數(shù)控火焰切割機(jī)的設(shè)計論文[帶圖紙]

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　本課題所設(shè)計的數(shù)控火焰切割機(jī)是一種中型切割設(shè)備，它可以很方便的對金屬材料進(jìn)行直線或曲線切割，可廣泛應(yīng)用于機(jī)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(shù)及數(shù)控火焰切割機(jī)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀的分析，對火焰切割機(jī)的總體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計，整體采用龍門式結(jié)構(gòu)，縱向、橫向和垂直三個方向進(jìn)

2、給運(yùn)動均選用電動機(jī)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(jī)切割工件時無切削力，所以縱向進(jìn)給運(yùn)動采用電機(jī)直接驅(qū)動來完成。最后，為了加工制造的方便還繪制了切割機(jī)的所有零部件和裝配體的工程圖。</p><p>　　關(guān)鍵詞　數(shù)控火焰切割機(jī)，龍門式，結(jié)構(gòu)設(shè)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(shù)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(shù)2</p><p>　　1．2．2 國內(nèi)外數(shù)控火焰切割技術(shù)的發(fā)展3</p><p>　　1．2．3 數(shù)控火焰切割機(jī)的市場及發(fā)展4</p><p>　　第二章 機(jī)床總體設(shè)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(jī)傳動裝置設(shè)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(diǎn)11</p><p>　　3.1.1.1縱向傳動滾珠絲杠、支撐件的

10、設(shè)計計算及電機(jī)的選擇.....14</p><p>　　3.1.1.2橫向、垂直向滾珠絲杠、支撐件的設(shè)計計算及電機(jī)的選擇..21 </p><p><b>　　第四章 導(dǎo)軌32</b></p><p>　　

11、4．1導(dǎo)軌設(shè)計32</p><p>　　第五章 機(jī)床的維護(hù).........................................47</p><p><b>　　結(jié)論50</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)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(shù)的種類及發(fā)展</p><p>　　切割是焊接生產(chǎn)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(chǎn)（特別是焊接生產(chǎn)）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(shù)被廣泛的應(yīng)用在

14、國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)的各個領(lǐng)域里。</p><p>　　近年來，由于機(jī)械工業(yè)飛速發(fā)展的需求和國外先進(jìn)技術(shù)的引進(jìn)，我國切割技術(shù)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(shù)的發(fā)展，使得切割技術(shù)可以代替部分機(jī)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(shè)備簡單、操

15、作方便靈活、投資費(fèi)用少、切割質(zhì)量好等特點(diǎn)。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(diǎn)使得它自進(jìn)入工業(yè)領(lǐng)域以來一直作為工業(yè)生產(chǎn)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(jī)就是在早期切割機(jī)的基礎(chǔ)上結(jié)合近年來高速發(fā)展的微型計算機(jī)技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域的實際情況設(shè)計出的一種新型切割設(shè)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(shù)</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(yù)熱到一定溫度后，噴出高速切割氧氣流使預(yù)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(yù)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(diǎn)），然后送進(jìn)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(dá)到燃點(diǎn)，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(jī)是應(yīng)用計算機(jī)數(shù)字程序控制（Computer Numerical program Control）的全自動化切割設(shè)備，人們借助計算機(jī)輔助設(shè)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(jìn)行編程，然后輸入控制機(jī)，經(jīng)運(yùn)算后發(fā)出運(yùn)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(jī)構(gòu)協(xié)調(diào)動作，從而完成所需零件的切割。</p><p>　　數(shù)控火焰切割機(jī)的特點(diǎn)：</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(diào)高、自動點(diǎn)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(bǔ)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(chǎn)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(zhì)量好，能夠減少后續(xù)打磨和裝焊工時。</p><p>　?、龋懈钚畔⒁子跍?zhǔn)備、修改和保存。<

