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XK714 數(shù)控銑床總體設(shè)計及立柱的設(shè)計 專業(yè) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化 學(xué)號 姓名 指導(dǎo)老師 職稱 摘要 本文是以 XK714 型立式數(shù)控銑床立柱的設(shè)計為研究對象 主要進(jìn)行立柱傳動系統(tǒng)的設(shè)計 根據(jù)給定的參數(shù)的要求 對進(jìn)給傳 動結(jié)構(gòu)和各部件 導(dǎo)軌 絲杠 支撐軸承 驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行具體計算 并選型 再逐一對選定的部件進(jìn)行強(qiáng)度 壽命校核確定各設(shè) 計部件的可靠性和可行性 導(dǎo)軌采用直線滾動導(dǎo)軌 摩擦系數(shù)小 反應(yīng)速度快 動態(tài)響應(yīng)好 進(jìn)給傳動采用雙螺母滾珠絲杠 確 保高定位精度 同時滾珠絲杠采用預(yù)拉伸裝置 補(bǔ)償熱膨脹 最后通過對機(jī)械傳動的誤差計算與分析從理論上確定所設(shè)計的各部 件符合設(shè)計要求 利用 solidworks 繪制出立柱部分總裝配圖和關(guān)鍵零件圖 關(guān)鍵詞 立式數(shù)控銑床 導(dǎo)軌 絲杠 校核 一 緒論 一 概述 1 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展現(xiàn)狀 國內(nèi)一些專家在對我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)的發(fā)展進(jìn)行了分析 得出了如下的結(jié)論 一是我國數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)化低 與國外發(fā)達(dá)國家數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)相比仍有很大差距 二是高速 柔性 精密機(jī)床配套技術(shù)的自主研發(fā)能力低 數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計 制造的配套環(huán)節(jié) 集 成技術(shù)和制造工藝等方面比較落后 三是適應(yīng)市場經(jīng)濟(jì)需求的以企業(yè)為主體 產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)創(chuàng)新體系尚未形成 無法有效整合相關(guān)技術(shù) 產(chǎn)業(yè)和資源優(yōu)勢 形成合力開展聯(lián)合攻關(guān) 共同打造技術(shù)創(chuàng)新平臺 四是缺乏吸引高層次 高素質(zhì)人才創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的環(huán)境 造成數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域共性關(guān)鍵技術(shù)的持續(xù)創(chuàng)新能力不足 五是對國外技術(shù)重引進(jìn) 輕消化吸收的問題仍很突出 2 我國數(shù)控機(jī)床的發(fā)展趨勢 目前 世界先進(jìn)制造技術(shù)不斷興起 超高速切削 精密加工等技術(shù)的應(yīng)用 柔性制造系統(tǒng)的迅速發(fā)展和計 算機(jī)集成系統(tǒng)的不斷成熟 對數(shù)控加工技術(shù)提出了更高的要求 當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在朝著以下幾個方面發(fā)展 1 高速度 高精度化 速度和精度是數(shù)控機(jī)床的兩個重要指標(biāo) 它直接關(guān)系到加工效率和產(chǎn)品質(zhì)量 2 多功能化配有自動換刀機(jī)構(gòu)的各類數(shù)控銑床 能在同一臺機(jī)床上同時實(shí)現(xiàn)銑削 鏜削 鉆削 車削 鉸孔 擴(kuò)孔 攻螺紋等多種工序加工 現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床還采用多主軸 多面體切削 即同時對一個零 件的不同部位進(jìn)行不同方式的切削加工 3 智能化現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床將引進(jìn)自適應(yīng)控制技術(shù) 根據(jù)切削條件的變化 自動調(diào)節(jié)工作參數(shù) 使加工過 程中能保持最佳工作狀態(tài) 從而得到較高的加工境地和較小的表面粗糙度 同時也能提高刀具的使 用壽命和設(shè)備的生產(chǎn)效率 二 數(shù)控銑床的結(jié)構(gòu)設(shè)計 一 數(shù)控銑床結(jié)構(gòu)組成 1 數(shù)控銑床組成 數(shù)控銑床的機(jī)械結(jié)構(gòu)主要由 1 主傳動系統(tǒng) 2 進(jìn)給傳動系統(tǒng) 3 支撐件 4 輔助裝 本次設(shè)計的銑床 采用工作臺移動 主軸升降轉(zhuǎn)動的布局形式 2 XK714 主傳動系統(tǒng)方案的確定 為了適應(yīng)不同的加工要求 目前主傳動系統(tǒng)分為三種變速方式 1 二級以上齒輪變速系統(tǒng) 2 一 級帶傳動方式 3 調(diào)速電動機(jī)直接驅(qū)動方式 由于二級以上齒輪變速系統(tǒng)變速裝置多采用齒輪變速結(jié)構(gòu) 通常使用滑移齒輪實(shí)現(xiàn)二級變速的主傳動系統(tǒng) 滑移齒輪的移位大都采用液壓驅(qū)動 因?yàn)閿?shù)控銑床使用可調(diào)無機(jī)變速交流 直流電動機(jī) 所以經(jīng)齒輪變速后 實(shí)現(xiàn)分段無級變速 調(diào)速范圍增加 其優(yōu)點(diǎn)是能夠滿足各種切削運(yùn)動的轉(zhuǎn)矩輸出 且具有大范圍調(diào)速的能力 故本次設(shè)計采用二級以上齒輪變速系統(tǒng) 三 數(shù)控銑床立柱部分總體方案設(shè)計思路 一 計算切削功率 1 切削功率的計算 銑削時切削公式 103 主切削力 機(jī)械效率 取 0 8 v 主軸的計算轉(zhuǎn)速 2 電動機(jī)的計算和初選 用一下公式初選電動機(jī)的功率 3 1 其中 為銑床傳動總的機(jī)械效率 0 90 則主軸電動機(jī)選用 3 1KW 額定轉(zhuǎn)速為 