1、Good is good, but better carries it.精益求精，善益求善。CK514立式數控車床X向進給傳動系統設計-CK514立式數控車床X向進給傳動系統設計摘要隨著世界科技進步和機床工業的發展，數控機床作為機床工業的主流產品，已成為實現裝備制造業現代化的關鍵設備，是國防軍工裝備發展的戰略物資。數控機床的擁有量及其性能水平的高低,是衡量一個國家綜合實力的重要標志，所以發展數控機床的水平是現時代賦予我們機械類人員的使命。本課題是關于CK514立式數控車床X向進給傳動系統的設計，設計內容包括：確定系統的負載，確定系統脈沖當量，運動部件慣量計算，空載起動及切削力矩計算，確定伺服電

2、機，繪制機械部分裝配圖及零件工作圖等。設計從傳動方案的確定，傳動結構的選擇，以及傳動部件的選型等等方面逐一開展。進給傳動伺服系統可分為三種：開環、半閉環和閉環伺服系統。通過比較，按照使用要求選用半閉環伺服系統。機械傳動結構選用同步齒形帶連接伺服電動機和絲杠，這種結構簡單，傳動扭矩大，并且傳動誤差小，經濟性能好，符合設計要求。傳動部件的選擇包括導軌類型的選擇及其使用要求，滾珠絲杠螺母副選型和伺服電動機的選擇。關鍵詞:數控車床進給系統導軌絲杠X-axisfeedingsystemdesignofCK514CNClatheAbstractAlongwiththeworldadvanceintechn

3、ologyandmachinetoolindustrysdevelopment,thenumerically-controlledmachinetooltakesthemachinetoolindustrythemainstreamproduct,hasbecomerealizestheequipmentmanufacturingindustrymodernizationkeyequipment,isthenationaldefensewarindustryequipsthedevelopmentthestrategicresources.CNCmachinetoolscapacityandp

4、erformancecapabilitysheight,isweighsanationalsynthesisstrengththeimportantsymbol,thereforethedevelopmentnumerically-controlledmachinetoolslevelisthepresenttimeentrustswithusthemachinerypersonnelsmission.ThistopicisabouttheCK514verticalnumericalcontrollatheXfeedtransmissionsystemsdesign,thedesigncont

5、entincludes:Definitesystemsload,definitesystempulseequivalent,movingpartinertiacomputation,idlingstartingandcuttingmomentofforcemachinecomputation,definiteservoelectricalmachinery,planmachinepartassemblydrawingandcomponentsshopdrawingandsoon.Thedesignfromthetransmissionplansdetermination,thetransmis

6、sionstructureschoice,aswellastransmissionpartsshapingandsoonaspectsdevelopsonebyone.Tofeedtransmissionservermaydivideintothreekinds:Split-ring,halfclosedloopandclosedloopserver.Throughthecomparison,selectsthesemi-closureaccordingtotheoperationrequirementstolieinwaitfromallsidestheclothingsystem.Them

7、echanicaldrivestructureselectstheshaftcouplingdirectconnectionservomotorandtheguidescrew,thiskindofstructureissimple,thetransmissiontorqueisbig,andthetransmissionerrorissmall,theeconomicalperformanceisgood,meetsthedesignrequirements.Transmissionpartschoiceincludingguiderailtypechoiceandoperationrequ

8、irements,ballbearingguidescrewnutvice-shapingandservomotorschoice.KeywordsNumericallycontrolledlatheFeedingsystemGuiderailGuidescrew目錄引言1第一章概述11.1數控車床的概述11.1.1數控車床的分類11.1.2數控車床的結構特點21.2CK514立式數控車床的簡介21.2.1CK514立式數控車床的功能21.2.2CK514立式數控車床的結構特點21.2.3CK514立式數控車床的技術參數3第二章車床進給傳動系統的總體設計32.1數控機床進給伺服系統概述32.2

9、進給伺服系統種類介紹及選擇32.3電機與絲杠聯結方式的選擇5第三章車床進給系統傳動部件的選擇53.1進給系統的機械傳動結構要求53.2滾珠絲杠螺母副的選型53.2.1滾珠絲杠的工作原理及選用要求53.2.2滾珠絲杠螺母副的計算和選用型號63.2.3滾珠絲杠的安裝、潤滑和防護83.3同步齒形帶設計93.3.1同步齒形帶特點93.3.2同步齒形帶設計計算93.4導軌的類型及選取10第四章進給系統電動機的選擇114.1電動機類型的確定114.2電動機的選擇124.2.1電動機選型的要求124.2.2伺服電動機的選型12結論13致謝14參考文獻15引言本設計題目是CK514立式數控車床X向進給傳動系統

