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畢業(yè)設計(論文)
課題名稱 龍門加工中心Z軸與Y軸進給運動機構(gòu)設計
系 別
專 業(yè)
班 級
學 號
姓 名
指導教師
教研室主任
系 主 任
年 月 日
摘 要
本文全面闡述了龍門加工中心的結(jié)構(gòu)原理，描述了使用一對伺服馬達和滾珠絲杠螺母解釋的設計的特征的全面結(jié)構(gòu)的原理的優(yōu)點。有關(guān)設計和加工中心的驗證更多的信息，進行分析。此外，它概括的技術(shù)參數(shù)。
速度快，效率高，高剛性龍門加工中心提高了精度和輸入感顯著組件的效率，以降低制造成本，從而在目標中，為了今天，以改善這些缺點，CNC機床的發(fā)展它是專為已經(jīng)成為一個主要方向為Z軸加工中心和數(shù)控機床行業(yè)，Y軸進給運動機構(gòu)的當前焦點的目的之一。
原則和滾珠絲杠的應用等方面，將重點滾珠絲杠設備的選擇原則。選擇，參數(shù)的選擇，在選擇的準確度，模式選擇周期，不僅原則，如匹配的主機的選擇，包括制造商的選擇。
關(guān)鍵詞：龍門加工中心，數(shù)控，伺服電機，滾珠絲杠
Abstract
This paper describes the principles of a comprehensive structure of gantry machining center, design features, discusses the advantages of using servo motor and ball screw nut pairs. Details of the design and verification of the machining center, and analyzed. Also summarizes the technical parameters.
High-speed, high efficiency and high rigidity has become the main direction of development of today's CNC machine tools, in order to remedy these shortcomings, gantry machining center will come into being, greatly improving the accuracy and efficiency of parts, reduce production costs, and therefore the goal machining centers Z axis and Y-axis feed motion mechanism designed to be one of the objects of the current focus on the CNC machine tool industry.
Which focuses on the principle and the principle of selection of ball screw, ball screw system to production, application and other aspects were introduced. Including species selection, parameter selection, accuracy of selection, mode selection cycle, the principle of matching the host and select manufacturers and the like.
Keywords: gantry machining centers, CNC, servo motor, ball screw
23
目 錄
摘 要 II
Abstract III
目 錄 IV
第1章 緒 論 1
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢 1
1.2 龍門加工中心的基本原理 2
1.3 課題研究的目的和意義 3
第2章 設計的內(nèi)容及要求 1
2.1課題的主要內(nèi)容和基本要求 1
2.2 設計的內(nèi)容 1
2.2.1 數(shù)控裝置總體方案的確定 1
2.2.2 機械部分的設計 1
2.2.3 編寫設計說明書 2
2.3 機床主要部件及運動方式的選定 2
第3章 Z向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設計 4
3.1 滾珠絲杠螺母副的計算和選型 4