2500r min 最高轉(zhuǎn)速為 6000r min 一 滾珠絲杠覺得設(shè)計計算 1 計算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 最大軸向負(fù)載力 282 65 最小軸向負(fù)載力 0 15 45 2 滾珠絲杠的動負(fù)荷計算與直徑估算 確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 0 0 3 計算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 1100 1 2100 2 100 560 4 確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷 按預(yù)定工作時間估算 360 100 4529 6 5 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計算 切削方式 軸向載荷 N 進(jìn)給速度 m min 時間比例 備注 強(qiáng)力切除 282 65 1 0 6 10 1 粗加工 71 98 2 0 8 30 2 20 精加工 29 58 3 1 50 3 5 快移和鉆 鏜定位 15 45 4 8 10 4 四 總結(jié) 本次課程設(shè)計主要是立式數(shù)控銑床總體方案設(shè)計及立柱部分的設(shè)計 立柱是承載主軸箱實(shí)現(xiàn)機(jī)床 Z 向進(jìn)給 運(yùn)動的重要部件 在其上擬設(shè)計 Z 向的導(dǎo)軌 在兩導(dǎo)軌間擬設(shè)計安裝 Z 方向的滾珠絲杠裝置 因此 立柱的設(shè) 計同樣要解決好提高剛性的問題 總體方案設(shè)計的思路主要是對立柱上 Z 向進(jìn)給傳動的重要部件 滾珠絲杠螺母副的類型 絲杠支撐方式 以及軸承 聯(lián)軸器 電機(jī) 導(dǎo)軌的選擇 以及銑床 Z 向傳動主要精度的提高措施 1 選用內(nèi)循環(huán)雙螺母滾珠絲杠螺母副作為 Z 軸向傳動機(jī)構(gòu) 2 為了使設(shè)計的數(shù)控機(jī)床達(dá)到預(yù)定的精度 剛度的要求 滾珠絲杠采用兩端固定式 F F 的支撐方式 3 為了保證其高速 高精度可靠性 及經(jīng)濟(jì)因素 選用 接觸角推力角接觸球軸承 兩端選用 DF 型安600 裝 4 選用利用夾緊螺絲固定的單節(jié)夾緊螺絲固定式聯(lián)軸器 使電機(jī)與滾珠絲杠直接 實(shí)現(xiàn)無鍵傳動 無反 向間隙 還可以調(diào)節(jié)安裝時間軸度 5 交流伺服電動機(jī)具有響應(yīng)迅速 精度和效率高 負(fù)載能力大 控制性能優(yōu)越等優(yōu)點(diǎn) 被廣泛使用在閉 環(huán)或半閉環(huán)控制的伺服系統(tǒng)中 故本設(shè)計選用交流伺服電機(jī) 6 在立柱兩側(cè)設(shè)置有支撐主軸箱的導(dǎo)軌 導(dǎo)軌采用直線滾動導(dǎo)軌 導(dǎo)軌滑塊為四個 導(dǎo)軌采用楔塊進(jìn)行 固定安裝 7 在 Z 向?qū)к?設(shè)計了伸縮式不銹鋼防護(hù)罩 以防 Z 向?qū)к壓蜐L珠絲杠 8 提高立柱的剛度是設(shè)計立柱部分的關(guān)鍵 立柱采用長方體開式結(jié)構(gòu) 在其內(nèi)腔合理布筋 以加強(qiáng)立柱 部件的彎曲剛度和扭轉(zhuǎn)剛度 參考文獻(xiàn) 1 夏田 數(shù)控加工中心設(shè)計 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 2 陳秀寧 施高義 機(jī)械設(shè)計課程設(shè)計 第三版 杭州 浙江大學(xué)出版社 2007 3 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊編委會 現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計手冊 上冊 北京 機(jī)械工業(yè)出版 2006 6 4 王為 汪建曉 機(jī)械設(shè)計 武漢 華中科技大學(xué)出版社 2007 5 戴曙 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1993 5 6 孫恒 陳作模 葛文杰 機(jī)械原理 第七版 北京 高等教育出版社 2006 7 成大先 機(jī)械設(shè)計手冊 第五版 第 4 卷 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2008 8 文懷興 夏田 數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)設(shè)計 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2005 9 中國 南京工藝裝備制造有限公司 中國工藝 2008 版 76 10 馬賢智 實(shí)用機(jī)械加工手冊 沈陽 遼寧科學(xué)技術(shù)出版社 2002 11 李金伴 馬偉民 實(shí)用數(shù)控機(jī)床技術(shù)手冊 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2007 12 黃如林 切削加工簡明實(shí)用手冊 第二版 北京化學(xué)工業(yè)出版社 2009 13 胡占齊 機(jī)床數(shù)控技術(shù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2002 14 蔡厚德 李剛炎 數(shù)控機(jī)床構(gòu)造 北京 北京理工大學(xué)出版社 2007 15 徐宏海 謝富春 數(shù)控銑床 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2006 12 16 徐宏海 謝富春 數(shù)控銑床 北京 化學(xué)工業(yè)出版社 2003 10 17 鄧三鵬 劉朝華 田南平 數(shù)控機(jī)床結(jié)構(gòu)及維護(hù) 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 2003 1 18 沈兵 數(shù)控機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 北京 清華大學(xué)出版社 2001 19 李鐵堯 金屬切削機(jī)床 北京 機(jī)械工業(yè)出版社 1990 20 林其駿 機(jī)床數(shù)控系統(tǒng) 北京 中國科學(xué)技術(shù)出版社 1991