10、的設計，這是我在大學學習階段最后一次設計，也是最重要的一次設計。通過這次設計，使我學會了很多東西。他培養我綜合運用所學的基礎理論，基本知識和基本技能，提高分析解決實際問題的能力，檢驗我的綜合素質與實踐能力，是學生畢業的重要依據,為我們就業和進入社會作好準備。隨著世界科技進步和機床工業的發展，數控機床作為機床工業的主流產品，已成為實現裝備制造業現代化的關鍵設備，是國防軍工裝備發展的戰略物資。數控機床的擁有量及其性能水平的高低,是衡量一個國家綜合實力的重要標志。我國是制造業大國，制造業在國民經濟發展中占重要地位，所以我們要重點發展數控技術，使我國數控機床制造水平站在世界前列。數控車床主傳動系統和進

11、給系統是其最重要的部分，它們制造水平的高低直接影響機床的性能，這也是本課題研究的目的。第一章概述1.1數控車床的概述1.1.1數控車床的分類數控車床種類繁多、歸格不一,可按如下方法進行分類。1.按數控車床的檔次分類：(1)簡易數控車床:簡易數控車床一般用單扳機或單片機進行控制,屬于第檔次數控車床。(2)經濟行數控車床:經濟型數控車床一般有單顯CRT、程序儲存和編輯功能,屬于中檔次數控車床。(3)全功能數控車床:全功能數控車床主軸一般采用能調速的直流或交流主軸控制單元來驅動。(4)高精度數控車床:高精度數控車床主要用于加工類似磁鼓、磁盤的合金鋁基板等需要鏡面加工，并且形狀、尺寸精度都要求很高的零

12、部件，可以代替后續的磨削加工；這種車床的主軸采用超精密空氣軸承，進給采用朝精密空氣靜壓導向面，主軸與驅動電動機之間采用磁性聯軸器連接等。(5)高效率數控車床:高效率年數控車床主要有一個主軸兩個回轉刀架及兩個主軸兩個回轉刀架等形式，兩個主軸和來年感個回轉刀架同時工作，提高了機床的工作效率。(6)車削中心:在數控車床上增加刀庫和C軸控制后，除了能車削、鏜削外，還能對端面和圓周面任意進行鉆、銑、攻螺紋等加工；而且在具有插補的情況下，還能銑削曲面，這樣就構成了車削中心。(7)FMC車床:FMC車床實際上是一個有數控車床、機器人等構成的一個柔性加工單元，它出來具備車削中心的功能外，還能實現工件的搬運、裝

13、卸的自動化和加工調整準備的自動化。2.按加工零件的基本類型分類：卡盤式數控車床和頂尖式數控車床。3.按數控車床主軸位置分類：立式數控車床和臥式數控車床。1.1.2數控車床的結構特點數控車床是由主軸箱、刀架、進給系統、床身以及液壓、冷卻、潤滑系統等部分組成，數控車床的進給系統與普通車床的進給系統在結構上有本質的區別。普通車床的進給運動是經過交換齒輪架、進給箱、溜板箱傳到刀架實現縱向和橫向進給運動的，而數控車床上采用伺服電動機將滾珠絲杠傳到滑板和刀架，實現Z（縱）向和X（橫）向進給運動，其結構較普通車床大為簡化。數控車床的機械結構特點如下：1.采用高性能的主軸部件，具有傳遞功率大、剛度高、抗震性好

14、及熱變形小等優點。2.進給伺服傳動一般采用滾珠絲杠副、直線滾動導軌副等高性能傳動件，具有傳動鏈短、結果簡單、傳動精度高等特點。3.高檔數控車床，具有較完善的刀具總動交換和管理系統。工件在車床上一次安裝后，能總動地完成工件多道加工工序。1.2CK514立式數控車床的簡介1.2.1CK514立式數控車床的功能CK514立式數控車床，它主要用于盤類、短軸零件的加工，可完成車削內、外圓柱面、圓錐面、圓弧面、端面、切槽、倒角、車螺紋等工序，適合于中小批量的輪番加工，也可正、倒結合，組成生產線大批生產。1.2.2CK514立式數控車床的結構特點CK514數控立式車床，機床采用組合式防護，造型新穎美觀,具有