3.1.1 最大工作載荷的計算 4
3.1.2 最大動載荷的計算 4
3.1.3 滾珠絲杠螺母副的選型 5
3.1.4 滾珠絲杠副的支承方式 5
3.1.5 傳動效率的計算 5
3.1.6 剛度的驗算 5
3.1.7 穩(wěn)定性校核 6
3.1.8 臨界轉(zhuǎn)速的驗證 6
3.2 步進直線電機的計算和選用 7
3.2.1 轉(zhuǎn)動慣量的計算 7
3.2.2 電機力矩的計算 8
3.3 步進直線電機的選擇 10
第4章 Y向進給機構(gòu)設計計算 12
4.1 滾珠絲杠的選擇 12
4.1.1 滾珠絲杠的精度 12
4.1.2 滾珠絲杠參數(shù)的計算 12
4.2 伺服電機的選擇 16
4.2.1 最大負載轉(zhuǎn)矩的計算 16
4.2.2 負載慣量的計算 16
4.2.3 空載加速轉(zhuǎn)矩計算 18
4.2.4 軸向間隙的調(diào)整和加預緊力的方法 18
4.3 導軌副的計算、選擇 20
4.4 聯(lián)軸器的選擇 21
4.5 軸承的選擇 22
總結(jié) 23
參考文獻 24
致 謝 25
第1章 緒 論
1.1 數(shù)控系統(tǒng)的發(fā)展及趨勢
1946年誕生了世界上第一臺電子計算機，奠定了獲取信息社會的唯一與這些工具比較的人，為了打造，農(nóng)業(yè)，加強在工業(yè)社會人類的體力勞動一個質(zhì)的飛躍。在1952年，在美國誕生了第一的數(shù)控機床。從此，傳統(tǒng)的機器帶來了質(zhì)的變化。
NC數(shù)控階段（1952至1970年）
人們需要使用硬件連接NC數(shù)控系統(tǒng)被稱為（硬連線NC），“騎”數(shù)字邏輯電路在機器專用計算機，例如，被稱為NC（NC）你。 1959年，第二代 - 晶體管; 1965年的第三代。
計算機數(shù)控（CNC）階段（1970年 - 至今）
1970年，通用汽車公司，規(guī)?；a(chǎn)和小電腦已經(jīng)出現(xiàn)。因此，（縮寫是必須是“通用”，一臺電腦），它來了作為數(shù)控系統(tǒng)的移植是在計算機數(shù)控（CNC）階段的核心組成部分。 1971年，世界上第一，英特爾公司計算機在美國的兩個核心組件 - 運算和控制裝置的單芯片上稱為微處理器（微處理器），集成的LSI技術(shù)，（也CPU，稱為中央處理單元）又稱。
1974年微處理器在數(shù)控系統(tǒng)使用。電腦功能采用過小，富裕機控制功能（它被調(diào)用一次，對照組，分別用來控制多臺機器），因為微處理器，有經(jīng)濟合理。1990年，（PC被用來指家用PC是）的PC機作為符合芯成分的要求的數(shù)字控制系統(tǒng)中，以高的速度階段被開發(fā)。數(shù)控基于PC的系統(tǒng)可以在現(xiàn)在階段被發(fā)現(xiàn)。
總之，計算機數(shù)控階段經(jīng)歷了三代。 1970年，第四代 - 1974年 - 第五代,1990年第六代。
雖然國家已經(jīng)改變數(shù)字控制（即CNC）的計算機的名稱，中國仍應當注意，作為用于指數(shù)控（NC）。因此，我們每天都在本質(zhì)上，被稱為“計算機數(shù)字控制”，他說，“NC”。
3.數(shù)控未來發(fā)展的趨勢
（1）為了繼續(xù)根據(jù)第六代個人電腦的發(fā)展方向的開，
至少人機界面，編程，以應付網(wǎng)絡和通信問題，使用PC作為前端機，原系統(tǒng)，將承擔的一些數(shù)值的任務。
（2）大力發(fā)展高速，高精
（3）智能化方向發(fā)展
1.2 龍門加工中心的基本原理
數(shù)控（數(shù)控）是與控制方法的機器和過程控制的運動的數(shù)字信號。
數(shù)控技術(shù)，數(shù)字化信息和工作流程，以及機械運動控制技術(shù)，新型，高科技現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展迅速。 CNC數(shù)控，即所謂的數(shù)字化新技術(shù)，新工藝設備已經(jīng)覆蓋了機電一體化技術(shù)，傳統(tǒng)制造業(yè)和代表的新產(chǎn)品滲透，即范圍：機械制造技術(shù)，微電子，處理和傳輸技術(shù)，自動控制技術(shù)，伺服驅(qū)動技術(shù)，測試和監(jiān)控技術(shù)，傳感器技術(shù)，軟件技術(shù)。數(shù)控技術(shù)和新的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的設備和先進的設備，是國家的最先進的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)是最基本的裝備。