畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）前言數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機床是現(xiàn)代工業(yè)制造的重要基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)對一個優(yōu)秀國家的經(jīng)濟發(fā)展和綜合實力有很大影響，世界上每一個優(yōu)秀國家為了能夠提升國際地位以及為了得到更大的國家力量都在大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)。

數(shù)控系統(tǒng)中有很多子系統(tǒng)，其中最主要的有進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)?？梢园褦?shù)控裝置比作為數(shù)控系統(tǒng)的“大腦”，那么我們就可以認為進給伺服系統(tǒng)就是數(shù)控系統(tǒng)中的“四肢”，進給伺服系統(tǒng)能夠絕對正確地執(zhí)行由數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出來的程序指令，用來正確指使運動部件的運動方向，運動速度以及位移量。數(shù)控裝置與機床本體之間的運動環(huán)節(jié)就是數(shù)控銑床的進給伺服系統(tǒng)，進給伺服系統(tǒng)的作用是接收數(shù)控裝置發(fā)出的程序指令信號，由伺服電機和機械傳動部分驅(qū)動數(shù)控機床的工作臺等執(zhí)行部分來實現(xiàn)工作臺的進給量和快速運動。進給伺服系統(tǒng)可以根據(jù)編寫程序準確地控制運動零件的位置量和移動速度，運動部件要按一定規(guī)律運動軌跡移動。

進給伺服驅(qū)動系統(tǒng)主要包括電動機及及其控制和驅(qū)動裝置等部件組成。伺服電機是進給系統(tǒng)的動力源，伺服電機能夠提供執(zhí)行部件所需要的動力，伺服電動機有步進電動機、直流伺服電動機、交流伺服電動機和直線電動機。

目前，數(shù)控機床采用的進給伺服系統(tǒng)一般是伺服電動機到滾珠絲杠到運動零件的方案。而在輕載的設(shè)備上有些已經(jīng)采用直線電動機來直接驅(qū)動運動部件在導軌上移動，國外也逐漸開始在數(shù)控機床上采用直線電動機用于伺服機構(gòu)驅(qū)動。第一章

緒論1.1選題背景及意義

現(xiàn)代數(shù)控機床有很多從簡單的數(shù)控銑床、數(shù)控車床，又慢慢地發(fā)展到加工中心這樣的高精度機床。數(shù)控銑床用于平面和曲面零件加工，也可加工復雜面零件，如凸輪、工裝夾具、模型等。并且還可以實現(xiàn)鉆孔、擴孔、鉸孔和鏜孔加工。數(shù)控機床對進給運動準確性、加工中的平穩(wěn)程度以及機器的反應(yīng)速度要求非常高。傳動精度主要表現(xiàn)在機械傳動時誤差要小；也就是運動件的移動間距要與程序輸入的數(shù)值要相同。傳動時的平穩(wěn)程度就是在零件做工的時候或者多次震動后，能迅速地平定下來或保持不動的能力。動態(tài)響應(yīng)特性。指電腦從下達指令開始到運動件完成移動之間的時間多少，以及部件瞬時加大運動速度的能力。在數(shù)控裝置中為保證數(shù)控銑床進紿系統(tǒng)的傳動精度、數(shù)控系統(tǒng)運動中的穩(wěn)定性和數(shù)控程序的響應(yīng)特性，對數(shù)控銑床機械傳動裝置總體要求是消除間隙、保證密封與潤滑、減少摩擦力、減少傳動件運動中產(chǎn)生的慣量、提高傳動零件剛度和安裝精度。

優(yōu)秀的進給系統(tǒng)有利于提高生產(chǎn)質(zhì)量提高生產(chǎn)效率，能夠大大增加零件生產(chǎn)精度，更利于實現(xiàn)高精度高要求零件生產(chǎn)加工。在這幾個月時間里面增加了我的自學能力以及查閱書籍的能力。在討論組中我們應(yīng)該相互學習一起交流我們的心得，要準備一些需要的資料和文庫，為后面計算、畫圖以及撰寫論文做準備。因此對數(shù)控銑床X軸進給傳動系統(tǒng)機構(gòu)設(shè)計有很重要的意義。

