ck6132數(shù)控車床總體及進給驅(qū)動部件設(shè)計【畢業(yè)論文+cad圖紙全套】

1、<p>　　CK6132數(shù)控車床總體及進給驅(qū)動部件設(shè)計</p><p>　　摘要 隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，為進一步提高教學生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床的性價比，提高主軸轉(zhuǎn)速，增加機床剛性，對原有的數(shù)控車床作了一定的結(jié)構(gòu)改進設(shè)計，使之不僅能滿足教學用途外還能用于生產(chǎn)實際上半精、精加工。</p><p>　　設(shè)計的內(nèi)容為主要介紹了數(shù)控機床的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，數(shù)控機床的概述和分類等，主要設(shè)計為

2、CK6132車床總體及驅(qū)動部件設(shè)計，首先是主要動力參數(shù)的確定，主運動功率確定和切削量的選擇，切削功率的選擇等，進給驅(qū)動部件的設(shè)計，滾珠絲杠的選用，之后對其進行校核，介紹了導軌、導軌架及床身的設(shè)計。對導軌架的尺寸進行了估算。</p><p>　　完成了進給驅(qū)動的相關(guān)設(shè)計問題，能滿足教學生產(chǎn)類中小型數(shù)控車床加工相關(guān)零件的要求，同時該機床也有較好的性價比，有一定的應(yīng)用價值</p><p>　　關(guān)

3、鍵詞 數(shù)控車床 床身 滾珠絲杠</p><p>　　Ck6132 lathe to drive and the overall design of component</p><p>　　Abstract Along with mechanical manufacturing industry develop fast. On one hand, to raise the ratio

4、of performance and increase the rigidity of machine and price of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control. On the other hand, to raise the rotate speed of the spindles. It has made certain impr

5、ovement for the original machine tool of numerical control which make it not only satisfy teaching outside can be still used to produce is half , finish machining. </p><p>　　The design for the content of CNC

6、 introduces the present situation and development trend of selection and the significance of nc machine tools, summarizes and classification, the main design for CK6132 lathe overall and driving parts design, first is th

7、e main force of parameters, and the power of the cutting, etc, cutting power to drive into the design of components, ball screw, after the test, to guide rails, and introduced the design and lathe bed. To guide frame siz

8、e is estimated</p><p>　　This design has solved the related problem of feed and drive parts basically. It can reach the requirement of the teaching kind of small-sized machine tool of numerical control .It al

9、so gets certain economy and reaches the purpose of this design. </p><p>　　Keywords turning machine lathe bed ball-bearing </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　題目…………………………

10、………………………………………………………………………………..i</p><p>　　摘要及關(guān)鍵詞………………………………………………………………………………………….I</p><p><b>　　1前 言.…1</b></p><p>　　1.1 課題背景1</p><p>　　1.1.1 數(shù)控機床簡介1&l

11、t;/p><p>　　1.1.2 課題選材2</p><p>　　1.1.3 主要工作及結(jié)構(gòu)2</p><p>　　1.2 數(shù)控機床概述4</p><p>　　1.2.1 數(shù)控機床的定義3</p><p>　　1.2.2 數(shù)控機床的組成及特點3</p><p>　　1.2.3 數(shù)控機床的主

12、要技術(shù)參數(shù)4</p><p>　　1.3 數(shù)控機床的分類4</p><p>　　1.3.1 按機械運動軌跡分類4</p><p>　　1.3.2 按伺服系統(tǒng)的類型分類6</p><p>　　1.3.3 按聯(lián)動軸數(shù)分類8</p><p>　　1.4 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢9</p><p&g

13、t;　　1.4.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展9</p><p>　　1.4.2向高速化、高精度化和智能化方向發(fā)展9</p><p>　　2 數(shù)控車床簡介9</p><p>　　2.1 數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點9</p><p>　　2.1.1 工藝范圍與分類9</p><p>　　2.1.2 數(shù)控車床

14、的特點與發(fā)展9</p><p>　　2.1.3 數(shù)控車床的組成10</p><p>　　2.2 數(shù)控車床的總體布局10</p><p>　　2.2.1 數(shù)控機床總體布局的概念10</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點及影響布局的因素11</p><p>　　2.2.3 CK6132數(shù)控車床的

15、總體布局結(jié)構(gòu)方案的確定.....................12</p><p>　　3 CK6132動力參數(shù)的確定13</p><p>　　3.1 主運動功率的確定13</p><p>　　3.1.1 切削用量的選擇13</p><p>　　3.1.2 車削時切削力的計算14</p><p>　　3.1.

16、3 主傳動中電機的功率和型號的確定14</p><p>　　3.2 進給驅(qū)動部件傳動功率的計算15</p><p>　　3.2.1 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)要求15</p><p>　　3.2.2 計算進給部件傳動功率的相關(guān)公式及原理16</p><p>　　3.2.3 進給驅(qū)動部件的功率和扭矩的計算17</p><

17、p>　　4 滾珠絲杠的選用及校核21</p><p>　　4.1 滾珠絲杠副傳動的概述21</p><p>　　4.2 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)形式、型號及支承形式的選用23</p><p>　　4.2.1 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)形式23</p><p>　　4.2.2 滾珠絲杠副的型號25</p><p>　　4.3

18、 滾珠絲杠副軸承的選用27</p><p>　　4.4 滾珠絲杠的計算和校核27</p><p>　　4.4.1 靜載強度的計算27</p><p>　　4.4.2 疲勞強度的計算28</p><p>　　5 導軌、導軌架及床身的設(shè)計29</p><p>　　5.1 導軌的設(shè)計29</p>&

19、lt;p>　　5.1.1 滑動導軌的類型30</p><p>　　5.1.2 滑動導軌的間隙調(diào)整機構(gòu)30</p><p>　　5.1.3 滑動導軌的潤滑31</p><p>　　5.2 導軌架的設(shè)計31</p><p>　　5.2.1 導軌架結(jié)構(gòu)的基本要求31</p><p>　　5.2.2 CK613

20、2數(shù)控車床導軌架的結(jié)構(gòu)32</p><p>　　5.3 床身的設(shè)計32</p><p><b>　　6 結(jié) 論33</b></p><p><b>　　參考文獻34</b></p><p>　　致謝...............................................

