數(shù)控火焰切割機的設計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題所設計的數(shù)控火焰切割機是一種中型切割設備，它可以很方便的對金屬材料進行直線或曲線切割，可廣泛應用于機械、建筑、化工、航天等行業(yè)。</p><p>　　首先，本文通過對火焰切割技術及數(shù)控火焰切割機的國內外研究現(xiàn)狀的分析，對火焰切割機的總體結構進行了設計，整體采用龍門式結構，縱向、橫向和垂直三個方向進

2、給運動均選用電動機帶動滾珠絲杠傳動的開環(huán)控制系統(tǒng)。其次，由于火焰切割機切割工件時無切削力，所以縱向進給運動采用電機直接驅動來完成。最后，為了加工制造的方便還繪制了切割機的所有零部件和裝配體的工程圖。</p><p>　　關鍵詞　數(shù)控火焰切割機，龍門式，結構設計</p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　The C

3、NC flame cutter designed in this topic is intermediate cutting equipment. It can easily cut metal materials with linear or curvilinear drawings and can be widely used in machining, architecture, chemical industry, spacef

4、light and other industry.</p><p>　　Firstly, through the analysis of research actuality about the flame cutting technology and the CNC flame cutting machine at home and abroad the whole structure of the flame

5、 cutter is designed in this article. The whole structure uses the gantry structure, the open-loop control systems, using stepping motor to drive ball screws, were chosen at longitudinal, horizontal and vertical direction

6、s. Secondly, Since there is no cutting power when the flame cutter cuts work-piece, therefore, the vertical </p><p>　　Keywords　 Numerical control flame cutter, gantry type,</p><p>　　Structural d

7、esign</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要I</b></p><p>　　AbstractII</p><p><b>　　第1章 緒論1</b></p><p>　　1．1切割技術的種類及發(fā)展

8、1</p><p>　　1．2數(shù)控火焰切割簡介2</p><p>　　1．2．1 火焰切割及數(shù)控火焰切割技術2</p><p>　　1．2．2 國內外數(shù)控火焰切割技術的發(fā)展3</p><p>　　1．2．3 數(shù)控火焰切割機的市場及發(fā)展4</p><p>　　第二章 機床總體設計7</p>&l

9、t;p>　　2．1總體方案的確定7</p><p>　　2．2控制及傳動系統(tǒng)選用8</p><p>　　第三章 火焰切割機傳動裝置設計10</p><p>　　3．1螺旋傳動10</p><p>　　3．1．1 滾珠絲杠副的工作原理及特點11</p><p>　　3.1.1.1縱向傳動滾珠絲杠、支撐件的

10、設計計算及電機的選擇.....14</p><p>　　3.1.1.2橫向、垂直向滾珠絲杠、支撐件的設計計算及電機的選擇..21 </p><p><b>　　第四章 導軌32</b></p><p>　　

11、4．1導軌設計32</p><p>　　第五章 機床的維護.........................................47</p><p><b>　　結論50</b></p><p><b>　　參考文獻51</b></p><p><b>　　致謝53&l

12、t;/b></p><p><b>　　附錄154</b></p><p><b>　　附錄261</b></p><p>　　附錄3.....................................................69</p><p><b>　　第1章

13、 緒論</b></p><p>　　1.1 切割技術的種類及發(fā)展</p><p>　　切割是焊接生產備料工序的重要加工方法，包括冷、熱兩類切割，而熱切割又有氣體火焰切割、電弧切割、等離子切割和激光切割等各種工藝方法。目前各種金屬和非金屬切割已經(jīng)成為現(xiàn)代工業(yè)生產（特別是焊接生產）中的一個重要工序，被焊工件所需要的幾何形狀和尺寸，絕大多數(shù)是通過切割來實現(xiàn)的。切割技術被廣泛的應用在

14、國民經(jīng)濟建設的各個領域里。</p><p>　　近年來，由于機械工業(yè)飛速發(fā)展的需求和國外先進技術的引進，我國切割技術無論在新工藝的開發(fā)方面，還是在新能源的利用方面都有了長足的發(fā)展。自動化、半自動化切割技術的發(fā)展，使得切割技術可以代替部分機械加工，大大提高了工作效率，還可以提高金屬材料的利用率。</p><p>　　氣體火焰切割是熱切割中最早被采用和最常用的工藝方法，這種切割方法設備簡單、操

15、作方便靈活、投資費用少、切割質量好等特點。尤其是能夠切割各種含曲線形狀的零件和大厚度工件等一系列特點使得它自進入工業(yè)領域以來一直作為工業(yè)生產中切割碳鋼和低合金鋼的基本方法而被廣泛采用。而本文介紹的數(shù)控火焰切割機就是在早期切割機的基礎上結合近年來高速發(fā)展的微型計算機技術被廣泛應用于工業(yè)領域的實際情況設計出的一種新型切割設備 。</p><p>　　1.2 數(shù)控火焰切割簡介 </p><p>

16、　　1.2.1火焰切割及數(shù)控火焰切割技術</p><p>　　火焰切割就是利用氣體火焰的熱能將工件切割處金屬預熱到一定溫度后，噴出高速切割氧氣流使預熱處的金屬燃燒并放出熱量實現(xiàn)切割的方法。最常見的氣體切割是氧-乙炔火焰切割。</p><p>　　鋼材的氣割是利用氣體火焰（稱預熱火焰）將鋼材表面加熱到能夠在氧氣流中燃燒的溫度（即燃點），然后送進高純度，高流速切割氧，使鋼材中的鐵在氧氛圍中燃燒

17、生成氧化鐵熔渣，同時放出大量熱，借助這些燃燒熱和熔渣不斷加熱鋼材的下層和切口邊緣，使之也達到燃點，直至工件的底部。與此同時，切割氧流把氧化鐵熔渣吹掉，從而形成切口將鋼材切割開。</p><p>　　數(shù)控火焰切割機是應用計算機數(shù)字程序控制（Computer Numerical program Control）的全自動化切割設備，人們借助計算機輔助設計程序，把所要切割零件的形狀、尺寸、切割順序及切割過程中的各項輔助功

18、能按一定的語言程序規(guī)則進行編程，然后輸入控制機，經(jīng)運算后發(fā)出運動控制及輔助功能指令，再有伺服行走系統(tǒng)和切割執(zhí)行機構協(xié)調動作，從而完成所需零件的切割。</p><p>　　數(shù)控火焰切割機的特點：</p><p>　?、牛δ荦R全，自動化程度高．具有割炬自動升降和自動調高、自動點火、自動穿孔、自動切割、噴粉畫線、噴印字碼、噴水冷卻、割縫自動補償、熄火返回重割、動態(tài)圖形跟蹤顯示等功能，實現(xiàn)了切割

