数控雕铣机电主轴系统设计【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 - 1 - 目录 1绪论 4 1 1 数控雕铣机的概述 4 1 2 数控雕铣机和数控铣床的区别 4 1 3 数控雕铣机和数控雕刻机的区别 5 1 4 数控 雕铣机的发展 与现状 6 典型数控雕铣机的介绍 6 2 4040S 数控模具雕铣机的简介 7 2 1 4040 8 2 2 4040 8 2 3 4040 8 3 4040S 数控模具雕铣机布局设计方案 9 3 1 机床总体布局设计 9 3 2 设计方案分析 10 4电主轴单元简介 11 4 1 电主轴概述 12 4 2 电主轴对现代数控机床发展的意义 13 4 3 电主轴的基本结构 14 5电主轴系统的设计 15 5 1 15 5 1 1 电主轴的冷却与润滑 15 5 1 2 3 16 5 2 17 5 2 1 滚珠丝杠副的选择 17 5 2 2 滚珠丝杠的支承结构 18 5 2 3 支撑轴承的选择 18 5 2 4 滚珠丝杠的制动装置 19 5 2 5 19 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 2 - 5 2 6 19 6主轴系统零部件的计算与校核 20 6 1 主轴系统的重力计算 20 6 2 主轴切削力计算 21 6 3 滚珠丝杠副的选择计算 22 6 4 31 7. 数控编程软件 介 37 小结 39 致谢 40 附录 ： 参考文献 典型零件数控加工程序 相关专业英文翻译 图纸 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 3 - 4040S 数控雕铣机电主轴系统设计 摘要 ： 调查研究了雕铣机的发展和电主轴对数控机床的发展意义。 介绍 4040S 数控雕铣机床的设计过程，包括机床总体方案设计、主传动系统设计和 Z 向进给传动系统的机械结构设计。在主传动系统设计中，主要分析了 3轴安装座的机械机构和电主轴的冷却和润滑的方式。Z 向进给传动系统 中主要分析了 丝杠、导轨的安装，以及相关固定和支承。 计算主要 有 两个方面：对滚珠丝杠和 Z 轴伺服电机的选择计算和校核。 最后，通过模拟编程软件 相关零件进行加工。 关键词 : 数控雕铣机床；电主轴；滚珠丝杠；直线滚动导轨； Z 轴 of in 040S he of NC of to C of 040S of of of In of KW of of In of of of so At Z 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 4 - 1 绪论 数控雕铣机的概述 近年来，在模具加工行业中，人们一直在探索用一种比较完美的加工方式来替代电火花成型加工，以避免工件表面质量因电加工后产生型面微观裂纹。 深型腔加工 优势 深槽窄缝加工 传统的电火花成型加工 微细复杂型腔加工 花纹加工 缺点 图案型腔加工 大型面良好的表面粗糙度 加工工艺较多、时间较长 高速铣削方式在这些模具加工中具有很大的优势，同时，伴随着加工高硬度材料刀具技术的发展，高速数控铣床在模具加工中的应用越来越广泛，但随着模具加工业对加工表面质量要求的提高，所需刀具半径越来越小，于是高速铣削加工出现了另一种分支工具 高速数控雕铣机。 通过高速雕铣 机的加工 方式 来弥补电火花成型加工的缺点。 数控模具雕铣机的诞生为模具加工工业解决了这一问题。高速数控模具雕铣机不仅具有高效率强力粗铣半精铣加工能力，同时具有高表面加工质量的精细雕刻功能，使高效率和良好表面质量得以有机统一。 数控雕铣机和数控铣床的 比较 I. 机型 上 的区别： i） 数控铣床 主要 用于完成较大铣削量的产品的加工 ； 雕 铣 机 主要 用于较小铣削量或者轻金属的加工 ； 或 对 软金属的加 工 。 