降低成本，生產(chǎn)效率，為了提高以提高的質(zhì)量保證和勞動強度的其它方法，這是機械產(chǎn)品，這是極好的特別適用于多品種小批量生產(chǎn)的快速升級關(guān)鍵要有優(yōu)勢，實現(xiàn)各類數(shù)控設備先進的制造工藝。多方位發(fā)展過程中，長??期的技術(shù)開發(fā)和推廣，從發(fā)展速度的一側(cè)，到多軸，從傳統(tǒng)的單軸發(fā)展，從傳統(tǒng)的現(xiàn)代智能加工中心加工中心，加工后的龍門加工中心速度快，技術(shù)也比較成熟。然而，中國由5龍門加工中心所產(chǎn)生的薄弱的技術(shù)基礎(chǔ)，研究方法落后，以及資金投入不足等原因，國外的封鎖核心技術(shù)，發(fā)展緩慢[4 5加工中心]。從加工中心關(guān)鍵部件的開發(fā)，龍門的基本加工中心和羊肉國內(nèi)外機構(gòu)具有以下特點：
1. 龍門：它包括一個橫梁和兩個立柱的結(jié)構(gòu)。分為橫梁固定、橫梁靠定位塊鎖定分段升降和橫梁任意升降三種類型。橫梁固定式結(jié)構(gòu)機床剛性好，但修改梁結(jié)構(gòu)機床的剛度，所以關(guān)閉處理部分，以在工作表面時，不適合大分量的處理，并且低剛度加工延伸柱塞的長度，當過多時，尺寸精度影響;通過鎖定一個點，而不是該射束定位塊結(jié)構(gòu)段電梯的剛性更好，向上移動和向下運動光束的下壓頭聯(lián)動，操作變得越來越復雜，向下壓頭移動聯(lián)動任何新產(chǎn)品與處理的廣泛發(fā)展的升降梁結(jié)構(gòu)的下射式運動，。 ，矩形剛性，以及列和橫截面的光束的重型切削和長期精度公差。光束啟閉軌是，其操作，靈活快速和準確的，具有設備的平衡量。由于圍繞主軸箱移動時，載荷被改變?yōu)榫哂星蛳蛳聹p小的精度，因此遭受，設置在氣缸中的使用光束來平衡左和右頭部股票，由于負載梁左右移動到的重量變化，以提高機床的精度。
2. 滑枕，分開式和閉式2種形式。開式結(jié)構(gòu)的滑枕通過夾緊板的開口結(jié)構(gòu)的主軸箱，柱塞的截面積，封閉結(jié)構(gòu)，推桿的主軸箱，它已被夾緊于推桿的小截面積。以使一個功能強大的重切削加工，以便可移動靈活，柱塞，液壓平衡裝置和頭部庫存。即使在主軸上，在內(nèi)部使用連續(xù)重切削羊羔的時間強制冷卻期長的，以及以保持精度。以免影響機器的剛性處理期間，為了滿足工作的處理要求的底表面，滑塊行程，過長，是不合適的。柱塞，以便增加機器的整體剛度，采用了一體化結(jié)構(gòu)。
1.3 課題研究的目的和意義
中國近幾年的龍門加工中心，更快的發(fā)展喂機制，但國際先進水平之間的差距，主要是，仍然存在：可靠性差，外觀差的質(zhì)量，產(chǎn)品開發(fā)周期長，反應差。
傳統(tǒng)加工中心體制不足和生產(chǎn)的問題，它已經(jīng)開發(fā)所需的常規(guī)機器的基礎(chǔ)上的新的加工中心的進給機構(gòu)。夾緊手工系統(tǒng)的創(chuàng)新設計和傳輸系統(tǒng)中，通過傳統(tǒng)的研磨提供一個系統(tǒng)，增加新的技術(shù)，以降低自動化以提高質(zhì)量和生產(chǎn)效率，勞動強度和工作量這是。
龍門加工中心的現(xiàn)狀和趨勢機構(gòu)的發(fā)展，現(xiàn)報告如下。規(guī)格2，擴展了小規(guī)模和大規(guī)模供應機制，即發(fā)展。性能已通過采取鋼作為材料供給機構(gòu)開發(fā)的，并顯著提高承載能力進給機構(gòu);以及繼續(xù)發(fā)展5連軸的平行進給機構(gòu)在平行多軸的形式。
為了總結(jié)上訴，龍門加工中心的開發(fā)和設計機構(gòu)，具有研究在本主題的方法的結(jié)果相同的機械設計的非常高的重要性，以達到更好的加工中心的進給機構(gòu)工業(yè)生產(chǎn)中，這已被設計，以允許他們的自動化。
：加工中心進給機構(gòu)的組件的主體，如下面所描述的，意思是所述部件的主要成分和設計方法，典型，被設計來研究龍門加工中心的結(jié)構(gòu)
1，通過數(shù)控機床的設計和研究機構(gòu)掌握的一般設計程序和方法
2，通過研究的主題，我們將了解國內(nèi)外數(shù)控機床技術(shù)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。
3，分析并提供解決問題的能力，到畢業(yè)，為了培養(yǎng)自己的創(chuàng)新精神。
第2章 設計的內(nèi)容及要求
2.1課題的主要內(nèi)容和基本要求
本課題要求設計一臺龍門加工中心，機床主要設計參數(shù)下表：