20、;/p><p>　　⑸．機(jī)器運(yùn)行穩(wěn)定可靠，操作方便</p><p>　　1.2.2國內(nèi)外數(shù)控火焰切割技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)和微型計算機(jī)技術(shù)也迅猛發(fā)展，數(shù)控機(jī)床、數(shù)控切割機(jī)等已被人熟悉和利用。1 9 5 2年之后，數(shù)字控制技術(shù)已經(jīng)作為生產(chǎn)自動化的強(qiáng)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(jī)，并于1 9 6 1 年正式投入挪威斯托德造船廠的造船生產(chǎn)使用中，隨后不少造船工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼開展了數(shù)控切割機(jī)的研制熱潮。到了六十年代中、后期，己有相當(dāng)數(shù)量的數(shù)控切割機(jī)投產(chǎn)使用。它們編程簡單、操作方便、加工質(zhì)量穩(wěn)定，大大減輕了勞動強(qiáng)度，降低加工周期，增加經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，發(fā)展前景廣闊。進(jìn)一步開展微機(jī)控制機(jī)床的研究和生產(chǎn)工作，將是我國機(jī)械工業(yè)改造舊設(shè)備， 研制新機(jī)型的一個經(jīng)濟(jì)有效的途徑。數(shù)控切

22、割機(jī)在造船工業(yè)中的應(yīng)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(nèi)容。</p><p>　　……數(shù)控火焰切割機(jī)屬于對金屬結(jié)構(gòu)件進(jìn)行切割下料的氣割設(shè)備。在機(jī)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(jì)的發(fā)展，數(shù)控技術(shù)已應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個部門，切割設(shè)備也不例外。目前，國內(nèi)許多大型結(jié)構(gòu)件企業(yè)為減輕工人的勞動強(qiáng)度，提高產(chǎn)品質(zhì)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(jìn)數(shù)控切割設(shè)備。國內(nèi)生產(chǎn)的該類設(shè)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(jié)構(gòu)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(jì)型數(shù)控火焰切割機(jī)床，有很大的市場潛力，必將取得明顯的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。目前國外的數(shù)控火焰切割機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了一個相當(dāng)成熟的階段，各種型號，適用于各種場合的切割機(jī)應(yīng)有盡有，且性能比國產(chǎn)的要好很多，國內(nèi)的技術(shù)要落后很多，國內(nèi)有些行業(yè)所需的高檔數(shù)控火焰切割機(jī)還得進(jìn)口，由于國外對核心技術(shù)的封鎖，再

24、加上國內(nèi)對高檔機(jī)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(jī)。</p><p>　　1.2.3數(shù)控火焰切割機(jī)的市場及發(fā)展</p><p>　　目前,我國機(jī)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(chǎn)的小型企業(yè),也存在于大批量生產(chǎn)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(chǎn)品質(zhì)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(jī)床已經(jīng)成為市場需求熱點(diǎn)。為此,我們自行設(shè)計生產(chǎn)了一種面向大部分用戶、適合我國國情的大型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控切割機(jī)——龍門式數(shù)控火焰切割機(jī)。它廣泛應(yīng)用于機(jī)械、船舶、壓力容器、冶金行業(yè)等生產(chǎn)廠家。</p><p>　　數(shù)控技術(shù)的發(fā)展趨勢：</p><p>　　隨著社會和科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，特別是微機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展

26、，要求工業(yè)生產(chǎn)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(chǎn)應(yīng)用中，必然向著開放化、集成化、網(wǎng)絡(luò)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(jī)床開發(fā)的，它是封閉、不兼容和不可擴(kuò)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(shù)再開發(fā)人員開放，以便對系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和功能擴(kuò)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(biāo)準(zhǔn)，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(jī)(PC)的硬件和軟件為基礎(chǔ)構(gòu)建的。由于個人計算機(jī)的軟、硬件上均有標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范和接口，因此計算機(jī)系統(tǒng)便具有了可擴(kuò)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(quán)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(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS)計</p><p>　　算機(jī)集成制造系統(tǒng)(cIMS)的基本思想是用計算機(jī)技術(shù)將制造企業(yè)中的市場分析、經(jīng)營決策、產(chǎn)品設(shè)計、工藝設(shè)計

29、、質(zhì)量控制、生產(chǎn)計劃調(diào)度、乃至銷售與售后服務(wù)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(jī)集成制造系統(tǒng)的一個組成部分，是實現(xiàn)產(chǎn)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(yīng)的集成技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)。集成制造系統(tǒng)是當(dāng)前先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分，且系統(tǒng)的研究己進(jìn)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(zhuǎn)換仍不是很理想，目前各國學(xué)者正研究各種使系統(tǒng)集成度更高的技術(shù)。隨著