15、時代感，安裝、維修方便，安全性高；機床布置正、倒兩種形式，并配有自動輸料裝置，可自動裝夾工件進行加工，機床可根據加工工藝需要，選擇單機或正倒、正正、倒倒等，組成自動線，正倒組合，工件連線加工，無需正、反需翻轉。電氣控制采用SIEMENS半閉環控制系統，機床工藝適應性強，加工效率高，廢品率低，成品一致性好，對工人技術熟練程度的要求低，且編程容易，操作簡單，機床性價比高。1.2.3CK514立式數控車床的技術參數最大回轉直徑mm520最大切削直徑mm400最大切削高度mm250主軸轉速范圍r/min50-2000（無級）最大扭矩Nm550刀架工作行程X/Zmm2410.5/450刀架快移速度X/Z

16、m/min15/15刀臺形式臥式八工位刀具尺寸40加工精度IT6表面粗造度Ra1.6主電機功率kw28.8第二章車床進給傳動系統的總體設計2.1數控機床進給伺服系統概述數控機床的伺服系統是指以數控機床移動部件（如工作臺）的位置和速度作為控制量的自動控制系統，也就是位置隨動系統。它的作用是接受來自數控裝置中插補器或計算機插補軟件生成的進給脈沖，經變換、放大將其轉化為數控機床移動部件的位移，并保證動作的快速和準確。伺服系統的性能，在很大程度上決定了數控機床的性能，如數控機床的定位精度、跟蹤精度、最高移動速度等重要指標。伺服系統由執行元件和驅動控制電路構成。伺服系統的基本要求主要是穩定性好、精確度高

17、以及快速響應性。2.2進給伺服系統種類介紹及選擇伺服系統按其控制方式分為開環伺服系統、閉環伺服系統和半閉環伺服系統。1.開環伺服系統開環伺服系統是數控機床中最簡單的伺服系統，執行元件一般為步進電機，其控制原理如圖1所示。開環進給伺服系統的精度較低，速度也受到步進電動機性能的限制。但由于其結構簡單，易于調整，在精度要求不太高的場合中得到較廣泛的應用。圖1開環控制系統2.閉環控制系統因為開環系統的精度不能很好地滿足數控機床的要求，所以為了保證精度，最根本的辦法是采用閉環控制方式。閉環控制系統是采用直線型位置檢測裝置對數控機床工作臺位移進行直接測量并進行反饋控制的位置伺服系統，其控制原理見圖2。圖2

18、閉環控制系統3.半閉環控制系統采用旋轉型角度測量元件（脈沖編碼器、旋轉變壓器、圓感應同步器等）和伺服電動機按照反饋控制原理構成的位置伺服系統，稱作半閉環控制系統，其控制原理見圖3。半閉環控制系統的檢測裝置有兩種安裝方式：一種是把角位移檢測裝置安裝在絲杠末端；另一種是把角位移檢測裝置安裝在電動機軸端。圖3半閉環控制系統由上述三種方式對比，考慮使用要求和經濟性要求，本設計選用半閉環控制系統。2.3電機與絲杠聯接方式的選擇滾珠絲杠螺母副與電動機的聯接的型式主要有三種：1.聯軸器直聯接這是一種最簡單的連接型式。這種結構型式的優點是具有最大的扭轉剛度；傳動機構本身無間隙,傳動精度高,而且結構簡單,安裝、

19、調整方便，適用于像中小型號的數控車床。聯軸器采用撓性聯軸器，這是數控機床上廣泛采用的一種聯軸器，它能補償因同軸度及垂直度誤差引起的“干涉”現象。采用這種撓性聯軸器把電動機與絲杠直接聯接，不僅可以簡化結構，減少噪聲，而且可以消除傳動間隙，能減少中間環節帶來的傳動誤差,提高傳動剛度。2.通過齒輪聯接這種調整方法的優點是可以在齒輪的齒厚和周節變化的情況下,保持齒輪的無間隙嚙合；但是結構比較復雜,軸向尺寸大、傳動剛度低、傳動平穩性較差，一般用于精度要求低的機床中。3.通過同步齒形帶聯接同步齒輪帶傳動具有帶傳動和鏈傳動的共同優點,與齒輪傳動相比它結構更簡單,制造成本更低,安裝調整更方便。并且傳動不打滑、

