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1、网络教育育学院继续教育学院毕业设计（论文）题目函授站（学学习中心心）北京京学习中中心专业066级（春春、秋）层层次学生姓名名指导教师师年月日目录第一章概概述1.1数数控机床床的概念1.2 数控机机床的组组成分类类及特点点1.3 数控机机床的发发展趋势势及现状状1.4 CK5516立式数数控车床床的总体体方案设设计1.5本本设计的的主要内内容和方方法第二章纵纵向进给给传动系系统总体体方案的的确定2.1进进给传动动系统的的组成及及其原理理2.2进进给传动动控制伺伺服系统统的选择择2.3进进给驱动动电动机类型的的确定2.4确确定脉冲冲当量2.5进进给系统统的传动动要求及及传动类类型的选选择2.6电电
2、机与丝丝杠联接接方式的的选择2.7 进给系系统的一一些其它它要求第三章伺伺服电动动机的具具体计算算选择3.1电电动机的的选型要要求3.2 电动机机工作方方式的确确定3.3 电动机机型号的确定定3.4运运动部件件惯量及及扭矩计计算第四章滚滚珠丝杠杠螺母副副的计算算和选型型4.1滚滚珠丝杠杠螺母副副的种类4.2 滚珠丝丝杠支承承方式的的确定4.3计计算进给给牵引力力Fm(N)4.4计计算最大大动负载载 C4.5滚滚珠丝杠杠螺母副副的选型型4.6传传动效率率计算4.7稳稳定性校校核第五章联联轴器的的具体确确定5.1联联轴器的的种类和和特性5.2联联轴器选选择的标标准5.3联联轴器型型号的确确定 第六
3、六章进给系系统其他他部件的的确定及及机床噪噪声控制制 6.11导轨的的确定 6.22刀架的的选择6.3机机床噪声声的控制制结论第一章概概述1.1数控机床床的概念念数控机床床是综合合应用计计算机、自自动控制制、自动动检测及及精密机机械等高高新技术术的产物物，是技术术密集度度及自动动化程度度很高的的典型机机电一体体化加工工设备。它与普普通机床床相比，其优越越性是显显而易见见的，不仅零零件加工工精度高高，产品质质量稳定定，且自动动化程度度极高，可减轻轻工人的的体力劳劳动强度度，大大提提高了生生产效率率，特别值值得一提提的是数数控机床床可完成成普通机机床难以以完成或或根本不不能加工工的复杂杂曲面的的零
4、件加加工，因而数数控机床床在机械械制造业业中的地地位愈来来愈显得得重要。1.2 数控机床的的组成分分类及特特点1.2.1 数控控机床的的组成数控机床床一般由由控制介介质、数数控装置置、伺服服系统和和机床本本体组成成。1.控制制介质：以指令令的形式式记载各各种加工工信息；2.数控控装置：接受输输入的加加工信息息，经数数控装置置运算处处理，向向伺服系系统发出出相应的的脉冲；3.伺服服系统：把数控控装置的的脉冲信信号转换换成机床床运动部部件的机机械位移移；用于于实现数数控机床床的进给给伺服控控制和主主轴伺服服控制。4.机械械系统：包括，主主轴部分分、进给给系统、刀刀库和自自动换刀刀装置(ATTC)、
5、自动动托盘交交换装置置(APPC)等。1.2.2 数数控机床床的分类类数控机机床的品品种和规规格繁多多，分类类方法不不一。根根据不完完全统计计，目前前已有近近500种数控控机床。根据数控控机床的的功能和和组成，一一般分为为以下几几类：按坐标轴轴数分类类：一般般数控机机床，数数控加工工中心机机床，多多坐标轴轴数控机机床；按特点分分类：点点位控制制数控机机床，直直线控制制数控机机床，轮轮廓控制制数控机机床；按有无测测量装置置分类：开环数数控系统统，半闭闭环数控控系统，闭闭环数控控系统；按功能水水平分类类：经济济型，普普及型，高高级型。1.2.3 数数控机床床的特点点数控机床床较好地地解决了了复杂、
