使用交流伺服電動(dòng)機(jī)，那么就不需要考慮主軸的準(zhǔn)停了。由于電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)編碼器和交流伺服電動(dòng)機(jī)本身是閉環(huán)控制，有可能實(shí)現(xiàn)精確停止，但非常高的定位精度，價(jià)格相對(duì)交流變頻電機(jī)是昂貴的。
3.3 加工中心的特點(diǎn)
自動(dòng)換刀裝置是數(shù)控加工中心中顯著特點(diǎn)。機(jī)床多個(gè)工件加工操作可在一定范圍內(nèi)進(jìn)行。加工中心分別處理各部分的特性，各部分夾具后進(jìn)行處理，數(shù)控自動(dòng)選擇另一個(gè)進(jìn)程，改變工具可以用來(lái)控制機(jī)器。
自動(dòng)控制主軸轉(zhuǎn)速，進(jìn)給速度和工作等輔助功能，它會(huì)改變工件加工自動(dòng)鉆孔，锪孔，鉸孔，絲錐，刀具相對(duì)銑削等加工工序的連續(xù)表面的軌跡。處理中心被接通時(shí)，自動(dòng)對(duì)焦，以避免操作人員的失誤，能夠完成各種處理，以顯著提高加工效率和精度，處理和儲(chǔ)存時(shí)間，虛擬機(jī)和壓腳的工作周轉(zhuǎn)時(shí)間，降低了測(cè)量和調(diào)節(jié)和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
是否一個(gè)立式加工中心還是臥式加工中心，多步驟的過(guò)程來(lái)實(shí)現(xiàn)的，它都有一個(gè)自動(dòng)換刀。 “機(jī)械收”在大多數(shù)加工中心 的自動(dòng)換刀。編程加工中心，控制自動(dòng)換刀程序，這種程序自帶的制備方法的不同的加工中心換刀程序。
第四章 工作臺(tái)進(jìn)給驅(qū)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)
4.1工作臺(tái)的設(shè)計(jì)
工作臺(tái)是數(shù)控機(jī)床的重要部件，其形式尺寸往往體現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床的規(guī)格和性能。數(shù)控銑床—般采用上表面帶有T型槽矩形工作臺(tái)。T形槽主要用來(lái)協(xié)助裝夾工件，不同工作臺(tái)的T型槽的深度和寬度不一定一樣。通常情況下，混合物回流冷卻劑通過(guò)數(shù)控銑床圍繞一個(gè)表中的凹槽來(lái)排出。不升降銑床有十字型，立柱移動(dòng)型，滑枕移動(dòng)型。初選十字工作臺(tái)型。
現(xiàn)在工作臺(tái)用Ⅰ級(jí)鑄鐵，其硬度一般不低于HB170～240。并且要求時(shí)效處理。
立式數(shù)控銑床，工作臺(tái)寬度尺寸系列有：250、320、400、500、630、800等，單位mm。而工作臺(tái)長(zhǎng)度尺寸則有：630、710、800、900、1000、1120、1250、1400、1600、1800、2000mm等
立式銑床臺(tái)面通常都用T形槽形式。
根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求，工作臺(tái)尺寸是800×350mm。
分配T型槽。根據(jù)工作臺(tái)寬度為350mm，分配為3個(gè)T型槽。據(jù)《機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)》
T型槽寬度A=14mm，T型槽間距P=80mm，分配3個(gè)。
表5.1機(jī)床與通用機(jī)床附件配套時(shí)T形槽尺寸的選擇（mm）
工作臺(tái)寬度
125
160
200
250
320
400
500
630
T型槽寬度A
12
12
14
14
18
18
22
22
（10）
（10）
（12）
（12）
（14）
（14）
（18）
（18）
T型槽間距P
50
