臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床總體主傳動(dòng)及主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-資料下載頁(yè)

　　

【正文】 過(guò)螺母座帶動(dòng)主軸運(yùn)動(dòng)的。因此主軸軸向抗力要折算成絲杠所承受的轉(zhuǎn)矩。從指導(dǎo)老師提供的滾珠絲杠產(chǎn)品目錄中初選絲杠基本直徑為，螺旋角為，則絲杠所承受轉(zhuǎn)矩大小為：則所選擇伺服電機(jī)的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩和額定轉(zhuǎn)矩都必須滿足絲杠所能提供的轉(zhuǎn)矩要求，即要大于。查指導(dǎo)老師所供的伺服電機(jī)產(chǎn)品目錄，確定所選電機(jī)型號(hào)為1FT6 1058AC7，其主要參數(shù)和安裝尺寸如下：額定扭矩：靜態(tài)扭矩：額定轉(zhuǎn)速：圖26　1FT6 1058AC7伺服電機(jī)安裝尺寸圖滾珠絲杠的選擇包括其精度選擇、尺寸規(guī)格（包括導(dǎo)程與公稱直徑）、支承方式等幾個(gè)方面的內(nèi)容。滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷或額定靜載荷來(lái)表示，而在設(shè)計(jì)中一般按額定動(dòng)載荷來(lái)確定滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格。在前面估算伺服電機(jī)所需輸出轉(zhuǎn)矩時(shí)，已從產(chǎn)品目錄中初選基本直徑的絲杠。接下來(lái)，對(duì)其強(qiáng)度進(jìn)行校核。前面的計(jì)算中鏜削進(jìn)給速度為，而所選絲杠基本導(dǎo)程為，因此鏜削加工時(shí)的絲杠轉(zhuǎn)速為：當(dāng)轉(zhuǎn)速時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式為滾珠球面上產(chǎn)生的塑性變形。為此，對(duì)主軸進(jìn)給絲杠應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度校核。最大計(jì)算靜載荷為：式中：—?jiǎng)虞d荷系數(shù)，查查《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》表414《動(dòng)載荷系數(shù)》，取；—硬度影響系數(shù)，查《數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)實(shí)踐指南》表415《硬度影響系數(shù)、》，取；—最大工作載荷，在這里—滾珠絲杠螺母副的額定靜負(fù)荷。則：查產(chǎn)品目錄得直徑絲杠螺母副的額定靜載荷：即該絲杠螺母副的靜強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。細(xì)長(zhǎng)絲杠在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷：式中：，；—絲杠公稱直徑，；—滾珠絲杠直徑，；—絲杠最大受壓長(zhǎng)度，；—絲杠支承方式系數(shù)，本次設(shè)計(jì)中主軸進(jìn)給絲杠采用兩端固定設(shè)計(jì)。則：因?yàn)椋仕x絲杠也符合壓桿穩(wěn)定的要求。實(shí)踐證明，絲杠的軸承組合及軸承座以及其它零件的連接剛性不足，將嚴(yán)重影響滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度。為了提高軸向剛度，本次設(shè)計(jì)軸承的組合采用單推—單推式，如圖27所示，推力球軸承分別裝在滾珠絲杠的兩端并施加預(yù)緊力。其特點(diǎn)是軸向剛度較高，預(yù)拉伸安裝時(shí)，預(yù)緊力較大。圖27　主傳動(dòng)進(jìn)給絲杠支承結(jié)構(gòu)6主軸箱空間布局主軸箱內(nèi)各軸的空間布局，在主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中也是一個(gè)很重要的部分。它直接影響著箱體的外形尺寸、傳動(dòng)系統(tǒng)精度和箱體內(nèi)的空間利用率。主軸箱設(shè)計(jì)得過(guò)小，箱體內(nèi)各軸和軸系組件相隔太近，不便于安裝，也容易產(chǎn)生干涉；齒輪嚙合時(shí)振動(dòng)、發(fā)熱，如果與主軸隔得太近，也會(huì)影響主軸的旋轉(zhuǎn)精度從而影響加工質(zhì)量。針對(duì)于本次臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床，主軸箱通過(guò)導(dǎo)軌與立柱相連，并沿導(dǎo)軌在豎直面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，因此箱體高度方向尺寸不能太小，而應(yīng)保證主軸箱沿導(dǎo)軌滑動(dòng)時(shí)有足夠長(zhǎng)的導(dǎo)向長(zhǎng)度，如圖28所示，擬定下面兩種布局方案。方案一　　　　　　　　　　　　　　　　方案二圖28　主軸系統(tǒng)空間布局方案分析從圖上可以看出，方案二的布局比起方案一來(lái)三軸的位置稍顯緊湊，并且高度方向尺寸較小，但寬度方向尺寸卻比方案一大得多。而方案一，雖然三根軸的相對(duì)位置沒(méi)有一那么緊湊，但這種設(shè)計(jì)的高度方向尺寸更大，因此在立柱上滑動(dòng)時(shí)其導(dǎo)向長(zhǎng)度也長(zhǎng)，導(dǎo)向精度更高；并且，它還大大減小了主軸箱的寬度方向尺寸，這樣能使得裝配后主軸箱的重心距立柱導(dǎo)軌的距離大大減小，移動(dòng)也更平穩(wěn)；另外，雖然看上去方案一中三軸的相對(duì)位置較為分散，但卻更能減小運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中Ⅰ、Ⅱ軸上零件的震動(dòng)、發(fā)熱對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度影響。綜上所述，選擇方案一中的主軸箱空間布局。7主軸箱潤(rùn)滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)零件之間不可避免地存在摩擦和磨損，因此，為機(jī)械系統(tǒng)選擇合理的潤(rùn)滑方式不但可以減小零件間的摩擦、磨損，延長(zhǎng)零部件的使用壽命，也能減小系統(tǒng)運(yùn)行的不平穩(wěn)性，提高主軸的運(yùn)轉(zhuǎn)精度，保證加工質(zhì)量。