21、....................35</p><p>　　附錄...................................................................36</p><p><b>　　1 前 言</b></p><p>　　設(shè)計的選題為CK6132數(shù)控車床的設(shè)計，設(shè)計的內(nèi)容為CK6132數(shù)控

22、車床總體布局方案的設(shè)計，其主要動力參數(shù)的設(shè)計，工作臺進給驅(qū)動部件的設(shè)計，主要進給驅(qū)動零部件的計算和校核，相關(guān)零部件型號的選用。本次設(shè)計題目是經(jīng)過仔細、認真的調(diào)研而確立為設(shè)計的選題的。這個選題貼近生活實際，產(chǎn)品能夠在基本滿足客戶要求的前提下，同時保證了較好的經(jīng)濟性。此選題具有較好的實用性，產(chǎn)品主要用于教學，并不完全用于工廠、企業(yè)生產(chǎn)加工零件。所以，進行設(shè)計時，在保證數(shù)控機床應(yīng)有精度的同時，還要兼顧其經(jīng)濟性。</p><

23、p>　　設(shè)計是教學環(huán)節(jié)的重要組成部分，是大學四年所學知識的綜合應(yīng)用，是培養(yǎng)我們學生綜合運用大學階段所學基礎(chǔ)知識和基本技能，分析解決實際問題能力的一個重要環(huán)節(jié)。而且與其它的教學環(huán)節(jié)相配合，在某種程度上是課堂上所學知識地延續(xù)和升華，是其它教學環(huán)節(jié)所不能取代的。</p><p>　　通過設(shè)計能使我們受到一個工程技術(shù)人員所必需的綜合訓練，在不同程度上提高了自身的各種能力，諸如調(diào)查研究、查閱文獻、收集材料、繪圖、技術(shù)

24、分析、團結(jié)合作和總結(jié)撰寫論文和設(shè)計說明書的能力等。同時也是我們走上工作崗位之前的一種有效的“實踐”。設(shè)計的工作方向是面對經(jīng)濟建設(shè)、面向生產(chǎn)實際、堅持教學要求、努力實現(xiàn)教學、科研、生產(chǎn)三方面結(jié)合，進一步加強基礎(chǔ)理論和技能的培養(yǎng)。在設(shè)計期間我們要以腳踏實地的、勇于克服一切困難的頑強精神攀向科學的高峰。設(shè)計的目的也是它的重要之處在于鍛煉我們的設(shè)計思維，開拓我們的知識視野，力求以最佳的思維方式去分析解決實際設(shè)計中的問題，以加強我們處理實際問題的

25、能力，可以說設(shè)計是我們走上工作崗位前的一次練兵。在世界范圍內(nèi)，對新工藝、新材料、新結(jié)構(gòu)、新單元、新元件的研究開發(fā)工作正在大力開展，如對新的主軸結(jié)構(gòu)、高速電主軸、高速直線電機等方面提出了更高的要求。對加工超硬、難切削材料及特殊復(fù)合材料及復(fù)雜零件、不規(guī)則曲面等也有了更多的需求。</p><p>　　我國是世界上機床產(chǎn)量最多的國家，但數(shù)控機床的產(chǎn)品競爭力在國際市場中仍處于較低水平，即使在國內(nèi)市場也面臨著嚴峻的形勢：一方

26、面國內(nèi)市場對各類機床產(chǎn)品特別是數(shù)控機床有大量的需求，而另一方面卻有不少國產(chǎn)機床滯銷積壓，國外產(chǎn)品機床充斥市場，嚴重影響我國數(shù)控機床自主發(fā)展的勢頭。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，除了有經(jīng)營上、產(chǎn)品質(zhì)量上和促銷手段上的原因外，還有一個主要的原因就是我國生產(chǎn)的數(shù)控機床品種、性能和結(jié)構(gòu)不夠先進，新產(chǎn)品的開發(fā)周期長，不能即使針對用戶的需求提供滿意的產(chǎn)品。</p><p>　　1.1 設(shè)計背景 </p><p>

27、　　1.1.1數(shù)控機床簡介</p><p>　　隨著科學技術(shù)的發(fā)展，機電產(chǎn)品日趨精密復(fù)雜。產(chǎn)品的精度要求越來越高、更新?lián)Q代的周期也越來越短，從而促進了現(xiàn)代制造業(yè)的發(fā)展。尤其是宇航、軍工、造船、汽車和模具加工等行業(yè)，用普通機床進行加工（精度低、效率低、勞動度大）已無法滿足生產(chǎn)要求，從而一種新型的用數(shù)字程序控制的機床應(yīng)運而生。這種機床是一種綜合運用了計算機技術(shù)、自動控制、精密測量和機械設(shè)計等新技術(shù)的機電一體化典型產(chǎn)品

28、。數(shù)控機床是一種裝有程序控制系統(tǒng)（數(shù)控系統(tǒng)）的自動化機床。該系統(tǒng)能夠邏輯地處理具有使用號碼，或其他符號編碼指令（刀具移動軌跡信息）規(guī)定的程序。具體地講，把數(shù)字化了的刀具移動軌跡的信息輸入到數(shù)控裝置，經(jīng)過譯碼、運算，從而實現(xiàn)控制刀具與工件相對運動，加工出所需要的零件的機床，即為數(shù)控機床[1]。</p><p>　　1.1.2 設(shè)計選材</p><p>　　隨著工業(yè)生產(chǎn)社會化、專業(yè)化、集中化、

29、高度機械化乃至自動化的步伐的加快，機械制造業(yè)對數(shù)控機床的要求也越來越向高精度、高穩(wěn)定性、高生產(chǎn)率、高適應(yīng)性方向發(fā)展。為進一步提高我國數(shù)控機床技術(shù)，對于教學類數(shù)控機床在保持原有的小型化基礎(chǔ)上，提高轉(zhuǎn)速也顯得越來越重要了。</p><p>　　設(shè)計課題——CK6132數(shù)控車床來源于南京邁順數(shù)控新技術(shù)有限公司即原來的江蘇東方數(shù)控有限公司的。原東方公司主要從事于教學實驗臺和教學用小型數(shù)控機床的生產(chǎn)，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和功能單一不利

30、于市場競爭。公司為了擴大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，增強市場的競爭力除整合保留原有的教學用相關(guān)設(shè)備，同時面向生產(chǎn)型的企業(yè)這塊市場需要，新公司現(xiàn)在又開發(fā)了新的產(chǎn)品系列，生產(chǎn)中小型數(shù)控機床（主要是車、銑及加工中心）。此次我們主要從事小型中高速數(shù)控車床的設(shè)計。</p><p>　　1.1.3主要工作及結(jié)構(gòu)</p><p>　　設(shè)計主要設(shè)計數(shù)控車床機械本體部分，其中主要完成機床本體的設(shè)計、進給驅(qū)動部件及主要零部件的

31、設(shè)計。</p><p>　　在此次設(shè)計中，主要講述了數(shù)控機床概述，從數(shù)控機床的分類與發(fā)展方面以及其在先進制造業(yè)中的作用進行了細致的介紹。簡單介紹了數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)特點及總體布局對機床的影響。主要介紹了機床主參數(shù)的計算，如切削用量的選擇、切削力的計算、進給驅(qū)動部件的計算等。其中主要進行了主電機的選擇。是滾珠絲杠的選用及校核，主要敘述了滾珠絲杠的型號、滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊方式以及滾珠絲杠的安裝方法，此后對所選的滾珠絲杠

32、進行了校核。介紹了導軌、導軌架及床身的設(shè)計。對導軌架的尺寸進行了估算。</p><p>　　由于時間較短，本文主要討論的是關(guān)于數(shù)控機床機械本體的設(shè)計。對于數(shù)控車床電氣設(shè)備只是在設(shè)計過程中有初步的了解，本文沒有深入討論此方面的問題。</p><p>　　1.2 數(shù)控機床概述</p><p>　　1.2.1 數(shù)控機床的定義</p><p>　　數(shù)