50
63
63
80
100
125
125
4.2滾珠絲杠副的計(jì)算、選用
4.2.1工作原理和特點(diǎn)
一定的滾珠數(shù)量放在螺紋軌道上，絲桿，螺母組成滾珠絲杠。（圖4.1）螺母軌道珠，以防止球在工作過(guò)程中，用于從兩個(gè)螺母剝奪，齒輪配備，使用循環(huán)的一個(gè)管道，球形成連續(xù)工作的循環(huán)路徑，就會(huì)導(dǎo)致回球。
圖4.1滾珠絲桿螺母副
滾珠絲杠副的優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小。傳動(dòng)效率高，η可達(dá)0.92—0.96，所需傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩?。混`活性好，穩(wěn)定性好，并力求簡(jiǎn)潔，定位準(zhǔn)世代移動(dòng)精度高；磨損小，壽命長(zhǎng)，精度保持性好；旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)可以相互轉(zhuǎn)換。缺點(diǎn)是制造難度高，價(jià)格貴；無(wú)法自動(dòng)固定需要另加固定機(jī)構(gòu)。
4.2.2滾珠絲杠副的計(jì)算選用
由于滾珠絲杠系列是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，所以血藥計(jì)算后選取使用。選定進(jìn)給傳動(dòng)用滾珠絲杠副時(shí)，應(yīng)權(quán)衡下列幾項(xiàng)內(nèi)容：
1、機(jī)床定位精度與絲杠精度。
2、絲杠的剛性與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。
3、絲杠的臨界轉(zhuǎn)速。
4、絲杠的壓曲載荷
5、絲杠壽命
滾珠絲杠副的承載能力用額定負(fù)載表示，其定義、計(jì)算和選用方法與滾動(dòng)軸承基本相同。一般根據(jù)額定動(dòng)載荷選用滾珠絲杠副，只有當(dāng)n＜10r/min時(shí)按額定靜負(fù)荷選用。對(duì)于細(xì)長(zhǎng)承受壓縮的滾珠絲杠副需作壓桿穩(wěn)定性計(jì)算；對(duì)轉(zhuǎn)速高、支承距大的滾珠絲杠副需作臨界轉(zhuǎn)速的校核；對(duì)精度要求高的傳動(dòng)要進(jìn)行剛度驗(yàn)算，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量校核，對(duì)閉環(huán)控制系統(tǒng)還要進(jìn)行諧振頻率的驗(yàn)算。
1.切削要素
表4.2切削力、速度、時(shí)間比例
切削方式
縱向切削力Fa(N)
速度v(m/min)
時(shí)間比例q(%)
強(qiáng)力銑削
2000
0.6
15
一般銑削
1000
0.8
30
精細(xì)銑削
500
1
60
快移和鉆鏜定位
0
10
5
滾珠絲杠精度
由于本系統(tǒng)要求達(dá)到±0.012/300mm的定位精度，根據(jù)樣本，對(duì)于1級(jí)（P1）精度絲杠，任意300mm內(nèi)導(dǎo)程允差為0.006mm，2級(jí)（P2）精度絲杠的導(dǎo)程允差為0.008mm。設(shè)絲杠的任意300mm行程內(nèi)的行程變量為定位精度的1/3～1/2，即0.004～0.006mm, 因此，取滾珠絲杠精度為P1級(jí)，即1級(jí)精度絲杠。
滾珠絲杠選擇
1）選擇銑刀直徑
根據(jù)《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》
表5-3 各種類型銑刀的應(yīng)用范圍
硬質(zhì)合金立銑刀
粗銑及半精銑平面
銑槽
按靠模銑曲面表面
取d =20mm ，齒數(shù)z = 6
2）計(jì)算銑削用量
假設(shè)選擇一零件進(jìn)行工況分析如圖：
①銑削深度 已知的數(shù)據(jù)
②銑削寬度 參考《金屬切削加工技術(shù)》表3-1