6、精精密、小小批、多多变的零零件加工工问题，是是一种灵灵活的、高高效能的的自动化化机床，尤尤其对于于约占机机械加工工总量880%的的单件、小小批量零零件的加加工，更更显示出出其特有有的灵活活性。概概括起来来，数控控机床有有以下几几方面的的特点：1.提高高加工精精度，尤尤其提高高了同批批零件加加工的一一致性，使使产品质质量稳定定；2.提高高生产效效率，一一般约提提高效率率3-5倍，使使用数控控加工中中心机床床则可提提高生率率5-110倍；3.可加加工形状状复杂的的零件；4.减轻轻了劳动动强度，改改善了劳劳动条件件；5.有利利于生产产管理和和机械加加工综合合自动化化的发展展。1.3 数控机机床的发发
7、展趋势势及现状状1.3.1数控控机床在在我国的的发展趋趋势及现现状我国是世世界上机机床产量量最多的的国家，但在国国际市场场竞争中中仍处于于较低水水平；即即使国内内市场也也面临着着严峻的的形势，一方面面国内市市场对各各类机床床产品特特别是数数控机床床有大量量的需求求，而另一方方面却有有不少国国产机床床滞销积积压，国外机机床产品品充斥市市场。90年国国外数控控机床在在我国市市场的占占有率仅仅达155%左右右，而95年已已达777%。严重影影响我国国数控机机床自主主发展的的势头。这种现象的出现，除了有经营上、产品制造质量上和促销手段上等原因外，一个主要的原因是我国生产的数控机床品种、性能和结构不够先
8、进，新产品(包括基型、变型和专用机床)的开发周期长，从而不能及时针对用户的需求提供满意的产品。具体地说，这个问题反映在下列五个方面：1.我国机床厂目前开发基型产品的周期约为1518个月，其中设计时间约为58个月，占总周期的40%左右。而国外一些先进机床厂同类基型产品的开发周期为69个月，其中设计约1.52个月，只占25%。因此无论是产品开发的总周期还是设计所占的时间比例均与国外先进水平有很大的差距。2.我国工厂由于缺乏设计的科学分析工具(如分析和评价软件、整机结构有限元分析方法以及机床性能测试装置等)，自行开发的新产品大多基于直观经验和类比设计，使设计一次成功的把握性降低，往往需要反复试制才能
9、定型，从而可能错过新产品推向市场的良机。3.用户根据使用需要,在订货时往往提出一些特殊要求，甚至在产品即将投产时有的用户临时提出一些要求，这就需要迅速变型设计和修改相应的图纸及技术文件。在国外，这项修改工作在计算机的辅助下一般仅需数天至一周，而在我国机床厂用手工操作就至少需12个月,且由于这些图纸和文件涉及多个部门，常会出现漏改和失误的现象，影响了产品的质量和交货期。4.现在我国工厂设计和工艺人员中青年占多数，他们的专业知识和实际经验不足，又担负着开发的重任。5.由于长期以来形成的设计、工艺和制造部门分立，缺乏有效的协同开发的模式，不能从制订方案开始就融入各方面的正确意见,容易造成产品的反复修
10、改，延长了开发的周期。为解决这些问题，必须对产品开发的整个过程综合应用计算机技术，发展优化和仿真技术，提高产品结构性能，并建立起基于并行工程(Concurrent Engineering)的使设计、工艺和制造人员协同工作和知识共享的产品虚拟开发环境,使用相应的产品虚拟开发软件，这样才能有效地解决产品开发的落后局面，使企业取得良好的经济效益。1.3.2数控控机床在在国外的发展展趋势及及现状无人化，规规模化生生产对加加工设备备提出了了高速度度，高精精度，高高效率的的要求，交交流伺服服系统具具有高响响应，免免维护（无无碳刷，换换向器等等磨损元元部件），高高可靠性性等特点点，正好好适应了了这一需需求。
11、例例如，日日本法努努克公司司，三菱菱电机公公司，安安川电机机公司，德德国西门门子公司司，aeeg公司，力士乐inddrammat公司，美美国抗体体公司，通通用电气气公司等等均先后后在19884年前后后将交流流伺服系系统付诸诸实用。进入20世纪90年代，微电子制造工艺的日臻完善，使得DSP运算速度呈几何数上升，达到了伺服环路高速实时控制的要求，一些运动控制芯片制造商还将电机控制所必需的外围电路(如A/D转换器、位置/速度检测倍频计数器、PWM发生器等)与DSP内核集成于一体，使得伺服控制回路采样时间达到100?s以内，由单一芯片实现自动加、减速控制，电子齿轮同步控制，位置、速度、电流三环的数字化