33、控即數(shù)字控制(Numerical Control，NC)。數(shù)控技術(shù)是指用數(shù)字信號形成的控制程序?qū)σ慌_或多臺機械設(shè)備進行控制的一門技術(shù)。</p><p>　　數(shù)控機床，簡單的說，就是采用了數(shù)控技術(shù)的機床。即將機床的各種動作、工件的形狀、尺寸以及機床的其他功能用一些數(shù)字代碼表示，把這些數(shù)字代碼通過信息載體輸入給數(shù)控系統(tǒng)，數(shù)控系統(tǒng)經(jīng)過譯碼、運算以及處理，發(fā)出相應(yīng)的動作指令，自動地控制機床的刀具與工件的相對運動，從而加工

34、出所需要的工件[1]。</p><p>　　實際上，數(shù)控機床就是一種具有數(shù)控系統(tǒng)的自動化機床。所以說數(shù)控機床是最典型的機電一體化產(chǎn)品。</p><p>　　1.2.2數(shù)控機床的組成及特點</p><p>　　1.2.2.1 數(shù)控機床的組成</p><p>　　數(shù)控機床主要由輸入輸出設(shè)備、數(shù)控裝置、伺服系統(tǒng)、測量反饋裝置和機床本體組成。<

35、/p><p>　　其中，程序介質(zhì)用于記載機床加工零件的全部信息。如零件加工的工藝過程、工藝參數(shù)、位移數(shù)據(jù)、切削速度等。常用的程序介質(zhì)有磁帶、磁盤等。也有一些數(shù)控機床采用操作面板上的按鈕和鍵盤將加工程序直接輸入或通過串行接口將計算機上編寫的加工程序輸入到數(shù)控系統(tǒng)。在計算機輔助設(shè)計與計算機輔助制造(CAD/CAM)集成系統(tǒng)中，加工程序可不需要任何載體而直接輸入到數(shù)控系統(tǒng)。</p><p>　　數(shù)控

36、裝置是控制機床運動的中樞系統(tǒng)，它的基本任務(wù)是接收程序介質(zhì)帶來的信息，按照規(guī)定的控制算法進行插補運算，把它們轉(zhuǎn)換為伺服系統(tǒng)能夠接收的指令信號，然后將結(jié)果由輸出裝置送到各坐標控制的伺服系統(tǒng)[2]。</p><p>　　伺服系統(tǒng)由伺服驅(qū)動電動機和伺服驅(qū)動裝置組成，是數(shù)控系統(tǒng)的執(zhí)行部件。它的基本作用是接收數(shù)控裝置發(fā)來的指令脈沖信號，控制機床執(zhí)行部件的進給速度、方向和位移量，以完成零件的自動加工。</p>&

37、lt;p>　　通常數(shù)控系統(tǒng)由數(shù)控裝置和伺服系統(tǒng)兩部分組成，各公司的數(shù)控產(chǎn)品也是將兩者作為一體的。</p><p>　　機床主體也稱主機，包括機床的主運動部件、進給運動部件、執(zhí)行部件和基礎(chǔ)部件，如底座、立柱、滑鞍、工作臺(刀架)、導軌等。數(shù)控機床與普通機床不同，它的主運動和各個坐標軸的進給運動都是由單獨的伺服電動機驅(qū)動，所以它的傳動鏈短、結(jié)構(gòu)比較簡單。為了保證數(shù)控機床的快速響應(yīng)特性，在數(shù)控機床上還普遍采用精密

38、滾珠絲杠副和直線滾動導軌副。在加工中心上還配備有刀庫和自動換刀裝置。同時還有一些良好的配套設(shè)施，如冷卻、自動排屑、自動潤滑、防護和對刀儀等，以利于充分發(fā)揮數(shù)控機床的功能。此外為了保證數(shù)控機床的高精度、高效率和高自動化加工，數(shù)控機床的其他機械結(jié)構(gòu)也產(chǎn)生了很大的變化。本次設(shè)計即主要完成機床主體部分的設(shè)計。</p><p>　　1.2.2.2數(shù)控機床的特點</p><p>　　數(shù)控機床與普通機床

39、加工零件的區(qū)別，在于數(shù)控機床是按照程序自動加工零件，而普通機床由工人手工操作來加工零件。在數(shù)控機床上只要改變控制機床動作的程序，就可以達到加工不同零件的目的。由于是一種程序控制過程，數(shù)控機床相應(yīng)形成了以下幾個特點。</p><p>　　（1） 采用數(shù)控機床可以提高零件的加工精度、穩(wěn)定產(chǎn)品的質(zhì)量。因為數(shù)控機床按照預(yù)定的加工程序進行加工，加工過程中消除了操作者人為的操作誤差，所以零件加工的一致性好，而且加工精度還可以

40、利用軟件來進行校正補償，因此可以獲得比機床本身所能達到的精度還要高的加工精度及重復(fù)定位精度。</p><p>　　（2） 數(shù)控機床可以完成普通機床難以完成或根本不能加工的具有復(fù)雜曲面的零件的加工。因此它在航空航天、造船、模具等加工業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。</p><p>　　（3） 采用數(shù)控機床比普通機床可以提高生產(chǎn)效率2～3 倍，尤其是對某些復(fù)雜零件的加工，生產(chǎn)效率可以提高十幾倍甚至幾十倍。&

41、lt;/p><p>　　（4）可以實現(xiàn)一機多用。一些數(shù)控機床將幾種普通機床功能合一，加上刀庫與自動換刀裝置構(gòu)成加工中心，如果能配置數(shù)控轉(zhuǎn)臺或分度轉(zhuǎn)臺，則可以實現(xiàn)一次安裝、多面加工。</p><p>　?。?） 采用數(shù)控機床有利于向計算機控制與管理生產(chǎn)方面發(fā)展，為實現(xiàn)生產(chǎn)過程自動化創(chuàng)造了條件。</p><p>　　1.2.3數(shù)控機床的主要技術(shù)參數(shù)</p>&

42、lt;p>　　1．2.3.1 主要規(guī)格尺寸</p><p>　　最大加工直徑320mm、拖板上最大加工直徑160mm、最大加工長度為500mm，綜合硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進給量選取車刀刀桿尺寸BH為1625、工件直徑為40mm、ap=2mm時進給量f=0.5mm/r。</p><p>　　1.2.3.2 主軸系統(tǒng)</p><p>　　數(shù)控機床主

43、軸采用直流或交流電動機驅(qū)動，具有較寬的調(diào)速范圍和較高的回轉(zhuǎn)精度，主軸本身的剛度與抗振性比較好?，F(xiàn)在數(shù)控機床的主軸轉(zhuǎn)速普遍能達到 5000r/min～10000r/min 甚至更高。</p><p>　　1.3 數(shù)控機床的分類</p><p>　　數(shù)控機床種類很多，規(guī)格不一，人們從不同的角度對其進行了分類。</p><p>　　1.3.1 按機械運動軌跡分類</

44、p><p>　　數(shù)控機床按其刀具與工件相對運動的方式，可以分為點位控制、直線控制和輪廓控制。</p><p>　　1.3.1.1點位控制數(shù)控機床</p><p>　　如圖1-2所示，點位控制是指數(shù)控系統(tǒng)只控制刀具或工作臺從一點移至另一點的準確定位，然后進行定點加工，而點與點之間的路徑不需控制。采用這類控制的有數(shù)控鉆床、數(shù)控鏜床和數(shù)控坐標鏜床等</p>&l