取
③銑削進(jìn)給量
以完成在每切割器的粗糙小進(jìn)料的高速鋼齒是限制處理系統(tǒng)剛性的量，考慮到工件的剛性和切割器的強(qiáng)度，研磨力，每其中的齒限制的表面粗糙度是進(jìn)給量。
查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》表14-69
取
④銑削速度 v
參考《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》第1113頁(yè)表14-67
（4-1）
式中： ——系數(shù)，查表14-67取53；
t ——刀具耐用度，查《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表2.4-72 取60；
——銑削寬度；
——每齒進(jìn)給量；
d ——銑刀直徑(mm)；
——銑削深度(mm)；
Z ——銑刀齒數(shù)；
V——切削速度(m/min)；
⑤計(jì)算銑刀轉(zhuǎn)速
參考《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》表10-106
（4-2）
⑥計(jì)算進(jìn)給速度
（4-3）
⑦計(jì)算有效動(dòng)力
查《金屬機(jī)械加工手冊(cè)》 表14-67 取
（4-4）
3) 計(jì)算銑削力
①銑刀上的切削力
參考《實(shí)用金屬切削加工工藝手冊(cè)》第164頁(yè)
（4-5）
式中： ——銑削時(shí)的主切削力(N)；
——加工材料的影響系數(shù)（表13-16）； FC
B ——銑削寬度(mm)；
D ——銑刀直徑(mm)；
表4-4
加工材料
系數(shù)
圓柱銑刀
端面銑刀
45鋼
68
82
鑄鐵
30
50
青銅
22.5
37.5
②工件所受的切削力 參考《金屬切削加工技術(shù)》表3-1
縱向切削力
（4-6）
取
橫向切削力
（4-7）
取
2.滾珠絲杠副的計(jì)算
以Y向?yàn)槔?。已知條件：工作臺(tái)重量：，工件最大重量，工作臺(tái)最大行程：，摩擦系數(shù)：。各種切削方式的縱向切削力、速度v和時(shí)間比例q見(jiàn)表5-2。絲杠壽命10年，工作可靠性為95%。
1）工作臺(tái)和工件夾具量
連接板的質(zhì)量
X 軸絲杠底座質(zhì)量
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。查《數(shù)控加工中心設(shè)計(jì)》，貼塑導(dǎo)軌的摩擦因數(shù)為0.005。
2）絲杠的最小載荷
（4-8）
3
3）絲杠最大載荷
（4-9）
4）軸向工作載荷
（4-10）
絲杠的最高轉(zhuǎn)速為2000r/min，工作臺(tái)的最小進(jìn)給速度為1mm/min，
故絲杠的最低轉(zhuǎn)速為0.1r/min，可取為0。
則平均轉(zhuǎn)速為
（4-11）
故絲杠的工作壽命為
（4-12）
式中： L——工作壽命，以為為1個(gè)單位；
n——絲杠轉(zhuǎn)速，r/min；
T——絲杠使用壽命，對(duì)數(shù)控機(jī)床可取T=15000h；
5）計(jì)算當(dāng)量動(dòng)載荷為
（4-13）
式中：——載荷性質(zhì)系數(shù)，無(wú)沖擊取1～1.2，一般情況取1.2～1.5,有較大沖擊振動(dòng)時(shí)取1.5～2.5，本例取。
——精度影響系數(shù)，對(duì)于1、2、3級(jí)精度的滾珠絲杠取，對(duì)于4、5級(jí)滾珠絲杠取，本例取。
查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本中與相近的額定動(dòng)載荷，使得，設(shè)計(jì)符合要求。然后由此確定滾珠絲杠副的型號(hào)和尺寸。查滾珠絲杠產(chǎn)品樣本《華森精密滾珠絲杠副》，選擇內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副FNZ2506型。