完成該題目已具備的條件：可參考無錫橋聯(lián)數(shù)控生產(chǎn)的五軸龍門加工中心QLM27000-5x，依據(jù)該機床的基本參數(shù)進行設計。
具體參數(shù)
X軸行程------------------------------------------------------1000mm
Y軸行程------------------------------------------------------1000mm
Z軸行程-------------------------------------------------------500mm
主軸端面距工作臺面距離-------------------------------------300-800mm
快進速度（X、Y、Z?軸）---------------------------------------40m/min
工進速度（X、Y、Z?軸）---------------------------------------20m/min
加速度---------------------------------------------------------6m/s2
定位精度（X、Y、Z）------------------------------------------0.015mm
重復定位精度（X、Y、Z）---------------------------------------0.01mm
最小分辨率（X、Y、Z）---------------------------------------0.0001mm
機床電源----------------------------------------------AC3×380V三相50Hz
機床外形尺寸---------------------------------2800×3500×3200mm
2.2 設計的內(nèi)容
2.2.1 數(shù)控裝置總體方案的確定
(1).數(shù)控裝置設計參數(shù)的確定；
(2).方案的分析，比較，論證。
2.2.2 機械部分的設計
1.設定脈沖當量；
2.機械部件的總體尺寸及重量的初步估算；
3.傳動元件及導向元件的設計，計算和選用；
4. 設定伺服電機；
5.繪制裝配圖及零件圖；
6.等效慣量計算；
7.精度分析。
2.2.3 編寫設計說明書
(1) 說明書是設計的總結(jié)性技術(shù)文件，應敘述整個設計的內(nèi)容，包括提方案的確定，系統(tǒng)框圖的分析，機械傳動設計計算，選用元器件參數(shù)的說明；
(2)論文正文不少于10000字。
2.3 機床主要部件及運動方式的選定
（1）選擇伺服電機
當由功率逆變器到同步電動機驅(qū)動的，它可以得到一個頻率正比于容易變速。這是，你可以得到很寬的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)的一個非常僵硬和機械性能。但結(jié)構(gòu)比感應電動機，比直流電動機更易于更加復雜。同步電動機，被分類為兩類磁性和非磁性的。在后一類，滯后和具有磁性反應的多樣性。
（2）滾珠絲杠螺母選擇
球是沒有間隙，精度高，高剛性，高效率和其它優(yōu)點和螺釘。
球的數(shù)量是小的，緊湊的徑向，低摩擦損失，并可以是平滑的，傳動效率高，雖然在軸向方向上的剛性好，后排珠，更復雜的樣品滾珠絲杠螺母工作循環(huán)，你可能需要調(diào)整的數(shù)控機床加工。以過盈配合的球，并在接觸滾珠絲杠螺母，也就是同時實現(xiàn)預壓，調(diào)整在接近左到彼此，以推動，除去留下的滾珠絲杠螺母和右間隙螺母。
（3）導軌副選擇
旨在引導層壓體的選擇軌進給機構(gòu)，它已被移動一軟帶，磨損膏機的其他引導表面層進行研磨屬于滑軌表面的固定導軌的表面。此為30米/分是摩擦系數(shù)，0.03從成為導軌0.05加速到高剛性，摩擦動態(tài)和靜態(tài)系數(shù)不爬行，確保它是輕微的差異。穿鑄鐵電阻，它可以比較鐵導軌和鑄造增加1至3倍。
第3章 Z向進給伺服進給結(jié)構(gòu)設計
3.1 滾珠絲杠螺母副的計算和選型
3.1.1 最大工作載荷的計算
Z軸行程為500mm，已經(jīng)了解到，重力（N），為直線導軌，找出表格3-1，最大工作載荷的式子請見下面：
= (3.1)
式子里， ---考慮顛覆力矩影響時的實驗系數(shù)，設1.4；
---滑動導軌摩擦系數(shù)，設0.2。
3.1.2 最大動載荷的計算
(3.2)
(3.3)
(3.4)
式子里，---滾珠絲杠副的壽命系數(shù)，單位r；
---絲杠壽命，設15000；
---載荷系數(shù)，設1.2；
