车铣复合加工机床W轴进给机构设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 I 毕业设计说明书（论文）中文摘要 摘要： 本 课题是对车铣复合加工机床 析刚度、惯量、间隙、摩擦对进给系统的影响。 通过采用比较法、文献分析法对车铣复合加工机床 以交流伺服电动机为动力源，通过直接刚性联轴器使滚珠丝杠和电机连接在一起，使用涨套消除间隙，通过涨套的轴向移动和径向膨胀来传递运动和动力。采用背对背和串联的角接触球轴承来固定滚珠丝杠，滚珠丝杠的支撑方式两端采用双推的方式，并且使用垫板防止两端轴承的中心高不一致，采用直线滚动导轨， 使机构具有更高定位精度和高灵敏度， 并对此次 关键词： 数控机床 车铣 进给系统 W 轴 结构设计 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 业设计说明书（论文）外文摘要 is of on By of C as up to by of to a of to of to at of 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 目录 前 言 . 1 第一章 绪 论 . 2 铣复合加工机床的发展 . 2 铣复合加工技术概述 . 3 铣复合加工的发展趋势 . 4 铣复合加工机床的优势 . 4 次课题设计的 内容 . 5 次设计内容的分析方法 . 5 第二章 进给系统的总体设计 . 6 轴进给系统的设计要求 . 6 轴进给系统传动方案的选择与设计 . 6 轴进给传动方案的设计与布局 . 6 动类型的选择 . 7 承的选择 . 8 承的配置方式 . 9 承的润滑与密封 . 12 承端盖的设计 . 16 机与滚珠丝杠副联接方式的选择 . 17 轴进给传动导轨类型的选择 . 20 第三章 车铣复合机床 W 轴进给系统的结构设计与计算 . 22 服电动机型号的确定 . 22 轴进给力的计算 . 23 轴惯量匹配的计算 . 23 第四章 车铣复合机床 W 轴滚珠丝杠副的选型及校核 . 25 珠丝杠副工作原理 . 25 珠丝杠副的选型 . 25 珠丝杠副的间隙消除与预紧 . 26 轴滚珠丝杠预拉伸量的计算 . 28 珠丝杠副的润滑与密封 . 28 第 5章 技术经济分析 . 31 术经济分析的目的与意义 . 31 本计算依据 . 31 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 本材料构成 . 32 准件外购费用 . 32 标准件 . 33 总 结 . 35 致 谢 . 36 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 前 言 车铣复合技术是在传统机械与精密制造两者的基础上，融入了先进控制技术、精密测量技术与 用技术，是在九十年代之后逐步发展起来的先进机械加工技术。车铣复合机床作为世界范围内最先进的机械加工设备之一，现已成为各类加工机床之中的佼佼者，集铣削与车削于一身，可在一台车铣复合加工机床上，只通过一次装夹，便可完成全部车、铣、钻、镗、攻丝等多种加工，大大节省了非加工时间，提高加工效率。 本课题主要研究设计车铣复合机床 W 轴进给机构， W 轴进给机构 作为第二主轴轴向的运动执行机构，该机构不仅要实现机床第二主轴的轴向进给，还要实现进给运动的速度自动控制，保证机床第二主轴的准确定位。通过分析与研究使自己了解到 W 轴进给机构的重要性， W 轴进给轴作为第二主轴的进给机构对于整个进给系统来讲，是不可缺少的一个组成部分。 设计 合各方面因素，考虑采用滚珠丝杠进行传动，分析轴承润滑与密封对丝杠的影响，减小由摩擦引起的温升对工作造成的故障。