主要參數(shù)如下：
公稱直徑=25mm,導(dǎo)程=6mm,，則預(yù)緊力
（4-14）
只要軸向載荷值不達(dá)到或不超過(guò)預(yù)緊力的3倍，就不必對(duì)預(yù)緊力提出額外的要求，本例中絲杠最大載荷為1615.4N，遠(yuǎn)小于。
4.3 滾珠絲杠的計(jì)算和校核
滾珠絲杠的計(jì)算出強(qiáng)度計(jì)算外，剛度和穩(wěn)定性計(jì)算與滑動(dòng)絲杠計(jì)算相同。滾動(dòng)絲杠不需要進(jìn)行耐磨性計(jì)算。它的強(qiáng)度計(jì)算的原則與滾珠軸承相同。
參考《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》第四章第九節(jié)，來(lái)進(jìn)行滾珠絲杠的計(jì)算和校核。
4.3.1 靜載強(qiáng)度的計(jì)算
當(dāng)滾珠絲杠副在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)（轉(zhuǎn)速10≤n轉(zhuǎn)/分），其破壞形式主要是在滾珠接觸面上產(chǎn)生塑性變形，規(guī)定其塑性變形量不得超過(guò)滾珠直徑的萬(wàn)分之一，產(chǎn)生這個(gè)塑性變形量的載荷稱為滾珠絲杠副的最大靜載荷。最大靜載荷根據(jù)絲杠的直徑、一圈內(nèi)的鋼球數(shù)、圈數(shù)、列數(shù)和接觸角而定的。
按靜載計(jì)算時(shí)，應(yīng)滿足下列計(jì)算式：
（4-15）
式中： P ――滾珠絲杠的軸向工作載荷，單位為N；
――動(dòng)載荷系數(shù)；
Y軸方向滾珠絲杠的軸向工作載荷也就是Y軸方向移動(dòng)所需要的牽引力，則Y軸方向滾珠絲杠的牽引力在前面的第三章中已經(jīng)計(jì)算出來(lái)了。即：
Y軸方向滾珠絲杠的軸向工作載荷為：
動(dòng)載荷系數(shù)查《金屬切削機(jī)床設(shè)計(jì)》表4－21可知，但是為了安全起見(jiàn)，選用載荷性質(zhì)選中等沖擊，，則取。
查閱知Y軸的滾珠絲杠的額定靜載荷為：。
下面分別進(jìn)行Y軸方向滾珠絲杠的靜載荷強(qiáng)度的計(jì)算：
Y軸方向滾珠絲杠靜載荷強(qiáng)度的計(jì)算：
Y軸方向所選用的滾珠絲杠的靜載荷強(qiáng)度滿足要求。
4.3.2 疲勞強(qiáng)度的計(jì)算
當(dāng)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)/分時(shí)，主要的破壞形式是疲勞點(diǎn)蝕。這時(shí)，應(yīng)按疲勞強(qiáng)度計(jì)算，計(jì)算原則與滾珠軸承相同。
根據(jù)《機(jī)械設(shè)計(jì)》中的滾動(dòng)軸承計(jì)算公式可以求出當(dāng)量動(dòng)載荷。
（4-16）
式中： P――滾珠絲杠副的軸向工作載荷，單位為N；
L――滾珠絲杠的壽命，以為1單位；
（4-17）
式中： C――循環(huán)次數(shù)，C=60nT；
T――滾珠絲杠的適用壽命，單位為h；
n――滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，單位為mm/min;
由于軸向工作載荷P和要求的壽命L計(jì)算出的當(dāng)量動(dòng)載荷應(yīng)小于絲杠最大額定動(dòng)載荷。
（4-18）
查閱可知Y軸方向的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷分別為：
（4-19）
首先應(yīng)計(jì)算Y軸方向滾珠絲杠的當(dāng)量動(dòng)載荷，用第三章里面已經(jīng)計(jì)算出來(lái)的n＝40.6r/min代入公式。查閱《現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床》表5－12可知，數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠副的預(yù)期工作壽命為1500h。則：