1.2數(shù)控機床出現(xiàn)與影響數(shù)控機床是數(shù)字控制機械的簡稱[1]，它安裝了可以指示運動件移動的系統(tǒng)，而且通過寫出編寫一些數(shù)字類型的命令就可以實現(xiàn)機械加工。這樣的機械機床通過這些數(shù)字命令就可以完成制造的辦法有很好的自動化效果。數(shù)控機床按照人工輸入這些有規(guī)律的尺寸數(shù)值就能夠自己加工制造好所需要的工件。數(shù)控制造可以制造形狀不規(guī)律的工件，尺寸準確性程度高的產(chǎn)品以及加工個數(shù)不多的東西加工生產(chǎn)。數(shù)控機床也成為了現(xiàn)代化制造生產(chǎn)的新目標。伴隨著現(xiàn)代加工水平的不停發(fā)展，對于機械零件產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求逐漸變高。在機械加工工藝過程機械設(shè)備的自動化生產(chǎn)是達到加工要求的最主要方法之一。它不但可以提高零件精度產(chǎn)品質(zhì)量、提高加工效率，而且可以降低生產(chǎn)成本同時改善工人的工作環(huán)境減少勞動力。大批大量生產(chǎn)加工方法廣泛采用自動化機床、組合機床、標準機床和自動生產(chǎn)線，實行多個刀具、多工位、幾個零件表面同時加工，以用來提高加工效率和實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。這樣的加工方法是剛性自動化，不適用于批量小的零件加工，因為小批量加工生產(chǎn)經(jīng)常變化產(chǎn)品的種類，這要求生產(chǎn)線屬于柔性自動化。數(shù)控系統(tǒng)的出現(xiàn)正好實現(xiàn)了這種加工方法。

1952年，三坐標聯(lián)動機床問世，由美國麻省理工成功研制出利用脈沖原理的數(shù)控裝置，并且把與一臺普通立式銑床相連接。這是世界上的第一臺也是第一代數(shù)控機床。1958年我國數(shù)控技術(shù)是起步階段，直到63左右我們也生產(chǎn)出了優(yōu)秀的數(shù)控裝置[2]。剛剛開始時是一些有名的地方大學使用電子管進行生產(chǎn)制造的。我們一直到了65年也成功開發(fā)晶體管數(shù)控機床。1972年開始我國數(shù)控技術(shù)在車、銑、刨、磨、鏜、鉆等領(lǐng)域全面展開，加工中心在北京上海兩地也研制成功。并且線切割機床由于結(jié)構(gòu)不復雜、加工操作簡單、使用方便、使用成本低因此在模具加工生產(chǎn)中得到了廣泛推廣。我國在80年代向日本引進5、7、3等一系列的數(shù)控系統(tǒng)和交流伺服電機和主軸私服電機技術(shù)，并且從美國、德國引進新的數(shù)控技術(shù)。我國數(shù)控機床能夠在加工能力和產(chǎn)品質(zhì)量方面有了很大提升。90年代以后我國主要是向高效高端數(shù)控機械靠步。

當今社會的數(shù)控裝備發(fā)的展趨勢有7點：

1、高速、高精密化

數(shù)控機床能夠高效的縮短工進行程自動生成最短的加工路線從而增加其制造速度。在如今這個年代速度和準確度決定著一切，數(shù)控機床恰恰滿足了這兩個要求，能夠縮短零件生產(chǎn)用的時間與此同時還可以保證工件的形狀精度以及尺寸要求，進入21世紀的同時也表明使用的機械產(chǎn)品也進入了高要求高精度時期。

2、CAD化

越來越多人可以使用計算機，計算機也與非常多的家用設(shè)備、機械生產(chǎn)設(shè)備相結(jié)合，因此CAD技術(shù)也發(fā)展了起來得到了普及。從此機械零件圖的繪制工作不需要使用過多人力，它能夠取代人力畫出圖形。同時會對工件要求方面進行設(shè)計計算，提升了零件生產(chǎn)速度之外也降低了操作者在計算時的錯誤率，減少了機械零件報廢率從而達到提高了企業(yè)經(jīng)濟效益的目的。3、功能復合化

我經(jīng)常見到的加工中心就是復合化里面的一種。這樣的機床加工工件時，能夠大大減少被加工零件裝拆需要的時長。因為不需要經(jīng)常換加工刀具因此零件加工過程中出現(xiàn)的錯誤就會變少，可以大大保證工件的形狀與尺寸要求，工件加工需要的時間也得到了縮短。

4、控制智能化

現(xiàn)代數(shù)控機床本身可以做到自我檢測機床發(fā)生的故障，同時可以最大程度化自動修復出現(xiàn)的問題。

5、極端化

由于現(xiàn)代社會的需要數(shù)控生產(chǎn)正在向兩個方向發(fā)展。分別是非常小的工件加工以及體積很大的工件加工生產(chǎn)。

6、加工過程綠色化

數(shù)控加工生產(chǎn)能夠最大限度的使用毛坯材料，加工過后產(chǎn)生廢料會減少到最少，避免不必要的浪費。加工生產(chǎn)綠色化已經(jīng)成為可持續(xù)發(fā)展中最為重要的一環(huán)，工業(yè)生產(chǎn)中必須要提升對環(huán)境保護。

7、多媒體技術(shù)的應(yīng)用

多媒體技術(shù)的使用將數(shù)控加工生產(chǎn)操作變得不再困難，可以滿足普通工人操作加工生產(chǎn)零件。能夠做到對信息處理優(yōu)越化與人工智能化，還能監(jiān)控在數(shù)控加工操作過程中發(fā)生的故障等等。