12、补偿控制。一些新的控制算法如速度前馈、加速度前馈、低通滤波、凹陷滤波等得以实现。目前一些工业发达国家的伺服系统生产厂家基本上均能够提供全数字交流伺服系统或者可以与自己的CNC系统相配套，如日本FANUC公司、三菱电机公司、安川电机公司、松下公司、山洋电机公司、德国Siemens公司、力士乐Indramat公司、Lenze公司、美国A.B公司、Kollmorgen公司、Relliance公司、Baldor公司、PacificScientific公司等。在19887年，由由德国机机床协会会和德国国电力电电子协会会联合提提出数字字驱动接接口国际际标准，即SERCOS(SerialReal-timeC
13、ommunicationSystem串行实时通信系统)接口作为高性能运动控制系统闭环数据串行实时通信接口，这两个协会将电机、驱动系统、CNC系统的主要制造商组成一个联合工作组。最初加入SERCOS工作组的公司有AEC、ABB、AMK、Banmuller、Bosch、Indramat、Siemens、PacificScientific等几家公司。与此同时，开发了相应的ASIC芯片、SERCON816，传输速度为2/4/8/16Mbit/s，SERCOS与其它串行现场总线相比，有效数据传输率高，例如Ethement以100Mbit/s速度传输数据时，有效数据传输率为510Mbit/s；SERCOS
14、以16Mbit/s速度传输数据时，有效数据传输率为11Mbit/s。CAN(controllerAreaNetwork)用于运动控制时，必须提供额外的存储缓冲器及信号管理资源，其成本大约是SERCOS接口的2倍，另一个特点是它的光纤噪声抑制能力强、传输可靠性高。虽然SEERCOOS接口初初终是为为CNC与数字字伺服接接口而开开发，迄迄今已被被广泛应应用于通通用运动动控制器器与数字字伺服之之间的接接口。目目前已能能满足在在2ms内，使使一台控控制器与与多达32个伺服服系统实实现数据据通信。SERRCOSS为数字字伺服网网络化铺铺就了一一条宽阔阔大道，可可以预见见，在不远远的将来来，带有有SERR
15、COSS接口的的伺服系系统将会会进入家家庭、办办公室、工工厂车间间乃至各各个与伺伺服应用用相关的的领域。1.4 CK5516立式数数控车床床的总体体方案设设计CK5116立式数数控车床床具有高高转速、大大扭矩、高高刚性等等特点，主主要用于于加工轮轮毂、刹刹车毂等等各类短短轴类、盘盘类零件件，车削螺螺纹、圆圆弧、圆圆锥、回回转体的的内外曲曲面、端端面沟槽槽、钻、扩扩、铰等等，适用用于形状状复杂的的中小批批量零件件，以及精精度、尺尺寸一致致性要求求高的大大批量零零件的加加工。CK5516立式数数控车床床的机械械传动部部分设计计，可以以分为主主轴组件件设计、主主传动设设计、变变速箱中中传动轴轴和齿轮
16、轮设计、X、Z向进给给伺服系系统设计计等小题题目，由由6名同学学共同完完成。我我们6位同学学经过调调查研究究，分析析讨论，反反复论证证，最终终确定了了机床的的总体方方案。11.机床床总体尺尺寸参数数的选定定根据设设计要求求并参考考实际情情况，初初步选定定机床主主要参数数如下：床身上最最大回转转直径 mmm 8000 最大车削削直径 mm 6000最大车削削高度 mm 6000主轴转速速范围（四四段无级级） rr/miin 445-110000主轴孔前前端锥度度 mmm 1200主电机功功率 kkw 115X/Z轴轴伺服电电机 N.m 2222.机床床主要部部件及其其运动方方式的选选定(11)
17、主主运动的的实现采用主轴轴箱与变变速箱分分离的传传动布局局。主传传动由变变频电机机经四级级变速箱箱、三角角带窄VV带传至至主轴。(2) 进给运动的实现机床进给给运动均均采用半半闭环伺伺服控制制，因此此在X、Z两个方向向上，进进给运动动均采用用滚珠丝丝杠螺母母副，其其动力由由伺服电机机通过联联轴器传传递。(3) 数字控控制的实实现控制制系统采采用FANNUC-0i系统。(5) 机床其其它零部部件的选选择考虑到生生产效率率以及生生产的经经济性，机机床附件件如油管管、行程程开关等等，以及及标准件件如滚珠珠丝杠、轴轴承等均均选择外外购形式式。1.5本本设计的的主要内内容和方方法本设计为为纵向进进给运动