（4-20）
經(jīng)過(guò)計(jì)算可以知道，滾珠絲杠的疲勞強(qiáng)度都是滿足要求的，所以，初選的滾珠絲杠的型號(hào)就沒(méi)有必要去改變了。X、Y軸方向滾珠絲杠選用FND2506型。
絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 等于工作臺(tái)最大行程500mm加螺母長(zhǎng)度100mm加兩端余程50mm：
支撐跨距應(yīng)略大于，取為。
兩端固定，絲杠一般不會(huì)受壓故不需進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。
型號(hào)為FNZ2506型，公稱直徑為，，，額定動(dòng)載荷，大于算出的值這種絲杠是可用的。該系列采用反向器實(shí)現(xiàn)滾動(dòng)循環(huán)。
4.3.3滾珠絲杠副的支撐方式
滾珠絲杠的幾種支承方式如圖4.4所示。
圖4.4滾珠絲杠在機(jī)床上的支承方式
圖(a)為一端裝推力軸承；
圖(b)為一端裝推力軸承，另一端裝向心球軸承；、
圖(c)為兩端裝止推軸承。
圖(d)為兩端裝止推軸承及向心球軸承。
4.3.4潤(rùn)滑、防護(hù)和密封
①潤(rùn)滑。滾珠絲杠必須潤(rùn)滑，滾動(dòng)軸承用的各種潤(rùn)滑劑原則上都可用。主軸用的各種潤(rùn)滑劑和潤(rùn)滑方式都可以用于精密滾珠絲杠。一般情況下采用鋰基潤(rùn)滑脂，高速和需要嚴(yán)格控制溫升時(shí)，可采用汽輪機(jī)油，循環(huán)潤(rùn)滑或噴霧潤(rùn)滑。
②防護(hù)和密封。有專業(yè)廠生產(chǎn)，應(yīng)用較廣。
密封圈使用是要格外小心避免螺旋式密封圈松動(dòng)，否則密封圈將成為一個(gè)鎖緊螺母，增大摩擦力矩，影響絲杠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)。必要時(shí)，在行程的兩端配置限位裝置，以避免螺母部分而使?jié)L珠失散。
4.4滾動(dòng)軸承組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
4.4.1軸承的配置
機(jī)床傳動(dòng)軸一般采用雙支承結(jié)構(gòu)，各個(gè)支承由1～2個(gè)軸承組成，多數(shù)為1個(gè)軸承。
表4-5軸承配置基本方式
布置形式
特點(diǎn)
背對(duì)背（外圈寬邊相對(duì)）
負(fù)載作用中心在軸承中心線之外，支承跨距大，懸臂長(zhǎng)度小，剛度大。受熱伸
長(zhǎng)游隙增加、不易卡死
面對(duì)面（外圈窄邊相對(duì)）
負(fù)載作用中心在軸承中心線之內(nèi)，支承跨距小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，軸受拉伸易卡死，一般用于短承，注意間隙調(diào)整
串聯(lián)
在同一側(cè)的承載核心作用，這種安排是合適的用于軸向加載，向承載聯(lián)合承諾和更需要
根據(jù)表中情況，采用背對(duì)背的形式。
4.4.2軸承的選擇與校核
根據(jù)《機(jī)械工程及自動(dòng)化簡(jiǎn)明手冊(cè)》表D-7初選軸承采用的是兩個(gè)推力球軸承（51204）
預(yù)負(fù)荷軸承的預(yù)負(fù)荷不應(yīng)小于軸承最大載荷的1/3。在這軸承的最大載荷等于預(yù)拉伸力加最大外載荷的一半。
（4-21）
故符合要求
疲勞壽命的計(jì)算
軸承要求的動(dòng)負(fù)荷可按下式計(jì)算
（4-22）
考慮到數(shù)控機(jī)床本身特點(diǎn)，上式中系數(shù)、、、均取1。進(jìn)給力方向是可變的，軸承負(fù)荷取其平均值，P==3812N當(dāng)量轉(zhuǎn)速＝238r/min，故
如壽命為1500h，則。代入（5-22）式得