1.3數(shù)控系統(tǒng)演變

最早的計算機于1953年投入使用，這證明人類發(fā)明了可以增進和取代腦力做一定分工的工具，它為人類步入信息時代奠定了基礎(chǔ)。以計算機為主導的核心技術(shù)，既可以通過現(xiàn)代通信等提高了人類生活的質(zhì)量，還可以提高生產(chǎn)效率的飛速發(fā)展，開創(chuàng)了人類生產(chǎn)史的新紀元。信息技術(shù)的快速發(fā)展直接影響了未來知識經(jīng)濟的到來。

1952年計算機與機械機床相互連接產(chǎn)生了第一臺數(shù)控機床。計算機技術(shù)及控制技術(shù)在機械制造設(shè)備中的應(yīng)用對制造業(yè)發(fā)展有著很好的提升是技術(shù)的進步。普通機床變化很大，到現(xiàn)代數(shù)控機床有兩個階段六代機床發(fā)展。

數(shù)控系統(tǒng)在過去50年經(jīng)歷了兩個階段的發(fā)展以及有了六代機床產(chǎn)生，從五代以后發(fā)展起來的，從根本上解決了低可靠性，價格昂貴，應(yīng)用極不方便這些極為關(guān)鍵的問題。因此在機械發(fā)達國家，大規(guī)模應(yīng)用和普及數(shù)控系統(tǒng)也是在80年代初以后實現(xiàn)的，即數(shù)控技術(shù)經(jīng)過近30年的發(fā)展，得到了推廣和應(yīng)用普及。一直以來都被國外稱為計算機數(shù)控（CNC），而在中國，它通常被稱為數(shù)控（NC）。通常所說的“數(shù)控”就是“計算機數(shù)控”。

1.4數(shù)控銑床構(gòu)成部件

數(shù)控銑床由五部分組成：1.信息載體。用來記錄機械加工過程中工件生產(chǎn)時的信息，比如加工時刀具走刀位置，以及加工參數(shù)。給進給系統(tǒng)發(fā)出命令進行生產(chǎn)加工。

2.數(shù)控系統(tǒng)。用來保存與執(zhí)行操作者輸入的數(shù)字程序，通過計算機整理為加工程序傳達到伺服裝置，它是機床中最重要最核心的東西。我們經(jīng)常使用的數(shù)控系統(tǒng)有西門子、法蘭克等等。

3.伺服系統(tǒng)[3]。是數(shù)控機床傳達運動的部分，包括動力源方面和機械傳遞運動方面，它根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)提供的命令，來指示運動零件工作。對伺服系統(tǒng)的理解要求要很好，需要在最短時間內(nèi)做出所需要的運動。

4.測量反饋裝置。用來計算運動零件在工作時的移動距離以及加工速度，將得到數(shù)值再傳達到機床的大腦里面。

5.機床主體。床體是數(shù)控銑床的主體，機床本體的組成部分有床身、底座、立柱、橫梁、滑塊、工作臺部分、主軸箱部分、進給系統(tǒng)、刀架等機械零件。機床本體在起步時期在通用機床上只是單單在變速裝置、工作臺、刀架換位等方面做出變化。實踐表明，數(shù)控銑削除了切削用量大、連續(xù)加工時所產(chǎn)生的熱量較多等影響加工精度外，還和是因為參與自動控制方法，在銑削加工過程中不能夠像在普通機床上那樣由人工進行干預(yù)加工或停止加工。所以數(shù)控機床設(shè)計比普通機床設(shè)計要求更高更加嚴格，制造精度要求要更精密。因此，在數(shù)控銑床設(shè)計過程中，有許多增加剛度、減少熱變形、提高安裝精度等措施，使數(shù)控銑床的外觀造型、整體布局、機械傳動系統(tǒng)和工裝都有了較大的改善。

主傳動系統(tǒng)。它包括伺服電機、機械傳動部分和主運動件（主軸）組成，主傳動是將伺服電機運動和動力傳到運動部件上來實現(xiàn)主切削運動。

進給驅(qū)動系統(tǒng)。它包括伺服電機、傳動部分和進給機構(gòu)（如工作平臺、刀架）等，其功能是將專用的私服驅(qū)動裝置的運動和動力傳遞給執(zhí)行器以實現(xiàn)進給切割運動。