---硬度系數(shù)設1；
---橫向絲杠副最大工作載荷，設2459.6；
---橫向滾珠絲杠導程，初。
---橫向最大工進速度，該設計值為；
---橫向最大工進速度對應絲杠的轉(zhuǎn)度，單位。
計算得出得 ：=12278.8。
3.1.3 滾珠絲杠螺母副的選型
我選FL3205-3型內(nèi)循環(huán)式滾珠絲杠副，用雙螺母方式預緊，具體數(shù)據(jù)詳見表格3-1。
表3-1 FL3205-3型滾珠絲杠相關(guān)參數(shù)
公稱直徑/
導程/
鋼球直徑/
絲杠外徑/
絲杠底徑/
額定載荷/
接觸剛度
/
1453
32
5
3.5
19
16.5
32.8
14
3.1.4 滾珠絲杠副的支承方式
考慮它的長度、精度和負載的大小再還有改動成本，我采取的是雙推-單推支承方法，該方式軸向剛度高，位移精度好，可以進行預拉伸。
3.1.5 傳動效率的計算
= (3.5)
式子里，---螺距升角，按式子,得出=2°28′；
---摩擦角，往往設=10′。
算得： ==95.67% (3.6)
3.1.6 剛度的驗算
=（“+”號代表拉伸，“-”代表壓縮）
式子里，---絲杠的最大工作載荷，單位為；
---絲杠縱向最大有效行程，單位為；
---絲杠材料的彈性模量，鋼；
---絲杠的橫截面面積，單位按絲杠螺紋的底徑確定。
根據(jù)設計，為2459.6N，為420，為36.5，算得：
==±0.0047 (3.7)
=±4.7
找出表格3-3了解到，,所以剛度足夠。
3.1.7 穩(wěn)定性校核
= (3.8)
式子里，---絲杠支承系數(shù)，從表格3-4得出單推-單推時，設出1；
---滾珠絲杠穩(wěn)定安全系數(shù)，往往設2.5～4，本設計選用4；
---滾珠絲杠兩端支承間的距離， ，本設計中該值為500；
---按絲杠底徑確定的截面慣性矩，（，單位為）本設中將代入算出=87080。
由以上數(shù)據(jù)可以算出：== (3.9)
臨界載荷遠大于工作載荷（2459.6N），因此絲杠是穩(wěn)定的。
3.1.8 臨界轉(zhuǎn)速的驗證
(3.10)
式子里，---絲杠支承系數(shù)，單推-單推方式時，從表格3-5可得該值為12.1；
---臨界轉(zhuǎn)速計算長度， ，本設計中該值約為720；
---絲杠內(nèi)徑， ；
---安全系數(shù)，設出=0.8
經(jīng)過計算，得出=5321，由已經(jīng)了解到，，可以算出，該值小于絲杠臨界轉(zhuǎn)速，所以滿足要求。
3.2 步進直線電機的計算和選用
3.2.1 轉(zhuǎn)動慣量的計算
1.軸、絲杠等圓柱體慣量計算（）
(3.11)
對于鋼材：
(3.12)
式子里，
M---圓柱體質(zhì)量（）
D---圓柱體直徑（）
L---圓柱體長度（）
---鋼材的密度
對于齒輪：D可取分度圓直徑，L取齒輪寬度；
對于絲杠：D可近似取絲杠公稱直徑---滾珠直徑，L取絲杠長度。
具體式子請見下面：
(3.13)
2.絲杠傳動時折算到電機軸上的總傳動慣量
步進直線電機到絲杠，此傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的轉(zhuǎn)動慣量式子：
(3.14)
式子里，
具體式子請見下面：
(3.15)
3.2.2 電機力矩的計算
電機的負載力矩在各種工況下是不同的，下面是一些相關(guān)計算。
1.快速空載起動時所需力矩
式子里，
2. 快速進給時所需力矩
因此對運動部件已起動，固不包含，顯然。
3.最大切削負載時所需力矩
式子里，
在采用絲杠螺母副傳動時，上述各種力矩可用下式計算
(3.16)
式子里，
摩擦力矩
式子里，
附加摩擦力矩
(3.17)
式子里，
折算到電機軸上的切削負載力矩
式子里，
具體計算：
橫向： (3.18)
(3.19)
3.3 步進直線電機的選擇
目前，經(jīng)濟型數(shù)控中大多數(shù)采用反應式步進直線電機。
1. 首先根據(jù)最大靜轉(zhuǎn)距，從表中查出，當步進直線電機為三相六拍時，
(3.20)
縱向： (3.21)
可以通過以產(chǎn)生一個最大靜扭矩步進電機的線性模型表，110BYG3500型最大靜扭矩扭矩8N.M，比所需靜轉(zhuǎn)矩越大點擊（三相）分離，作為主模型你可以。然而，需要進一步的評估，運行起動轉(zhuǎn)矩線性的轉(zhuǎn)矩的步進電機和頻率特性的頻率特性。
步進直線電機起動頻率 Hz (3.22)
最高工作頻率 Hz (3.23)
從電機表中查出，我選的電機可以達到條件。
橫向： (3.24)
設出90BYGH3502型最大靜轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩為5N.m，大于所需靜轉(zhuǎn)矩。