19、全過程的自動控制。</p><p>　?、疲膳渲枚鄠€割炬工作，省去了制作樣板和劃線的工時，生產效率高．</p><p>　　采用套料程序，提高鋼板利用率。</p><p>　?、牵芎侠磉x定切割工藝參數(shù)及切割路徑，可減小熱變形，加工精度高，切割質量好，能夠減少后續(xù)打磨和裝焊工時。</p><p>　　⑷．切割信息易于準備、修改和保存。<

20、;/p><p>　?、桑畽C器運行穩(wěn)定可靠，操作方便</p><p>　　1.2.2國內外數(shù)控火焰切割技術的發(fā)展</p><p>　　隨著科學技術的發(fā)展，數(shù)控技術和微型計算機技術也迅猛發(fā)展，數(shù)控機床、數(shù)控切割機等已被人熟悉和利用。1 9 5 2年之后，數(shù)字控制技術已經(jīng)作為生產自動化的強有力手段得到了迅速推廣，并且也引入到龐大而繁雜的造船工業(yè)之中了。1 9 5 8 年，英國

21、氧氣公司首先試制成功了世界上第一臺數(shù)控切割機，并于1 9 6 1 年正式投入挪威斯托德造船廠的造船生產使用中，隨后不少造船工業(yè)發(fā)達國家相繼開展了數(shù)控切割機的研制熱潮。到了六十年代中、后期，己有相當數(shù)量的數(shù)控切割機投產使用。它們編程簡單、操作方便、加工質量穩(wěn)定，大大減輕了勞動強度，降低加工周期，增加經(jīng)濟效益和社會效益，發(fā)展前景廣闊。進一步開展微機控制機床的研究和生產工作，將是我國機械工業(yè)改造舊設備， 研制新機型的一個經(jīng)濟有效的途徑。數(shù)控切

22、割機在造船工業(yè)中的應用是造船工藝的一項重大改革，是實現(xiàn)船廠現(xiàn)代化改造的一個重要內容。</p><p>　　……數(shù)控火焰切割機屬于對金屬結構件進行切割下料的氣割設備。在機械、船舶、壓力容器、冶金行業(yè)中，各種形狀的厚鋼板的切割下料工作量非常大。隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，數(shù)控技術已應用于國民經(jīng)濟的各個部門，切割設備也不例外。目前，國內許多大型結構件企業(yè)為減輕工人的勞動強度，提高產品質量和勞動效率，不惜耗資以每臺五六十萬元的價

23、格從國外購進數(shù)控切割設備。國內生產的該類設備一般每臺也在三四十萬元以上，這樣的價位對于中小金屬結構件企業(yè)來說望塵莫及。因此，面向中小企業(yè)，開發(fā)一種經(jīng)濟型數(shù)控火焰切割機床，有很大的市場潛力，必將取得明顯的社會效益和經(jīng)濟效益。目前國外的數(shù)控火焰切割機已經(jīng)發(fā)展到了一個相當成熟的階段，各種型號，適用于各種場合的切割機應有盡有，且性能比國產的要好很多，國內的技術要落后很多，國內有些行業(yè)所需的高檔數(shù)控火焰切割機還得進口，由于國外對核心技術的封鎖，再

24、加上國內對高檔機床的消化吸收能力有限，一直沒有較好的數(shù)控火焰切割機。</p><p>　　1.2.3數(shù)控火焰切割機的市場及發(fā)展</p><p>　　目前,我國機械加工行業(yè)中鋼板下料普遍采用手工氧—乙炔切割,這種現(xiàn)象不僅存在于小規(guī)模單件生產的小型企業(yè),也存在于大批量生產的大型企業(yè)中。而國外企業(yè)的下料工序大部分采用了數(shù)控氧—乙炔或數(shù)控等離子切割方法,這不僅可提高材料利用率,還大大改善了產品質量

25、,優(yōu)化了工作環(huán)境,使工作效率得到了提高。近來,隨著我國制造業(yè)的日益發(fā)展,數(shù)控火焰/等離子切割機床已經(jīng)成為市場需求熱點。為此,我們自行設計生產了一種面向大部分用戶、適合我國國情的大型經(jīng)濟型數(shù)控切割機——龍門式數(shù)控火焰切割機。它廣泛應用于機械、船舶、壓力容器、冶金行業(yè)等生產廠家。</p><p>　　數(shù)控技術的發(fā)展趨勢：</p><p>　　隨著社會和科學技術的發(fā)展，特別是微機和網(wǎng)絡技術的發(fā)展

26、，要求工業(yè)生產必須滿足高精度、高效率、高靈活性、高速、自動化、節(jié)能、環(huán)保、少或無切削的要求。這些需求要求數(shù)控系統(tǒng)在未來的生產應用中，必然向著開放化、集成化、網(wǎng)絡化的方向發(fā)展。</p><p><b>　　1開放化</b></p><p>　　傳統(tǒng)的專用控制系統(tǒng)是控制器制造商針對特定的機床開發(fā)的，它是封閉、不兼容和不可擴展的，很難二次開發(fā)和更新?lián)Q代。而開放數(shù)控系統(tǒng)要求整

27、個系統(tǒng)向用戶開放，向數(shù)控技術再開發(fā)人員開放，以便對系統(tǒng)進行維護和功能擴展。這就要求系統(tǒng)有一個開放的軟、硬件平臺、開放的系統(tǒng)接口，最重要是有統(tǒng)一的標準，這樣才能實現(xiàn)系統(tǒng)的兼容和互換。開放式控制系統(tǒng)的基本特征是以通用的個人計算機(PC)的硬件和軟件為基礎構建的。由于個人計算機的軟、硬件上均有標準的規(guī)范和接口，因此計算機系統(tǒng)便具有了可擴展性、可移植性、互換性、互操作性和可配置性等特征?？刂破髦圃焐炭梢詫ο到y(tǒng)功能任意剪裁和組配以滿足不同用戶的需

28、求，也可以就一些功能模塊賦予用戶再開發(fā)的權利和方便，這樣就便于系統(tǒng)的維修和升級。</p><p><b>　　2集成化</b></p><p>　　集成化的最佳體現(xiàn)是一種全新的制造系統(tǒng)-一計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)計</p><p>　　算機集成制造系統(tǒng)(cIMS)的基本思想是用計算機技術將制造企業(yè)中的市場分析、經(jīng)營決策、產品設計、工藝設計