从机床的主轴转速 分析 i） 数控铣 床 对数控系统要求速度一般，主轴转速 0 8000 雕铣机要求高速的数控系统，主轴转速 1500 30000 从机床采用的数控系统的角度来看 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 5 - i） 数控铣床对数控系统的要求：稳定可靠，操作方面，维修方便等，现 在市场上的 数控系统主要集中在 西门子 及 制器 ； 雕刻机大部分采用企业自主研发或者外购的工业控制器。 综上所述： 雕 铣 机大部分 用于 模具行业 ，也进行一些小切削量的铣削 。 而数控铣床 大部分在机械加工行业 中 使用， 主要 用于 一些 精密零件的加工和小批量多品种 的加工。 雕铣机与雕刻机的 比较 对雕铣机 (雕刻机 (区别，很多人都不清楚。人们直观上的感觉是小幅面的是雕刻机，大幅面的是雕铣机，或叫雕凿机、镂铣机， 或干脆统称大雕刻机。其实它们是两类不同结构的机器，但工作原理大致相同，都是由 X、 Y、 电子控制器控制移动。 I. 从用途上分 ：雕刻机主要是用于对板材的雕刻，大量应用于双色板或亚克力雕刻，雕刻一次进刀深度约在 13标志、标牌方面应用较为普遍。 从机械构造方面 ： 雕刻机的设计轻巧， X、 Y 轴移动速度快， Z 轴行程较短，适合雕刻 58材料。雕刻主轴头装有弹簧压鼻，作用是在雕刻过程中压平 3下的薄板 材。雕刻主轴通过皮带连接到直径较大的马达上，以此使转速增大，这样雕刻出来的工件质量就较为光滑。其使用的雕刻刀具较长，长度约在 径为 右。由于设计方面的限制，它适合做切削量很小的高转速的雕刻工艺制作。 雕铣机可以理解为既可做精细雕刻，又能做切割、镂铣。例如做三维雕刻，尽管落差很大，但 200材料可一次完成，一次进刀量相当大。雕铣机可供选用的刀具直径规格从 116刀具长度为 50 80们可以灵活使用，装细刀干细活，装粗刀干大活。由于机器设计注重重型负载，机架 刚 性 大， 此不仅可以做小型雕刻机的工艺，更可高速切割厚的板材，一次进刀量可达 2030是雕刻机根本做不到的工艺制造。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 6 - 国内 数控雕铣机的发展和现状 随着家具制造业、广告招牌业、模具业的发展，尤其是模具业对表面加工要求的提高，以及传统电火花加工的不足，最近的一两年综合铣削与高速雕刻优点的 国内几家著名的数控机床 厂 在这个领域里面都有较好的成绩。比如北京精雕、广东佳铁、南京四开、上海洛克等都是国内著名的数控雕铣机厂家。在雕刻 密雕刻机设计技术工艺等领域取得了重大的突破，并真正实现了先进技术向产业化的转化。 典型数控雕铣机的介绍 北京精雕 主要性能指标项 标准值 工作台尺寸 700 650、 Y、 600 500 300速移动速度 10m/轴转速 2100高切削进给速度 6m/ 1890 2144 1特点及应用： 大可以使用 16的刀具进行加工。 轴快速移动速度达 10m/给速度达 6m/备手轮，操作方便、控制平稳。 合中小型注塑模具、紫铜电极、铝合金产品以及非金属材料等产品的加工。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 7 - 上海洛克 具雕刻机 具雕刻机技术参数表 主要性能指标项 标准值 工作台尺寸 510大雕刻尺寸 (X、 Y、 Z) 450雕刻速度 4.0 m/轴电机 2200 W 主轴电机最高转速 24000 r/柄直径 4、 6、 型尺寸 1310 1特点及应用： 2003年最新推出的新型模具雕刻机 ,机身采用双立柱龙门式结构 ,装夹进料都十分方便 进口矩 形直线导轨副 ,精密细分驱动系统 ,满足模具加工所需要的刚性和精度要求 , 特别适用于注塑模 ,冷冲模等各种钢模以及滴塑模、烫金模、紫铜电极等铜模的制作加工。 通过上述两台同类型数控雕铣机性能的综合比较。目前，国内雕铣机的最大主轴转速一般都在 24000r/轴电机功率在 最高切削速度在 46m/ 2. 4040S 数控雕铣机的简介： 数控模具雕铣机是一款集雕刻机和铣床功能于一身的数控机床。它充分集合了两种机床的优势，即能 完成铣削任务，又能完成雕刻功能，使 被 加工工件达到高精度和高质量表面。