30、工業(yè)生產(chǎn)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(luò)化</b></p><p>　　隨著近兩年來Internet技術(shù)的發(fā)展，美國一些企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)傳播自己的先進(jìn)管理經(jīng)驗和信息集成技術(shù)，為美國及其它國家的企業(yè)實現(xiàn)這些技術(shù)提供了非常好的示范和參考作用。由于90年代信息技術(shù)的發(fā)展，如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、萬維網(wǎng)技術(shù)和分布計算技術(shù)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(yīng)用敏捷制造的信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)和建筑于信息基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)之上的網(wǎng)上設(shè)計制造技術(shù)是實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的不可缺少的因素。網(wǎng)上設(shè)計技術(shù)的研究主要是在工Internet網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下發(fā)展先進(jìn)的制造技術(shù)，使得在技術(shù)層次上能實現(xiàn)企業(yè)間的實時合作。網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展使得遠(yuǎn)程控制技術(shù)迅速崛起，諸多研究機(jī)構(gòu)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(luò)技術(shù)的局限使得這一目標(biāo)在短期內(nèi)難以實現(xiàn)

32、;但數(shù)控系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化已是數(shù)控技術(shù)發(fā)展不可逆轉(zhuǎn)的趨勢。開放式熱切割機(jī)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(jìn)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(jìn)入相應(yīng)的控制界面調(diào)用相應(yīng)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(yīng)

33、圖形的調(diào)用，進(jìn)行參數(shù)的輸入，并將該參數(shù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的G代碼，傳送給主控制程序?qū)崿F(xiàn)各圖形的加工開放式切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件平臺采用PC十運(yùn)動驅(qū)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(jī)只負(fù)責(zé)常規(guī)的系統(tǒng)管理和維護(hù)，而具體的數(shù)控系統(tǒng)的核心功能，則由運(yùn)動控制卡實現(xiàn)直接實現(xiàn)。由控制卡硬件直接控制電機(jī)的動作，從而解決了WINDows平臺下計算機(jī)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(chǎn)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(jī)的整機(jī)性能，提高切割機(jī)的性能價格比，增強(qiáng)其在市場上的競爭實力，是較為先進(jìn)的熱切割機(jī)數(shù)控系統(tǒng)。 </p><p>　　第2章 機(jī)床總體設(shè)計</p><p>　　2.1總體方案的確定</p><p>　　數(shù)控火焰切割機(jī)是一個復(fù)雜的系統(tǒng)工程,它綜合了

35、計算機(jī)技術(shù)、精密機(jī)械制造、電機(jī)拖動、數(shù)字控制、焊接等多門學(xué)科,所以在設(shè)計、生產(chǎn)、調(diào)試、安裝、維護(hù)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(shè)備適用面廣,既可用于大型企業(yè)的下料車間,進(jìn)行大型零件的批量切割,又可用于小型機(jī)械廠,進(jìn)行小型零件的小批量生產(chǎn)。</p><p><b&g

36、t;　　1.2 技術(shù)水平</b></p><p>　　該設(shè)備的綜合技術(shù)水平要求超過國內(nèi)同類產(chǎn)品,接近世界先進(jìn)水平。</p><p><b>　　1.3 加工精度</b></p><p>　　該設(shè)備的運(yùn)行精度應(yīng)超過目前的國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。</p><p><b>　　1.4 適用材料</b>&

37、lt;/p><p>　　該設(shè)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(yùn)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(jī)設(shè)計最困難,使用時可靠性最差的要害在于軸的驅(qū)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(jī)床上常用的設(shè)計是采用長滾 動導(dǎo)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(jī)通過同步帶減速驅(qū)動 齒輪。該方案也是目前大型火焰切割機(jī)的常用方案。當(dāng)支撐龍 門架的兩根導(dǎo)軌問距很大時， 一般采用雙驅(qū)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(qū)動力矩僅為滑動絲杠副的1/3，具有較高的運(yùn)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(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來的，制作精度更高。3、微進(jìn)給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動，所以啟動力矩極小，不會出現(xiàn)滑動運(yùn)動那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實現(xiàn)精確的微進(jìn)給。4、無側(cè)隙、剛性高滾珠絲杠副可以加預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性。5、高速進(jìn)給滾珠絲杠副由于運(yùn)動效率