29、、質量控制、生產計劃調度、乃至銷售與售后服務等各個環(huán)節(jié)集合成的一個綜合優(yōu)化的整體。由上述定義可以明了數(shù)控系統(tǒng)是計算機集成制造系統(tǒng)的一個組成部分，是實現(xiàn)產品加工的必要環(huán)節(jié);但由于系統(tǒng)集成化的需要，數(shù)控系統(tǒng)還需要建立和完善相應的集成技術和標準。集成制造系統(tǒng)是當前先進制造技術的重要組成部分，且系統(tǒng)的研究己進入了相對成熟的階段。但目前的系統(tǒng)的集成度還不是很高，各模塊的信息獲取和轉換仍不是很理想，目前各國學者正研究各種使系統(tǒng)集成度更高的技術。隨著

30、工業(yè)生產要求的不斷提升，目前的集成系統(tǒng)將向著更加高度集成方向的方向發(fā)展。</p><p><b>　　3網(wǎng)絡化</b></p><p>　　隨著近兩年來Internet技術的發(fā)展，美國一些企業(yè)通過網(wǎng)絡傳播自己的先進管理經(jīng)驗和信息集成技術，為美國及其它國家的企業(yè)實現(xiàn)這些技術提供了非常好的示范和參考作用。由于90年代信息技術的發(fā)展，如網(wǎng)絡技術、萬維網(wǎng)技術和分布計算技術的發(fā)

31、展，為創(chuàng)造新一代的制造思想和模式提供了空間。在數(shù)控系統(tǒng)中的應用敏捷制造的信息基礎結構和建筑于信息基礎結構之上的網(wǎng)上設計制造技術是實現(xiàn)網(wǎng)絡開發(fā)的不可缺少的因素。網(wǎng)上設計技術的研究主要是在工Internet網(wǎng)絡環(huán)境下發(fā)展先進的制造技術，使得在技術層次上能實現(xiàn)企業(yè)間的實時合作。網(wǎng)絡技術的發(fā)展使得遠程控制技術迅速崛起，諸多研究機構和廠商紛紛對此投入了巨大的精力，希望向企業(yè)數(shù)控全球聯(lián)盟方向靠攏。由于目前的網(wǎng)絡技術的局限使得這一目標在短期內難以實現(xiàn)

32、;但數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡化已是數(shù)控技術發(fā)展不可逆轉的趨勢。開放式熱切割機數(shù)控軟件系統(tǒng)的研究</p><p>　　本課題研究一種基于PC和WindowS平臺的，用于火焰切割、開放式熱切割數(shù)控系統(tǒng)。它具有全中文的人性化操作界面，可以進行任意形狀的二維零件加工。本系統(tǒng)還有動態(tài)加工過程仿真、加工條件自動選定及優(yōu)化等功能。另外還具有豐富的圖庫，可以進入相應的控制界面調用相應的功能，實現(xiàn)常用圖形零件的便捷加工。該部分實現(xiàn)是通過相應

33、圖形的調用，進行參數(shù)的輸入，并將該參數(shù)轉化為相應的G代碼，傳送給主控制程序實現(xiàn)各圖形的加工開放式切割機數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺采用PC十運動驅動卡，軟件平臺采用Windows98/NT，開發(fā)平臺采用vC+十，替代原DOS系統(tǒng)下的數(shù)控系統(tǒng)。這種方式下Pc機只負責常規(guī)的系統(tǒng)管理和維護，而具體的數(shù)控系統(tǒng)的核心功能，則由運動控制卡實現(xiàn)直接實現(xiàn)。由控制卡硬件直接控制電機的動作，從而解決了WINDows平臺下計算機控制中經(jīng)常碰到的實時控制問題所帶來的困擾。

34、本系統(tǒng)研制成功提高了該類產品在市場上的競爭地位，本系統(tǒng)研制成功必然取代現(xiàn)有封閉的、或DOS平臺下的數(shù)控系統(tǒng)，全面提升切割機的整機性能，提高切割機的性能價格比，增強其在市場上的競爭實力，是較為先進的熱切割機數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　第2章 機床總體設計</p><p>　　2.1總體方案的確定</p><p>　　數(shù)控火焰切割機是一個復雜的系統(tǒng)工程,它綜合了

35、計算機技術、精密機械制造、電機拖動、數(shù)字控制、焊接等多門學科,所以在設計、生產、調試、安裝、維護等各環(huán)節(jié)都會遇到許多問題</p><p><b>　　1.1 適用方向</b></p><p>　　要求該設備適用面廣,既可用于大型企業(yè)的下料車間,進行大型零件的批量切割,又可用于小型機械廠,進行小型零件的小批量生產。</p><p><b&g

36、t;　　1.2 技術水平</b></p><p>　　該設備的綜合技術水平要求超過國內同類產品,接近世界先進水平。</p><p><b>　　1.3 加工精度</b></p><p>　　該設備的運行精度應超過目前的國家相關標準。</p><p><b>　　1.4 適用材料</b>&

37、lt;/p><p>　　該設備可用來切割碳鋼、不銹鋼、有色金屬等板材。</p><p><b>　　1.5 工作方式</b></p><p>　　工作方式為連續(xù)工作。</p><p><b>　　1.6 運行速度</b></p><p>　　定位速度要求±0.012/3

38、00 mm;切割速度為1 mm~60 mm/s。</p><p><b>　　擬解決的主要問題：</b></p><p>　　中型火焰切割機設計最困難,使用時可靠性最差的要害在于軸的驅動， 可有以下幾種方案以供選擇： </p><p>　　方案一： 大型加工中心、 數(shù)控機床上常用的設計是采用長滾 動導軌與長滾珠絲杠 主要問題在長滾珠絲杠的制造

39、成本極高， 安裝上難度很大。</p><p>　　方案二： 采用精密齒輪齒條傳動滿足長行程的需要， 中捷友 誼廠為上海磁懸浮項目提供的大型加工中心就采用該方案。齒 條固定、 齒輪安裝在龍門架上， 由伺服電機通過同步帶減速驅動 齒輪。該方案也是目前大型火焰切割機的常用方案。當支撐龍 門架的兩根導軌問距很大時， 一般采用雙驅動， 可靠性不高。 </p><p>　　…由上面兩種方案的對比，　加

40、上滾珠絲杠副的特長：1、動力更省驅動力矩僅為滑動絲杠副的1/3，具有較高的運動效率，可以更加省電。2、高精度的保證滾珠絲杠副都是由高水平的機械設備連貫生產出來的，制作精度更高。3、微進給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進給。4、無側隙、剛性高滾珠絲杠副可以加預壓，由于預壓力可使軸向間隙達到負值，進而得到較高的剛性。5、高速進給滾珠絲杠副由于運動效率

41、高、發(fā)熱小，所以可實現(xiàn)高速進給(運動)。</p><p>　　可得出：在追求設計出一臺高精度，高性能數(shù)控機床，方案一比較好。</p><p>　　2.2控制及傳動系統(tǒng)選用</p><p>　　數(shù)控火焰切割機的主要技術參數(shù) </p><p>　　縱向導軌長度／m 6</p><p>　