20、不需要大的張緊力；但是在同步齒形傳動設計時對材料的要求很高。在滿足機床要求的前提下，通過對比本課題采用通過同步齒形帶聯接電機與絲杠副，這是一種簡單的聯接形式具有大的扭轉剛度，制造成本低，傳動精度高，而且結構簡單，安裝調整方便。第三章車床進給系統傳動部件的選擇3.1進給系統的機械傳動結構要求進給傳動裝置的精度、靈敏度和穩定性，將直接影響工件的加工精度。為此，數控機床的進給傳動系統必須滿足:1.傳動精度高;2.摩擦阻力小;3.運動部件慣量小。3.2滾珠絲杠螺母副的選型3.2.1滾珠絲杠的工作原理及選用要求滾珠絲杠螺母副是目前中、小型數控機床使用最為廣泛的傳動型式。滾珠絲杠螺母副是回轉運動與直線運動

21、的傳動裝置，在數控機床進給系統中是使用最為廣泛的傳動裝置，其工作時在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽，這兩個圓弧形槽合起來便形成了螺旋滾道，在滾道內裝入滾珠。當絲杠相對于螺母旋轉時，滾珠在螺旋滾道內滾動，迫使二者發生軸向相對位移。當絲杠固定時，螺母即可以產生相對直線運動，從而帶動工作臺做直線運動。為了防止滾珠從螺母中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設有回程引導裝置，使滾珠能返回絲杠螺母之間構成一個閉和回路。由于滾珠的存在，絲杠與螺母之間是滾動摩擦，僅在滾珠之間存在滑動摩擦。因此傳動效率很高。由于摩擦系數小，不能自鎖，因而使該機構的傳動具有可逆性，而且滾珠絲杠螺母副有專業廠生產，選用配套方便。以下幾點

22、是其選擇要求。1.滾珠絲杠傳動的優點傳動效率高，以極小的滾動摩擦代替了傳統的滑動摩擦，大大減小的摩擦使滾珠絲杠副的傳動效率獲得極大地提高，傳動效率達90%以上。進而，整個傳動副的驅動力矩減少至滑動絲杠副的1/3左右。因此，滾珠絲杠能夠順滑地實現兩種傳動方式-將旋轉運動轉化為直線運動或者將直線運動轉化為旋轉運動。傳動精度高，由于滾珠絲杠副傳動效率達到90%以上，因而發熱率大大降低，熱變形就小，若使用的絲杠螺母預緊后，可以完全消除間隙，使設備獲得很高的定位精度和重復定位精度。摩擦阻力小，幾乎與運動速度無關，動靜摩擦力之差極小，能保證運動平穩，不易產生低速爬行現象；磨損小、壽命長。滾珠絲杠副中的主要

23、零件，均經熱處理，具有很高的硬度及表面光潔度，再加上滾動摩擦的摩損很小，因而具有良好的耐磨性，實際壽命往往大于理論壽命。2.滾珠絲杠的選擇滾珠絲杠已經標準化，所選擇的滾珠絲杠是根據金屬切削機床設計簡明手冊類比所得。3.滾珠絲杠副及預緊方式的選擇滾珠絲杠副根據其滾珠的回轉方式可以分為外循環和內循環兩種，根據螺母的結構形式又可以分為雙螺母和單螺母。由于外循環式絲杠副螺母回珠器在螺母外邊，所以很容易損壞而出現卡死現象，而內循環式的回珠器在螺母副內部，不存在卡死和脫落現象。由于雙螺母不僅裝配、預緊調整等比單螺母方便，而且其傳動剛性比單螺母也好。按預加負載形式分，可分為單螺母無預緊、單螺母變位導程預緊、