41、高、發(fā)熱小，所以可實現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動)。</p><p>　　可得出：在追求設(shè)計出一臺高精度，高性能數(shù)控機(jī)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(jī)的主要技術(shù)參數(shù) </p><p>　　縱向?qū)к夐L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(yīng)選用全閉伺服系統(tǒng)。從產(chǎn)品目錄中查得伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為或2000r/min。如果伺服電機(jī)通過聯(lián)軸節(jié)與絲杠接，即i=1。工作臺快速進(jìn)給的最高速度要求達(dá)到。取電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速,則絲杠的最高轉(zhuǎn)速也為1500r/min?；窘z杠導(dǎo)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(jìn)行控制。</p><p>　　第3章 火焰切割機(jī)傳動裝置設(shè)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(yùn)動的機(jī)械傳動。主要用于將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動，將轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)換成推力。按工作特點(diǎn)，螺旋傳動用的螺旋分為傳力螺旋、傳導(dǎo)螺旋和調(diào)整螺旋

46、。①傳力螺旋:以傳遞動力為主,它用較小的轉(zhuǎn)矩產(chǎn)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(jī)和螺旋千斤頂上的螺旋。②傳導(dǎo)螺旋：以傳遞運(yùn)動為主，常要求具有高的運(yùn)動精度，一般在較長時間內(nèi)連續(xù)工作，工作速度也較高，如機(jī)床的進(jìn)給螺旋（絲杠）。③調(diào)整螺旋：用于調(diào)整并固定零件或部件之間的相對位置，一般不經(jīng)常轉(zhuǎn)動，要求自鎖，有時也要求很高精度，如機(jī)器和精密儀表微調(diào)機(jī)構(gòu)的螺旋。按螺紋間摩擦性質(zhì)，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(yīng)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(qiáng)度較低等原因應(yīng)用很少;對于受力不大和精密機(jī)構(gòu)的調(diào)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(dāng)大，而轉(zhuǎn)矩T則相當(dāng)小。傳力螺旋就是利用這種工作原理獲得機(jī)械增益的。升程越小則機(jī)械增益的效果越顯著?；瑒勇菪齻鲃拥男实停话銥?0～40％，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(dá)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jī)床進(jìn)給和分度機(jī)構(gòu)的傳導(dǎo)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(cè)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(dāng)螺桿未受載荷時，牙兩側(cè)的間隙和油壓相同。當(dāng)螺桿受向左的軸向力作用時，螺桿略向左移，當(dāng)螺桿受徑向力作用時，螺桿略向下移。當(dāng)螺桿受彎矩作

50、用時，螺桿略偏轉(zhuǎn)。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(yuǎn)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(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造精度要求高，抗沖擊性能差。它已廣泛地應(yīng)用于機(jī)床、飛機(jī)、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(jié)構(gòu)型式，按滾珠循環(huán)方式分外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。外循環(huán)的導(dǎo)路為一導(dǎo)管,將螺母中幾圈滾珠聯(lián)成一個封閉循環(huán)。內(nèi)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(nèi)運(yùn)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(diào)整方

52、法以實現(xiàn)預(yù)緊。</p><p>　　在JB/T3162-1991中，將滾動螺旋傳動稱為滾珠絲桿副。該標(biāo)準(zhǔn)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(zhuǎn)角度和導(dǎo)程控制軸向位移量的滾珠絲桿副，后者是與旋轉(zhuǎn)角度無關(guān)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(diǎn)</p><p>　　滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床中回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)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(jié)構(gòu)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(dāng)它們套裝在一起時便形成螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。而滾珠則沿滾道滾動，

54、并經(jīng)回珠管作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動?；刂楣軆啥诉€起擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。   特點(diǎn)：·傳動效率高：機(jī)械效率可高達(dá)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(yù)緊后可消除間隙。 ·使用壽命長、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)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(diào)隙：修磨墊片厚度消隙    滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)（類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu)）。通過改變墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而使兩個螺母分別與絲桿的兩側(cè)面貼合。當(dāng)工作臺反向時，由于消除了側(cè)隙，工作臺會跟隨CNC的運(yùn)動指令反向而</p><p>　　3．1．1.1 縱向滾珠絲杠副的設(shè)計及電機(jī)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(dá)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(nèi)導(dǎo)程允許誤差為0.006mm,2級精度絲杠的導(dǎo)程允差為0.008mm。初步設(shè)計時先設(shè)絲杠的任意300mm行程內(nèi)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(yīng)按當(dāng)量動載荷選擇。</p><p>　　絲杠的最大載荷，為切削時的最大進(jìn)給力加摩擦力；最小載荷即摩擦力。由于此機(jī)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(zhì)量為500kg則</p>