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 8 - 图 24040S 数控雕铣机 4040S 数控模具雕铣机的工艺范围 ： 4040 款设备 外观大方、 结构稳定、易操作、通用性强，主要用于各种 钢 模、注塑模、紫铜电极、精密滴塑模、烫金模，以及冷冲模等的加工，在合理的工艺条件下，可加工出表面极佳的效果。 4040s 数控模具雕铣机的特点： 床身整体铸造，刚性好，减震好 采用高精密级直线导轨 采用日本三菱（ 司伺服系统，精度高，性能好 主轴配置 功率，可满足加工要求 有一定模具刚的粗加工能力 定位精度 重复定位精度 使用英国 司激光干涉仪进行精度保证 采用台湾新代控制器，性能稳定，操作方便，支持 G 代码，常用的 件后处理，都可以运行加工，独有的手轮模拟功能和自动对刀功能使在加工中保证了效率 4040S 数控模具雕铣机主要技术参数 ： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 9 - 表 2称 参数 工作台尺寸（ X/Y） 500 480大行程 (X/Y/Z) 400 400 150大工件尺寸（ X/Y/Z） 460 600 200大刀具直径（ 13大进给速度 5m/轴电机功率 3轴转速范围 1500 24000r/辨率 冲 定位精度 复定位精度 型尺寸（长 /宽 /高） 1500 1200 1800 机器总功率 5 器轴联动数 3 3. 4040S 数控模具雕铣机 总体 布局设计方案 数控 模具 雕铣机 是一种高效率、多功能的中小型经济型数控加工设备。它集雕刻与铣削功能为一体，既保证了铣削小型工件所需要的低转速、大功率输出、又具备了雕刻所需要高转速的双重要求。 机床总体布局设计： 数控雕铣机主要 用于较小铣削量或软金属材料的工件的加工。不但要求加工精度较高，而且要求实现高速切削，其主轴转速高达 24 000r 右。其移动部件不但要刚性好，而且要尽可能轻巧，以保证其灵活性。对数控系统，要求其具有高的速度和极好的伺服电机特性。 对于数控雕铣机 ，从机械的角度分析，其结构应满足：非移动部 件刚性要好，移动部件在保证其具有良好刚性的前提下，尽可能轻巧，灵活性要好。要从机械上满足既轻巧又刚性好的要求，关键在于机械结构的 合理设计上。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 10 - 理论 设计上， 4040S 数控 模具 雕铣机总体结构布局如图所示。 图 3 4040S 数控雕铣机布局设计图 机床主要组成 ： 二维数控十字工作台 5( 立柱 4 一维 数控工作台 1( 主轴组件 2 泵站 3 操作及控制柜 6 设计方案分析： 本设计中，数控雕铣机选用龙门式结构。 龙门式 结构具有良好的刚性和对称性，一直是高速切削设备的首选结构。本机床总体 布局采用龙门架式铣床结构，并设计了较宽的立柱和横 梁。为克服不良力矩的问题，尽量加宽了 X、 Y、 Z 三向的两根直线滚动导轨之间的跨距，从整体布置上有 效保证了机床的刚性。 因孕育铸铁 （ 米汉那铸铁 ） 具有良好的稳定性、吸振性和耐冲击性，可使床买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 11 - 身的结构强度和刚性有显著提高，故本机床整体式床身底座采用孕育铸铁铸造而成。它为箱形结构，内部筋板采用米字型筋配合的网状结构，确保了对 Y 轴工作台和两立柱的刚性支承，使机床动态加工的稳定性可达最好。因机床的刚性主要用于克服移动部分在高速移动时对非移动部分的强大冲击，所以导轨和丝杆在设计时应尽量要求粗一些，以加强刚性。 由于采取了这些措施，所设计的数控雕铣机的最大优点是能进行比较细小的加工，加工精度比较高，对软金属可进行高速切 削。 4 电主轴单元简介 电主轴概述 高速数控机床是装备制造业的 技术基础和发展方向之一，是装备制造业的战略性产业。高速数控机床的工作性能，首先取决于高速主轴的性能。数控机床高速主轴单元包括主轴动力源、主轴、轴承和机架等几个部分，它影响加工 系统的精度、稳定性及应用范围，其动力学性能及稳定性对高速加工起着关键的作用。