42、　跨距／m 2</p><p>　　有效切割寬度／m 1.6</p><p>　　有效切割長度／m 5</p><p>　　切割厚度／mm 6～160</p><p>　　切割精度／mm

43、 ±0．5</p><p>　　最高行動速度，m．min 15</p><p>　　割炬組數(shù) 單割炬 </p><p>　　割炬升降范圍／mm 800</p><p>　　定位精度/mm

44、 ±0.012/300</p><p>　　根據(jù)本緊急系統(tǒng)定位精度的要求,應選用全閉伺服系統(tǒng)。從產品目錄中查得伺服電機的最高轉速為或2000r/min。如果伺服電機通過聯(lián)軸節(jié)與絲杠接，即i=1。工作臺快速進給的最高速度要求達到。取電機的最高轉速,則絲杠的最高轉速也為1500r/min?；窘z杠導程</p><p>　　綜上所述，采用螺母絲杠副

45、作為傳動，全閉環(huán)伺服系統(tǒng)進行控制。</p><p>　　第3章 火焰切割機傳動裝置設計錯誤!未找到引用源。 </p><p><b>　　3.1 　螺旋傳動</b></p><p>　　利用螺桿和螺母的嚙合來傳遞動力和運動的機械傳動。主要用于將旋轉運動轉換成直線運動，將轉矩轉換成推力。按工作特點，螺旋傳動用的螺旋分為傳力螺旋、傳導螺旋和調整螺旋

46、。①傳力螺旋:以傳遞動力為主,它用較小的轉矩產生較大的軸向推力,一般為間歇工作,工作速度不高，而且通常要求自鎖，例如螺旋壓力機和螺旋千斤頂上的螺旋。②傳導螺旋：以傳遞運動為主，常要求具有高的運動精度，一般在較長時間內連續(xù)工作，工作速度也較高，如機床的進給螺旋（絲杠）。③調整螺旋：用于調整并固定零件或部件之間的相對位置，一般不經(jīng)常轉動，要求自鎖，有時也要求很高精度，如機器和精密儀表微調機構的螺旋。按螺紋間摩擦性質，螺旋傳動可分為滑動螺旋傳

47、動和滾動螺旋傳動?；瑒勇菪齻鲃佑挚煞譃槠胀ɑ瑒勇菪齻鲃雍挽o壓螺旋傳動。</p><p>　　滑動螺旋傳動 通常所說的滑動螺旋傳動就是普通滑動螺旋傳動。滑動螺旋通常采用梯形螺紋和鋸齒形螺紋，其中梯形螺紋應用最廣，鋸齒形螺紋用于單面受力。矩形螺紋由于工藝性較差強度較低等原因應用很少;對于受力不大和精密機構的調整螺旋，有時也采用三角螺紋。</p><p>　　一般螺紋升程和摩擦系數(shù)都不大，因此雖

48、然軸向力F相當大，而轉矩T則相當小。傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機械增益的。升程越小則機械增益的效果越顯著。滑動螺旋傳動的效率低，一般為30～40％，能夠自鎖。而且磨損大、壽命短，還可能出現(xiàn)爬行等現(xiàn)象。</p><p>　　靜壓螺旋傳動 螺紋工作面間形成液體靜壓油膜潤滑的螺旋傳動。靜壓螺旋傳動摩擦系數(shù)小，傳動效率可達99％,無磨損和爬行現(xiàn)象,無反向空程,軸向剛度很高,不自鎖,具有傳動的可逆性,但螺母結構復雜,

49、而且需要有一套壓力穩(wěn)定、溫度恒定和過濾要求高的供油系統(tǒng)。靜壓螺旋常被用作精密機床進給和分度機構的傳導螺旋。這種螺旋采用牙較高的梯形螺紋。在螺母每圈螺紋中徑處開有3～6個間隔均勻的油腔。同一母線上同一側的油腔連通，用一個節(jié)流閥控制。油泵將精濾后的高壓油注入油腔，油經(jīng)過摩擦面間縫隙后再由牙根處回油孔流回油箱。當螺桿未受載荷時，牙兩側的間隙和油壓相同。當螺桿受向左的軸向力作用時，螺桿略向左移，當螺桿受徑向力作用時，螺桿略向下移。當螺桿受彎矩作

50、用時，螺桿略偏轉。由于節(jié)流閥的作用，在微量移動后各油腔中油壓發(fā)生變化，螺桿平衡于某一位置，保持某一油膜厚度。</p><p>　　滾動螺旋傳動 用滾動體在螺紋工作面間實現(xiàn)滾動摩擦的螺旋傳動，又稱滾珠絲杠傳動.滾動體通常為滾珠，也有用滾子的。滾動螺旋傳動的摩擦系數(shù)、效率、磨損、壽命、抗爬行性能、傳動精度和軸向剛度等雖比靜壓螺旋傳動稍差，但遠比滑動螺旋傳動為好。滾動螺旋傳動的效率一般在90％以上。它不自鎖，具有傳動的

51、可逆性；但結構復雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應用于機床、飛機、船舶和汽車等要求高精度或高效率的場合。滾動螺旋傳動的結構型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內循環(huán)。外循環(huán)的導路為一導管,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個封閉循環(huán)。內循環(huán)用反向器，一個螺母上通常有2～4個反向器，將螺母中滾珠分別聯(lián)成2～4個封閉循環(huán)，每圈滾珠只在本圈內運動。外循環(huán)的螺母加工方便，但徑向尺寸較大。為提高傳動精度和軸向剛度，除采用滾珠與螺紋選配外，常用各種調整方

52、法以實現(xiàn)預緊。</p><p>　　在JB/T3162-1991中，將滾動螺旋傳動稱為滾珠絲桿副。該標準規(guī)定，滾珠絲桿副分為定位滾珠絲桿副（稱P類）和傳動滾珠絲桿副（稱T類）。前者是通過旋轉角度和導程控制軸向位移量的滾珠絲桿副，后者是與旋轉角度無關用于傳遞動力的滾珠絲桿副?！?lt;/p><p>　　錯誤!未找到引用源。</p><p>　　3.1.1 滾珠絲杠副的工

53、作原理及特點</p><p>　　滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機床中回轉運動轉換為直線運動常用的傳動裝置。它以代替絲桿螺母副中的滑動，摩擦力小，具有良好的性能。組成及工作滾珠的滾動原理：滾珠絲杠螺母副的結構原理圖·組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器）、螺母座等組成。 ·工作原理：在絲桿和螺母上加工有弧行螺旋槽，當它們套裝在一起時便形成螺旋滾道，并在滾道內裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動，