18、动的设计计，设计计内容主主要包括括：确定定系统的的负载，确定系统脉冲当量，运动部件惯量计算，空载起动及切削力矩机计算，确定伺服电机等。设计时要要求电机机与丝杠杠采用柔柔性连接接，电机机选用伺伺服电机机对电机机的大小小选择进进行验证证，对滚滚珠丝杠杠直径及及支承形形式选择择进行强强度较核核。设计计与生产产实际相相结合，既既要满足足理论要要求，又又要满足足生产现现实实际际。设计计应遵循循先易后后难、先先局部后后全局的的规律，确确定设计计步骤时时，应把把整个CCK5116立式数数控车床床Z向进给给传动系系统分成成若干个个子系统统进行，待待各系统统基本合合理后再再互联完完成全系系统工作作。设计计的产品
19、品应高效效经济。本本课题所所设计的的进给系系统是针针对经济济型中档档数控车车床的，该该系统设设计成功功一旦应应用到生生产实践践中，将将给中小小规模的的加工厂厂输入新新的血液液。显著著提高生生产力水水平，减减轻劳动动强度，提提高经济济效益。第二章 纵向进给给传动系系统总体体方案的的确定 2.1进给给传动系系统的组组成及其其原理数控机床床进给伺伺服系统统是数控控机床的的关键组组成部分分。一般般由控制制电路、电电器驱动动部件和和执行部部件组成成。进给给传动部部件一般般认为是是从电机机到工作作台之间间的传动动链。进进给传动动部件的的动态特特性的好好坏直接接影响到到一台机机床的工工作性能能和加工工精度。
20、进进给传动动部件的的振动会会影响进进给系统统的定位位精度。另另外，机机械传动动部件的的设计好好坏对进进给伺服服系统的的伺服性性能的影影响也很很大。现现代数控控机床日日益向着着高速、高高效率、高高精度方方向发展展。对机机床进给给传动部部件的设设计要求求也越来来越高。数控机床床的进给给系统，与与普通机机床不同同。数控控机床的的进给指指令，来来自数控控系统，经经进给电电动机和和驱动机机构，使使执行部部件如刀刀架、工工作台、主主轴箱等等按程序序的规定定运动。进给传动系统的性能在一定程度上决定了数控系统的性能，决定了数控机床的档次，因此，在数控技术发展的历程中，进给驱动系统的研制和发展总是放在首要的位置
21、。数控系统所发出的控制指令，是通过进给驱动系统来驱动机械执行部件，最终实现机床精确的进给运动的。数控机床的进给传动系统是一种位置随动与定位系统，它的作用是快速、准确地执行由数控系统发出的运动命令，精确地控制机床进给传动链的坐标运动。它的性能决定了数控机床的许多性能，如最高移动速度、轮廓跟随精度、定位精度等。2.2进进给传动动控制伺伺服系统统的选择择1.开环环伺服系系统开环伺服服系统是是数控机机床中最最简单的的伺服系系统，执执行元件件一般为为步进电电机。开开环进给给伺服系系统的精精度较低低，速度度也受到到步进电电动机性性能的限限制。但但由于其其结构简简单，易易于调整整，在精精度要求求不太高高的场
22、合合中得到到较广泛泛的应用用。2.闭环环控制系系统因为开环环系统的的精度不不能很好好地满足足数控机机床的要要求，所所以为了了保证精精度，最最根本的的办法是是采用闭闭环控制制方式。闭闭环控制制系统是是采用直直线型位位置检测测装置对对数控机机床工作作台位移移进行直直接测量量并进行行反馈控控制的位位置伺服服系统。3.半闭闭环控制制系统采用旋转转型角度度测量元元件（脉脉冲编码码器、旋旋转变压压器、圆圆感应同同步器等等）和伺伺服电动动机按照照反馈控控制原理理构成的的位置伺伺服系统统，称作作半闭环环控制系系统。半半闭环控控制系统统的检测测装置有有两种安安装方式式：一种种是把角角位移检检测装置置安装在在丝杠