45、t;p>　　圖1-2 點位控制鉆孔加工示意圖</p><p>　　Figure 1-2 drilling position control diagram</p><p>　　1.3.1.2直線控制數(shù)控機床</p><p>　　如圖1-3[3]所示，點位直線控制是指數(shù)控系統(tǒng)除控制直線軌跡的起點和終點的準確定位外，還要控制在這兩點之間以指定的進給速度進行直線切

46、削。采用這類控制的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床和數(shù)控磨床等。 </p><p>　　現(xiàn)代組合機床采用數(shù)控技術(shù)，驅(qū)動各種動力頭、多軸箱軸向進給鉆、鏜、銑等加工，也算是一種直線控制數(shù)控機床。直線控制也稱為單軸數(shù)控。</p><p>　　1.3.1.3 輪廓控制數(shù)控機床</p><p>　　亦稱連續(xù)軌跡控制，如圖1-4[3]所示，能夠連續(xù)控制兩個或兩個以上坐標方向的聯(lián)合運動。為了

47、使刀具按規(guī)定的軌跡加工工件的曲線輪廓，數(shù)控裝置具有插補運算的功能，使刀具的運動軌跡以最小的誤差逼近規(guī)定的輪廓曲線，并協(xié)調(diào)各坐標方向的運動速度，以便在切削過程中始終保持規(guī)定的進給速度。采用這類控制的有數(shù)控銑床、數(shù)控車床、數(shù)控磨床和加工中心等。</p><p>　　現(xiàn)代數(shù)控機床絕大部分都具有兩坐標或兩坐標以上聯(lián)動的功能，除此之外還具有刀具半徑補償、刀具長度補償、機床軸向運動誤差補償、絲杠螺距誤差補償、齒側(cè)間隙誤差補償

48、等一系列功能。</p><p>　　圖1-3 直線控制切削加工示意圖 圖1-4 輪廓控制銑削加工示意圖</p><p>　　Figure 1-3 linear control machining schematic diagram 1-4 profile control milling schemes</p><p>　　1.3.2 按伺服系統(tǒng)的類型分類&

49、lt;/p><p>　　1.3.2.1 開環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床</p><p>　　開環(huán)控制系統(tǒng)是指不帶反饋裝置的控制系統(tǒng)，由步進電機驅(qū)動線路和步進電機組成。數(shù)控裝置經(jīng)過控制運算發(fā)出脈沖信號，每一脈沖信號使步進電機轉(zhuǎn)動一定的角度，通過滾珠絲杠推動工作臺移動一定的距離[4]。如圖1-5 所示。</p><p>　　這種伺服機構(gòu)比較簡單，工作穩(wěn)定，容易掌握使用，但精度和速度的

50、提高。</p><p>　　圖1-5 開環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-5 open ringed servo system</p><p>　　1.3.2.2 閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床</p><p>　　閉環(huán)控制系統(tǒng)是在機床移動部件位置上直接裝有直線位置檢測裝置，將檢測到的實際位移反饋到數(shù)控裝置的比較器中，與輸入的原指令位移

51、值進行比較，用比較后的差值控制移動部件作補充位移，直到差值消除時才停止移動，達到精確定位的控制系統(tǒng)。 </p><p>　　圖1-6所示為閉環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-6 for closed servo system</p><p>　　這類數(shù)控機床可以消除由于傳動部件制造中存在的精度誤差給工件加工帶來的影響，從而得到很高的精度。但是由

52、于很多機械傳動環(huán)節(jié)包括在閉環(huán)控制的環(huán)路內(nèi)，各部件的摩擦特性、剛性以及間隙等都是非線性量，直接影響到伺服系統(tǒng)的調(diào)節(jié)參數(shù)。因此，閉環(huán)伺服系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)整都非常困難。</p><p>　　閉環(huán)伺服系統(tǒng)的優(yōu)點是精度高。但其系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)整困難、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高，主要用于一些精度要求很高的鏜銑床、超精密車床、超精密銑床、加工中心等。</p><p>　　1.3.2.3 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)數(shù)控機床</

53、p><p>　　這類數(shù)控機床采用安裝在進給絲杠或電動機端頭上的轉(zhuǎn)角測量元件測量絲杠旋轉(zhuǎn)角度，來間接獲得位置反饋信息。圖2-7所示為半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。</p><p>　　圖1-7 半閉環(huán)伺服系統(tǒng)</p><p>　　Figure 1-7 half closed servo system</p><p>　　這種系統(tǒng)的閉環(huán)環(huán)路內(nèi)不包括絲杠、螺母副及工

54、作臺，因此可以獲得穩(wěn)定的控制特性。而且由于采用了高分辨率的測量元件，可以獲得比較滿意的精度及速度。大多數(shù)數(shù)控機床采用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)，如數(shù)控車床、數(shù)控銑床、加工中心等。</p><p>　　1.3.2.4 混合控制數(shù)控機床 </p><p>　　將以上三類數(shù)控機床的特點結(jié)合起來，就形成了混合控制數(shù)控機床?；旌峡刂茢?shù)控機床特別適用于大型或重型數(shù)控機床，因為大型或重型數(shù)控機床需要較高的進給速度與

55、相當高的精度，其傳動鏈慣量與力矩大，如果只采用全閉環(huán)控制，機床傳動鏈和工作臺全部置于控制閉環(huán)中，閉環(huán)調(diào)試比較復(fù)雜。混合控制系統(tǒng)又分為兩種形式： </p><p>　　(1)開環(huán)補償型。它的基本控制選用步進電動機的開環(huán)伺服機構(gòu)，另外附加一個校正電路。用裝在工作臺的直線位移測量元件的反饋信號校正機械系統(tǒng)的誤差，如圖2-8所示。 </p><p>　?。?）半閉環(huán)補償型。它是用半閉環(huán)控制方式取得

56、高精度控制，再用裝在工作臺上的直線位移測量元件實現(xiàn)全閉環(huán)修正，以獲得高速度與高精度的統(tǒng)一。如圖1-9所示，其中A是速度測量元件（如測速發(fā)電機），B是角度測量元件，C是直線位移測量元件。</p><p>　　圖1-8開環(huán)補償型控制方式</p><p>　　Figure 1-8 open-loop control mode compensating</p><p>　　

57、圖1-9半閉環(huán)補償型控制方式</p><p>　　Figure1-9 half closed loop control mode compensating</p><p>　　1.3.3 按聯(lián)動軸數(shù)分類</p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)控制幾個坐標軸按需要的函數(shù)關(guān)系同時協(xié)調(diào)運動，稱為坐標聯(lián)動，按照聯(lián)動軸數(shù)可以分為：</p><p>　　1.3.