分析研究得出两端固定轴承支承方式和直联刚性伺服电动机与滚珠丝杠的连接方式对 算进给力和惯量匹配避免过大的负载对 由于时间和经验等方面的因素，在本次设计中难有不当之处，敬请纠正。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 第一章 绪 论 铣复合加工机床的发展 我国数控机床的研制工作起步相对较晚，目前来说，数控机床发展历程大致可以分为以下三个阶段： 1958至 1979年为第一阶段，我国于 1958年在清华大学和北京第一机床厂共同努力下，联合研制成功了中国第一台数控铣床，并于同年试制成功第一台电子管数控机床 1。从 1965年开始，我国集合各方面的科技人才开始大力研制晶体管数控系统，终于在 1960 末期至 19070 初成功研制出第一台晶体管数控系统。由于当时国内环境相对落后，西方国家对我国数控技术的封锁，我国数控的研究工作迎来了巨大的挑战，由于尚未掌握技术与参数，只能采取着封闭式摸索着前进。在数控机床的一些关键技术上仍然依靠着发达国家的支持，列如电、气、液等核心技术，由于早期发展技术相对不太成熟，整个发展过程都处于初级阶段，很大程度上要西方发达国家学习借鉴，远远达不到可靠性要求，因此故障频出，大大影响了加工制造水平。 1980 年至 1995 年为第二阶段，邓小平同志提出了改革开放的政策，国内响应号召，大 力发展重工业，西方发达国家的先进数控技术迅速被我国引进，或通过购买实验样机，进行拆卸之后分析内部构造，大量科研前辈学习了国外的先进产品开发技术、操作技术与维修技术等，以提高我国本土的数控技术水平。从八十年代后，我国先后从日本、德国、美国、西班牙等西方发达国家引进先进的数控系统，合作开放研制生产各种机、电、液、气等基本零部件，很大程度上提高了产品的整体质量，与之前的相比有了一个质的变化 2。我国的数控机床在这一段时间内取得了长足的进步，国内一批机床生产厂家看到机床广阔的发展前景，加强了与西方国家厂家的技术合 作，数控机床的势头发展迅猛，努力缩短与国外先进国家的差距。但令人遗憾的是，我国数控机床技术在这一阶段，借鉴与仿制仍占很大比重，依靠自主研发与自主生产的数控机床占相对少数一部分。 1996年至今为第三阶段，我国工业化战略全面打响，只有大力发展科技方可兴国，数控机床技术进入自主研发的时期，国家的科学和技术正全面加速发展，科研技术人员的增加和科研资金的大量投入是我国数控机床水平得到了显著的提高，数买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 控机床的产值比重也逐渐增大，我国数控机床在数量上得到很大的增大，在质量方面更是取得了较大的进步，相对于发展早期，现在整 个行业的良性竞争非常激烈，进步的脚步也正在加快，特别是在某些核心的关键技术上，我国的数控机床水平已经接近或者领先于世界水平，成为行业旗帜，离不开我国一代数控人的努力。 科学技术的发展离不开我们当代每一位科研人员的努力，正因为有你们不畏艰险的付出，我国的数控机床技术与国外发达国家的距离越来越短。 铣复合加工技术概述 车铣复合加工技术：是一种将现代先进控制技术、精密测量技术和 用技术于三者集一体的先进机械加工技术，经过一次装夹之后，可对零件多个表面或复杂形面加工 ,便可减少装夹次数，很 大程度上简化刀具系统的复杂性，缩短非生产时间，提高生产效率。车铣复合加工技术不仅能够在绿色节能减排的前提下，减少零件传送和库存与占地面积等方面的需求，同时也可保证较高的加工生产效率，以达到可持续发展的目的，并且具有较强的加工能力和较广的工艺范围，已然成为目前全球范围内最为先进的机械加工设备之一。列如：在航空航天、军工产业、远洋船舶和医疗设备等制造领域的发展，车铣复合加工技术都在先进制造技术的舞台上扮演着十分重要角色之一，特别对一些形状复杂的异形零件更具有得天独厚的优势。