支承件。它是指床體、立柱、運動導軌和工作臺等等，用來支承機械機床的各個部件，并使各個部件能夠保持相對正確位置。

輔助裝置。不同的數(shù)控機床輔助裝置也有所不同，如氣壓裝置、換刀裝置、液壓裝置、冷卻潤滑系統(tǒng)等等。

1.5數(shù)控銑床功能特點

數(shù)控銑床的主要功能：

（1）點位控制功能。實現(xiàn)孔系之間位置精度要求高場合加工。

（2）連續(xù)輪廓控制功能。實現(xiàn)直線、圓弧插補及非圓曲線加工。

（3）刀具半徑補償功能。根據(jù)標注尺寸直接編寫程序，不需要考慮加工刀具半徑，能夠縮短編寫程序計算時間減少工時。

（4）刀具長度補償功能。自動調(diào)整補償所使用刀具長度。

（5）旋轉(zhuǎn)功能?？蓪⒕幒玫某绦蛟谄矫婕庸r改變角度執(zhí)行。

（6）宏程序功能?？梢允惯\動部分靈敏性得到提升，更方便工件加工。

數(shù)控機床的加工特點：

(1)加工精度高。現(xiàn)代數(shù)控零件加工時可以有效保證零件的形狀與尺寸精度。在數(shù)控系統(tǒng)中，有對于加工刀具設(shè)定的補償技能，提升了加工誤差的校正和補償，零件機械加工精度得到了很大提升。

(2)提高生產(chǎn)效率。數(shù)控生產(chǎn)會根據(jù)輸入的數(shù)字信息自動選擇最短的走刀路線，可以大大減少切削使用的時間，提升了加工速度。

(3)適應(yīng)性與靈活性好。數(shù)控生產(chǎn)只要改變輸入機床大腦的數(shù)字信息就可以對另一個工件工作，可以生產(chǎn)一些傳統(tǒng)機械生產(chǎn)不了的工件。

(4)一機多用?，F(xiàn)代化機械設(shè)備會安裝有刀庫，機床下達命令可以隨時更換加工中需要的刀具，這樣就可以完成工件很多個面生產(chǎn)，大大降低了機器的成本，減少了空間大小。

(5)數(shù)控生產(chǎn)方便預(yù)算出生產(chǎn)線所需要的成本，為企業(yè)下一步工作帶來很多方便。

（6）不需要專用夾具。在數(shù)控銑床生產(chǎn)中被加工零件可以使用螺栓、臺虎鉗等等普通的工具就可以達到安裝固定的效果。不需要復雜的專用工具對零件進行裝夾，可以減少使用復雜機械花費的金錢。自動化加工。數(shù)控機床生產(chǎn)工件時，只要輸入準確的數(shù)字指令，把毛坯固定在工作臺上面，開動機器就可以加工好需要的產(chǎn)品。上班的工人不一定要死死盯在機器上面，可以監(jiān)控好幾臺機器，解放工人的同時也減低了成本。

數(shù)控機床是可以生產(chǎn)任何工件又可以完成自己控制加工的機械機床。它能夠決定機器移動部件誰先工作哪一個后工作，而且可以指揮進給部分的運動快還是慢，也可以根據(jù)輸入數(shù)字信息指揮刀具運動路徑。1.6數(shù)控機床分類及應(yīng)用按運動控制分類：點控制、線控制與連續(xù)控制

按私服控制分類：開環(huán)、半閉環(huán)與閉環(huán)

按功能水平分類：經(jīng)濟型、普及型與高檔型

按工藝用途分類：金屬加工機床、造型機床、特別加工機床機床應(yīng)用[4]：1、生產(chǎn)加工批量小的零件；2、零件精度要求嚴格，零件結(jié)構(gòu)復雜，如箱體類零件；3、需要進行多次改變設(shè)計的零件；4、尺寸要求高的零件；5、價格高的零件，這樣零件雖然生產(chǎn)批量不大，但是如果在加工過程中出現(xiàn)錯誤零件則會報廢，會產(chǎn)生經(jīng)濟損失。第二章數(shù)控銑床進給傳動部分設(shè)計2.1傳動方式選用

2.1.1進給傳動特點

數(shù)控銑床進給傳動對工件輪廓精度、運動準確性、反應(yīng)速度和生產(chǎn)平穩(wěn)性能都有影響[5]。為此，進給傳動有下面三個優(yōu)點。

(1)摩擦抗力小

為增加進給傳動的運動準確性，必須減小各個零件之間的摩擦抗性還有動靜阻力之間的差距。為了能夠縮小進給零件在運動中的摩擦抗力，在進給運動中會大量使用滾動導軌等等這樣的滾動摩擦。為了確保系統(tǒng)一致性，需要考慮有適當?shù)淖枘帷?/p>

(2)傳動精度和剛度高

進給傳動結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的傳動精度主要由機床進給結(jié)構(gòu)、移動工件中間的空隙是按組裝零件的尺寸精度和形狀定的。所以在進給運動結(jié)構(gòu)中常常使用加大預(yù)載力量或其它措施來消除空隙。減少傳動鏈中齒輪個數(shù)，增加運動精度，增加螺釘?shù)闹睆?，可以提高剛度?/p>

(3)運動部件慣量小

運動部件產(chǎn)生的慣性對伺服機構(gòu)傳動有著重要影響，特別是對在高速工作中的部件。如果在組成傳動結(jié)構(gòu)的工件達到了硬度條件以及運動條件情況下，盡量降低組成工件自身的體重以及空間尺寸大小，可以用來減少慣量。圖2-1工作原理圖