58、3.1兩軸聯(lián)動 </p><p>　　數(shù)控機床能同時控制兩個坐標軸聯(lián)動，適于數(shù)控車床加工旋轉(zhuǎn)曲面或數(shù)控銑床銑削平面輪廓。 </p><p>　　（1） 兩軸半聯(lián)動 </p><p>　　在兩軸的基礎(chǔ)上增加了Z軸的移動，當機床坐標系的X、Y軸固定時，Z軸可以作周期性進給。兩軸半聯(lián)動加工可以實現(xiàn)分層加工。 </p><p><b>　　

59、（2） 三軸聯(lián)動 </b></p><p>　　數(shù)控機床能同時控制三個坐標軸的聯(lián)動，用于一般曲面的加工，一般的型腔模具均可以用三軸加工完成。 </p><p><b>　?。?）多坐標聯(lián)動 </b></p><p>　　數(shù)控機床能同時控制四個以上坐標軸的聯(lián)動。多坐標數(shù)控機床的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，精度要求高、程序編制復(fù)雜，適于加工形狀復(fù)雜的零件

60、，如葉輪葉片類零件。 </p><p>　　通常三軸機床可以實現(xiàn)二軸、二軸半、三軸加工；五軸機床也可以只用到三軸聯(lián)動加工，而其他兩軸不聯(lián)動。</p><p>　　1.4 數(shù)控未來發(fā)展的趨勢 </p><p>　　1.4.1 繼續(xù)向開放式、基于PC的第六代方向發(fā)展 </p><p>　　基于PC所具有的開放性、低成本、高可靠性、軟硬件資源豐富等

61、特點，更多的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠家會走上這條道路。至少采用PC機作為它的前端機，來處理人機界面、編程、聯(lián)網(wǎng)通信等問題，由原有的系統(tǒng)承擔數(shù)控的任務(wù)。PC機所具有的友好的人機界面，將普及到所有的數(shù)控系統(tǒng)。遠程通訊，遠程診斷和維修將更加普遍[5]。 </p><p>　　1.4.2向高速化、高精度化和智能化方向發(fā)展 </p><p>　　隨著人工智能在計算機領(lǐng)域的不斷滲透和發(fā)展，數(shù)控系統(tǒng)的智能化程度將

62、不斷提高。 </p><p>　?。?）應(yīng)用自適應(yīng)控制技術(shù) </p><p>　　數(shù)控系統(tǒng)能檢測過程中一些重要信息，并自動調(diào)整系統(tǒng)的有關(guān)參數(shù)，達到改進系統(tǒng)運行狀態(tài)的目的。 </p><p>　?。?）引入專家系統(tǒng)指導加工 </p><p>　　將熟練工人和專家的經(jīng)驗，加工的一般規(guī)律和特殊規(guī)律存入系統(tǒng)中，以工藝參數(shù)數(shù)據(jù)庫為支撐，建立具有人工智能

63、的專家系統(tǒng)。 </p><p>　?。?） 引入故障診斷專家系統(tǒng) </p><p>　?。?） 智能化數(shù)字伺服驅(qū)動裝置 </p><p>　　可以通過自動識別負載，而自動調(diào)整參數(shù)，使驅(qū)動系統(tǒng)獲得最佳的運行。</p><p><b>　　2 數(shù)控車床簡介</b></p><p>　　2.1 數(shù)控車床

64、的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　2.1.1 工藝范圍與分類</p><p>　　車床主要是用于車削加工，在車床上一般可以加工各種回轉(zhuǎn)表面，如內(nèi)外圓柱面、圓錐面、成型回轉(zhuǎn)表面及螺紋面等。在數(shù)控車床上還可以加工高精度的曲面與端面螺紋。用的刀具主要是車刀，各種孔加工用刀具(如鉆頭、絞刀、鏜刀等)及螺紋刀具。車床主要用于加工各種軸類，套筒類和盤類零件上的回轉(zhuǎn)表面。數(shù)控車床加工零件的尺寸精度可達IT

65、5~IT6，表面粗糙度可達1.6um以下[6]。</p><p>　　2.1.2 數(shù)控車床的特點與發(fā)展</p><p>　　與傳統(tǒng)車床相比，數(shù)控車床的結(jié)構(gòu)有以下特點：</p><p>　　(1) 由于數(shù)控車床刀架的兩個方向運動分別由兩臺伺服電動機驅(qū)動，所以它的傳動鏈短。不必使用掛輪、光杠等傳動部件，用伺服電動機直接與絲杠聯(lián)接帶動刀架運動。伺服電動機絲杠間也可以用同步

66、皮帶副或齒輪副聯(lián)結(jié)。</p><p>　　(2) 多功能數(shù)控車床是采用直流或交流主軸控制單元來驅(qū)動主軸，按控制指令作無級變速，主軸之間不必用多級齒輪副來進行變速。為擴大變速范圍，現(xiàn)在一般還要通過一級齒輪副，以實現(xiàn)分段無級調(diào)速，即使這樣，床頭箱內(nèi)的結(jié)構(gòu)已比傳統(tǒng)車床簡單得多。數(shù)控車床的另一個結(jié)構(gòu)特點是剛度大，這是為了與控制系統(tǒng)的高精度控制相匹配，以便適應(yīng)高精度的加工。</p><p>　　(3

67、) 數(shù)控車床的第三個結(jié)構(gòu)特點是輕拖動。刀架移動一般采用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副是數(shù)控車床的關(guān)鍵機械部件之一，滾珠絲杠兩端安裝的滾動軸承是專用鈾承，它的壓力角比常用的向心推力球軸承要大得多。這種專用軸承配對安裝，是選配的，最好在軸承出廠時就是成對的。</p><p>　　(4) 為了拖動輕便，數(shù)控車床的潤滑都比較充分，大部分采用油霧自動潤滑。</p><p>　　(5) 由于數(shù)控機床的價格較高

68、、控制系統(tǒng)的壽命較長，所以數(shù)控車床的滑動導軌也要求耐磨性好。數(shù)控車床一般采用鑲鋼導軌，這樣機床精度保持的時間就比較長，其使用壽命也可延長許多。</p><p>　　(6) 數(shù)控車床還具有加工冷卻充分、防護較嚴密等特點，自動運轉(zhuǎn)時一般都處于全封閉或半封閉狀態(tài)。</p><p>　　(7) 數(shù)控車床一般還配有自動排屑裝置。</p><p>　　現(xiàn)在，數(shù)控車床技術(shù)還在不斷

69、向前發(fā)展著，數(shù)控車床發(fā)展趨勢如下：隨著控制系統(tǒng)，機床結(jié)構(gòu)和刀具材料的技術(shù)發(fā)展，數(shù)控車床將向高速化發(fā)展，進一步提高主軸轉(zhuǎn)速，刀架快速移動以及轉(zhuǎn)位換刀速度；工藝和工序?qū)⒏訌?fù)合化和集中化；數(shù)控車床將向多主軸，多刀架加工方向發(fā)展；為實現(xiàn)長時間的無人全自動操作，數(shù)控車床將向全自動化方向發(fā)展；機床的加工精度將向更高方向發(fā)展。同時，數(shù)控車床也會向簡易型發(fā)展。 </p><p>　　2.1.3 數(shù)控車床的組成</p>

70、;<p>　　數(shù)控車床一般由程序編制及程序載體、輸入裝置、數(shù)控裝置（CNC）、伺服驅(qū)動及位置檢測裝置、輔助控制裝置、車床本體等幾部分組成。</p><p>　　2.2 數(shù)控車床的總體布局</p><p>　　2.2.1 數(shù)控機床總體布局的概念</p><p>　　數(shù)控機床是一種全自動化的機床，但是像裝卸工件和刀具（加工中心可以自動裝卸刀具）、清理刀屑、