目前随着航空航天、军工、船舶等领域的产 品更新换代速度愈加迅猛，工序分散的加工设备势必将会被淘汰，工序集中优势由此更加凸显，车铣复合加工机床将会迎来更为广阔的发展的发展前景，应用方向也更为宽泛。举例，车铣复合加工机床如图 1 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 图 1铣复合加工机床 铣复合加工的发展趋势 随我国国民经济的迅猛发展，国防建设对数控机床技术也提出了较高的要求，因此我国的高端数控机床产生了较大的刚性需求，发展数控机床刻不容缓。经过科研前辈的艰难探索实践，研究国外的先进技术并加以大力创新，我国数控机床产业终于在科研工作者的努力下取得了较大的成就。一些机床生产厂家在研究车铣复合加工机床方面取得了很大的突破，尤其是沈阳机床厂更是打破了外国对我国的核心技术的封锁，取得了质的突破。但是，国内与国外相比，在数控机床总体制造技术差距仍然 较为明显，核心竞争力较弱，尤其是在进给速度、主轴转速、加工精度等方面有着大约 15年的差距。总的来说，数控机床会朝着高速化、精密与超精密化、开放化、技术集成化与技术复合化、智能化等方向，大型化和微小化两个极端发展，机床配套装置和功能也日益完善。 铣复合加工机床的优势 1、合理选择产品制造工艺，缩短工艺链，提高生产效率。车铣复合加工可在刀库中安装各种专用工具和合理的刀具安排 ,大大缩短刀具更换时间 ,实现一次装夹完成全部或者大部分加工工序，已提高加工效率，最大程度上增加客户效益。 2、减少装夹次数，从 而提高机床的加工精度。过多的装夹次数会产生定位基准转化的误差积累，易生产出不合格的零部件，增加了非加工时间。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - 3、减少占用空间，大大地降低了生产成本。车铣复合加工机床具有紧凑的外观设计 ,能够充分合理利用空间 ,机床在发生故障之后，保养维护修理较为方便。 次课题设计的内容 1、 铣复合加工机床中，是第二主轴轴向的运动执行机构。该驱动伺服进给系统不仅要实现机床第二主轴的轴向进给，还要实现进给运动的速度自动控制，保证机床第二主轴的准确定位。 2、通过分析与研究使自己了解到 的重要性， 不可缺少的一个组成部分。 3、了解滚珠丝杠副传动的工作原理，减小惯量，提高进给机构的定位精度，研究轴承和滚珠丝杠摩擦发热对机构的影响，考虑伺服电动机与滚珠丝杠的连接方式，计算进给力和滚珠丝杠的惯量匹配。 次设计内容的分析方法 采用比较法，文献分析法对车铣复合加工机床 在设计过程中，我一直与设计小组成员积极探讨机构结构组成，相互学习，分析工作原理，选择更为合理的传动方式，上网查阅专业期刊、文献保证以本 次设计的内容的准确性。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 第二章 进给系统的总体设计 轴进给系统的设计要求 车铣复合机床在进给系统中位置调节提出了较高的要求，其中： 1、在静态设计方面： 1）能够克服摩擦力和负载，能够在负载较大的工作场合中正常运转； 2）较小的进给位移量，保证加工精度； 3）较高的静态扭转刚度； 4）足够的调速范围，满足快进、工进和快退时的速度需要； 5）进给速度均匀，工作平稳，无低速爬行现象。 2、在动态设计方面： 1）足够的加速度和制动力矩，保证快速启动与制动； 2）良好的动态传递性能，保证轨迹精度和 较高的表面质量； 3）尽可能小的轨迹误差，保证较高的加工精度； 3、对于数控机床机械中的传动部件，则有如下要求： 1）加速过程中，运动部件产生较小的惯量； 2）高的刚度； 3）良好的阻尼； 4）在拉伸和压缩刚度、扭转刚度、摩擦阻尼和部件间隙等方面，传动件应有较小的非线性要求 4。 