58、<p><b>　　M=m+500</b></p><p>　　加工工件的質(zhì)量 帶入數(shù)據(jù)可得M=18074.8kg</p><p>　　導(dǎo)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(zhuǎn)速為1500r/min，工作臺的最小進(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(dāng)量動載荷為</p>&l

60、t;p>　　查滾珠絲杠樣本，選擇FFZ4010型內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預(yù)緊滾珠絲杠副。名義直徑40mm，導(dǎo)程10mm。額定動載荷為，，</p><p>　　符合設(shè)計要求。軸向剛度。預(yù)緊力</p><p>　　只要軸向載荷值不達(dá)到或超過預(yù)緊力的3倍，就不必對預(yù)緊力提出額外的要求。</p><p>　　此設(shè)計中絲杠最大載荷為5.314KN，遠(yuǎn)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(jié)構(gòu)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(jī)</b></p><p>　　最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩的計算</p><p>　　所選伺服電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩應(yīng)大于最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩。最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩T可根據(jù)公式計算</p><p>　　從前面的計算，已知最大進(jìn)給力，絲杠導(dǎo)程，預(yù)緊力，查絲杠樣本，滾珠絲杠螺母副的機(jī)械效率。因滾珠絲杠預(yù)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(shù)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(yù)緊，其摩擦力矩可忽略不計。伺服電機(jī)于絲杠直聯(lián)，其傳動比i=1。則最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩</p><p><b>　　1.負(fù)載慣量的計算</b></p><p>　　伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。</p><p>　　負(fù)載慣量可按以下

64、次序計算。工件和工作臺的最大質(zhì)量為18074.8kg折算到電機(jī)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(jī)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(fù)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(jī)床的慣量匹配條件，，所選電機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)該在</p><p><b>　　范圍之內(nèi)。</b></p><p>　　根據(jù)上述計算可初步選定伺服電機(jī)?？蛇xBESK-20型，其額定轉(zhuǎn)矩為22.5；轉(zhuǎn)子慣量為0..139。其最大轉(zhuǎn)矩為154。</p>

66、<p>　　3 空載加速轉(zhuǎn)矩計算</p><p>　　當(dāng)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(zhuǎn)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(zhuǎn)矩不允許超過伺服電機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩由此可見所選電機(jī)滿足設(shè)

67、計要求。</p><p><b>　　5 精度的驗算</b></p><p>　　機(jī)床的定位精度要求為0.012/300mm，其絲杠的導(dǎo)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(jī)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(jī)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(jié)構(gòu)。其最小拉壓剛度發(fā)生在工作臺螺母離定位點(diǎn)最遠(yuǎn)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(yù)加載荷為，軸向外載荷為導(dǎo)軌摩擦力故軸向載荷為預(yù)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(zhuǎn)剛度</p><p>　　查文獻(xiàn)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(dǎo)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(nèi)的導(dǎo)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(shè)計要求。</p><p>　　3．1．1.2 橫向滾珠絲杠副的設(shè)計及電機(jī)的選擇</p><p>　　橫向與垂直方向的滾珠絲杠的計算與電機(jī)的選擇的計算過程與縱向的設(shè)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(shè)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(yīng)根據(jù)額定動載荷選用。滾珠絲杠的當(dāng)量動載荷</p><p>　　式中軸向工作載

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

76、</p><p>　　如果考慮到實際運(yùn)動中載荷的沖擊和絲杠精度隊壽命的影響，當(dāng)量動載荷應(yīng)為</p><p>　　按上式求出當(dāng)量動載荷后，查產(chǎn)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(qiáng)度的計算</p><p>　　低速

77、運(yùn)轉(zhuǎn)是的滾珠絲杠副，應(yīng)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(chǎn)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(jié)構(gòu)參數(shù)。</p><p><b>　　3電機(jī)的選用</b></p><p><b>　　一般考