54、并經(jīng)回珠管作周而復始的循環(huán)運動。回珠管兩端還起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。   特點：·傳動效率高：機械效率可高達92%~98%。 ·摩擦力?。褐饕怯脻L珠的滾動代替了普通絲桿螺母副的滑動。 ·軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預緊后可消除間隙。 ·使用壽命長、制造成本高：主要采用優(yōu)質合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。滾珠絲桿螺母副的消

55、隙·雙螺母墊片調隙：修磨墊片厚度消隙    滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結構（類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結構）。通過改變墊片的厚度使螺母產生軸向位移，從而使兩個螺母分別與絲桿的兩側面貼合。當工作臺反向時，由于消除了側隙，工作臺會跟隨CNC的運動指令反向而</p><p>　　3．1．1.1 縱向滾珠絲杠副的設計及電機的選擇</p><p><

56、;b>　　滾珠絲杠精度</b></p><p>　　由于本系統(tǒng)要求達到的定位精度,根據(jù)此要求查閱滾珠絲杠樣本,對于1級精度絲杠,任意300內導程允許誤差為0.006mm,2級精度絲杠的導程允差為0.008mm。初步設計時先設絲杠的任意300mm行程內的行程變動量為定位精度的1/3~1/2,即0.004mm~0.006mm,因此,取滾珠絲杠精度為級,即1級精度絲杠。</p><

57、p><b>　　滾珠絲杠選擇</b></p><p>　　滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)，應按當量動載荷選擇。</p><p>　　絲杠的最大載荷，為切削時的最大進給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。由于此機床采用火焰切割所以切屑力忽略不計。本參數(shù)可估計工作臺及能加工工件的最大重量為M則鋼的密度查表可得為。工作臺的質量為500kg則</p>

58、<p><b>　　M=m+500</b></p><p>　　加工工件的質量 帶入數(shù)據(jù)可得M=18074.8kg</p><p>　　導軌材料選塑料-鑄鐵摩擦系數(shù)為。故絲杠的最小載荷為</p><p><b>　　絲杠的最大載荷為</b></p><p><b>　　平均

59、載荷為</b></p><p>　　絲杠的最高轉速為1500r/min，工作臺的最小進給速度為1mm/min，故絲杠的最低轉速為0.1r/min，可取為0。則平均轉速為n=(1500+0)/2=750r/min。絲杠使用壽命取</p><p>　　T=15000h， ，，故絲杠工作壽命</p><p>　　得絲杠的當量動載荷為</p>&l

60、t;p>　　查滾珠絲杠樣本，選擇FFZ4010型內循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預緊滾珠絲杠副。名義直徑40mm，導程10mm。額定動載荷為，，</p><p>　　符合設計要求。軸向剛度。預緊力</p><p>　　只要軸向載荷值不達到或超過預緊力的3倍，就不必對預緊力提出額外的要求。</p><p>　　此設計中絲杠最大載荷為5.314KN，遠小于。故合理使用。

61、</p><p><b>　　絲杠支承選擇</b></p><p>　　本傳動系統(tǒng)的絲杠采用一端軸向固定，一端浮動的結構形式如圖(b)F-S</p><p>　　固定端采用一對接觸的7602030TVP型角接觸球軸承面對面組配，簡支端支承采用6206/P5型深溝球軸承，只承受絲杠的重力。</p><p><b>

62、;　　選擇電機</b></p><p>　　最大切削負載轉矩的計算</p><p>　　所選伺服電機的額定轉矩應大于最大切削負載轉矩。最大切削負載轉矩T可根據(jù)公式計算</p><p>　　從前面的計算，已知最大進給力，絲杠導程，預緊力，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機械效率。因滾珠絲杠預加載荷引起的附加摩擦力矩</p><p>　　

63、查角接觸推力球軸承組配技術條件，得7602030TVP單個軸承的摩擦力矩為，故一對軸承的摩擦力矩。簡支端軸承部預緊，其摩擦力矩可忽略不計。伺服電機于絲杠直聯(lián)，其傳動比i=1。則最大切削負載轉矩</p><p><b>　　1.負載慣量的計算</b></p><p>　　伺服電機的轉子慣量應與負載慣量相匹配。</p><p>　　負載慣量可按以下

64、次序計算。工件和工作臺的最大質量為18074.8kg折算到電機軸上的慣量</p><p>　　絲杠的名義直徑，長度l=5.2m，絲杠材料鋼的密度為。</p><p>　　絲杠加在電機軸上的慣量</p><p>　　聯(lián)軸節(jié)加上鎖緊螺母等的慣量，查表可得</p><p>　　故負載總慣量 </p><

65、p>　　代入數(shù)據(jù)可得 </p><p>　　按照中小型數(shù)控機床的慣量匹配條件，，所選電機的轉子慣量應該在</p><p><b>　　范圍之內。</b></p><p>　　根據(jù)上述計算可初步選定伺服電機?？蛇xBESK-20型，其額定轉矩為22.5；轉子慣量為0..139。其最大轉矩為154。</p>

66、<p>　　3 空載加速轉矩計算</p><p>　　當執(zhí)行件從靜止以階躍指令加速到最大移動時，所需的空載加速轉矩為</p><p>　　空在加速時，主要克服慣性?？倯T量</p><p>　　加速時間通常取的3~4倍，故帶入數(shù)據(jù)可得為63~84</p><p>　　空載加速轉矩不允許超過伺服電機的最大輸出轉矩由此可見所選電機滿足設

67、計要求。</p><p><b>　　5 精度的驗算</b></p><p>　　機床的定位精度要求為0.012/300mm，其絲杠的導程誤差為0.006mm。其余誤差為伺服系統(tǒng)誤差、絲杠軸承的軸向跳動和在載荷作用下個機械環(huán)節(jié)彈性形變引起的位移誤差等。</p><p><b>　　1 伺服剛度</b></p>

68、<p>　　伺服剛度為 </p><p>　　是伺服電機的增益，而則帶入數(shù)據(jù)可得</p><p>　　折合到工作臺部件的直線剛度</p><p>　　2 滾珠絲杠的拉壓剛度</p><p>　　絲杠為一端軸向定位結構。其最小拉壓剛度發(fā)生在工作臺螺母離定位點最遠的位置。</p>

69、<p>　　一直絲杠的行程則根據(jù)公式</p><p><b>　　可計算得</b></p><p>　　3 絲杠軸承的軸向剛度</p><p>　　7602030TVP型軸承的鋼球直徑，鋼球數(shù)Z=17，接觸角，預加載荷為，軸向外載荷為導軌摩擦力故軸向載荷為預加載荷</p><p>　　與軸向外載荷之和。絲杠軸