2.1.2滾珠絲杠副使用

滾珠絲杠副將轉(zhuǎn)動與移動相互轉(zhuǎn)換，廣泛應(yīng)用于數(shù)控銑床中。結(jié)構(gòu)特點是在絲杠與絲杠螺母之間裝上滾珠，使絲杠與螺母的運動形式為滾動方式，這樣可以運動時的減少摩擦。

(1)滾珠絲杠螺母副的工作原理

如圖2-1所示是滾珠絲杠副的工作原理。如圖所示是分別加工有螺旋槽的絲杠與螺母，將滾珠安裝在絲杠與螺母之間形成圖2-2外循環(huán)圖2-3內(nèi)循環(huán)螺旋滾道中，當絲杠旋轉(zhuǎn)時，滾珠沿螺旋槽方向向前滾動從而帶動螺母移動，滾珠在螺旋滾道中形成一個回路。

(2)滾珠的循環(huán)方式

有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩種方法。

①外循環(huán)[6]。（圖2-2）滾珠通過螺母外表面進入到螺旋滾道中的形式被稱為外循環(huán)。

如圖所示。滾珠絲杠螺母副工作原理

面上的螺旋槽或插管返回絲杠間重新進入循環(huán)。圖(a)是插管式，滾珠返回螺旋滾道的方式是通過螺母外部彎管，插管式結(jié)構(gòu)形式簡單，加工工藝性能好，但由于管道在螺母外面，所以空間尺寸較大。圖(b)是螺旋槽式，螺旋槽的結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小占用的空間體積小，但是螺旋槽式的加工工藝過程復雜。

②內(nèi)循環(huán)

（圖2-3）螺母上裝裝有反向器使?jié)L珠在內(nèi)部實現(xiàn)循環(huán)，在運動過程中滾珠與絲杠一直相互接觸，如圖所示滾珠從滾道進入反向器，通過反向器滾珠通滾道滾到絲杠通道，從而能夠?qū)崿F(xiàn)滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)式優(yōu)點是徑向尺寸小、結(jié)構(gòu)緊湊、剛性好、滾珠摩擦損失小。缺點是反小向器加工制造困難。

在本次結(jié)構(gòu)設(shè)計中則是使用雙螺母內(nèi)循環(huán)。圖2-1工作原理圖圖2-2外循環(huán)圖2-3內(nèi)循環(huán)

2.2電機與絲杠連接方式的選擇

電機與絲杠的連續(xù)方式可分為直接連接與間接連接兩大類。

使用聯(lián)軸器、聯(lián)軸套等將電動機與絲杠直接相連的連接方式為直接連接。

本次進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計電機與絲杠是采用間接連接方式連接，使用同步帶傳動將電機與絲杠相連接，因為設(shè)計中有足夠大的空間滿足使用間接連接的基本要求，同時使用間接連接存在降速比以滿足轉(zhuǎn)矩匹配和慣量匹配，增加傳動效率。

2.3支承方法的選用

本傳動系統(tǒng)的絲杠采用兩端固定的結(jié)構(gòu)方式，并使用兩個串聯(lián)角接觸軸承背靠背形式支承絲杠傳動。

2.3.1軸承的選擇

軸承[7]。用于決定回轉(zhuǎn)軸與它相連接工件直間的位置，能夠達到支撐工件和達到導軌固定方向的做用。軸承屬于滾動摩擦因此可以減少運動工件之間產(chǎn)生的摩擦。軸承安工作方法的不一樣有滾動和滑動兩種。滾動軸承內(nèi)部的滾動體有：滾珠、圓柱、滾針等等，滾動軸承可以用于高的轉(zhuǎn)動速度場合?；瑒虞S承可以抵抗高的壓力，工作的時候不會有震動現(xiàn)象并且轉(zhuǎn)動時發(fā)出來的聲響低。這個大部分被安裝在動力元件上面，體型大的電動機等等。

滾動軸承由外圈、內(nèi)圈、滾動體和保持架組成，滾動軸承體積嬌小、滾珠與內(nèi)外圈之間的阻力不高、轉(zhuǎn)動準確性好、裝拆方便等因此使用廣泛。

軸承的制造加工精度要求很高，與軸承配合安裝的零件加工精度要求也很高，軸承受損后就不能達到正常使用效果，可能會導致軸承里面的滾動體和支架出現(xiàn)卡死現(xiàn)象?，F(xiàn)代機械設(shè)備中如果出現(xiàn)由于軸承卡死而引發(fā)的故障，一般情況下都是軸承與配合件安裝沒有達到要求造成的。準確的將軸承與相配合的工件連接在一起能夠增加它的使用時長。

本結(jié)構(gòu)設(shè)計使用角接觸軸承，軸承型號:25X52X15(4)/D66205

2.3.2軸承的配置方式

軸一般情況下需要在兩個端部都要固定，正常情況都是使用成對的軸承來做支承。如果軸就受到與軸垂直方向的力時就可以用向心軸承來固定軸的位置。在傳動中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時,需要使用接觸球軸承來做固定。