第4章 Y向進給機構(gòu)設計計算
4.1 滾珠絲杠的選擇
4.1.1 滾珠絲杠的精度
查閱滾珠絲杠的樣本選擇絲杠精度為5級精度等級，Y軸行程1000mm
4.1.2 滾珠絲杠參數(shù)的計算
1.最大工作載荷的計算
絲杠的摩擦力式子見下面：
（N） (4.1)
絲杠最大載荷是：
5000＋196＝5196（N） (4.2)
平均載荷是：
=×=≈3529（N） (4.3)
2.當量動載荷的計算
滾珠絲杠副主要依據(jù)導程和動載荷數(shù)據(jù)設得,:
驅(qū)動電機最高轉(zhuǎn)速2000 轉(zhuǎn)每分鐘
絲杠的最高轉(zhuǎn)速是2000轉(zhuǎn)每分鐘，工作臺最小進給速度是0.5米每分鐘，所以絲杠的最低轉(zhuǎn)速是0.1轉(zhuǎn)每分鐘，設0，則平均轉(zhuǎn)速n=1000轉(zhuǎn)每分鐘。絲杠使用壽命T=15000h，所以它的工作時限式子算得：
==675（r） (4.4)
當量動載荷值： (4.5)
式子里， ------通常設得1.2-1.5，有較大沖擊振動時設1.5-2.5；
------精度影響系數(shù)設=0.9。
根據(jù)要求去為1.5，為0.9，把上面相關(guān)數(shù)值代到式子
≈51.59（KN） (4.6)
最大動載荷和初選的絲杠導程設出 FF4010-5型內(nèi)循環(huán)浮動返回器雙螺母對旋預緊滾珠絲杠副，數(shù)據(jù)如下表。
表4.1 滾珠絲杠螺母副的幾何參數(shù)
名 稱
符 號
計算公式和結(jié)果
公稱直徑（mm）
40
螺距(mm)
P
10
接觸角
鋼球直徑(mm)
7.144
螺紋滾道法面半徑(mm)
偏心距(mm)
0.009
螺紋升角(mm)
=
絲杠外徑(mm)
39.5
絲杠底徑(mm)
34.3
螺桿接觸直徑(mm)
32.87
3.傳動效率的計算
將公稱直徑－40毫米，導程－10毫米，代入λ=arctan[]，絲杠螺旋升角λ=。將摩擦角，代入=，算出傳動效率=93.7%。
4.剛度的驗算
它可用于確認該滾珠絲杠螺母的校驗剛性。
a、滾珠絲杠滾道間的接觸變
找到相關(guān)式子得出滾珠絲杠與螺紋滾道間接觸變形：
(4.7)
式子里=51590N。把上面相關(guān)數(shù)值代到式子；
==0.013(mm)
設=0.0065mm。
b、絲杠在工作載荷作用下的抗壓變形
則絲杠的截面積： =1540.6()。
按式子把上面相關(guān)數(shù)值代到式子：
=0.018(mm)
C、總的變形
==0.0065+0.018=0.0245mm,絲杠的有效行程為600， 絲杠在有效行程500---400mm時，行程偏差允許達到30μm,，可見絲杠剛度足夠。
5.穩(wěn)定性的驗算
(4.8)
公式子里設支撐系數(shù)=2，
從=43.3mm算出=188957.7()， K取3， 取最大值1200mm，代到式子得：
=181129.6(㎏)
則f=181129.6N大于=51590N，故不會失穩(wěn)，滿足使用要求。
6.臨界轉(zhuǎn)速的驗算
查資料得公式 ：
(4.9)
（一端固定，一端游動）
把上面相關(guān)數(shù)值代到式子：4397(轉(zhuǎn)每分鐘)。
7.滾珠絲杠選型和安裝尺寸的確定
由于能夠知道上述檢查，絲杠型號為FF4010-5完全符合所需要求。
8.絲杠支承的選擇
滾珠絲杠的主要載荷是主負載軸向載荷，因此，準確的螺桿的軸向方向，就需要有一個較大的軸向剛度要求。支持其配置在固定兩個在軸向方向上結(jié)束。選擇的另一端和浮子固定一端的支持，螺桿的設計。
4.2 伺服電機的選擇
4.2.1 最大負載轉(zhuǎn)矩的計算
最大切削負載轉(zhuǎn)矩式子:
(4.10)
機械效率=0.947，因為滾珠絲杠預加載荷引起的附加摩擦力矩：
（N·m） (4.11)
摩擦力矩為0.32N·m，一對軸承的摩擦力矩=0.64N·m。傳動比=1，那么最大切削負載轉(zhuǎn)矩：
(N·m)
所選的伺服電機額定轉(zhuǎn)矩比這個值大。
4.2.2 負載慣量的計算
負載慣量可按下式計算：
(kg·㎡) (3.14)
絲杠名義直徑=50mm=0.05m，長度L=1.2m絲杠材料（鋼）的密度ρ=7.8㎏·。按式子計算絲杠加在電動機軸上的慣量：
(㎏·㎡) (4.12)
慣量，即(㎏·㎡)
故負載總的慣量式子是：
(㎏·㎡)
根據(jù)有關(guān)資料的推薦，匹配條件為：
(4.13)
根據(jù)上述計算可選用表3.2中的交流伺服電機α22/3000i型，其額定轉(zhuǎn)矩為22N·m，最高，轉(zhuǎn)動慣量J=0.012㎏·㎡。
表4.2 FANUCα(HV)i系列交流伺服電機