23、末末端；另另一种是是把角位位移检测测装置安安装在电电动机轴轴端。根据需求求，并且且考虑到到经济的的效益，故选择半闭环控制系统。2.3进进给驱动动电动机类型的的确定早期的数数控机床床采用电电液伺服服驱动的的较多，而而现代数数控机床床基本上上都采用用全电气气伺服驱驱动系统统。它可可分为步步进电机机，直流伺伺服电动动机和交交流伺服服电动机机伺服驱驱动系统统三类。步进电动动机：步进电电动机是是一种将将脉冲信信号变换换成相应应的角位位移(或线位位移)的电磁磁装置，是是一种特特殊的电电动机。一一般电动动机都是是连续转转动的，而而步进电电动机则则有定位位和运转转两种基基本状态态，当有有脉冲输输入肘步步进电动
24、动机一步步一步地地转动，每每给它一一个脉冲冲信号，它就转转过一定定的角度度。步进进电动机机的角位位移量和和输入脉脉冲的个个数严格格成正比比，在时时间上与与输入脉脉冲同步步，因此此只要控控制输入入脉冲的的数量、频频率及电电动机绕绕组通电电的相序序，便可可获得所所需的转转角、转转速及转转动方向向。在没没有脉冲冲输入时时，在绕绕组电源源的激励励下气隙隙磁场能能使转子子保持原原有位置置处于定定位状态态。在电电动机定定子上有有A、B、C三对磁磁极，磁磁极上绕绕有线圈圈，分别别称之为为A相、B相和C相，而而转子则则是一个个带齿的的铁心，这这种步进进电动机机称之为为三相步步进电动动机。如如果在线线圈中通通以
25、直流流电，就就会产生生磁场，当当A、B、C三个磁磁极的线线圈依次次轮流通通电，则则A、B、C三对磁磁极就依依次轮流流产生磁磁场吸引引转子转转动。直流伺服服电动机机具有：稳定性性好；转向取取决于控控制电压压的极性性，控制制电压为为零时，转转子惯性性很小，能能立即停停止；响应迅迅速，机机械特性性和调节节特性都都是线性性的，而而且不存存在“自转”现象；控制功功率低，损耗小小；转矩大大；机械特特性和调调节特性性都是线线性的，而而且不存存在“自转”现象等等特点。交流伺服服电动机机：输出或或输入为为交流电电能的旋旋转电机机，称为交交流电机机，它实际际上就是是两相异异步电动动机，所以有有时也叫叫两相伺伺服电
26、动动机。交交流伺服服电动机机的机械械特性是是非线性性的，电容移移相控制制时非线线性更为为严重，而且斜斜率随控控制电压压的变化化而变化化，这会给给系统的的稳定和和校正带带来困难难。机械械特性很很软，低低速段更更软，负负载转矩矩变化对对转速影影响很大大，而且机机械特性性软会使使阻尼系系数减小小，时间常常数增大大。从而降降低了系系统品质质。若交交流伺服服电动机机设计参参数选择择不当，或或制造工工艺不良良，在单相相状态下下会产生生“自转”而失控控，而且且其电动动机的转转子电阻阻相当大大，所以损损耗大，效效率低，电电动机的的利用程程度差。除此之外交流伺服电动机结构简单，维护方便，运行可靠，适宜于不易检修
27、的场合使用。伺服电机机是根据据负载条条件来选选取的。加加在电机机轴上的的负载主主要有两两种:负载扭扭矩和负负载惯量量，其中负负载扭矩矩包括切切削扭矩矩和摩擦擦扭矩。负负载扭矩矩应小于于所选择择电机的的额定扭扭矩，负载扭扭矩与加加速扭矩矩之和应应等于所所选择电电机的最最大扭矩矩。加速速扭矩应应考虑负负载惯量量和电机机惯量的的匹配，同时还还应考虑虑连续过过载时间间在所选选电机的的允许范范围内，负载快快速运动动时所需需的电机机转速应应在电机机的最高高转速之之内。这这样可使使电机在在机床的的伺服系系统中工工作性能能得以充充分发挥挥。从上述三三种电动动机的比比较可知知，直流伺伺服电动动机是自自动控制制系
28、统中中具有很很高的优优越性。所所以在CCK5116立式式数控车车床的进进给系统统中使用用直流伺伺服电动动机。2.4确确定脉冲冲当量脉冲增量量插补是是行程标标量插补补，每次次插补结结束产生生一个行行程增量量，以脉脉冲的方方式输出出。一个个脉冲所所产生的的坐标轴轴移动量量叫做脉脉冲当量量。脉冲冲当量是是脉冲分分配的基基本单位位，它是是衡量数数控机床床加工精精度的一一个技术术参数。立立式数控控车床常常采用的的脉冲当当量是0.0010.0005mmm/sstepp。根据据机床精精度要求求确定脉脉冲当量量，纵向向：0.001mmm/sttep。2.5进进给系统统的传动动要求及及传动类类型的选选择2.5.