常用的配置與固定的方法有。（圖2-4）a背對背排列b面對面排列c串聯(lián)排列圖2-5兩端固定圖2-4軸承配置方式1、背對背排列

當承受載荷中心位于軸承中心線外面時，此軸承配置方式稱背對背排列方式。這種排列方法支承間距離大，懸臂距離小因此剛性好。軸承受到高溫時軸承間隙增大[8]，因此軸承不會卡死現(xiàn)象出現(xiàn)。

2、面對面排列

當支承載荷作用中心位于軸承中心線里面時，此軸承配置方式稱為面對面排列方式。面對面排列結(jié)構(gòu)不復雜、裝拆方便。軸受在高溫容易出現(xiàn)軸承卡死，因此這樣排列應(yīng)該嚴格控制軸承間隙。

3、串聯(lián)排列

當如果受到力量作用點在軸線同一方向的方式稱為串聯(lián)排列。這種排列適合于軸向載荷大，需多個軸承聯(lián)合承載的場合。

軸的徑向位置通常由兩個支承配合控制，而軸向位置的限定方式和支承方式有這些。

1、兩端固定

指軸的兩個端部都固定住的支承方法（圖2-5）。

在傳動中軸不但受到與軸心垂直的力量還感受到和軸線平行的力時，一般采用接觸球軸承。使用兩個端部固定的支撐形式軸承的開口和開口相對或者相反組合使用。在往軸上面組裝軸承是通過移動軸套所在的地方，就可以得到想要的空隙大小和松緊程度。正是因為空隙可以任意改變，所以在一些準確性條件高的運動中都用軸承來支撐固定。

2、固定一游動支承

a背對背排列b面對面排列c串聯(lián)排列圖2-5兩端固定圖2-4軸承配置方式不可移動的端部位置準確性要求高，通常用接觸球軸承來做支撐固定。

3、兩端游動支承

軸的兩個端部都是不用準確局限位置的，所以在生產(chǎn)裝配時不用考慮軸線方向的間隙。在一些機械傳動中軸被一些工件固定好了位置基本上都是使用這樣的支撐方法。

在傳動過程中軸受到了高溫變形，軸承都不可能被卡住不動。

在速度快、準確性要求高和發(fā)出聲音要求小的機械運動中使用接觸球軸承。本次設(shè)計是將兩接觸球軸承，兩個兩個裝配在一起并且兩對的開口向反采用兩端固定支承，可以承受結(jié)構(gòu)傳動中所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩與扭矩。圖2-7定位預(yù)緊2.3.3預(yù)緊與間隙消除

滾動軸承的預(yù)緊：指在軸承裝配的時候在滾珠與內(nèi)圈和外圈相互之間存在一些作用力和可以恢復的形狀改變，可以降低在機械做工時出現(xiàn)的形狀變化數(shù)值，提升準確性和傳動可靠性。

軸承的預(yù)緊方式有軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊兩種方式[9]，軸向預(yù)緊方式有定位預(yù)緊（圖2-7）和定壓預(yù)緊（圖2-8）兩種方式。

將軸承外圈或者內(nèi)圈磨去一定厚度，以使軸承在一定的軸向載荷作用下產(chǎn)生預(yù)變形的方法稱定位預(yù)緊。利用彈簧力承受承軸向載荷并預(yù)緊的方法稱定壓預(yù)緊。