78、慮3個問題</b></p><p>　　最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不得超過電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩折算到電機(jī)軸上的最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)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(jìn)給力加導(dǎo)軌摩擦力</p><p><b>　　絲杠導(dǎo)程</b></

79、p><p><b>　　滾珠絲杠的機(jī)械效率</b></p><p>　　因絲杠螺母預(yù)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(jī)至絲杠的傳動比。</p><p>　　電動機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配。匹配條件為</p><p&

80、gt;　　重型機(jī)床的負(fù)載慣量很大，如果電機(jī)與絲杠直聯(lián)很難滿足此條件。常用的辦法是電機(jī)通過一對齒輪降速后傳動絲杠。</p><p>　　負(fù)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(zhuǎn)動慣量</b></p><p><b>　　各

81、旋動件的角速度</b></p><p><b>　　各直線運(yùn)動件的質(zhì)量</b></p><p><b>　　各直線運(yùn)動件的速度</b></p><p><b>　　伺服電機(jī)的角速度</b></p><p>　　實心圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量</p><p&

82、gt;　　空心圓柱體的轉(zhuǎn)動慣量</p><p><b>　　式中 </b></p><p>　　m 質(zhì)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(zhuǎn)矩不得超過伺服電機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。當(dāng)執(zhí)行部件從靜止?fàn)顟B(tài)的階躍指令加速到最大移動速度時，所需要的轉(zhuǎn)矩最大。其轉(zhuǎn)矩為</p><p>　　式中 電機(jī)在執(zhí)行部件快移時的轉(zhuǎn)速</p><p><b>　　加速時間</b></p>&

84、lt;p>　　加速時間通常為電動機(jī)機(jī)械時間常數(shù)的3~4倍?？梢娝欧姍C(jī)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(jī)時，卻是按照負(fù)載轉(zhuǎn)矩小于額定轉(zhuǎn)矩、電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量與負(fù)載慣量的合理匹配、執(zhí)行部件的快移轉(zhuǎn)矩小于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)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(dǎo)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(jī)選用FB-15型直流伺服電機(jī)主要參數(shù)為:</p><p>　　最高轉(zhuǎn)速 1500r/min</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩 17.6</p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩 154</p><p>

87、　　轉(zhuǎn)子慣量 0.019</p><p>　　垂直方向的絲杠和電機(jī)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(dǎo)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(jī)選用110SZ56直流伺服電機(jī)參數(shù)為:</p>

89、<p>　　最高轉(zhuǎn)速 1000r/min</p><p>　　額定轉(zhuǎn)矩 6.5 </p><p>　　最大轉(zhuǎn)矩 85.6 </p><p>　　轉(zhuǎn)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(jī)的傳動力矩后，結(jié)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(dǎo)軌</b></p><p>　　機(jī)床上兩相對運(yùn)動部件的配合面組成一對導(dǎo)軌副，不動的配合面為支撐導(dǎo)軌，運(yùn)動的配合面為動導(dǎo)軌。導(dǎo)軌的主要功能是導(dǎo)和承載，為此，導(dǎo)軌副只允許具有一個自由度。</p><p>　　1 導(dǎo)軌的作用和設(shè)計要求 當(dāng)運(yùn)動件沿著承導(dǎo)件作直線運(yùn)動時，承導(dǎo)件上的導(dǎo)軌

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

93、便于調(diào)整。 4.足夠的剛度。運(yùn)動件所受的外力，是由導(dǎo)軌面承受的，故導(dǎo)軌應(yīng)有足夠的接觸剛度。為此，常用加大導(dǎo)軌面寬度，以降低導(dǎo)軌面比壓；設(shè)置輔助導(dǎo)軌，以承受外載。 5.溫度變化影響小。應(yīng)保證導(dǎo)軌在工作溫度變化的條件下，仍能正常工作。 6.結(jié)構(gòu)工藝性好。在保證導(dǎo)軌其它要求的前提下，應(yīng)使導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)簡單，便于加工、測量、裝配和調(diào)整，降低成本。 不同設(shè)備的導(dǎo)軌，必須作具體分析，對其提出相應(yīng)的設(shè)計要求。必須指出，上述六點(diǎn)要求是相互影響的。