29、1进给系系统的传传动要求求数控机床床进给传传动装置置的精度度、灵敏敏度和稳稳定性，将将直接影影响工件件的加工工精度。为为此，数数控机床床的进给给传动系系统必须须满足:（1）传动动精度高高；（2）摩擦擦阻力小小；（3）运动动部件惯惯量小。2.5.2传动类类型的选选择数控机床床进给传动动系统的的基本传传动方式式常用的的有两种种：滚珠珠丝杠螺螺母副和和静压丝丝杠螺母母副。1.滚珠珠丝杠螺螺母副在数控机机床上，将将回转运运动与直直线运动动相互转转换的传传动装置置一般采采用滚珠珠丝杠螺螺母副。其其特点是是：传动动效率高高，一般般为=0.920.998；传动动灵敏，摩摩擦力小小，不易易产生爬爬行；使使用寿
30、命命长；具具有可逆逆性，不不仅可以以将旋转转运动转转变为直直线运动动，亦可可将直线线运动变变成旋转转运动；轴向运运动精度度高，施施加预紧紧力后，可可消除轴轴向间隙隙，反向向时无空空行程；因此，在在数控机机床上得得到了广广泛的应应用，是是目前中中、小型型数控机机床的常常见的传传动方式式。2.静压压丝杠螺螺母副其特点是是：摩擦擦系数小小，仅为为0.000055，；平平稳性高高；反向向间隙小小；但是是，静压压丝杠螺螺母副应应有一套套供油系系统，而而且对有有的清洁洁度要求求高，如如果在运运动中供供油忽然然中断，将将造成不不良后果果。由以上比比较，根根据要求求，纵向向进给传传动系统统采用滚滚珠丝杠杠螺母
31、副副的传动动方式。2.6电电机与丝丝杠联接接方式的的选择滚珠丝杠杠螺母副副与电动动机的联联接的型型式主要要有三种种：1.联轴轴器直联联接这是一种种最简单单的连接接型式.这种结结构型式式的优点点是:具有最最大的扭扭转刚度度；传动动机构本本身无间间隙,传动精精度高,而且结结构简单单,安装、调调整方便便，适用用于像中中小型号号的数控控车床。联联轴器采采用挠性性联轴器器，它能能补偿因因同轴度度及垂直直度误差差引起的的“干涉”现象.采用这这种挠性性联轴器器把电动动机与丝丝杠直接接联接，不仅可可以简化化结构，减减少噪声声，而且且可以消消除传动动间隙，能能减少中中间环节节带来的的传动误误差,提高传传动刚度度
32、。2.通过过齿轮联联接这种调整整方法的的优点是是可以在在齿轮的的齿厚和和周节变变化的情情况下,保持齿齿轮的无无间隙啮啮合；但但是结构构比较复复杂,轴向尺尺寸大、传传动刚度度低、传传动平稳稳性较差差，一般般用于精精度要求求低的机机床中。3.通过过同步齿齿形带联联接同步齿轮轮带传动动具有带带传动和和链传动动的共同同优点,与齿轮轮传动相相比它结结构更简简单,制造成成本更低低,安装调调整更方方便。并并且传动动不打滑滑、不需需要大的的张紧力力；但是在同同步齿形形传动设设计时对对材料的的要求很很高。在满足机机床要求求的前提提下，通通过对比比本课题题采用通通过联轴轴器联接接电机与与丝杠副副，这是是一种简简单
33、的联联接形式式具有大大的扭转转刚度，制制造成本本低，传传动精度度高，而而且结构构简单，安安装调整整方便。2.7 进给系系统的一一些其它它要求滚珠丝杠杠副和其其他滚动动摩擦的的传动器器件一样样，应避避免硬质质灰尘或或切屑污污物进入入，因此此必须装装有防护护装置。如如果滚珠珠丝杠副副在机床床上外露露，则应应采用封封闭的防防护罩，如如采用螺螺旋弹簧簧钢带套套管、伸伸缩套管管以及折折叠式套套管等。安安装时将将防护罩罩的一端端连接在在滚珠螺螺母的侧侧面，另另一端固固定在滚滚珠丝杠杠的支承承座上。如如果滚珠珠丝杆副副处于隐隐蔽的位位置，则则可采用用密封圈圈防护，密密封圈装装在螺母母的两端端。接触触式的弹弹