軸承與軸頸采用過盈配合連接這樣軸承內(nèi)圈膨脹，用來消除徑向間隙并且產(chǎn)圖2-8定壓預(yù)緊生一定預(yù)變形的方法，稱軸承的徑向預(yù)緊。通常情況下這種預(yù)緊可以通過帶有錐孔的軸承內(nèi)圈在帶有錐面的襯套或者軸頸上位移來實現(xiàn)。圖2-7定位預(yù)緊圖2-8定壓預(yù)緊本次數(shù)控銑床X軸進給結(jié)構(gòu)設(shè)計中采用支承形式以及配置方法如圖2-9所示。圖2-9本次設(shè)計配置與支承方式本次數(shù)控銑床X軸進給結(jié)構(gòu)設(shè)計采用雙螺母內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副，具有結(jié)構(gòu)緊湊，強度剛性好等特點，并且采用雙螺母能夠有效的消除間隙。絲杠采用角接觸球軸承串聯(lián)背靠背形式支承，具有承載能力大，不容易出現(xiàn)“卡死”現(xiàn)象等優(yōu)點。第三章X向進給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計3.1已知條件數(shù)據(jù)數(shù)控銑床X軸進給系統(tǒng)設(shè)計的主要技術(shù)參數(shù)1、X向最快行動速度為10m\min2、X向加工速度4000mm\min最小進給單位X:0.00053、X向絲杠型號：FFZD3206-34、X向行程：600mm.5、X向伺服電機型號：西門子1FK7060-56、軸承型號:25X52X15(4)/D662057、工作臺尺寸800X316.工作臺T形槽尺寸14H8）8、進給系統(tǒng)X向傳動齒形皮帶降速比30/603.2滾珠絲杠副的計算X向滾珠絲杠預(yù)拉伸量的計算L=Lt=（3-1）——絲桿受熱申長系數(shù)，=/℃t——絲桿的溫度，t=3℃L——絲桿固定螺母中間的長度螺紋占絲杠全長760/12028=73.9%絲杠在不一樣的環(huán)境情況下受到高熱量時形狀會發(fā)生改變，取滾珠絲杠拉伸量為0.0279mm。因絲杠上面螺紋長度是整個絲杠長度的73.9%，則絲杠的方向目標值為0.0113x49%=-0.00251mm3.3電機匹配計算3.3.1慣量匹配計算根據(jù)文獻查的公式： 移動部件的慣量: (3-2)轉(zhuǎn)動部件的慣量： （3-3）有降速比時，各部件折算到電機軸上的慣量： （3-4）工作臺及螺母質(zhì)量:通過公式得：工作臺到絲光的慣量：通過公式得：同步帶帶輪1轉(zhuǎn)動慣量:同步帶帶輪2轉(zhuǎn)動慣量:滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量:電機電子轉(zhuǎn)動慣量為7.95x10-4kg.m2滿足所以該電動機慣量與負載慣量匹配。3.3.2轉(zhuǎn)矩匹配計算電機轉(zhuǎn)矩計算公式為：M=Mamax+Mf+Mo[10] （3-5）Mamax——不做工時到電機軸上面的力矩Mf——到電機軸上阻力產(chǎn)生的力矩Mo——Mamax= （3-6）T——系統(tǒng)響應(yīng)時間常數(shù)nmax——電機最大轉(zhuǎn)速（r/min）Jr=JL+JM（3-7）T為，KS為系統(tǒng)開環(huán)增益，KS的數(shù)值大小決定機床加工的反應(yīng)速度，KS越大反應(yīng)速度越快，當KS數(shù)值非常大時反應(yīng)速度過快，使得傳動零件慣性變大，影響了位置準確性。通常情況數(shù)控機床KS=8—25。本次設(shè)計中取KS=10。根據(jù)以上公式計算y向的加速力矩，忽略Mo、Mf的影響，<（3-8）通過以上計算，電機轉(zhuǎn)矩匹配。3.4進給力計算X向電機能夠提供的最大靜扭矩為6N(m，經(jīng)1:2降速，機械效率0.9，則進給力： (3-9) 本章節(jié)公式3-1到3-9出自機械設(shè)計手冊.第三版。

第四章

數(shù)控銑床進給傳動的潤滑與密封4.1數(shù)控銑床進給傳動潤滑與密封的目的

數(shù)控銑床進給傳動潤滑的目的[11]：減小摩擦發(fā)熱，避免工作溫度過高，降低磨損量，防止銹蝕量，散熱(油潤滑)，密封(脂潤滑)。

數(shù)控銑床進給傳動密封的目的：可以防止?jié)櫥瑵櫥偷牧魇В环乐够覊m進入機械傳動機構(gòu)內(nèi)部；

4.2數(shù)控銑床進給傳動的潤滑

選擇潤滑劑時應(yīng)考慮的因素有：

1)軸承的工作溫度

不一樣的潤滑劑適于的溫度范圍不同。過高溫度的工作環(huán)境下潤滑劑的粘度下降、潤滑效果降低、甚至導致潤滑失效。正常的工作環(huán)境，應(yīng)保證潤滑油的粘度，對于球軸承不低于1．3×10m2／s，對于滾子軸承不低于2×10m2／s。

2)軸承的工作載荷

潤滑油的粘度是隨工作壓力變化而變化的，當軸承所受載荷增大時，潤滑區(qū)里面潤滑油的壓力也隨之增加、粘度會降低，會導致油膜厚度減薄，以至于破裂。因此，軸承工作載荷越大的場合，所選潤滑油的粘度也應(yīng)該越大。

數(shù)控銑床進給傳動的潤滑一般有兩種：

1、潤滑脂

潤滑脂是由潤滑油、稠化劑和添加劑在高溫環(huán)境下混合制成的。根據(jù)稠化劑的種類不同潤滑脂可分為鈣基潤滑脂、鈉基潤滑脂等。潤滑脂的選擇依據(jù)是根據(jù)軸承的工作條件、溫度、載荷的不同進行選擇。

大部分支承軸承潤滑方式都采用脂潤滑，脂潤滑油膜強度高、粘度高、使用壽命長、軸承密封簡單、防塵、防水進入軸承內(nèi)部等優(yōu)點。脂潤滑的缺點是：轉(zhuǎn)速較高時，產(chǎn)生摩擦消耗的功率比較大。潤滑脂量的不足或者過多，都會導致軸承在工作過程中溫升增大，過多潤滑脂會加快軸承磨損，固潤滑脂的用量要適當。潤滑脂填充量占內(nèi)部空間的1／3～1／2。