高速高精度主轴单元系统，应该具有刚性好、回转精度高、运转时温升小、稳定性好、功耗低、寿命长、可靠性高等优点，同时，制造及操作成本也应适中。要满足这些要求，主轴的制造及动平衡、主轴的支承 （轴承）、主轴系统的润滑和冷却、主轴系统的刚性等是很重要的。 高速 主轴单元的类型主要有电主轴、气动主轴、水动主轴等。不同类型的高速主轴单元输出功率相差较大。高速加工机床主轴要求在极短的时间内实现升降速，并在指定位置快速准停。这就需要主轴有较高的角减速度和角加速度。如果通过传动带等中间环节，不仅会在高速状态下打滑，产生振动和噪声，而且增加转动惯量，给机床快速准停造成困难。目前，随着电气传动技术（变频调速技术、电动机矢量控制技术等）的迅速发展和日趋完善 ，高速数控机床主传动系统的机械结构已得到极大的简化，基本上取 消了带轮传动和齿轮传动。机床主轴由内装式电动机直接驱动，从而把机床主传动链的长度缩短为零，实现了机床的“零传动”。这种主轴电动机与机床主轴“合二为一”的传动结构形式，使主轴部件从机床的传动系统和整体结构中 相对独立出来，因此可做成“主轴单元” ，俗称“电主轴”。它在英文中有多种称谓，如 文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 12 - 等。由于当前电主轴主要采用的是交流高频电动机，故也称为“高频主轴”（ 。由于没有中间传 动环节，有时又称它为“直接传动主轴”（ 。电主轴 是一种智能型功能部件，它采用无外壳电动机，将带有冷却套的电动机定子装配在主轴单元的壳体内，转子和机床主轴的旋转部件做成一体，主轴的变速范围完全由变频交流电动机控制，使变频电动机和机床主轴合二为一。电主轴具有结构紧凑、重量轻、惯性小、振动小、噪声低、响应快等优点，不但转速高、功率大，还具有一系列控制主轴温升与振动等机床运行参数的功能，以确保其高速运转的可靠性与安全性。使用电主轴可以减少带轮传动和齿轮传动，简化机床设计，易于 实现主轴定位，是高速主轴单元中的一种理想结构。 当然，将电动机内置也会带来不少麻烦，但在高速加工时，采用该举措几乎是惟一的选择，也是最佳的选择。原因如下： （ 1）如果电动机不内置，仍采用电动机通过带轮或齿轮等方式传动，则在高速运转条件下，由此产生的振动等，势必影响高速加工的精度、加工表面粗糙度，而产生的噪声导致环境质量的恶化，这些问题都很难解决。 （ 2）高速加工的最终目的是为了提高生产率，相应地要求在最短时间内实现高转速的速度变化，即要求主轴回转时具有很高的角加速度和角减速度。达到这个要求的最经济的办法是将 主轴传动系统的转动惯量尽可能地减至最小。而只有将电动机内置，省掉齿轮、带轮等一系列中间环节，才有可能达到这一目的。 （ 3）电动机内置于主轴两支承之间，与用带轮、齿轮等作末端传动的结构相比，可提高主轴系统的刚度，也就提高了系统的固有频率、从而提高了其临界转速值。这样 ，电主轴即使在最高转速运转时，仍可确保低于其临界转速，保证高速运转时的安全。 （ 4）由于没有中间传动环节的传动冲击等外力作用，主轴高速运行更为平稳，使得主轴轴承的使用寿命相应得到延长。 （ 5）电主轴与传统的主轴传动系统相比有结构简单、紧凑等优点，这 样便于把它用在多轴联动机床、多面体加工机床和并联（虚拟轴）机床上。 电主轴内置于主轴部件后，不可避免的将会产生发热的问题，从而需要设计专门用于冷却电动机的油冷或水冷系统。高频电动机要有变频器类的驱动器，以买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 13 - 实现主轴转速的变换。高速轴承有时要有专门的润滑装置。另外为了保证高速回转部件的安全 ，还要有报警及停车 因此， “ 电主轴 ” 的概念不应简单地理解为只一根主轴套筒，而是一个完整的、在机床数控系统监控下的子系统，如图 4 图 4整的电主轴系统 电主轴对现代数 控机床发展的意 义 采用电主轴高速加工的优势： （ 1） 加工时间大幅度缩短 ，加工节拍只有原来的 1/4，这意味着一台高速机床可以代替 4 台普通 床。 （ 2）表面质量很高，不用在进行比如打磨等表面处理工序。 （ 3）零件可换性好，有利于模具行业制造 （ 4）零件变形小，可以加工很薄的零件。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 14 - （ 5）从管理角度看，高速机床的投资可以很快收回，并能缩短交货期，占地面积小，人工数量可减少。 表 4速加工与传统加工的比较 普通 刀具直径 / 6 主轴转速 /(r/2000 24000 计算进给速度 /(mm/600 10000 切削速度 /(1200 4800 表面粗糙度 / m 6 工时间 /h 表 4见，电主轴带给数控机床的是高切削速度、高进给速度、高加工精度。这将会是数控雕铣机及各类机床的主要发展方向 。 电主轴的基本结构 高速电主轴要获得好的动态性能和使用寿命，必须对电主轴各个部分进行精心设计和制造。电主轴基本结构原理如图所示。 图 4 电主轴的结构原理 图 机 床 类 别 技 术 参 数 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 15 - 轴壳 轴壳是高速电主轴的主要部件。轴壳的尺寸精度和位置精度直接影响主轴的综合精度。通常将轴承 座孔直接设计在轴壳上。电主轴为加装电动机定子，必须开放一端。大型或特种电主轴，为方便制造、节省材料，可将轴壳两端均设计成开放型。高速、大功率和超高速电主轴，应该严格控制整机装配精度。 转轴 转轴是速电主轴的主要回转主体，其制造精度直接影响电主轴的最终精度。成品转轴的形位公差和尺寸精度要求都很高。当转轴高速运转时，由偏心质量引起的振动，严重影响其动态性能。因此，必须对转轴进行严格的动平衡，部分安装在转轴上 的零件也应随转轴一起进行动平衡。 轴承 高速电主轴的核心支承部件是高速精密轴承。这种轴承具有高速性能好、动载荷承载能力高、润滑性能好、发热量小等优点。近年来，相继开发研制了陶瓷轴承、动静压轴承和磁浮轴承。 5 电主轴 系统 的设计方案 传动系统的方案设计 主传动系统是实现主运动的系统，它的转速高 ， 传递的功率大，是数控机床的关键部件之一。数 控雕铣机 转速高，不适合采用传统的“主电机 +皮带传动 +齿轮变速” 的传动方式，因而采用了铣削电主轴。电主轴是为高速数控机床而开发的一种新型的主轴部件， 目前 在高速切削机床上得到了广泛的应用。它结构紧凑，重量轻，惯最小，可提高启动、停止的响应特性，且利于控制振动和噪声。 电主轴的冷却与润滑 电主轴的工作转速极高，为了尽快给高速运行的电主轴散热，通常对电主轴的外壁通以循环冷却剂。本机床电主轴采用水冷却，其冷却装置配置在机床的后部。 电主轴的润滑方式有 脂润滑 、油雾润滑 和 油气润滑 三 种方式，可以根据 不同买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 16 - 情况下的 需要任选其一。当采用脂润滑时，一般其相应的速度相对 油雾润滑、 油气润滑 要低。因本机床主轴要求的最高转速相对较 低 (最高转速为 24000r 故采 用 脂润滑 。 33装座的 3维造型如图 5图 5在 电主轴系统 上的安装如图 5通过 三 个 将电主轴锁紧， 这种 锁 紧 方式 ， 操作 简单，夹紧可靠。 在两个 紧螺钉之间，分别打两个 。其 作用 是在拆卸的时候，通过拧入 距离为 2从而起到方便拆卸的作用。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 17 - 1. 电主轴 2. 3 3. 3 4. 5. 6. 图 5 电主轴安装图 Z 向进给系统方案设计 在数控机床中，为确保数控系统的传动精度和工作平稳性，在设计机械传动装置时，通常需满足低摩擦、低惯量、高精度、无间隙，高谐振以及有适宜阻尼比的要求。机床的精度很大程度取决于进给丝杠的精度和机床导轨的精度，因此，4040向进给系统采用 内循环浮动式垫片预紧 滚珠丝杠副， 轨。 珠丝杠副的选择 本设计中 Z 向 工作台的丝杆选用的是滚珠丝杆副。