70、承軸向載荷剛度</p><p>　　4 滾珠絲杠螺母副的接觸剛度</p><p>　　查樣本手冊得 </p><p>　　5撓性聯(lián)軸節(jié)扭轉剛度</p><p>　　查文獻得 </p><p>　　折合到工作臺部件的直線剛度為</p><p>&l

71、t;b>　　6 綜合剛度K</b></p><p>　　計算出伺服剛度折算到工作臺部件的直線剛度、滾珠絲杠最小拉壓剛度、絲杠軸承軸向剛度、滾珠絲杠螺母接觸剛度、折算到工作臺部件直線剛度和聯(lián)軸節(jié)剛度后，按彈簧串聯(lián)原則合成求得綜合剛度K。</p><p><b>　　故</b></p><p><b>　　7 彈性變形

72、</b></p><p>　　加工中心的定位精度是在不切削空載條件下檢驗的，故軸向載荷僅為導軌的摩擦力。</p><p>　　則 </p><p><b>　　8定位誤差驗證</b></p><p>　　滾珠絲杠在任意300mm內的導程誤差為6，加彈性形變量，即為</p>

73、;<p>　　9。再加上某些次要因素，將不會超過要求的定位誤差，能滿足定位精度</p><p>　　0.012/300mm的設計要求。</p><p>　　3．1．1.2 橫向滾珠絲杠副的設計及電機的選擇</p><p>　　橫向與垂直方向的滾珠絲杠的計算與電機的選擇的計算過程與縱向的設計與計算過程相似，所以就簡單敘述下過程。 </p>

74、<p>　　1 額定動載荷和額定靜載荷</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的承載能力是以額定動載荷和靜載荷來表示的。是設計選用螺母絲杠的主要依據(jù)。</p><p><b>　　2 滾珠絲杠的計算</b></p><p>　　滾珠絲杠應根據(jù)額定動載荷選用。滾珠絲杠的當量動載荷</p><p>　　式中軸向工作載

75、荷，當量載荷按單調式變化規(guī)律變化，各種轉速使用機會相同時，</p><p>　　L為工作壽命，以轉為1單位，</p><p><b>　　N為絲杠轉速</b></p><p>　　T為使用壽命，隊數(shù)控機床可取15000h</p><p>　　如果軸向工作載荷和絲杠轉速時變化的，應按當量軸向載荷和當量轉速計算，器計算公式為

76、</p><p>　　如果考慮到實際運動中載荷的沖擊和絲杠精度隊壽命的影響，當量動載荷應為</p><p>　　按上式求出當量動載荷后，查產品目錄與 相近的額定動載荷 </p><p>　　并使，然后由值確定滾珠絲杠副的型號和尺寸規(guī)格。</p><p>　　3 滾珠絲杠的靜載荷強度的計算</p><p>　　低速

77、運轉是的滾珠絲杠副，應按最大軸向工作載荷，即按計算靜載荷為選擇依據(jù)。其計算公式為</p><p>　　按上式求出靜載荷后，查產品目錄中與其相近的額定動載荷 并使 </p><p>　　再由確定絲杠的型號和結構參數(shù)。</p><p><b>　　3電機的選用</b></p><p><b>　　一般考

78、慮3個問題</b></p><p>　　最大切削負載轉矩，不得超過電機的額定轉矩折算到電機軸上的最大切削負載轉矩T。</p><p><b>　　式中</b></p><p>　　絲杠上的最大軸向載荷，等于最大軸向進給力加導軌摩擦力</p><p><b>　　絲杠導程</b></

79、p><p><b>　　滾珠絲杠的機械效率</b></p><p>　　因絲杠螺母預加載荷引起的附加摩擦力矩</p><p>　　滾珠絲杠承受的摩擦力矩</p><p>　　伺服電機至絲杠的傳動比。</p><p>　　電動機的轉子慣量應與負載慣量相匹配。匹配條件為</p><p&

80、gt;　　重型機床的負載慣量很大，如果電機與絲杠直聯(lián)很難滿足此條件。常用的辦法是電機通過一對齒輪降速后傳動絲杠。</p><p>　　負載慣量可按以下公式計算</p><p><b>　　式中 </b></p><p><b>　　各旋動件的轉動慣量</b></p><p><b>　　各

81、旋動件的角速度</b></p><p><b>　　各直線運動件的質量</b></p><p><b>　　各直線運動件的速度</b></p><p><b>　　伺服電機的角速度</b></p><p>　　實心圓柱體的轉動慣量</p><p&

82、gt;　　空心圓柱體的轉動慣量</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　m 質量</p><p>　　D，d 外徑和孔徑</p><p>　　L 長度</p><

83、;p><b>　　密度</b></p><p>　　快速移動時，轉矩不得超過伺服電機的最大轉矩。當執(zhí)行部件從靜止狀態(tài)的階躍指令加速到最大移動速度時，所需要的轉矩最大。其轉矩為</p><p>　　式中 電機在執(zhí)行部件快移時的轉速</p><p><b>　　加速時間</b></p>&

84、lt;p>　　加速時間通常為電動機機械時間常數(shù)的3~4倍?？梢娝欧姍C主參數(shù)是輸出功率，這是區(qū)分其大小的公稱值。但選擇伺服電機時，卻是按照負載轉矩小于額定轉矩、電機轉子慣量與負載慣量的合理匹配、執(zhí)行部件的快移轉矩小于電機的最大轉矩3個要求來考慮的。</p><p>　　綜上所訴，橫向的滾珠絲杠選用FFZD2510-4型參數(shù)為</p><p>　　公稱直徑 25mm&l

85、t;/p><p>　　公稱導程 10mm</p><p>　　絲杠外徑 29.5mm</p><p>　　螺紋底徑 24.5mm</p><p>　　額定動載荷 18687N</p><p>　　額定靜載荷 41004N</p>

86、<p>　　接觸剛度R 913</p><p>　　電機選用FB-15型直流伺服電機主要參數(shù)為:</p><p>　　最高轉速 1500r/min</p><p>　　額定轉矩 17.6</p><p>　　最大轉矩 154</p><p>

87、　　轉子慣量 0.019</p><p>　　垂直方向的絲杠和電機的型號為:</p><p>　　絲杠選用CBM2204-3主要參數(shù)為</p><p>　　公稱直徑 22mm</p><p>　　公稱導程 4mm</p><p>　　絲杠外徑 28.7mm&

88、lt;/p><p>　　螺紋底徑 23.7mm</p><p>　　額定動載荷 4628N</p><p>　　額定靜載荷 14175N</p><p>　　接觸剛度R 552</p><p>　　電機選用110SZ56直流伺服電機參數(shù)為:</p>

89、<p>　　最高轉速 1000r/min</p><p>　　額定轉矩 6.5 </p><p>　　最大轉矩 85.6 </p><p>　　轉子慣量 0.012</p><p><b>　　支承選用:</b></p><p>