24、單螺母加大鋼球徑向預緊、雙螺母墊片預緊、雙螺母差齒預緊、雙螺母螺紋預緊。數控機床上常用雙螺母墊片式預緊，其預緊力一般為軸向載荷的1/3。所以在本設計中，采用雙螺母內循環的形式，用雙螺母墊片預緊。3.2.2滾珠絲杠螺母副的計算和選用型號1.計算絲杠最大載荷Fmax(N)絲杠最大載荷，為切削時的最大進給力加摩擦力。最大切削力Fc等于最大扭矩比最小切削半徑，計算可知為5500N。作為粗略的估計，最大進給力Ff=0.5Fc=2750N；最大背向力Fp=0.5Fc=1375N。可知絲杠最大載荷為Fmax=KFc+f(Fc+Fp+G)=1.12750+0.04(5500+1375+8009.8)N=361

25、4N式中K考慮顛復力矩影響的實驗系數，取K=1.1；f滑動導軌摩擦系數，取0.04；G溜板及刀架最大重力，取800gN。2.計算最大動負載C絲杠的最小載荷為摩擦力Fmin=Fg=0.048009.8=314N平均載荷為Fm=（2Fmax+Fmin）/3=2514N由已知可得絲杠的平均轉速n=1350r/min用下面公式可求的其最大動載荷CC=（3-1）L=（3-2）式中T使用壽命，按15000h;運轉系數，按一般運轉取1.21.5;L壽命以百萬轉為單位。L=（60135015000）/1000000=1215C=40239N根據計算出的最大動負載，查閱機械設計手冊，可采用FFZD4010-5-

26、1內循環螺紋滾珠絲杠。額定動載荷為56KN，符合要求。絲杠直徑40mm，鋼珠直徑7.144mm導程0.5mm，浮動反向器內循環。每個螺母滾珠有5列，雙螺母墊片預緊。絲杠副精度等級選P1級。3.2.3滾珠絲杠的安裝、潤滑和防護1.滾珠絲杠的安裝數控機床的進給系統要獲得較高的傳動剛度，除了加強滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結構剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應具有足夠的剛度和精度。滾珠絲杠螺母副安裝不正確以及支承剛度不足，還會使滾珠絲杠的使用壽命大大下降。常見的絲杠安裝有以下幾種形式（1）一端固定，一端自由（2）兩端游動（3）一端固定，一端游動（4）兩端固定。有時

27、為了補償絲杠的熱變形和保持預緊力，可在絲杠的一端安裝碟形彈簧和調整螺母，這種支承形式剛度最高，只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固定的4倍，安裝時需保持螺母與兩端支承同軸，絲杠一般不會受壓，固有頻率比一端固定要高，可以預拉伸，預拉伸后可減少絲杠自重的下垂和補償熱膨脹，要進行預拉伸的絲杠，其目標行程應略小于公稱行程，絲杠的支撐軸承采用滾珠絲杠專用軸承，這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增大到60度，增加了滾珠數目并相應減少了滾珠直徑，使軸向剛度增大到普通向心推力球軸承的兩倍。該軸承一般是成套出售，出廠時已調好預緊力，使用極為方便。在設計中，我采用一端軸向固定，一端游動的方法。固定端采取一對

28、推力角軸承，面對面組配，型號為7602030TVP/DF。通過計算其壽命能滿足要求。游動端采用相同的型號，無需校核。2.滾珠絲桿的潤滑機床在運行過程中，各運動件之間存在摩擦，必須采用一定的潤滑及防護措施來減小其相對摩擦，從而提高絲杠和滾珠的使用壽命。使用潤滑劑可提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑可分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑脂的特點是黏度大，不易流失，因此不需經常加換，使用方便，密封也較簡單。但其摩擦阻力大，機械效率低；流動性差，導熱系數小。因此僅適用于轉速不高的軸承，外露的齒輪和某些不易密封的主軸件等。潤滑油一般為全損耗系統用油。在此進給系統中,滾珠絲杠的轉速不高,因此在滾珠絲杠副中，也只能采用

29、潤滑脂。3.滾珠絲桿的防護滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動器件一樣，應避免硬質灰塵或切屑污物進入，因此必須裝有防護裝置。如果滾珠絲杠副在機床上外露，則應采用封閉的防護罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時將防護罩的一端連接在滾珠螺母的側面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬質塑料制成，其內孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間