71、觀察加工情況和調(diào)整等輔助工作，還得由操作者來完成，因此在考慮數(shù)控機床總體布局時，不僅要遵循機床布局的一般原則，還要考慮在使用方面的特定要求：</p><p>　　(1) 數(shù)控機床的布局首先要滿足用戶提出來的要求，如機床的加工范圍，工作精度，生產(chǎn)效率和經(jīng)濟性等等。</p><p>　　(2) 確保在加工過程中工件和刀具之間的相對位置和相對運動。在經(jīng)濟、合理的條件下，盡量采用較短的傳動鏈，簡化

72、機構(gòu)，提高傳動精度和傳動效率。</p><p>　　(3) 確保數(shù)控機床具有大的切削率，高的靜、動態(tài)剛度和良好的抗振性能</p><p>　　(4) 確保數(shù)控機床具有較高的幾何精度、傳動精度、定位精度和熱穩(wěn)定性</p><p>　　(5) 便于同時操作和觀察，數(shù)控機床的操作按鈕開關(guān)都放在數(shù)控裝置上，對于小型數(shù)控機床，將數(shù)控裝置放在機床的近旁，操作者一邊在數(shù)控裝置上進

73、行操作，一邊觀察機床的工作情況，還是比較方便的。但是，對于尺寸較大的機床，這樣的布局方案，因工作區(qū)與數(shù)控裝置之間距離較遠，使操作者的操作與觀察會有顧此失彼的問題，因此，要設(shè)置吊掛按鈕站，可由操作者移至需要和方便的位置，對機床進行操作和觀察。對于重型數(shù)控機床這一點尤為重要，在重型數(shù)控機床上，總是設(shè)在接近工作區(qū)域并可以隨工作區(qū)變動而移動的操作臺或數(shù)控裝置放在操作臺上，以便同時操作和觀察。</p><p>　　(6)

74、刀具、工件裝卸、夾緊方便，除了自動換刀的加工中心機床以外，數(shù)控機床的刀具和工件的裝卸和夾緊松開，都是由操作者來完成的，要求易于接近裝卸區(qū)域，而且安裝裝夾機構(gòu)要省力簡便。</p><p>　　(7) 數(shù)控機床的效率高、切屑多，所以機床結(jié)構(gòu)的布局要便于排屑和冷卻。</p><p>　　(8) 體積小，重量輕，節(jié)省原材料，成本要低，縮小機床的占地面積，外形要美觀。</p><

75、p>　　這次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床，采用普通車床最常用的臥式布局形式。</p><p>　　2.2.2 數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點及影響布局的因素</p><p>　　2.2.2.1數(shù)控車床布局的結(jié)構(gòu)特點</p><p>　　數(shù)控車床的床身結(jié)構(gòu)和導軌有很多種形式，主要有水平床身、傾斜床身以及水平床身斜滑板等。一般中小型數(shù)控車床多采用傾斜床身或水平床身斜滑板結(jié)構(gòu)

76、。因為這種布局結(jié)構(gòu)具有機床外形美觀，占地面積小，易于排屑和冷卻液的排流，便于操作者操作與觀察，易于安裝上下料機械手，實現(xiàn)全面自動化等特點。傾斜床身還有一個優(yōu)點是可采用封閉截面整體結(jié)構(gòu)，以提高床身的剛度。床身導軌傾斜角度多為45°、60°和70°，但傾斜角度太大會影響導軌的導向性及受力情況。水平床身加工工藝性好，其刀架水平放置，有利于提高刀架的運動精度，但這種結(jié)構(gòu)床身下部空間小，排屑困難。</p>

77、<p>　　床身導軌常采用寬支撐V－平形導軌，絲杠位于兩導軌之間。</p><p>　　數(shù)控車床多采用自動回轉(zhuǎn)刀架來夾持各種不同用途的刀具，受空間大小的限制，刀架的工位數(shù)量不可能太多，一般都采用6、8、10或12。</p><p>　　數(shù)控車削中心是在數(shù)控車床的基礎(chǔ)之上發(fā)展起來的，一般具有C軸控制，在數(shù)控系統(tǒng)的控制下，實現(xiàn)C軸Z軸插補或C軸X軸插補。它的回轉(zhuǎn)刀架還可以安置動力

78、刀具，使工件在一次裝夾下，除完成一般車削外，還可在工件軸向或徑向等部位進行鉆銑等加工。</p><p>　　2.2.2.2影響數(shù)控車床布局的因素</p><p>　　（1）工件的形狀、尺寸和質(zhì)量</p><p>　　隨著工件尺寸、形狀和質(zhì)量的變換，數(shù)控車床的布局可有臥式車床、落地車床、單立柱立式車床、雙立柱立式車床和龍門移動式立式車床的變化。</p>

79、<p>　　當工件的直徑1250mm時，可用普通臥式車床加工；當工件直徑mm時，采用單立柱立式車床加工；當工件直徑為2500～8000mm時，采用雙立柱立式車床加工。</p><p>　　根據(jù)以上要求以及任務(wù)書中給定的數(shù)據(jù)（最大加工直徑320mm、拖板上最大加工直徑160mm、最大加工長度為500mm），綜合考慮，本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床采用臥式普通車床的形式。</p><p&

80、gt;　?。?） 車床的生產(chǎn)率要求</p><p>　　隨著生產(chǎn)率要求的不同，數(shù)控車床的布局可以產(chǎn)生單主軸單刀架、單主軸雙刀架、雙主軸雙刀架等不同的結(jié)構(gòu)變化。</p><p>　　本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床是小型的數(shù)控車床，它的生產(chǎn)率不是很高，因此，這次的數(shù)控車床采用單主軸單刀架的形式。</p><p><b>　?。?） 機床精度</b>

81、</p><p>　　隨著機床精度的不同，數(shù)控車床的布局要考慮到切削力、切削熱、和切削振動的影響。要是這些因素對精度影響最小，機床的布局就要考慮都各部件的剛度、抗振性和在受熱時使得熱變形的影響在不敏感的方向。由此可看出，在臥式數(shù)控車床的布局中，刀架和導軌的布局已成為重要的影響因素。</p><p>　　刀架和導軌的位置較大的影響了機床和刀具的調(diào)整、工件的裝卸、機床操作的方便性以及機床的加工

82、精度。</p><p>　　數(shù)控車床的床身和導軌的布局主要有水平床身、傾斜床身、水平床身斜滑板、立式床身等，如圖3-1所示。其中平床身的加工工藝性好，部件精度容易保證。另外，平床身機床工件重量產(chǎn)生的變形方向向下，它與刀具運動方向垂直，對加工精度的影響較小。雖然操作、防護性能稍差，但其敞開面寬，起吊容易，裝卸比較方便。在本次設(shè)計中，根據(jù)客戶要求，CK6132采用平床身－平滑板式。</p><p&

83、gt;　　2.2.3 CK6132數(shù)控車床的總體布局結(jié)構(gòu)方案的確定</p><p>　　這次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床是在做了周密和必要的調(diào)查研究后和滿足用戶提出的要求的前提下，查閱了大量的設(shè)計手冊、相關(guān)的書籍和參考了同類型數(shù)控車床的設(shè)計實例而設(shè)計的。</p><p>　　根據(jù)上面提到的數(shù)控機床的布局原則和影響布局的因素，則CK6132數(shù)控車床采用臥式車床的布局形式。床身的左端是主軸箱，V