該主傳動(dòng)系統(tǒng)各軸的轉(zhuǎn)速相對(duì)較高，箱體內(nèi)需要潤(rùn)滑的軸承和齒輪也較多，對(duì)滑潤(rùn)油需求量較大，因此本次設(shè)計(jì)中主軸箱內(nèi)采用噴油潤(rùn)滑。在Ⅰ軸上設(shè)計(jì)一個(gè)凸輪，當(dāng)主軸電機(jī)啟動(dòng)后，Ⅰ軸通過(guò)鍵連接帶動(dòng)凸輪轉(zhuǎn)動(dòng)，以推動(dòng)潤(rùn)滑油泵活塞在缸體內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)將箱底滑潤(rùn)油吸起并泵送至各滑潤(rùn)點(diǎn)的功能，同時(shí)還可以起到給運(yùn)動(dòng)部件降溫的作用。潤(rùn)滑油泵和分油器結(jié)構(gòu)如圖29和圖30所示。圖29　潤(rùn)滑油泵結(jié)構(gòu)圖圖30　分油器結(jié)構(gòu)圖在各潤(rùn)滑點(diǎn)，油嘴直接將潤(rùn)滑油噴到需要潤(rùn)滑的部件上。8變速機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的臥式鏜銑機(jī)床為數(shù)控機(jī)床，選用的主軸電機(jī)可實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速。但是，為了改善主軸的輸出轉(zhuǎn)矩特性，使主軸在低速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)仍能滿足負(fù)載轉(zhuǎn)矩的要求，設(shè)計(jì)中采用在無(wú)級(jí)變速系統(tǒng)中串聯(lián)機(jī)械變速環(huán)節(jié)的方法，將主軸電機(jī)的變速范圍分割成高、低兩段，實(shí)現(xiàn)分段無(wú)級(jí)變速，以匹配主軸與負(fù)載的轉(zhuǎn)特性。為實(shí)現(xiàn)變速的自動(dòng)控制，變速系統(tǒng)采用如圖31所示液壓機(jī)構(gòu)。以圖示嚙合位置為例，變速系統(tǒng)工作過(guò)程為：當(dāng)接收到機(jī)械變速信號(hào)時(shí)，機(jī)床電控部分控制液壓系統(tǒng)給變速油缸供油，推動(dòng)活塞和撥叉向左運(yùn)動(dòng)，當(dāng)?shù)竭_(dá)左嚙合位置時(shí)，撥叉上的頂塊壓下行程開(kāi)關(guān)1，停止液壓系統(tǒng)繼續(xù)給油缸供油并保持油壓，保證嚙合過(guò)程中滑移齒輪不會(huì)軸向誤動(dòng)作。圖31　主傳動(dòng)機(jī)械變速系統(tǒng)當(dāng)接收到下一機(jī)械變速信號(hào)時(shí)，變速系統(tǒng)工作過(guò)程同上，不同的是活塞和撥叉此時(shí)是向右運(yùn)動(dòng)。9換刀機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床，銑刀頭和鏜桿安裝完畢后，都是通過(guò)內(nèi)層主軸的碟形彈簧將其拉緊的。因此換刀時(shí)，必須通過(guò)機(jī)械裝置克服碟形彈簧的拉緊力，將拉刀桿頂出。在此，也采用液壓機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。當(dāng)需要換刀時(shí)，電控系統(tǒng)控制液壓系統(tǒng)為油缸供油，將拉刀桿頂出到某一位置并保持壓力；當(dāng)?shù)毒甙惭b完畢后，油路卸荷，活塞在彈簧作用下回復(fù)到起始位置。換刀時(shí)用到的油缸結(jié)構(gòu)如圖32所示。圖32　換刀機(jī)械液壓油缸結(jié)構(gòu)10結(jié)論經(jīng)過(guò)近半年的設(shè)計(jì)計(jì)算和工程圖繪制，到此，臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的總體設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)及主軸進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)已全部完成。在本次設(shè)計(jì)中，在參考國(guó)內(nèi)外同類機(jī)床產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的下，完成了主軸鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，完成了主傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)力參數(shù)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，合理布置了各軸空間位置；并繪制了完整的臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的總裝圖，明確了主軸箱、立柱、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)等主要部件的裝配和相對(duì)位置關(guān)系。基本完成了設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)要求的內(nèi)容。如果時(shí)間允許，接下來(lái)，還應(yīng)對(duì)機(jī)床的液壓系統(tǒng)進(jìn)行完整設(shè)計(jì)，并完成機(jī)床的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。但值得提出的是，追求電主軸和鏜桿伸縮式結(jié)構(gòu)相結(jié)合、相交換的主軸設(shè)計(jì)方案，并廣泛采用模塊化設(shè)計(jì)和提高柔性化程度，以增加產(chǎn)品多樣性和降低制造成本，已成為當(dāng)前臥式鏜銑數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)。因此，研究雙層主軸設(shè)計(jì)的臥式鏜銑床結(jié)構(gòu)，作為畢業(yè)設(shè)計(jì)，是一個(gè)很好的鍛煉學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的課題，但倘若作為新的機(jī)床產(chǎn)品來(lái)研究，其價(jià)值可能就不是很大了。參考文獻(xiàn)[1] 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