型號
α1/ 5000i
α2/ 5000i
α4/ 4000i
α8/ 3000i
α12/ 3000i
α22/3000i
輸出功率/kw
0.5
0.75
1.4
1.6
3
4
額定轉(zhuǎn)矩(N·m)
1
2
4
8
12
22
最高轉(zhuǎn)速
5000
5000
4000
3000
3000
3000
轉(zhuǎn)動慣量(㎏·㎡)
0.00031
0.00053
0.0014
0.0026
0.0026
0.012
質(zhì)量㎏
3
4
8
12
18
29
伺服放大器規(guī)格
20i
20i
20i
40i
80i
80i
4.2.3 空載加速轉(zhuǎn)矩計算
需要的空載加速轉(zhuǎn)矩按下式，
(4.14)
選的α22/3000i型交流伺服電動機,總慣量：
0.0120+0.0092=0.0212(㎏·㎡)
加速度時間通常取的3~4倍，故=(3~4)=(3~4)×6=18~24(ms)，則
(N·m)
4.2.4 軸向間隙的調(diào)整和加預緊力的方法
滾珠絲杠是，除了在一個方向上存在精確進給驅(qū)動，有特定的要求，也有為了確保的反向之間的軸向間隙的精度的嚴格要求。軸向間隙是完全除去，這是很困難的。一般雙螺母，它消除了間隙加預負載系統(tǒng)的軸線方向。它已被添加到除去雙螺母預緊調(diào)整后基本上軸向間隙。如果單個滾珠絲杠螺母的軸向間隙和預壓的副本不是固定的調(diào)節(jié)螺釘和裝入一個螺母，它可依賴于軸向間隙精度和精密滾珠絲杠連接。
以注意的是，兩者的，在為了填補雙螺母預緊的正軸向方向之間的差距。你已被部隊的存在預裝之后，可以讓你預拉伸，以減少的原因和彈性變形的位移變形。然而，許多的預加載的太是，否則，它被增加驅(qū)動扭矩，低傳動效率高，壽命將會縮短。第二：去除的軸向間隙，所述螺桿驅(qū)動裝置和間隙的軸向方向的安裝部，則不能忽視它應在同一時間減少到最低限度進行調(diào)整。以下是使用三種方法中最常用的雙螺母預緊調(diào)整。
1.墊片調(diào)隙式
因為間隔件間隙調(diào)整公式的轉(zhuǎn)動，通常是在螺釘和螺母在兩個凸緣和圓珠筆連接的中間的順序。的墊片間隙的厚度被確定為產(chǎn)生一個預拉力，是螺母之間的軸向位移的目的。
這樣的結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，并且其特征在于，容易組裝和拆卸。然而，一個缺點，以便消除間隙，由于能夠切換到隔離物的不同的厚度，一個非常耗時的調(diào)整不能調(diào)節(jié)到工作狀態(tài)，在其中它被使用的一般機制因為這樣的精度。
2.螺紋調(diào)隙式
結(jié)果表明螺桿間隙的調(diào)整公式。延長隨后的幾輪在外側(cè)套筒上的鎖緊螺母，以及調(diào)節(jié)間隙之后的第二圓螺母，螺桿凸緣，和一個是你堅果外端部和另一螺母沒有凸緣的螺母的外端，然后將其鎖定。
這種結(jié)構(gòu)因此容易調(diào)整緊湊，雖然廣泛使用的，非常精確的調(diào)整的位移量。
圖4.4 墊片調(diào)隙式 圖4.5螺紋調(diào)隙式
（3）齒差調(diào)隙式
如圖4.6為齒差調(diào)隙式。另外，在兩個螺母的是2齒3上的凸緣的圓內(nèi)，具有環(huán)形齒輪的齒的齒之間的螺旋1和銷的齒3套筒的內(nèi)圓數(shù)值差，4 5對已經(jīng)已得到修復。調(diào)整，滾筒輥子5，通過兩個螺母的相對轉(zhuǎn)動，螺母旋轉(zhuǎn)圓柱齒輪2，其可以執(zhí)行兩種相互角位移，以便除去齒3的內(nèi)圓，此次重組是精確和可靠的定位精度，在機器的唯一的高精密數(shù)控機床的復雜結(jié)構(gòu)已經(jīng)被應用。
1------螺釘； 2------圓柱齒輪； 3------內(nèi)齒圓；
4------定位銷； 5------套筒。
圖4-6 齒差調(diào)隙式
4.3 導軌副的計算、選擇
選導軌：
因系統(tǒng)受中等沖擊,因此取
根據(jù)計算額定靜載荷初選導軌:
選擇漢機江機床廠HJG-D系列滾動直線導軌,其型號為:HJG-D25
基本參數(shù)如下:
表4.3 額定靜載荷初選導軌
額定載荷/N
靜態(tài)力矩/N*M
滑座重量
導軌重量
導軌長度
動載荷
靜載荷
L
(mm)
17500
26000
198
198
288
0.60
3.1
760
滑座個數(shù)
單向行程長度
每分鐘往復次數(shù)
M
4
0.6
4
導軌的額定動載荷N
依據(jù)使用速度v（m/min）和初選導軌的基本動額定載荷 (kN)驗算導軌的工作壽命Ln：
額定行程長度壽命:
導軌的額定工作時間壽命:
導軌的工作壽命足夠.