30、隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應避免碰擊防護裝置，防護裝置一有損壞應及時更換。另外，對滾珠絲杠的安裝處應進行削邊。3.3同步齒形帶的設計3.3.1同步齒形帶特點同步齒形帶的工作面有齒，帶輪的輪緣也制有相應的齒，帶與帶輪是靠嚙合進行運動的。它通常以鋼絲或玻璃纖維為強力層，氯丁橡膠或聚氨脂為基體。由于強力層受載后變形極小，仍能保持同步帶周節不變，故帶與帶輪間沒有相對滑動，傳動比恒定。這種帶薄而且輕，故可用于較高速度，傳動時的線速度可達40m/s,傳動比可達10，效率可達98%。因此同步齒形帶的應用日益廣泛。其主要缺點是制造和安裝要求較高，中心距要求嚴格。3.3.2同步齒形帶設計計算已

31、知電動機輸出功率P為0.4KW,系統傳動比i為1，轉速n為1350r/min,載荷變動小，每天工作8小時，由此可計算其主要參數如下。1.模數mP0=KAP=1.20.4=0.48KW,其中KA為工作情況系數，有表可查為1.2。根據P0=KAP和轉速查圖可得：模數m選用2。2.齒數z由轉速查表可知:z最小為16，考慮實際情況和加工難度初選為一輪z1為48，因為傳動比為1，所以二輪z2也為48。3.帶輪節圓直徑DD1=D2=mz=248=964.帶速vv=D1n=3.14961350=406944/min=6.78m/s查表知當m為2時，轉速最大為40m/s，可知符合要求。5.初定中心距a0由公式

32、0.7（D1D2）a02（D1D2），再考慮床身結構及安裝要求，初選為373。6.帶寬b(3-3)式中kz和ki查表可知都取1；P為單位寬度許用拉力，由模數查表知為6N/；Fc為帶的離心拉力，查表為0.11N/；把它們代人上式可求得：b=127.帶長L由簡化公式知：L（D1D2）/22a0,帶入數值可得L=10478.中心距a0由于D1和D2相等，再結合公式可知：a0=373同步齒形帶的具體結構參看零件圖。3.4導軌的類型及選取導軌副是數控機床的重要部件之一，導軌的作用是使運動部件能沿一定軌跡運動，并承受運動部件及工件的重量和切削力。它在很大程度上決定數控機床的剛度、精度和精度保持性。數控機床

33、導軌必需具有較高的導向精度、高剛度、高耐磨性，機床在高速進給時不振動、低速進給時不爬行等特性。目前數控機床使用的導軌主要有3種：塑料滑動導軌、滾動導軌和靜壓導軌。1.塑料滑動導軌目前，數控機床所使用的滑動導軌材料為鑄鐵對塑料或鑲鋼對塑料滑動導軌。導軌塑料常用聚四氟乙烯導軌軟帶和環氧型耐磨涂層兩類。（1）聚四氟乙烯導軌軟帶的特點：摩擦特性好、耐磨特性好、減振性好和工藝性好。（2）環氧型耐磨涂層：環氧型耐磨涂層是以環氧樹脂和二硫化鉬為基體，加入增塑劑，混合成液狀或膏狀為一組份和固化劑為另一組份的雙組份塑料涂層。2.滾動導軌直線滾動導軌副具有以下特點：（1）摩擦因數小，運動靈活；（2）動、靜摩擦因數

34、基本相同，因而起動阻力小，而不易產生爬行；（3）可以預緊，剛度高；（4）壽命長；（5）精度高；（6）潤滑方便，可以采用脂潤滑，一次填裝，長期使用；（7）由專業廠生產，可以外購選用。因此滾動導軌副被廣泛應用于精密機床、數控機床、測量機和測量儀器上。滾動導軌副的主要缺點是抗沖擊載荷的能力較差，且滾動導軌副對灰塵屑末等較敏感,應有良好的防護罩。3.液體靜壓導軌液體靜壓導軌是將具有一定壓力的油液經節流器輸送到導軌面的油腔，形成承載油膜，將相互接觸的金屬表面隔開，實現液體摩擦。這種導軌的摩擦因數小，機械效率高：由于導軌面間有一層油膜，吸振性好；導軌面不相互接觸，不會磨損，壽命長，而且在低速下運行也不易產