可以看出51204形軸承(推力球軸承)得額定動(dòng)負(fù)荷大于軸承要求的動(dòng)負(fù)荷。所以按上述方法可選擇出兩個(gè)深溝球軸承的型號(hào)為6004。
4.4.3軸承游隙的調(diào)整
有些軸承在裝配后，內(nèi)外圈就有一定的游隙。對(duì)于一端固定的支承形式，固定端的軸承承受雙向軸向力，內(nèi)外圈都要軸向固定，內(nèi)圈選用軸上的螺母來(lái)調(diào)整，外圈用調(diào)整墊片來(lái)調(diào)整間隙。
4.5進(jìn)給電機(jī)的選擇
正確選擇電動(dòng)機(jī)的類型、型號(hào)及容量是機(jī)床設(shè)計(jì)的重要問(wèn)題之一。通常選用三相交流異步電動(dòng)機(jī)。同一類型的電動(dòng)機(jī)又具有幾種安裝形式，應(yīng)根據(jù)安裝條件選定。
伺服電機(jī)的選用，應(yīng)考慮三個(gè)要求：
1.最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；
2.電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載轉(zhuǎn)矩契合；
3.快速移動(dòng)時(shí)實(shí)際負(fù)載轉(zhuǎn)矩不得超過(guò)交流伺服電機(jī)的保持轉(zhuǎn)矩。
4.5.1最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算
最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩T可根據(jù)下式計(jì)算，即
（4-23）
滾珠絲杠螺母副的機(jī)械效率η=0.9，因滾珠絲杠預(yù)加載荷引起的附加摩擦力矩
（4-24）
查《角接觸推力球軸承組配技術(shù)條件》，得單個(gè)軸承的摩擦力矩為0.0085Nm，故一對(duì)軸承的摩擦力矩。簡(jiǎn)支端軸承不預(yù)緊，其摩擦力矩可以忽略不計(jì)。交流伺服電機(jī)與絲杠直連，其傳動(dòng)比i=1。
4.5.2負(fù)載慣量計(jì)算
工件、夾具與工作臺(tái)折算到電機(jī)軸上的慣量。
（4-25）
式中： v——工作臺(tái)移動(dòng)速度，m/s；
w——伺服電機(jī)的角速度，rad/s；
m——直線移動(dòng)件工件、夾具和工作臺(tái)的質(zhì)量，kg。
絲杠加在電機(jī)軸上的慣量
絲杠公稱直徑為25mm,長(zhǎng)度為800mm，絲杠材料鋼的密度為
（4-26）
聯(lián)軸器加上鎖緊螺母等的慣量可直接查手冊(cè)得到
負(fù)載總慣量
（4-27）
按照小型數(shù)控機(jī)床慣量匹配條件，1＜＜4，所選交流伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)在6.24～24.94之間。
根據(jù)上述計(jì)算可初步選定電機(jī)。如選用交流伺服電機(jī)，可選TSB13202B交流伺服電機(jī)。
TSB13102B交流伺服電機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)如下：
最高轉(zhuǎn)速n：2000r/min
額定扭矩：9.545Nm
最大扭矩：28.645Nm
轉(zhuǎn)子慣量：12.25kg·cm
轉(zhuǎn)矩系數(shù)比：1.139N·m/A
機(jī)械時(shí)定數(shù)：6.59ms
4.5.3空載加速轉(zhuǎn)矩計(jì)算
空載加速轉(zhuǎn)矩為
（4-28）
空載加速時(shí)，主要克服的是慣性?？倯T量
（4-29）
加速時(shí)間通常取的3～4倍
取 （4-30）
空載加速轉(zhuǎn)矩不允許超過(guò)伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。TSB13202B型交流伺服符合條件可以使用。