4.4 聯(lián)軸器的選擇
金屬撓性接頭的彈性元件，板材彈簧，圓柱形，例如可以是板狀形狀的各種配置，諸如音量，使用金屬，配置，性能柔性聯(lián)接。金屬彈性元件，的高溫度條件下的強度，最大值和彈性，使用壽命長的模量的穩(wěn)定的彈性部件的合適的非金屬，比所述高負載傳遞能力,,更高。
幾個一起堆疊的片材設置數(shù)目由組所指示的，由隔膜，以及耦合鏈路的兩半，螺栓膜片聯(lián)接器隔膜（不銹鋼）移位的各膜片工作的耦合全不同的形狀。高性能金屬弱元件撓性聯(lián)軸節(jié)結(jié)構(gòu)更緊湊，高亮度，無油，長壽命的旋轉(zhuǎn)再現(xiàn)，與適合于高速，獨立的溫度和油油膜，堿，防銹性能，高溫度，已被廣泛用于各種機械設備傳輸?shù)妮S系傳動 。
圖4.7 DJM5金屬膜片撓性聯(lián)軸器
4.5 軸承的選擇
滾珠絲杠中經(jīng)常使用的滾動軸承有：
1.接觸角為60度的角接觸球軸承
它廣泛的軸承可以組合設置，它在國內(nèi)外的球軸承使用。之一是，后端到回到另一個組合，是一個面到面。一軸向一個方向的力的組合支持采取下列因素CA：21.40;3216;4至2.64。制造和誤差不可避免緣安裝，而且由于小回到后端在使用兩個面的軸的交叉點之間的距離的面對行比組合和螺桿之間的接觸的過程中，同軸螺母，自動調(diào)整很容易實現(xiàn)。因此，將開發(fā)的組合的驅(qū)動器與更多面對面。
2.滾針---推力圓柱滾子組合軸承
該軸向負荷的兩個方向，磨環(huán)間隔套筒，預壓量已經(jīng)固定相對于該調(diào)整寬度旋轉(zhuǎn)推力軸承。
這回使用角接觸球軸承， 7009 型號，具體詳見下表格。
表4.4 角接觸球軸承
總結(jié)
在這幾個月的畢業(yè)設計過程中，經(jīng)過我仔細查閱書刊數(shù)量大，分析的基本設計要求和由導師提供的數(shù)據(jù)，但是現(xiàn)在我們的加工中心是，它會發(fā)展大勢所趨機構(gòu)分析，在網(wǎng)上圖書館，然后，以確定第一暫定這種設計的基本方案，收集了大量的第一手資料，然后設計出具體方案。
為了滿足這些要求，機械傳動結(jié)構(gòu)摩擦，從而軋件，取向降低靜壓導軌貨架，以便利用輔助驅(qū)動的，比如，以最大限度地提高低摩擦滾珠絲杠是設計，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，坐標必須，該帶動工程機械的未來成員驅(qū)動電機數(shù)控機床的控制裝置伺服系統(tǒng)的發(fā)展方向，并通過執(zhí)行器反饋閉環(huán)伺服系統(tǒng)控制，數(shù)控機床是清除鍵。通過選擇減速的最佳比例，以減少慣性，利用預壓方法用于改善傳輸剛性，旨在消除的方法的死區(qū)，提高了最重要的傳播剛性和低慣性一個錯誤，如為，相反減少。為了消除間隙，利用傳輸剛度增加的預負荷，不僅，不僅大小和伺服進給系統(tǒng)的突出特點的機械設計的慣性，則不需要增加幾乎恒定傳輸剛度。
伺服系統(tǒng)，步進馬達，在順序的徑向凹槽，以確保圓形，直接連接到所述滾珠螺桿通過柔性聯(lián)接螺桿傳動的帶動下，軸承角軸承，保證主軸的偏轉(zhuǎn)擊敗，你可以使用都沒有。在設計中，認為滿足精度要求，考慮到經(jīng)濟效率，設備和部件的選擇是高精確度的要求，設計的成本高。
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致 謝
在本文中，是在老師的指導下完成的，他渴望幫助很多教師和學生來要永遠感謝他們，我的設計。首先，我要感謝我們的教授。我們的老師認為??是適當?shù)陌才诺臅r間表，但我們是嚴格的，關(guān)閉從開始到畢業(yè)的回復，有可能避免懶散現(xiàn)象的日程安排出現(xiàn)混亂你。為了使我們能夠勝利完成的時間畢業(yè)設計任務，老師一再加深我們對數(shù)控機床的理性認識，本集團的學生帶數(shù)控龍門加工中心之旅一年。相關(guān)信息設計學生的一部分，為了保證這些學生，這些學生的進步，很難親自領(lǐng)取，以便找到相關(guān)資料，找老師多么專業(yè)不同你可以。各組學生的進展，我們是作為已經(jīng)上了大學的要求已經(jīng)達到，這是有效的教師指導的來源。我很欣賞老師治學嚴謹，贊美他的人，并感謝他的耐心，以指導我們。我相信他，我會教我的生活。
其次，我是，在設計過程中，我想感謝所有我們組的學生，他們給了我無私的幫助。李特別是學生，他是一個善良，充滿知識，勤奮工作。在許多方面，走在了我們的面前，我是他的一切，我認為這是類似于解決遇到的難題，在設計手冊的一面。
我給我們以幫助老年人和想再次感謝所有但從數(shù)控機床的操作點實驗室的自我的教師。它們提供的協(xié)助我們的畢業(yè)設計的選項和無私的感謝。