90、　　固定端選用7602030TVP型角接觸球軸承面對面組配，簡支端支承采用6206/P5型深溝球軸承，只承受徑向力。計算和驗算步驟均與縱向相仿。經(jīng)檢驗均能合理使用。</p><p><b>　　聯(lián)軸器的選用:</b></p><p>　　得出電機的傳動力矩后，結合下圖的工作系數(shù)表，確定矯正系數(shù)K</p><p>　　所選聯(lián)軸器的型號為:ZQ43

91、84-86型滑塊聯(lián)軸器。</p><p><b>　　第四章 導軌</b></p><p>　　機床上兩相對運動部件的配合面組成一對導軌副，不動的配合面為支撐導軌，運動的配合面為動導軌。導軌的主要功能是導和承載，為此，導軌副只允許具有一個自由度。</p><p>　　1 導軌的作用和設計要求 當運動件沿著承導件作直線運動時，承導件上的導軌

92、起支承和導向的作用，即支承運動件和保證運動件在外力（載荷及運動件本身的重量）的作用下，沿給定的方向進行直線運動。對導軌的要求如下： 1.一定的導向精度。導向精度是指運動件沿導軌移動的直線性，以及它與有關基面間的相互位置的準確性。 2.運動輕便平穩(wěn)。工作時，應輕便省力，速度均勻，低速時應無爬行現(xiàn)象。 3.良好的耐磨性。導軌的耐磨性是指導軌長期使用后，能保持一定的使用精度。導軌在使用過程中要磨損，但應使磨損量小，且磨損后能自動補償或

93、便于調整。 4.足夠的剛度。運動件所受的外力，是由導軌面承受的，故導軌應有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導軌面寬度，以降低導軌面比壓；設置輔助導軌，以承受外載。 5.溫度變化影響小。應保證導軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 6.結構工藝性好。在保證導軌其它要求的前提下，應使導軌結構簡單，便于加工、測量、裝配和調整，降低成本。 不同設備的導軌，必須作具體分析，對其提出相應的設計要求。必須指出，上述六點要求是相互影響的。

94、 2 導軌設計的主要內容 設計導軌應包</p><p>　　三角形導軌：該導軌磨損后能自動補償，故導向精度高。它的截面角度由載荷大小及導向要求而定，一般為90°。為增加承載面積，減小比壓，在導軌高度不變的條件下，采用較大的頂角（110°～120°）；為提高導向性，采用較小的頂角（60°）。如果導軌上所受的力，在兩個方向上的分力相差很大，應采用不對稱三角形，以使力的作用

95、方向盡可能垂直于導軌面。 矩形導軌：優(yōu)點是結構簡單，制造、檢驗和修理方便；導軌面較寬，承載力較大，剛度高，故應用廣泛。但它的導向精度沒有三角形導軌高；導軌間隙需用壓板或鑲條調整，且磨損后需重新調整。 燕尾形導軌：燕尾形導軌的調整及夾緊較簡便，用一根鑲條可調節(jié)各面的間隙，且高度小，結構緊湊；但制造檢驗不方便，摩擦力較大，剛度較差。用于運動速度不高，受力不大，高度尺寸受限制的場合。 圓形導軌：制造方便，外圓采用磨削，內孔珩磨可達

96、精密的配合，但磨損后不能調整間隙。為防止轉動，可在圓柱表面開鍵槽或加工出平面，但不能承受大的扭矩。宜用于承受軸向載荷的場合。 (2)常用導軌組合形式 三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導軌為導向面，導向精度較高，而平導軌的工藝性好，因此應用</p><p>　　雙三角形導軌：由于采用對稱結構，兩條導軌磨損均勻，磨損后對稱位置位置不變，故加工精度影響小。接觸剛度好，導向精度高，但工藝性差，四個表面刮削或磨

97、削也難以完全接觸，如果運動部件熱變形不同，也不能保證四個面同時接觸，故不宜用在溫度變化大的場合。 (3）間隙調整 為保證導軌正常工作，導軌滑動表面之間應保持適當?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導向精度。導軌的間隙如依靠刮研來保證，要廢很大的勞動量，而且導軌經(jīng)過長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調整，故導軌應有間隙調整裝置。 矩形導軌需要在垂直和水平兩個方向上調整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調整它

98、的低面間隙，其方法有：a）刮研或配磨下壓板的結合面；b）用螺釘調整鑲條位置；c）改變墊片的片數(shù)或厚度</p><p>　　在水平方向上，常用平鑲條或斜鑲條調整它的側面間隙。</p><p>　　夾緊裝置 有些導軌（如非水平放置的導軌）在移動之后要求將它的位置固定，因而要用專用的鎖（夾）緊裝置。常用的鎖緊方式有機械鎖緊和液壓鎖緊。</p><p>　　提高耐磨

99、性措施 導軌的使用壽命取決于導軌的結構、材料、制造質量、熱處理方法，以及使用與維護。提高導軌的耐磨性，使其在較長的時間內保持一定的導向精度，就能延長設備的使用壽命。提高導軌耐磨性的措施有： 1)選擇合理的比壓 單位面積上的壓力成為比壓，即 p=P/S（公斤/厘米2） 式中 P-作用在導軌上的力（公斤） S-導軌的支承面積（厘米2） 由上式可知，要減小導軌的比壓，應減輕運動部件的重量和增大導軌支承面的面積。減小兩導軌

100、面之間的中心距，可以減小外形尺寸和減輕運動部件的重量。但減小中心距受到結構尺寸的限制，同時中心距太小，將導致運動不穩(wěn)定。 降低導軌比壓的另一辦法，是采用卸荷裝置，即在導軌載荷的相反方向，增加彈簧或液壓作用力，以抵消導軌所承受的部分載荷。 2)選擇合適材料 目前常采用的導軌材料有以下幾種： 鑄鐵- 導軌與承導件或運動件鑄成一體，其材料常用灰口鑄鐵。它具有成本低，工藝性好，熱穩(wěn)定性高等優(yōu)點。在潤滑和防護良好的情況下，具有一定的耐

101、磨性。常用的是HT200～HT400，硬度以HB=180～200較為合適。適當增加鑄鐵中含碳量和含磷量，減少含硅</p><p>　　用環(huán)氧樹脂膠接，膠接面之間的間隙不超過0.25毫米。膠粘導軌具有一定的膠接剛度和強度，尚有一定的抗沖擊性能，工藝簡單，成本較低。 塑料-用聚四氟乙烯為基材，添加不同的填充劑作為導軌材料。它具有耐磨、抗振以及動、靜摩擦系數(shù)低（0.04），可消除低速爬行現(xiàn)象，在實際應用中取得良好的