轴进给系统传动方案的选择与设计 轴进给传动方案的设计与布局 W 轴进给传动如图 2示： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 图 2给系统结构简图 动类型的选择 在众多数控机床的进给驱动系统中，使用频率较高的机械传动装置如下： 1、 滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杠螺母副传动：减小运动件之间的摩擦以提高进给系统的快速响应性和运动精度。滚珠丝杠副具有较高的传动效率，由于滚动摩擦的动静摩擦系数相差较小，因此低速不易爬行，可以保证平稳的高速运转。 为了提高滚珠丝杠的轴向刚度，并且机床具有较高的定位精度和加工精度，在机床加工零件之前，必须消除丝杠螺母的轴向间隙，使之无反向空行程，因此采用适当预紧方式来消除轴向间隙。 2、 静压蜗杆 静压蜗杆 蜗杆与蜗母条的啮合齿面之间注入适量的压力油，形成一层油膜之后，两啮合面产生了足够的液体摩擦，由此达到减小摩擦阻力的目的。主要适用于重型数控机床。列如：龙门式铣床的工作台进给驱动。 3、 预加载荷双齿轮 双齿轮 型数控机床因行程尺寸较大，为保证传动精度，可考虑采用齿轮 且在使用 过程中必须消除齿侧间隙。消除间隙方式：采取两个齿轮与齿条啮合，使用特定预加载机构使两齿轮以相反方向预转过微小的角度，使每个齿轮与齿条的两侧齿面贴紧，以达到消除间隙的目的。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 4、 双导程蜗杆 双导程蜗杆传动：这种传动方式应有较高的制造精度和装配精度，由于涡轮与蜗杆之间存在间隙，还必须采取一定的措施，以消除蜗轮与蜗杆副之间的传动间隙，通常的方法是双导程蜗杆传动。适用于追求较高生产率的场合。 将以上各种进给传动方式的优缺点进行对比，综合各类因素考虑，在进给传动中，滚珠丝杠传动具有传动精度高，具备快速响应能力和较高的 传动效率。因此我在 择滚珠丝杠螺母副传动作为本机床进给系统的传动方式。 承的选择 各种不同类型的工作场合应选用不同的轴承，在选择轴承类型时，就需充分考虑各类轴承的结构特性，且综合考虑以下各主要因素： 1、载荷情况 在选用轴承时，第一应考虑载荷情况，载荷直接影响着轴承的使用寿命，应根据载荷的大小、方向和性质几个方面进行初步选择。 1） 载荷大小 在一般情况下，由于滚子轴承是线接触，与球轴承相比，整个与轴承的内外圈接触面积较大，因此承载能力也相对较大 ，适用于重载的工作场合；而球轴承是点接触，接触面积相对较小，所以承载能力也较小，只适用于轻、中载的工作场合。 2）载荷方向 在纯径向力单独作用时，应考虑选用圆柱滚子轴承、深沟球轴承和滚针轴承等；在纯轴向载荷单独作用时，可考虑选用推力球轴承、推力滚子轴承；在径向载荷和轴向载荷联合作用时，通常考虑选用角接触球轴承、圆锥滚子轴承 5。在径向载荷较大而轴向载荷较小的场合中，可选用深沟球轴承。则在轴向载荷较大，并且径向载荷较小的工作场合中，可考虑选用推力角接触球轴承或是推力圆锥滚子轴承。 3）载荷性质 当工作场合中产生冲击载荷时，应考虑选用滚子轴承。 2、高速性能 一般来讲，摩擦力矩和发热量两个因素直接影响着轴承高速性能，保证小的摩擦力矩和发热量可提高轴承的高速性能。球轴承比滚子轴承有较高的极限转速，所以在高速运转下应优先考虑选用球轴承。在相同内径时，运转时滚动体作用在外圈上的离心力与外径、滚动体成正比，在高速重载场合中，必须验算买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 轴承的极限转速。 