滚珠丝 杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动转变为直线运动或将直线运动变为旋转运动，它是传统滑动丝杠的进一步延伸发展。 选定进给传动用滚珠丝杠副时，主要考虑的内容是：与机床定位精度要求相适应的丝杠精度、丝杠的刚性与转动惯量。在开环和半闭环数控机床中，滚珠丝杠的精度将直接影响机床的定位精度和随动精度。为了获得高精度、高刚度的进给系统，应选用精度高的滚珠丝杠传动副。但是，随着丝杠精度的提高，其价格也将大大上升。本机床 向 的 滚珠丝杠副的精度等级为 4级。 4级精度的丝买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 18 - 杠经采用一些如消隙、螺 距误差补偿等措施，完全能满足机床的定位精度要求。 丝杠的刚度与直径的大小直接相关，直径大、刚度就好。要想使进给驱动系统有足够的刚性， 就 要选用直径粗大的丝杠。但是，随着直径的增大，其转动惯量也大大增大。本机床经设计计算后选定 5程为5 滚珠丝杠的支承结构 因为机床在加工 工件 时会产生热量 ，引起丝杠 发热产生热变形。如果丝杠两端都进行固定预紧， 虽然提高了丝杠的轴向刚度，但丝杠就没有了热变形 的伸缩余量，会导致丝杠的扭曲变形，失去原本的直 线度，影响机床的精 度。 4040铣机的 丝杠副的支承结构如图 5 1. 伺服电机 2. 联轴器 3. 角接触球轴承 4. 滚珠丝杠 图 5向滚珠丝杠支承和 联结结构 支 承 轴承的选择 为了获得高精度、高刚度的进给系统，不仅应选用高精度高刚度的滚珠丝杠副，而且必须十分重视滚珠丝杠支承的设计。因滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷来自于卧式丝杠的自重，因此，滚珠丝杠的轴向精度和刚度要求很高。因数控 雕铣机 的进给系统 要求运动灵活，对微小位移 (丝杠微小转角 )响应要灵敏，因此应选用运转精度高、轴向刚度高、摩擦力矩小的滚动轴承。目前，各类轴承中用得最多的是推力角接触球轴承。数控机床选用这种角接触球轴承，通常需要把 2个以上的轴承组合起来，且施加预紧力来使用。 其组合形式有背 靠 背组配 (、面对面组配 (、串联组配 (。在数控机床上选用此种轴承时，为了易于吸收滚珠螺母与轴承之间的不同轴度，一般采用 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 19 - 滚珠丝杠的制动装置 由于滚珠丝杠副的逆传动效率很高，逆向传动不能自锁，因此当它处于垂 直安置时必须另外设有制动装置，以防止伺服电机在停止转动时，运动部件由于自重而产生的逆传动，也可以防止因偶然因素造成的事故。 4040用拉伸弹簧 和伺服电机的制动 来 作 为 滚珠丝杠副的 制动装置。 轴丝杠，实现 止 向弹簧拉板 装置 (由 弹簧拉板、拉伸弹簧、 头螺钉等组成 )和伺服电机的制动器 。 当工作台上升时， 拉伸弹簧 无逆止作用，伺服电机带动滚珠丝杠转动 从而 带动工作台向上运动。当伺服电机停止转动时 (电机带制 动 )，工作台 及其主轴组件 由于自重而要下滑，这时， 重的反作用力 和伺服电机的制动作用 ，阻碍 其下滑的运动， 从而防止了逆传动。这种结构的 特 点 结构简单 。 服电机与进给丝杠的联结结构 在数控机床进给系统中，伺服电机与滚珠丝杠联结要保证传动无间隙，这样才能准确执行脉冲指令， 而不会丢掉脉冲造成“失步”，影响机床的加工精度和传动精度。 在 4040 通过 非金属弹性元件联轴器 （ 属于带弹性元件扰性联轴器） 把伺服电机和滚珠丝杠联结起来。 带弹性元件扰性联轴器除有补偿性能外，还具有缓冲和减震作用 ，此外 非金属弹性元件联轴器 能保证伺服电机与丝杠的同轴度，即使伺服电机与丝杠安装时的同轴度不是很精确，也可通过 非金属弹性元件 连轴器来调节。 非金属弹性元件联轴器制造方便，易获得各种结构形状，更重要的是，它具有较高的阻尼性能，而高的阻尼性能，又可以提高机床的抗震性。 弹性联轴器的装卸也非常方便。丝杠和伺服电机的联结可参看图 5 轨 因数控雕铣机床要求有良好的灵活性以满足机床的高速雕刻要求，本机床 必希 5 法兰形 型高精度直线导轨。