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

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

96、精密的配合，但磨損后不能調(diào)整間隙。為防止轉(zhuǎn)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(dǎo)軌組合形式 三角形和矩形組合：這種組合形式以三角導(dǎo)軌為導(dǎo)向面，導(dǎo)向精度較高，而平導(dǎo)軌的工藝性好，因此應(yīng)用</p><p>　　雙三角形導(dǎo)軌：由于采用對稱結(jié)構(gòu)，兩條導(dǎo)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(dǎo)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(yùn)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(diào)整 為保證導(dǎo)軌正常工作，導(dǎo)軌滑動表面之間應(yīng)保持適當(dāng)?shù)拈g隙。間隙過小，會增加摩擦阻力；間隙過大，會降低導(dǎo)向精度。導(dǎo)軌的間隙如依靠刮研來保證，要廢很大的勞動量，而且導(dǎo)軌經(jīng)過長期使用后，會因磨損而增大間隙，需要及時調(diào)整，故導(dǎo)軌應(yīng)有間隙調(diào)整裝置。 矩形導(dǎo)軌需要在垂直和水平兩個方向上調(diào)整間隙。在垂直方向上，一般采用下壓板調(diào)整它

98、的低面間隙，其方法有：a）刮研或配磨下壓板的結(jié)合面；b）用螺釘調(diào)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(diào)整它的側(cè)面間隙。</p><p>　　夾緊裝置 有些導(dǎo)軌（如非水平放置的導(dǎo)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(jī)械鎖緊和液壓鎖緊。</p><p>　　提高耐磨

99、性措施 導(dǎo)軌的使用壽命取決于導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)、材料、制造質(zhì)量、熱處理方法，以及使用與維護(hù)。提高導(dǎo)軌的耐磨性，使其在較長的時間內(nèi)保持一定的導(dǎo)向精度，就能延長設(shè)備的使用壽命。提高導(dǎo)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(dǎo)軌上的力（公斤） S-導(dǎo)軌的支承面積（厘米2） 由上式可知，要減小導(dǎo)軌的比壓，應(yīng)減輕運(yùn)動部件的重量和增大導(dǎo)軌支承面的面積。減小兩導(dǎo)軌

100、面之間的中心距，可以減小外形尺寸和減輕運(yùn)動部件的重量。但減小中心距受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制，同時中心距太小，將導(dǎo)致運(yùn)動不穩(wěn)定。 降低導(dǎo)軌比壓的另一辦法，是采用卸荷裝置，即在導(dǎo)軌載荷的相反方向，增加彈簧或液壓作用力，以抵消導(dǎo)軌所承受的部分載荷。 2)選擇合適材料 目前常采用的導(dǎo)軌材料有以下幾種： 鑄鐵- 導(dǎo)軌與承導(dǎo)件或運(yùn)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(diǎn)。在潤滑和防護(hù)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(dāng)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(dǎo)軌具有一定的膠接剛度和強(qiáng)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(dǎo)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(yīng)用中取得良好的

102、效果。 3)熱處理 為提高鑄鐵導(dǎo)軌的耐磨性，常對導(dǎo)軌表面進(jìn)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(hù) 潤滑油能使導(dǎo)軌間形成一層極薄的油膜，阻止或減少導(dǎo)軌面直接接觸，減小摩擦和磨損，以延長導(dǎo)軌的使用壽命。同時，對低速運(yùn)動，潤滑可以防止"爬行"；對高速運(yùn)動，可減少摩擦熱，減少熱變形。 導(dǎo)軌潤滑的方式有澆杯、油杯、手動油泵和自動潤滑等。 導(dǎo)軌的防護(hù)裝置用來防止切削、灰塵等贓

103、物落到導(dǎo)軌表面，以免使導(dǎo)軌擦傷、生銹和過早的磨損。為此，在運(yùn)動導(dǎo)軌端部安裝刮板；采用各種式樣的防護(hù)罩，使導(dǎo)軌不外露等辦法。 (6) 結(jié)構(gòu)尺寸的驗算 1)校核溫度變化對導(dǎo)軌間隙的影響 導(dǎo)軌在溫度變化較大的環(huán)境中工作，應(yīng)在選定精度和配合后，作導(dǎo)軌間隙驗算。為了保證工作時不致卡住，導(dǎo)軌的最小間隙</p><p>　　綜上所述，縱向?qū)к壊捎镁匦螌?dǎo)軌。材料選用塑料-鑄鐵，采用壓板調(diào)整的方式進(jìn)行調(diào)整。</p&g