3、轴向游动性能 通常机械工作运转时，轴会由于摩擦和工作介质而引起发热，从而会发生热胀冷缩的情况。轴有轴向游动可避免产生热胀冷缩影响机械的正常运转。方法：选 用内圈或是外圈无挡边的圆柱滚子轴承配置在轴的两端，可产生微量轴向位移并留有热胀冷缩的空间。 4、调心性能 良好的轴承调心性可避免由制造误差或安装误差所致的同轴性，应考虑选用调心球轴承、调心滚子轴承。 5、允许的空间 设计人员在产品设计之初，一般先根据负载的大小来确定轴的大小，然后根据轴的尺寸来确定轴承的尺寸。小轴采用球轴承，大轴则采用滚子轴承。 6、安装与拆卸方便 由于轴承使用寿命较短，在工作场合中轴承作为易损件，需要经常进行装拆更换。具有良好的装拆方便性能轴承有：可分离型的角接触球轴承、推力 轴承和调心球轴承等。 根据机床实际情况，由于在工作运转中，滚珠丝杠同时承受轴向和径向两个方向的载荷，应采用角接触球轴承。背靠背组配的角接触球轴承可以产生一个较大的抗弯强度，具有较大的支承刚度，且可补偿径向膨胀。因此在进给系统中分别在滚珠丝杠的左右两端采用一组串联和背对背的角接触球轴承进行支撑。 承的配置方式 一般来讲，对轴进行支撑主要是在径向和轴向的两个方向。为提高传动刚度，一个很重要的步骤就是如何选择支承结构以及正确安装滚珠丝杠，下面介绍几种轴承的配置方式。 1、固定 自由式 当 一端装止推轴承时，轴承承载能力较小，轴向刚度较低，仅适用于短丝杠、精度较低，轻载的场合。配置方式如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 图 2固定 自由”型的轴承配置方式 2、固定 在轴一端装止推轴承，则轴另一端同时装深沟球轴承。止推轴承与深沟球轴承配合使用，轴承的安装位置必须远离热源，以避免丝杠受温度过高热变形的影响，主要适用于中转速、精度较高的场合。配置方式如图 2 图 2固定 游动”型的轴承配置方式 3、支承 两端装止推轴承，并对滚珠丝杠施加预紧拉力以提高传 动刚度。但此安装方式对温升较为敏感，适用于中速中精度的场合。配置方式如图 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 图 2支承 支承”型的轴承配置方式 4、固定 这种结构形式可以很大程度上提高传动刚度，使滚珠丝杠的热变形转化为止推轴承的预紧力，普遍适用于高速、高精度的场合。配置方式如图 2 图 2固定 固定”型的轴承配置方式 综合车铣复合加工机床实际情况，两端固定的支承方式可以提高机构中的传动刚度，通过丝杠的热变形转为成轴承的预紧力。我在设计过程中采取的轴承配置方式如图 2 图 2次课题轴承所采用配置方式 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 承的润滑与密封 承的润滑 对轴承来而言，采取合理的润滑是提高其综合性能的重要方式之一。合适的润滑剂和良好的润滑方式直接影响轴承的使用寿命和机床的 工作稳定性，采用合理的润滑可更利于运动部件工作运转。 润滑的作用：在两者摩擦面之间，加入适量润滑剂，使两者相对运动体形成液体或半液体摩擦，降低摩擦系数，以降低对运动部件的磨损。由于在相对运动体的油膜形成，避免了两摩擦表面的长时间接触，减少了两摩擦表面的摩擦和轴承的过量发热；同时，当润滑油流经润滑表面时，一部分热量被带走，减小因摩擦发热对运动件的影响，有利于运动部件的正常运行。 滚动轴承润滑的润滑剂种类一般可分为油润滑、脂润滑和和固体润滑三大类 6。其中油润滑相对于其他润滑方式而言，油润滑可以在更大 的温度范围内使用，主要适用于高速和高负荷条件下工作的轴承，并且能在设备保养和更换润滑剂的过程中同时润滑的优点，就目前而言，滚动轴承使用油润滑最为普遍。油润滑与脂润滑性能对比如表 2润滑具有密封装置简单、维修费用低、低成本等优点，通常应用低速、中温操作的工作场合中。