經(jīng)計(jì)算，該電機(jī)符合加工要求。同理，以同樣的計(jì)算方法算得Y向的電動(dòng)機(jī)也選型號(hào)為TSB13202B伺服電機(jī)。電機(jī)與進(jìn)給絲杠的聯(lián)結(jié)采用直聯(lián)的方式。
4.6導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)
查閱知，在本設(shè)計(jì)中立柱Z向?qū)к壊捎镁匦位瑒?dòng)導(dǎo)軌。
4.6.1導(dǎo)軌的額定壽命
以X向?yàn)槔?，已知：工作臺(tái)質(zhì)量m=1200N，負(fù)載F=10KN，有效行程L=1m,每分鐘往復(fù)次數(shù)n=4,移動(dòng)速度v＜15m/min.運(yùn)動(dòng)條件：常溫，平穩(wěn)無(wú)沖擊和震動(dòng)。選用GGA25直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副。試計(jì)算其預(yù)期壽命。
解：查表得，這種導(dǎo)軌的額定動(dòng)、靜載荷分別是
各項(xiàng)系數(shù)，，，，，按下面的計(jì)算公式得：
（4-31）
按下面計(jì)算公式得：
（4-32）
按年工作日為300天，二班工作制，每班8h,開(kāi)機(jī)率為80%，則預(yù)期壽命年限為：
5.6.3導(dǎo)軌的精度要求
滑動(dòng)導(dǎo)軌的精度要求
滑動(dòng)導(dǎo)軌，不管是壽命類型的的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌平面度通常取0.01～0.015mm，長(zhǎng)方向直線度通常取為0.005～0.01mm；側(cè)導(dǎo)向面的直線度為0.01～0.015mm，側(cè)導(dǎo)向面之間的平行度為0.010～0.015mm，側(cè)導(dǎo)向面對(duì)導(dǎo)軌底面的垂直度為0.005～0.010mm。
4.6.4導(dǎo)軌的材料
在這加工中心的床身的導(dǎo)軌是鑄鐵。鑄鐵是價(jià)格低，穩(wěn)定性好和耐磨，易于鑄造和切削加工的金屬材料。
4.6.5導(dǎo)軌的潤(rùn)滑
減少摩擦，提高機(jī)械效率；減少磨損，延長(zhǎng)壽命；降低溫度，改善工作條件和防止生銹。導(dǎo)軌的潤(rùn)滑方法很多，最簡(jiǎn)單的潤(rùn)滑方法就是人工定期地直接在導(dǎo)軌上澆油。有的銑床在運(yùn)動(dòng)部件上裝有手動(dòng)或自動(dòng)油泵，通過(guò)油泵來(lái)進(jìn)行潤(rùn)滑。
結(jié)束語(yǔ)
立式加工中心工作臺(tái)的設(shè)計(jì)基本完成了，我的大學(xué)也即將結(jié)束了。最后的畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我了解到細(xì)節(jié)決定成敗。在設(shè)計(jì)中往往是那不起眼的小錯(cuò)誤，就會(huì)引起一連串的錯(cuò)誤。量變引起質(zhì)變。
面對(duì)即將踏入的社會(huì)，特別是在工作中，更需要我們對(duì)細(xì)節(jié)的掌握。不僅需要對(duì)細(xì)節(jié)的把握，還要注重理論和實(shí)踐的結(jié)合。從實(shí)踐中檢驗(yàn)理論，在理論的基礎(chǔ)上進(jìn)行實(shí)踐。
致 謝
這篇論文的完成，也代表的我學(xué)業(yè)的結(jié)束，邁向社會(huì)。再次感謝老師們的諄諄教導(dǎo)。特別是在沈?qū)煹南ば闹笇?dǎo)，讓我圓滿完成了這次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此表示衷心的感謝。
在次期間，宿舍的小伙伴對(duì)我提供了極大的幫助，在此想他們表示感謝。
另外也感謝我的父母，感謝他們提供了一切，讓我安心的完成了學(xué)業(yè)。在此衷心感謝！
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