102、效果。 3)熱處理 為提高鑄鐵導軌的耐磨性，常對導軌表面進行淬火處理。表面淬火方法有：火焰淬火、高頻淬火和電接觸淬火。 4)潤滑和防護 潤滑油能使導軌間形成一層極薄的油膜，阻止或減少導軌面直接接觸，減小摩擦和磨損，以延長導軌的使用壽命。同時，對低速運動，潤滑可以防止"爬行"；對高速運動，可減少摩擦熱，減少熱變形。 導軌潤滑的方式有澆杯、油杯、手動油泵和自動潤滑等。 導軌的防護裝置用來防止切削、灰塵等贓

103、物落到導軌表面，以免使導軌擦傷、生銹和過早的磨損。為此，在運動導軌端部安裝刮板；采用各種式樣的防護罩，使導軌不外露等辦法。 (6) 結構尺寸的驗算 1)校核溫度變化對導軌間隙的影響 導軌在溫度變化較大的環(huán)境中工作，應在選定精度和配合后，作導軌間隙驗算。為了保證工作時不致卡住，導軌的最小間隙</p><p>　　綜上所述，縱向導軌采用矩形導軌。材料選用塑料-鑄鐵，采用壓板調整的方式進行調整。</p&g

104、t;<p>　　2.滾動導軌 在承導件和運動件之間放入一些滾動體（滾珠、滾柱或滾針），使相配的兩個導軌面不直接接觸的導軌，稱為滾動導軌。 滾動導軌的特點是摩擦阻力小，運動輕便靈活；磨損小，能長期保持精度；動、靜摩擦系數(shù)差別小，低速時不易出現(xiàn)"爬行"現(xiàn)象，故運動均勻平穩(wěn)。因此，滾動導軌在要求微量移動和精確定位的設備上，獲得日益廣泛的運用。 滾動導軌的缺點是：導軌面和滾動體是點接觸或線接觸，抗振

105、性差，接觸應力大，故對導軌的表面硬度要求高；對導軌的形狀精度和滾動體的尺寸精度要求高。 (1)結構形式 滾珠導軌-V-平截面的滾珠導軌、雙V形截面的滾珠導軌和圓形截面滾珠導軌。由于滾珠和導軌面是點接觸，故運動輕便，但剛度低，承載能力小。常用于運動件重量、載荷不大的場合。 </p><p>　　滾柱（滾針）導軌-滾柱導軌中的滾柱與導軌面是線接觸，故它的承載能力和剛度比滾珠導軌大，耐磨性較好，靈活性稍差。柱對

106、導軌的不平度較敏感，容易產生側向偏移和滑動，而使導軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。滾柱的直徑越大，對導軌的不平度越為敏感。</p><p>　　當結構尺寸受限制時，可采用直徑較小的滾柱，這種導軌稱為滾針導軌。 滾柱導軌支承為標準部件，具有安裝、潤滑簡單，調整防護容易等優(yōu)點。其結構如下圖所示。由于滾柱在封閉的滾道內滾動，故可用于行程很大的導軌上。 </p><p>　　滾柱導軌可采用標

107、準的滾動軸承，裝在偏心軸上以便于調整。其偏心量一般取0.2-0.5毫米。</p><p>　　滾動導軌設計的一般問題 1)結構形式的選擇：滾動導軌按其結構特點，分為開式和閉式兩種。開式滾動導軌用于外加載荷作用在兩條導軌中間，依靠運動件本身重量即可保持導軌良好接觸的場合。閉式導軌則相反。 滾珠導軌的靈活性最好，結構簡單，制造容易，但承載能力小，剛度低，常用于精度要求高、運動靈活、輕載的場合。滾柱（針）導軌剛

108、度大，承載能力強，但對位置精度要求高。滾動導軌采用標準滾動軸承，結構簡單，制造容易，潤滑方便。宜用于中等精度的場合。為了增加滾動導軌的承載能力，可施預加載荷。這時剛度大，且沒有間隙，精度相應提高，但阻尼比無預加載荷時大，制造復雜，成本高。故多用于精密導軌。 2)選擇長度：一般應在滿足導軌運動行程的前提下，盡可能使導軌的長度短一些。 為防止?jié)L動體在行程的極端位置時脫落，運動件的長度應為 L=l+2a+Smax/2 式中　L

109、-運動件或承導件的長度，計算時取較短者的長度（毫米）； l-支承點的距離（毫米）； a- 在極端位置時的余量；如下圖。</p><p>　　采用循環(huán)式的滾動導軌支承時，運動件的行程長度不受限制。 滾動體尺寸和數(shù)目：滾動體直徑大，承載能力大，摩擦阻力小。對于滾珠導軌，滾珠直徑增大，剛度增高（滾柱導軌的剛度與滾柱直徑無關）。因此，如果不受結構的限制，應有限選用尺寸較大的滾動體。 滾針導軌的摩擦阻力較大，且

110、滾針可能產生滑動。所以盡可能不采用滾針導軌（特別是滾針直徑小于4毫米時）。 當滾動體的數(shù)目增加時，導軌的承載能力和剛度也增加。但滾動體的數(shù)目不宜太多，過多會增加載荷在滾動體上分布的不均勻性，剛度反而下降。若滾動體數(shù)目太少，制造誤差將會顯著地影響運動件的導向精度。一般在一個滾動帶歸上，滾動體的數(shù)目最少為12個。經(jīng)驗表明：運動部件的重量，使?jié)L柱單位長度上的載荷q≥4公斤/厘米時；對于滾珠導軌，在每個滾珠上的載荷為p≥3（d）1/2公斤時

111、，（d為滾珠直徑，毫米），載荷的分布比較均勻。 在滾柱導軌中，增加滾柱的長度，可減小接觸應力和增大剛度，但載荷分布的不均勻性也增大。對于鋼制摸削導軌，滾柱導軌和直徑之比l/d<1.5，對于鑄鐵導軌，l/d可增大些（滾柱直徑一般不小于6毫米，滾針直徑不小于4毫米）。 試驗證明：隨著過</p><p>　　故橫向和垂直方向選用滾動導軌。材料為合金工具鋼CrWMn 62HRC。</p>&

112、lt;p>　　第五章 機床的維護</p><p>　　數(shù)控機床機械部分的維護與保養(yǎng)主要包括：機床主軸部件、進給傳動機構、導軌等的維護與保養(yǎng)。</p><p>　　此機床則主要考慮進給傳動機構和導軌的維護與保養(yǎng)。</p><p>　　進給傳動機構的機電部件主要有：伺服電動機及檢測元件、滾珠絲杠螺母副、絲杠軸承、運動部件。這里主要對滾珠絲杠螺母副的維護與保養(yǎng)問題