当使用油润滑和脂润滑达不到工作条件的时，例如不允许污染的食品、纺织、医疗等机械，可以考虑采用固体润滑剂。 表 2润滑与脂润滑性能对比表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - （续表 2润滑与脂润滑对比表） 循环工作原理：润滑油通过油泵从油箱吸出后，经过油路输送到需要润滑的工作部位， 再由回油口返回油箱经滤网过滤后，达到重复使用和经济环保的目的。循环润滑具有充分润滑、油量易控、散热和去除杂质能力强等特点，使用可靠性较高。但必须具有一套独立的供油系统，整体制造成本较高。循环油润滑广泛适用于高速高温、重载的场合。 综合分析：在高速、高精度、高负荷的车铣复合加工机床的工作场合中，应对滚珠丝杠的运动部件采用循环油润滑，车铣复合加工机床作为一台高端高精度设备，具有独立的供油系统，可以满足润滑条件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - 承的密封 轴承的密封形式可分为三种类型：接触式密封、非接触式密封和组合式密封。 1、 接 触式密封 接触式密封可分为：毡圈密封和橡胶油封。 1） 毡圈密封：在轴承盖上梯形槽内，放置矩形剖面细毛毡，适用于 V4 5m/封方式如图 2 图 2圈密封 2）橡胶油封（较为常用 )：将油橡胶制唇形密封圈紧紧贴合弹簧压紧在轴上，唇口向里以防止油流失，唇口向外防灰尘、杂质，组合放置时具有综合作用，起到良好的密封效果。密封方式如图 2 图 2（ a)开口向内和图（ b）开口向外橡胶油封图 2、 非接触式密封可分为油沟密封、甩油密封和曲路密封。 1） 油沟密封（间隙密封）：在轴与盖之间留有大约 承盖上车出沟槽，并在槽内填满润滑脂，油沟密封的整体结构相对简单，适用于 v5买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 6m/封方式如图 2 图 2接触式密封图 2）甩油密封：在轴上开出一个沟槽，沿径向油液通过惯性甩开，最终再经轴承盖上集油腔及油孔流回轴承，以达到润滑工作部件的效果。 3）曲路密封：曲路将旋转与固定密封零件之间间隙做成 密封结构，在缝隙中间填入适量润滑脂，整体密封效果相对较好，适用于 v30m/ 3、 组合式密封 采用两种以上的密封形式组合在一起，具有更好的密封效果。密封方式如图2 图 2合式密封图 综合分析：在进给系统工作运转时，如果密封件直接接触配合件，产生的摩擦将会引起发热量增大，容易造成润滑不良，加快磨损，缩短运动部件的使用寿命。因此，在密封件与配合件应留有适当的间隙，选用非接触式的橡胶油封。因为丝杠在运转过程中将产生压力，应采取图（ a）的碗式开口向内的橡胶密封，内部压力越大，密封效果越好。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 承端盖的设计 轴承端盖用于固定轴承、调整轴承间隙并承受轴向力，还具有防尘与密封的作用。 轴承端盖的结构主要分为：嵌入式和凸缘式两种。 嵌入式轴承端盖具有外形结构简单、紧凑，外伸轴结构尺寸较小，整体重量较小的优势。但装卸端盖过程相对复杂，调整轴承间隙困难，整体密封性能较差，固定时须在座孔上开槽，加工制造较难。嵌入式轴承端盖更适合重量轻、结构紧凑的工作场合。其结构和尺寸图 2 图 2入式轴承端盖的结构尺寸 凸缘式轴承端盖易调整轴承间隙，部件装卸简单方便，密封性能良好，目前应用广泛。但缺点是外形轮廓尺寸较大，又需一组螺钉来联接。其结构和尺寸图 2 图 2缘式轴承端盖的结构和尺寸 综合分析：在车 铣复合 用的轴承端盖如下图（ a)平板式轴承端盖和图（ b）凸缘式轴承端盖。