34、性密封封圈采用用耐油橡橡胶或尼尼龙制成成，其内孔孔做成与与丝杠螺螺纹滚道道相配的的形状；接触式式密封圈圈的防尘尘效果好好，但由于于存在接接触压力力，使摩擦擦力矩略略有增加加。非接接触式密密封圈又又称迷宫宫式密封封圈，它采用用硬质塑塑料制成成，其内孔孔与丝杠杠螺纹滚滚道的形形状相反反，并稍有有间隙，这样可可避免摩摩擦力矩矩，但防尘尘效果差差。工作作中应避避免碰击击防护装装置，防护装装置一有有损坏应应及时更更换。另外对对滚珠丝丝杠安装装处应进进行削边边。第三章伺伺服电动动机的具具体计算算选择在第二章章初步确确定了进进给驱动动电动机的类型型为：直直流伺服服电动机机。现在在具体确确定其型型号规格格。3
35、.1电电动机的的选型要要求伺服电动动机的选选择是根根据负载载条件来来进行的的，加在在电动机机轴上的的负载有有负载转转距和负负载惯量量两种，负负载转距距包括切切削转距距和摩擦擦转距。选选择伺服服电动机机应能满满足下述述条件：1.根据据负载转转距选择择电机，负负载转距距应小于于或等于于电动机机额定转转距。最最大切削削负载转转距不得得超过电电动机的的额定转转距折算算到电动动机轴上上的最大大切削负负载转距距。2.电动动机的转转子惯量量应与负负载惯量量相匹配配，通常常要求转转子惯量量不小于于负载惯惯量。但但也不是是转子惯惯量越大大越好，因因转子惯惯量越大大，总的的惯量就就越大，加加速性能能受影响响。为了
36、了保证足足够的角角加速度度，以满满足系统统反应的的灵敏度度，将不不得不采采用转距距过大的的电动机机和它的的控制系系统。3.快速速移动时时，转距距不得超超过电动动机的最最大转距距，当执执行部件件从静止止状态加加速到最最大移动动速度时时，所需需要的转转距最大大。但选选择电机机时，是是按照负负载转距距小于额额定转距距，电动动机转子子惯量与与负载惯惯量的合合理匹配配，执行行部件的的快速转转距小于于电动机机的最大大转距三三个要素素来考虑虑的。根根据负载载转距的的计算，切切削转距距加上摩摩擦转距距，应小小于或等等于电动动机的额额定转距距。4.加速速转距应应等于最最大转距距减去负负载转距距。在空空载时，加加
37、速转距距应等于于最大转转距减去去摩擦转转距，其其差值等等于全部部惯量（电电动机+负载惯量量）乘于于加速度度斜率。3.2 电动机机工作方方式的确确定电动机工工作时会会发热，它不仅仅取决于于负载的的大小，也和负负载持续续的时间间的长短短密切相相关，这这是选择择额定功功率时必必须考虑虑的。按按电动机机的不同同发热情情况，可可以分为为三种工工作方式式（或称称工作制制），即即连续工工作方式式、短时时工作方方式和断断续周期期性工作作方式。 CK516立式数控车床其工作时间一般较长，温升可以达到稳定值，电机的负载可能是恒定或大小基本恒定的常值负载或变化负载，因此属于连续工作方式。3.3 电动机机型号的确定定
38、伺服电机机是根据据负载条条件来选选取的。加加在电机机轴上的的负载主主要有两两种:负载扭扭矩和负负载惯量量,其中负负载扭矩矩包括切切削扭矩矩和摩擦擦扭矩。负负载扭矩矩应小于于所选择择电机的的额定扭扭矩,负载扭扭矩与加加速扭矩矩之和应应等于所所选择电电机的最最大扭矩矩。加速扭矩矩应考虑虑负载惯惯量和电电机惯量量的匹配配,同时还还应考虑虑连续过过载时间间在所选选电机的的允许范范围内,负载快快速运动动时所需需的电机机转速应应在电机机的最高高转速之之内。这这样可使使电机在在机床的的伺服系系统中工工作性能能得以充充分发挥挥。根据其负负载特性性和快速速性，CCK516系列加加工中心心Z轴的伺服服电动机机选用
39、AAC数字字经济型型电机C222/15500驱驱动，该该电机的的具体规格格及参数数如下所所示：型号：AA06BB-01145-B1777；转速：15000rppm；额定转转矩：22NNm；功率：1.55KW。3.4运运动部件件惯量及及扭矩计计算3.4.1机床床主要参参数主切削力力：P=115000Kg=150000NN纵向进给给力：PPX =1150000.4=6600KKg=660000N纵向快速速：V=11.2m/minn动件总重重量：WW=2550Kgg丝杠螺距距：S=88mm加减速时时间：t=00.033s3.4.2惯量量计算由已知以以下数据据：050227丝杠 J11=0.00063