35、生爬行。但靜壓導軌結構復雜，制造成本較高。塑料滑動導軌是最常用的導軌，其他類型的導軌都是在滑動導軌的基礎上逐步發展起來的，由于滑動導軌結構簡單、具有良好的工藝性、剛度和精度易于保證，所以在一般機床上仍然得到廣泛應用。由于塑料滑動導軌的優點,本次設計采用聚四氟乙烯滑動導軌。第四章進給系統電動機的選擇4.1電動機類型的確定早期的數控機床采用電液伺服驅動的較多，而現代數控機床基本上都采用全電氣伺服驅動系統。它可分為步進電機，直流伺服電動機和交流伺服電動機伺服驅動系統三類。1.步進驅動系統：步進驅動系統一般與脈沖增量插補算法相配合，目前均選用功率型步進電機作為驅動元件。它主要有反應式和混合式兩類。反應

36、式價格較低，混合式價格較高，但混合式步進電機的輸出力矩大，運行頻率及升降速度快，因而性能更好。為克服步進電機低頻共振的缺點，進一步提高精度，出現了性能更好的帶細分功能的步進電機驅動裝置，并得到了廣泛的應用。步進驅動系統在我國經濟型數控領域和老式機床改造中起到了極其重要的作用。2.直流伺服驅動系統：直流伺服驅動系統從20世紀70年代到20世紀80年代中期，在數控機床領域占據了主導地位。大慣量直流電動機具有具有良好的寬調速特性，其輸出轉矩大，過載能力強。由于電動機自身慣量較大，與機床傳動部件的慣量相當，因此，所構成的閉環系統安裝到機床上。此類電動機大多配有晶閘管全控或半控橋SCR-D調速裝置。為適

37、于部分數控機床頻繁啟動、制動及快速定位的要求，又開發了直流中，小慣量伺服電動機以及大功率晶體管脈寬調制(PWM)驅動裝置。3.交流伺服驅動系統：由于直流伺服電動機使用機械換向，因此存在許多缺點。而直流伺服電動機優良的調速特性正是通過機械換向得到的，因而這些缺點無法克服。多年來，人們一直試圖用交流電動機代替直流電動機，其困難在于交流電動機很難達到直流電動機的調速性能。80年代之后，由于交流伺服電動機的材料、結構以及控制理論與方法的突破性進展，以及微電子技術和功率半導體器件的發展，使交流驅動裝置發展很快。交流伺服電動機的最大優點在于不需要維護，制造簡單，適合于在惡劣環境下工作。比較上述三種系統以及

38、設計要求，在本次設計中，我采用直流伺服電動機驅動。4.2電動機的選擇4.2.1電動機選型的要求伺服電動機的選擇是根據負載條件來進行的，加在電動機軸上的負載有負載轉距和負載慣量兩種，負載轉距包括切削轉距和摩擦轉距。選擇伺服電動機應能滿足下述條件：1.根據負載轉距選擇電機負載轉距應小于或等于電動機額定轉距。最大切削負載轉距不得超過電動機的額定轉距折算到電動機軸上的最大切削負載轉距。2.電動機的轉子慣量應與負載慣量相匹配通常要求轉子慣量不小于負載慣量。但也不是轉子慣量越大越好，因轉子慣量越大，總的慣量就越大，加速性能受影響。為了保證足夠的角加速度，以滿足系統反應的靈敏度，將不得不采用轉距過大的電動機

39、和它的控制系統。3.快速移動時，轉距不得超過電動機的最大轉距，當執行部件從靜止狀態加速到最大移動速度時，所需要的轉距最大。但選擇電機時，是按照負載轉距小于額定轉距，電動機轉子慣量與負載慣量的合理匹配，執行部件的快速轉距小于電動機的最大轉距三個要素來考慮的。根據負載轉距的計算，切削轉距加上摩擦轉距，應小于或等于電動機的額定轉距。4.加速轉距應等于最大轉距減去負載轉距，在空載時，加速轉距應等于最大轉距減去摩擦轉距，其差值等于全部慣量（電動機+負載慣量）乘于加速度斜率。4.2.2伺服電動機的選型1.最大切削負載轉矩最大載荷Fmax=3614N，絲杠導程Ph=0.5mm。查絲杠樣本，其磨檫系數=0.9，磨檫力矩Tf1=0.3Nm。軸承的為320Nmm，故一對軸承Tf2=0.64Nm。絲杠與伺服電動機直聯，故傳動比為1。由上條件可知：最大切削負載轉矩T=1.26Nm。2.慣量計算的要求:絲杠J1=0.