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 图 2（ a)平板式端盖与图 (b)凸缘式端盖 机与滚珠丝杠副联接方式 的选择 电动机与丝杠的联接的三种方式的特点 : （ 1） 通过齿轮联接； 齿轮传动在伺服进给系统中，起改变运动方向，降低从动件转速，增大转矩等作用，还可适应不同螺距、脉冲当量比。当在伺服电动机和丝杠之间安装齿轮时，两个齿轮相互啮合，齿侧间隙易造成反向运动死区，运动精度得不到保障。目前普遍采取双片齿轮结构消除齿轮中的间隙，如 2a）和 (b)所示。图（ c）为斜齿轮传动消隙结构，薄片结构将齿轮左、右两侧面紧紧贴合，消除了间隙 7。这种消除间隙的方法整体结构虽然简单，但是调整费时费力，没有自动补偿间隙功能，应用并不 普遍。图（ c）所示锥齿轮消除间隙的原理也与图（ a）的直齿圆柱齿轮相同。当锥齿轮与轴联接时，其措施如图（ a）所示，并采用紧定螺钉顶紧；图（ b）在其中一个键灌环氧树脂，但是不易拆卸维修。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 1、 2 齿轮； 3、 4 螺钉； 5 弹簧 图 2轮间隙的消除 1、采用齿轮传动副来达到一定的降速比要求； 2、齿侧间隙会影响系统的稳定性； 3、整体结构复杂，用于电动机与丝杠不能直接联接，负载转矩大、需放大伺服电动机输出转矩的场合。 （ 2） 通过同步齿形带联接 同步带兼具带传动和链传动的共同优点，是一种靠啮合齿轮传动新型带传动方式。 同步齿形带以钢丝绳为强力层，外面包裹着氯丁橡胶或聚氨酯。 8由于钢丝绳在强力层中承受载荷，整体皮带结构产生的变形相对较小，并能保持传动比恒定的齿形带。故此 带与带轮之间无相对滑，亦可做无滑差同步传动。这种齿形带薄而轻，惯性效应较小，因而可应用于高速传动，其圆周速度 v 可达到 40m/s。由于齿形带不是靠带与带轮之间的摩擦传动，没有摩擦损失，传动比 0，传动效率可高达 98%99%。齿形带轮的制造复杂、制造成本相对高是目前齿形带的不足之处。 如图 2步齿形有梯形和圆弧齿两类： 图 2步带梯形齿和圆弧齿 其中，模数制梯形齿是我国最先开发的同步带，现仍有使用，但不推荐用于新设计。周节制梯形齿按照国家标准（ 行。圆弧齿同步带只有行业标准，在机电行业中已有广泛的应用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 同步齿形带传动兼具了带传动与链传动的优点，运动平稳，吸振好，噪声小。缺点是中心距位置要求较高，带和带轮制造工艺制造复杂，安装过程 中的技术要求较高。选择同步齿形带时，首先根据要求传递的功率和小带轮的转速选择同步齿形带的带型和节距，然后根据要求传递的变速比确定小带轮和大带轮的直径。通常在带速和安装尺寸条件允许时，小带轮直径尽量取大一些，根据原轴的主轴线的长度，选择标准的同步齿带，最后确定的带宽和带轮的结构和大小 。 同步齿形带传动中的主要失效形式是：同步齿形带疲劳断裂，带齿剪切、压馈以及同步齿形带两侧和带齿的磨损。 9为确保传动过程中的工作平稳性，必须对单元齿宽的拉力进行校核，在特定情况下，还校对工作齿面的压力 。 1、同步带传动具有 带传动和链传动的共同优点； 2、机械结构简单，制造成本低，安装调整方便； 3、传动不打滑，传动效率高。 （ 3） 丝杠、联轴器直接联接 ： 就目前的形势而言，在很多工作场合中由于伺服电动机综合性能的提升都采用伺服电动机与丝杠直接相连的方式。 1、 传动精度高； 2、 结构简单，安装调整方便； 3、 适用于中、小型机床或高速加工机床。 方案一： 通过伺服电动机与联轴器相连，传动件由齿轮来驱动，降低转速。