40、306KKg.mm2050226套 J2=0.00001644Kg.m2联轴器 J3=0.000026KKg.mm2轴承=00.00007115 KKg.mm2滑板=00.0000422 Kgg.m22得：其中：ii为降速速比；i=11.查电机C222/15500惯惯量J电=0.0122 Kgg.m22惯量比：J总/J电=0.007796/0.0012=0.6663结论：惯惯量比对对立式车车床可用用。3.4.3快速进进给所需需扭矩计计算1.克服服磨擦力力所需扭扭矩其中：导轨磨磨檫力，=mgf mm质量（Kg），m=2250 Kg f磨檫系系数，f=00.0118 g =传动链链效率，=0.8i
41、为降速速比；i=112.加速速力矩其中：要求电电机快速速进给转转速（r/mmin），=VVI/PP V快速进进给速度度，V=112m/minni 降降速比,i=1P丝杆杆螺距（m），P=00.0008 mm=VI/P=112/00.0008=115000r/mmin J总惯量量，J=00.0007966 Kgg.m22 tt 加速时时间，tt=0.03ss3.附加加磨擦力力所需扭扭矩其中：纵向进进给力，=6000N P丝杆螺螺距（m），P=00.0008 mm传动链链效率，=0.8i 降降速比,i=1总快速结论：查查电机在在15000r/minn进扭矩矩为9NN.m 可用3.4.4重切时时所需
42、扭扭矩1.最大大切削负负载时的的切削扭扭矩其中：Z向最大大切削力力（N），=660000NP丝杆杆螺距（m），P=00.0008 mm传动链链效率，=0.8i 降降速比,i=12.加速速扭矩计计算其中：要求电电机重切切时的进进给转速速，=770r/minn J总惯量量，J=00.0007966 Kgg.m22t 加加速时间间，t=0.003s重切时所所需总扭扭矩其中：结论：查查电机在在低速时时扭矩为为22NN.m 可用。综上，通通过运动动部件惯惯量及扭扭矩计算算，说明明所选电电机C222/15500满满足要求求，选择择正确可可用。第四章滚滚珠丝杠杠螺母副副的计算算和选型型在第二章章初步选选择了
43、进进给饲服服系统的的传动类类型为：滚珠丝丝杠螺母母副。现现在具体体对其进进行设计计，计算算和选型型。4.1滚滚珠丝杠杠螺母副副的种类丝杠传动动直接关关系到传传动链精精度。丝杠的的选用主主要取决决于加工工件的精精度要求求和拖动动扭矩要要求。一一般情况况滑动丝丝杠应不不低于66级，螺母间间隙过大大则更换换螺母。采采用滑动动丝杠相相对滚珠珠丝杠价价格较低低，但难以以满足精精度较高高的零件件加工。因因此滑动动丝杠常常用在加加工精度度要求不不是很高高的普通通车床中中。 滚滚珠丝杠杠摩擦损损失小，效效率高，其其传动效效率可在在90%以上；精度高高，寿命长长；启动动力矩和和运动时时力矩相相接近，可以降降低电
44、机机启动力力矩。因因此可满满足较高高精度零零件加工工要求。在在数控化化改造的的车床中中，应把原原来的滑滑动丝杠杠换为滚滚珠丝杠杠，以降低低摩擦力力，提高高加工精精度。滚滚珠循环环方式可可分为外外循环和和内循环环两大类类，外循环环又分为为螺旋槽槽式和插插管式。珠珠丝杠滚滚副的预预紧方法法有：双双螺母垫垫片式预预紧，双螺母母螺纹式式预紧，双螺母母齿差式式预紧，单螺母母变导程程预紧以以及过盈盈滚珠预预紧等几几种。4.2 滚珠丝丝杠支承承方式的的确定数控机床床的进给给系统要要获得较较高的传传动刚度度，除了加加强滚珠珠丝杠螺螺母本身身的刚度度之外，滚珠丝丝杠正确确的安装装及其支支承的结结构刚度度也是不不可忽视视的因素素。螺母座座及支承承座都应应