直线滚动导轨通常两条成对使用，可以水平安装，也可以 垂 直或倾斜安装。为保证两条导轨平行，通常把一条导轨作为基准导轨。其安装形式有单导轨定位和双导轨定位，数控雕铣机床 X、 Y、 控雕铣机床 直线 导买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 20 - 轨的安装结构如图 5 1. 内六角圆柱头螺钉 2. 基准导轨 3. 4. 非基准导轨 图 5 直线导轨的安装结构 对 轨 2和 4均采用台肩定位，基准侧导轨 2用 内六角圆柱头螺钉顶紧定位，使基准导轨 的基准侧 面紧贴滑座的的侧基面 (台肩 )；非基准侧的导轨 6在用 螺钉 顶紧定位时，侧面只需轻靠在定位台肩上，不能顶紧，以避免因过定位影响运行的灵活性和精度。基准侧滑块座 和 非基准侧滑块座 的安装 均 采用 螺钉 顶紧定位，使滑块座的基准侧面紧靠在 拖板 3的基 准 面上。 这种双导轨定位方式，能有效抵抗高速加工时的振动和冲击，且安装调整简单方便。 6 主轴系统零部件的计算与校核 轴系统的 重力 计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 21 - 主轴系统 主要 由三部分组成： 3轴安装座 、 滑块 及拖板。根据附录中的图纸分别计算 3轴安装座 、滑块的 体积 V 及其重 力 G。 查 12表 15，可知工业用铝合金的密度 铝 合金 =103(kg/灰铸铁的密度 103(kg/ 3轴安装座的体积 力 26815520002200125 54 20012 40 40 200） 10101= 铝合金 103 108N 滑块体积 2计算： 270 96 73081 24640 48 5708157097 31 57） 10102= 2g= 103 10 拖 板 体积 3计算 242 27 505+4 90 72 12200 686 42255 4） 10103= 3g= 103 10轴系统的重力计算值 表 6轴安装座 块 板 主轴铣 削力计算 4040S 数控雕铣机加工方式与数控铣床相似，因此按计算铣床的铣削公式计算其 铣削力 。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 22 - 主铣削力 算： 4040S 数控雕铣机属于立铣加工，刀具选用材料为 硬质合金钢 ，加工材料为钢材 ，查 8表，选用公式： （ 1） 式（ 1）中， 削系数。查 8表 30 20 69 正系数。查 8表 30 21 取 铣 削宽度。查 8表 30 35 取 齿进给量。查 8表 30 35 取 刀直径。 查 8表 30 35 取 8： 铣刀齿数。查 8表 30 35 取 Z =6 削深度。查 8表 30 35 取 入式 （ 1） 得： 696 垂直分力 横向分力 纵向分力 算： 根据 7表 8202，各铣削分力的比值可得： 计算可得： 轴铣削力相关计算值 表 6铣削力 直分力 向分力 向分力 珠丝杠 副 的选择计算 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 23 - 1)确定滚珠丝杠副的导程 h = 2） 滚珠丝杠副的导程 工作台最高移动速度 m/电机最高转速 r/i: 传动比 因 4040S 雕铣机伺服电机与滚珠丝杠副通过联轴器直接传递力矩，因此传 动比 i=1 根据 表 2技术参数可知， 5m/ 根据电动机功率为 400W, 查得 3000r/入 式（ 2） 得 51 3000=据 16表 1 2）确定当量转速与当量载荷 当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等时 ，可采用下列公式计算 。 当量转速 m ax m （ 3） 量转速 r/滚珠丝杠副的最高转速 。因 4040S 雕铣机伺服电机与滚珠丝杠副采用直联方式连接，传动比 i=1。电动机所能达到的最高转速即为滚珠丝杠副的最高转速，所以 3000r/文档就送您 纸全套， Q 号交流 40