84、帶傳動。主軸是由變頻電動機驅(qū)動。機床可以無級調(diào)速和恒線速度切削。主軸前端采用莫氏3號錐度。主軸支撐軸承為角接觸球軸承以保證主軸的剛度和精度。主軸面對操作者，便于裝卸工件。數(shù)控車床的Z軸和X軸都是采用電機和滾珠絲杠直接連接的形式。脈沖編碼器與主軸相聯(lián)。</p><p>　　3 CK6132動力參數(shù)的確定</p><p>　　機床各傳動部件的參數(shù)都是根據(jù)結(jié)構(gòu)參數(shù)（軸或絲杠的直徑、帶的類型）來設(shè)

85、計計算的。如果動力參數(shù)定的過大，將會使設(shè)計出來的機床過于的笨重，浪費了材料和電力；如果動力參數(shù)又定的太小，又會影響到機床本身的性能。確定動力參數(shù)的方法是要通過調(diào)查研究和科學的實驗及計算來實現(xiàn)。</p><p>　　在本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床中，主要涉及到主軸電動機功率的計算及進給驅(qū)動過程中Z軸和X軸方向電機的額定扭矩的計算，并按照計算結(jié)果來選擇合適的電機。還有對所選擇的滾珠絲杠進行強度的校核等的設(shè)計。<

86、;/p><p>　　3.1 主運動功率的確定</p><p>　　在確定主運動功率之前，首先要選擇一個具有代表性的典型的工況。這個典型工況所選用的切削用量不是車床所能達到的切削用量的極限值。而是要選用在實際的切削過程中最常用到的，最能代表車床切削性能的切削用量。所選定的這個切削用量雖然不是極限值，但是也是在加工過程中最常用的切削用量中的較大的數(shù)值。</p><p>　

87、　3.1.1 切削用量的選擇</p><p>　　根據(jù)加工工藝的要求合理的選擇切削用量，是確定機床參數(shù)的基本依據(jù)。切削用量包括三要素為切削速度vc、進給量f、背吃刀量ap.。因此在選擇切削用量的時候，應(yīng)該要考慮到以下幾個方面的關(guān)系：</p><p>　?。?） 切削加工生產(chǎn)率 在切削加工中，材料的切除率與切削用量三要素vc、f、ap均保持線性關(guān)系，其中任一參數(shù)增大，都可使生產(chǎn)率提高。但由

88、于刀具壽命的制約，當任一參數(shù)增大時，其它兩參數(shù)必須減小。因此，在指定切削用量時，使三要素獲得最佳組合，此時的高生產(chǎn)率才是合理的。</p><p>　?。?） 刀具壽命 切削用量三要素對刀具壽命影響的大小，按順序為vc、f、ap。因此，從保證合理的刀具壽命出發(fā)，在確定切削用量時，應(yīng)先采用盡可能大的背吃刀量；然后再選用大的進給量；最后按照確定的刀具壽命公式求出切削速度。對于專用機床來說，為了保證刀具的使用壽命，切削

89、用量不宜過大。</p><p>　?。?） 加工表面粗糙度 對于粗加工，在切削力和刀片大小允許時，首先應(yīng)進卡能的加大ap，相應(yīng)的降低f、vc，使粗糙的毛坯表面在一次吃刀中切除。在機床、工件、刀具和刀具夾持剛度等允許時，粗加工也可以盡可能提高f，并適當降低vc；對于精加工，增大進給量將增大加工表面粗糙度值。因此，它是精加工時抑制生產(chǎn)率提高的主要因素。</p><p>　　在多刀切削或使用組

90、合刀具切削時，應(yīng)按各把刀具允許的切削用量中最低的參數(shù)，作為調(diào)整機床的參數(shù)。對自動化加工，各工位加工工序的切削用量，要按生產(chǎn)節(jié)拍進行平衡。</p><p>　　在車床上粗加工零件時，切削力和切削用量都比較的大，所以選擇粗車直徑為40mm,材料為45鋼的棒料的外圓面為典型的工況。假設(shè)棒料經(jīng)過調(diào)制處理，根據(jù)《機械設(shè)計便覽》表8-7優(yōu)質(zhì)碳素鋼可知45鋼的硬度為217～255HB。根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》P734表

91、10-1硬質(zhì)合金車刀縱車削外圓的切削速度v可選取刀具材料為YT15。根據(jù)《機械加工工藝手冊》P507表2.4-3硬質(zhì)合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面時的進給量選取車刀刀桿尺寸BH為1625、工件直徑為40mm、ap=2mm時進給量f=0.5mm/r</p><p>　　根據(jù)《金屬機械加工人員手冊》[9]P1056表14-1切削速度計算公式中結(jié)構(gòu)碳鋼在出粗加工時，切削深度為2mm時的切削速度</p>&

92、lt;p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　　式中： —系數(shù) </b></p><p>　　t—車刀的耐用度（據(jù)《機械加工工藝手冊》[11]507頁表2.4-3）</p><p>　　3.1.2 車削時切削力的計算</p><p>　　根據(jù)《金屬機械加工人員手冊》[9

93、]1058頁表14-2切削力的計算</p><p><b>　　（公式2）</b></p><p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　?。ü?）</b></p><p><b>　　式中： —系數(shù)</b></p>

94、<p>　　3.1.3 主傳動中電機的功率和型號的確定</p><p>　　查閱《實用機床設(shè)計手冊》可以知道主電動機功率的計算公式，即： （公式5）</p><p>　　式中： ――主傳動電動機的功率，單位為kW;</p><p>　　――切削功率，單位為kW；</p>&l

95、t;p>　　――主傳動鏈的總效率，一般在通用機床上可取＝0.70～0.85。當結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速較低時取大值。</p><p>　　切削功率的確定應(yīng)該在加工工藝的基礎(chǔ)上來進行分析。通用機床應(yīng)該選擇對切削功率有決定性影響的若干加工情況；專用機床應(yīng)該要按典型工件的加工情況來考慮，然后根據(jù)選用的切削用量來計算切削功率。本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床是通用型的小型數(shù)控車床，所以它的切削功率有決定性的影響著若干的加工情況

96、。</p><p>　　查閱《機械制造技術(shù)》公式（2－11）可得切削功率的計算公式：</p><p><b>　?。ü?）</b></p><p>　　所以機床的切削功率為：</p><p><b>　?。ü?）</b></p><p>　　由于本次設(shè)計的CK6132數(shù)控

97、車床中主電機與主軸之間的連接是通過V帶傳動來實現(xiàn)的，通過查閱《實用機床設(shè)計手冊》表1.1-10可以查得V帶的傳動效率，因此主運動電機的功率為：</p><p><b>　　（公式8）</b></p><p>　　按照上面計算的結(jié)果，可以確定選擇額定功率為4kW的三相變頻電動機是完全能夠滿足本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床的正常運行的。查閱網(wǎng)上資料，選用上海森力瑪YPNC