方案如图 2 图 2用齿轮降比传动进给系统简图 方案优缺点：在设计过程中，可以根据本方案可放大转矩的特点采用 较小功率的电动机，从而降低经济成本，但是齿轮间隙直接影响着机构的传动精度。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 方案二： 通过采用联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直接相连，传动比为 1。方案如图 2 图 2用联轴器直接传动进给系统简图 方案优缺点：直接驱动，驱动精度由电机直接保证，但是需要电机扭矩较大。 当前，很大一部分的伺服电动机和滚珠丝杠的连接方式是采用联轴器直连，优势主要体现在：一是大大节约了机床的内部空间，不占横向空间但必须确保足够的直向空间，二是能够保持传动比恒定，与其他传动方式相比，传动效率相对较高。对于 齿轮连接而言，齿轮连接结构相对比较紧凑，但是结构复杂，成本也相对比较高，适用于有加、减速比的位置场合；在横向空间较大，传动效率和精度要求不高的场合时，可采用链条和皮带连接。 综合情况考虑，采用联轴器直接刚性联接，驱动精度可以由伺服电动机直接保证，以保证车铣复合机床 轴进给传动导轨类型的选择 工作台导轨是影响数控机床的加工精度与运动平稳性的重要因素，工作台导轨的摩擦特性直接影响了工作台的定位精度和低速进给的工作平稳性，制造导轨的制造误差直接影响了工作台运动的几何精度，在设计 制造工作台导轨的过程中，应尽量减少制造误差和摩擦力，以提高机床的加工精度 10。导轨是用来支撑和引导部件在机床上沿着固定运行轨迹具有准确运动或夹紧定位作用的轨道。保证良好的轨道准确度和移动精度，可提高机床加工精度，减少因轨道误差而造成不良产品零件。 数控机床导轨共分为：滚动导轨、滑动导轨和静压导轨等。滚动导轨、滑动导轨与静压导轨的性能对比如表 2 表 2轨性能对比表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 机床导轨的整体行程相对长，采用滚动导轨时，滚动体必须循环，并且应采取合适的润滑，减少因摩擦发热影响工作精度。常用的有直线导轨副和滚动导轨块。滚动导轨如图 2 图 2线滚珠导轨副 综合分析，在车铣复合加工机床 动导轨与滑动导轨相比，具有较小的摩擦，对温度的影响较小。为减少摩擦对滚珠丝杠定位精度的影响，并控制温升，应选用滚动导轨作为机床导轨。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 第三章 车铣复合机床 W 轴进给系统的结构设计与计算 服电动机型号的确定 转矩和转速可由伺服电动机的电压信号转化而成，从而驱动控制对象，伺服电动机具有控制速度快，位置精度精确等优势 11。 在控制系统中，伺服电动机的输入信号控制转子转速，在最短时间内做出响应，通常用作执行元件。电动机轴上的角位移或角速度可以由伺服电动机系统接收到电信号直接转化而成。 伺服电动机一般可分为：直流与交流伺服电动机两大类。 直流伺服电动机：可以准确控制转矩速度特性的硬速度，工作原理相对简单，但是电机的换向装置对转速有很大的局限性，并且还存在附加阻力，工作运转时，散热能力较差 。 交流伺服电动机：可实现大功率、大惯量，最大转动速度随着功率增大而减小，因而适合做低速平稳运行的工作场合。 目前常用的伺服电动机型号如下表 3课题已知条件交流伺服电动机1 表 3服电动机型号表 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 轴进给力的计算 电机最大扭矩 N ，机械效率 F Z 825 002 （ 3 设下列切削条件： 刀具材料： ， 0 切削用量： t=2m， f=41 工件材料：结构钢， b=65kg/=1050N （ 3 ，故电机满足要求。 轴惯量匹配的计算 移动部