104、t;<p>　　2.滾動導(dǎo)軌 在承導(dǎo)件和運(yùn)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(dǎo)軌面不直接接觸的導(dǎo)軌，稱為滾動導(dǎo)軌。 滾動導(dǎo)軌的特點(diǎn)是摩擦阻力小，運(yùn)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(yùn)動均勻平穩(wěn)。因此，滾動導(dǎo)軌在要求微量移動和精確定位的設(shè)備上，獲得日益廣泛的運(yùn)用。 滾動導(dǎo)軌的缺點(diǎn)是：導(dǎo)軌面和滾動體是點(diǎn)接觸或線接觸，抗振

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

106、導(dǎo)軌的不平度較敏感，容易產(chǎn)生側(cè)向偏移和滑動，而使導(dǎo)軌的阻力增加，磨損加快，精度降低。滾柱的直徑越大，對導(dǎo)軌的不平度越為敏感。</p><p>　　當(dāng)結(jié)構(gòu)尺寸受限制時，可采用直徑較小的滾柱，這種導(dǎo)軌稱為滾針導(dǎo)軌。 滾柱導(dǎo)軌支承為標(biāo)準(zhǔn)部件，具有安裝、潤滑簡單，調(diào)整防護(hù)容易等優(yōu)點(diǎn)。其結(jié)構(gòu)如下圖所示。由于滾柱在封閉的滾道內(nèi)滾動，故可用于行程很大的導(dǎo)軌上。 </p><p>　　滾柱導(dǎo)軌可采用標(biāo)

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

108、度大，承載能力強(qiáng)，但對位置精度要求高。滾動導(dǎo)軌采用標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承，結(jié)構(gòu)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(dǎo)軌的承載能力，可施預(yù)加載荷。這時剛度大，且沒有間隙，精度相應(yīng)提高，但阻尼比無預(yù)加載荷時大，制造復(fù)雜，成本高。故多用于精密導(dǎo)軌。 2)選擇長度：一般應(yīng)在滿足導(dǎo)軌運(yùn)動行程的前提下，盡可能使導(dǎo)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(yùn)動件的長度應(yīng)為 L=l+2a+Smax/2 式中　L

109、-運(yùn)動件或承導(dǎo)件的長度，計算時取較短者的長度（毫米）； l-支承點(diǎn)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(dǎo)軌支承時，運(yùn)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(dǎo)軌，滾珠直徑增大，剛度增高（滾柱導(dǎo)軌的剛度與滾柱直徑無關(guān)）。因此，如果不受結(jié)構(gòu)的限制，應(yīng)有限選用尺寸較大的滾動體。 滾針導(dǎo)軌的摩擦阻力較大，且

110、滾針可能產(chǎn)生滑動。所以盡可能不采用滾針導(dǎo)軌（特別是滾針直徑小于4毫米時）。 當(dāng)滾動體的數(shù)目增加時，導(dǎo)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(yùn)動件的導(dǎo)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(yùn)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(dǎo)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(dǎo)軌中，增加滾柱的長度，可減小接觸應(yīng)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(dǎo)軌，滾柱導(dǎo)軌和直徑之比l/d<1.5，對于鑄鐵導(dǎo)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(dǎo)軌。材料為合金工具鋼CrWMn 62HRC。</p>&

112、lt;p>　　第五章 機(jī)床的維護(hù)</p><p>　　數(shù)控機(jī)床機(jī)械部分的維護(hù)與保養(yǎng)主要包括：機(jī)床主軸部件、進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)、導(dǎo)軌等的維護(hù)與保養(yǎng)。</p><p>　　此機(jī)床則主要考慮進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)和導(dǎo)軌的維護(hù)與保養(yǎng)。</p><p>　　進(jìn)給傳動機(jī)構(gòu)的機(jī)電部件主要有：伺服電動機(jī)及檢測元件、滾珠絲杠螺母副、絲杠軸承、運(yùn)動部件。這里主要對滾珠絲杠螺母副的維護(hù)與保養(yǎng)問題