98、系列主軸變頻專用電機YPNC-33.3-4-B。</p><p>　　3.2 進給驅(qū)動部件傳動功率的計算</p><p>　　進給系統(tǒng)機械傳動結(jié)構(gòu)是伺服進給系統(tǒng)的主要組成部分，主要由傳動機構(gòu)、運動變換機構(gòu)、導向機構(gòu)、執(zhí)行件組成，它是實現(xiàn)成形加工運動所需的運動及動力的執(zhí)行機構(gòu)。由于數(shù)控機床的進給運動是數(shù)字控制的直接對象，被加工工件的最終位置精度和輪廓精度都與進給運動的傳動精度、靈敏度和穩(wěn)定性

99、有關(guān)。</p><p>　　3.2.1 數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)要求</p><p>　　為了確保數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)的傳動精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計機械傳動裝置時，應(yīng)注意以下要求。</p><p>　?。?） 提高傳動精度和剛度。數(shù)控機床本身的精度，尤其是進給傳動裝置的傳動精度和定位精度對零件的加工精度起著關(guān)鍵性的作用，是數(shù)控機床的特征指標。為此，首先要保證各個傳動件的

100、加工精度，尤其是提高滾珠絲杠螺母副(直線進給系統(tǒng))、蝸桿副(圓周進給系統(tǒng))的傳動精度。另外，在進給傳動鏈中加入減速齒輪以減小脈沖當量(即伺服系統(tǒng)接收一個指令脈沖驅(qū)動工作臺移動的距離)，從系統(tǒng)設(shè)計的角度分析，也可以提高傳動精度；通過預(yù)緊傳動滾珠絲杠，消除齒輪、蝸輪等傳動件的間隙等辦法，來提高傳動精度和剛度。</p><p>　?。?）減少各運動零件的慣量。傳動件的慣量對進給傳動系統(tǒng)的啟動和制動特性都有影響，尤其是高

101、速運轉(zhuǎn)的零件，其慣量的影響更大。在滿足傳動強度和剛度的前提下，盡可能減小執(zhí)行部件的質(zhì)量，減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量，以減少運動部件的慣量。</p><p>　?。?） 減少運動件的摩擦阻力。機械傳動結(jié)構(gòu)的摩擦阻力，主要來自絲杠螺母副和導軌。在數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)中，為了減小摩擦阻力，消除低速進給爬行現(xiàn)象，提高整個伺服進給系統(tǒng)穩(wěn)定性，廣泛采用滾珠絲杠和滾動導軌以及塑料導軌和靜壓導軌等。</p><

102、p>　?。?）響應(yīng)速度快。所謂快速響應(yīng)特性是指進給傳動系統(tǒng)對輸入指令信號的響應(yīng)速度及瞬態(tài)過程結(jié)束的迅速程度。快速響應(yīng)是伺服進給系統(tǒng)的動態(tài)性能，反映了系統(tǒng)的跟蹤精度。工件加工過程中，工作臺應(yīng)能在規(guī)定的速度范圍內(nèi)靈敏而精確地跟蹤指令，在運行時不出現(xiàn)丟步和多步現(xiàn)象。進給傳動系統(tǒng)響應(yīng)速度的大小不僅影響到機床的加工效率，而且影響加工精度。設(shè)計中應(yīng)使機床工作臺及傳動機構(gòu)的剛度、間隙、摩擦以及轉(zhuǎn)動慣量盡可能達到最佳值，以提高伺服進給系統(tǒng)的快速響

103、應(yīng)性。</p><p>　?。?） 較強的過載能力。由于電動機頻繁換向，且加減速度很快，電動機可能在過載條件下工作，這就要求電動機有較強的過載能力，一般要求在數(shù)分鐘內(nèi)過載4～6 倍而不損壞。</p><p>　　（6） 穩(wěn)定性好，壽命長。穩(wěn)定性是伺服進給系統(tǒng)能夠正常工作的最基本條件，特別是在低速進給情況下不產(chǎn)生爬行，并能適應(yīng)外加負載的變化而不發(fā)生共振。穩(wěn)定性與系統(tǒng)的慣性、剛度、阻尼及增益等

104、都有關(guān)系，適當選擇的各項參數(shù)，并能達到最佳的工作性能，是伺服進給系統(tǒng)設(shè)計的目標。所謂伺服進給傳動系統(tǒng)的壽命，主要指其保持數(shù)控機床傳動精度和定位精度的時間長短，即各傳動部件保持其原來制造精度的能力。為此，應(yīng)合理選擇各傳動部件的材料、熱處理方法及加工工藝，并采用適當?shù)臐櫥绞胶头雷o措施，以延長其壽命。</p><p>　　（7）使用維護方便。數(shù)控機床屬于高精度自動控制機床，主要用于單件、中小批量、高精度及復(fù)雜的生產(chǎn)加

105、工，機床的開機率相應(yīng)就高，因而進給傳動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)便于維護和保養(yǎng)，最大限度地減少維修工作量，以提高機床的利用率。</p><p>　　3.2.2 計算進給部件傳動功率的相關(guān)公式及原理</p><p>　　在進給傳動和主傳動共用一個電機的通用機床上，如普通車床和鉆床，由于進給傳動所消耗的功率與主運動相比是很小的，因此在一般情況下是可以忽略進給所需要的功率的。在進給運動與空行程傳動共用一個

106、電機的機床上，如升降臺銑床，也不必單獨考慮進給所需要的功率，因為使升降臺快速移動所需要的空行程傳動功率比進給傳動帶來的功率要大的多。</p><p>　　對于進給方向的傳動采用單獨電動機驅(qū)動的機床，都需要確定進給傳動所需要的傳動功率，因此在本次設(shè)計的CK6132數(shù)控車床中在進給驅(qū)動的Z軸和X軸方向是通過采用兩個單獨的電機來驅(qū)動的，所以對于這次設(shè)計的進給傳動系統(tǒng)是需要進行傳動功率的計算的。</p>&

107、lt;p>　　通過《實用機床設(shè)計手冊》[10]第P497頁的內(nèi)容可以知道，進給方向的傳動功率是由進給牽引力、進給速度和機械效率來決定，則三者之間的關(guān)系為：</p><p><b>　?。?公式9）</b></p><p>　　進給牽引力是與導軌有關(guān)系的，對于導軌的選擇在這里不進行詳細的敘述，這方面的內(nèi)容會在后面進行詳細的講解，因此這里只使用現(xiàn)成的結(jié)果。</

108、p><p>　　CK6132數(shù)控車床采用滑動導軌，橫向?qū)к壊捎镁匦稳切螌к墸瑥较驅(qū)к夁x用燕尾槽形。</p><p>　　通過《機床設(shè)計手冊》第三部 部件、機構(gòu)及總體設(shè)計 表6.2-34水平導軌的反力和牽引力計算可知：</p><p>　　矩形三角形導軌牽引力的計算公式為：</p><p><b>　　（公式10）</b>

109、</p><p>　　燕尾形導軌牽引力的計算公式為：</p><p><b>　　（公式11）</b></p><p>　　式中： G―移動部件的重力，單位為N;</p><p><b>　　―當量摩擦系數(shù)；</b></p><p>　　―考慮傾覆力矩影響系數(shù)；</p

110、><p>　　、、―切削分力,單位為N，其中為沿進給方向的分力；</p><p>　　在正常潤滑的情況下，k和f’可取如下的數(shù)值：</p><p><b>　　矩形三角形：</b></p><p>　　k=1.1~1.15 ; f’=0.15~0.18 ;</p><p><b