2、潤滑油

潤滑油包括特制的礦物油、植物油和合成潤滑油。潤滑油內(nèi)部運動時所產(chǎn)生摩擦阻力叫粘度。粘度數(shù)值能夠影響潤滑油的流動性以及在軸承表面形成潤滑油膜的能力，潤滑油選擇的標準是粘度。在高速或者高溫機械傳動中的軸承，一般使用油潤滑。油潤滑的優(yōu)點是：潤滑可靠性高、摩擦系數(shù)小、有較好的冷卻和清洗作用、同時可以使用很多種潤滑方式以用來適應(yīng)不同的工作條件。潤滑油潤滑需要復雜的密封裝置以及供油設(shè)備，用來保證潤滑油不會流失以及供油的連續(xù)性。

當軸承完全淹沒在潤滑油中時，油面的高度要低于滾動體中心。轉(zhuǎn)速較高情況下應(yīng)使用滴油或油霧潤滑。

4.3數(shù)控銑床進給傳動的密封

數(shù)控銑床進給傳動密封方式有靜密封和動密封兩大類。按密封件和零部件是否接觸分接觸式密封和非接觸式密封。密封方式有機械密封以及壓力密封。機械密封組成零件形狀復雜不容易加工屬于高要求工件，機械密封件的形狀、尺寸大小要求以及裝配的方式方法直接影響密封的可靠性和工作時間的長短。。

機械零部件表面精度要求高且表面干凈時通常使用壓力密封。大部分是采用密封圈密封，用油液的壓力使密封元件發(fā)生形狀改變出而完成密封要求。本次設(shè)計中軸承使用潤滑油潤滑密封方式采用接觸式密封（密封圈密封）。油潤滑可以降低工作中產(chǎn)生的溫度、潤滑效果良好。接觸式密封能夠減少潤滑油的流失同時可以防止雜質(zhì)、灰塵進入，保證良好的工作環(huán)境。第五章數(shù)控銑床X軸進給傳動結(jié)構(gòu)設(shè)計經(jīng)濟分析5.1技術(shù)成本分析的目的與意義技術(shù)經(jīng)濟分析可以增加經(jīng)濟利益、帶動現(xiàn)代生產(chǎn)水平，雖然生產(chǎn)水平和經(jīng)濟科學是不相同的兩個方面，但是兩者密不可分，先進的生產(chǎn)技術(shù)可以帶動一個國家發(fā)展，但這一切都是要建立在優(yōu)秀的經(jīng)濟基礎(chǔ)上。技術(shù)經(jīng)濟是利用總體計算生產(chǎn)設(shè)備以及所用原材料在不相同的時候，企業(yè)支出的本金不一樣的問題。設(shè)計中通過對原材料的使用，加工方法設(shè)備的改變以及加工方式的改變來最大限度提升利益。通過利益分析，可以為公司帶來不同盈利額，因此合理的成本分析是機械加工生產(chǎn)中對成本規(guī)劃最有利的結(jié)果，為公司擬定經(jīng)營方案時提供了很好的指標。在做產(chǎn)品設(shè)計的同時，要找出直接關(guān)系到生產(chǎn)本金存在的問題，加工生產(chǎn)前有一個好的利益分析計算能夠給企業(yè)帶來最大程度的利益效果。5.2成本計算的依據(jù)在課題設(shè)計時統(tǒng)計出每一個組成零件的個數(shù)，以及每一個組成件的生產(chǎn)費用就可以準確的計算出總的設(shè)計費用。依據(jù)計算公式：零件成本=材料費用+加工工時費用材料費用=材料的單價×材料的毛坯重量毛坯的重量=凈重/材料的利用率原材料的利用效率：,45鋼是60%-70%，尼龍1010為60%-70%，LY12鋁棒為60%-70%。工時費：重要零件=毛坯費用×8；普通零件=毛坯費用×（4-5）熱處理工時的費用熱處理零件統(tǒng)計如表1所示：表1熱處理零件統(tǒng)計序號名稱材料熱處理要求凈重（Kg）1法蘭LY12涂灰色油漆1.382限位塊45發(fā)藍2.53連接套45調(diào)制2.254支承套45調(diào)制1.835絲杠45調(diào)制7.646軸套45發(fā)藍0.48熱處理的價格如下表2所示。表2目前熱處理的價格序號名稱單價（元/Kg）1涂油漆1.52發(fā)藍13調(diào)制1.5根據(jù)計算得出熱處理費用為22.55元。5.3成本材料的構(gòu)成5.3.1非標準件費用裝配圖中非標準件的統(tǒng)計，非標準件外購費用統(tǒng)計，如表3所示。表3非標準件統(tǒng)計序號名稱材料數(shù)量凈重（Kg）1法蘭LY1222.762漲套40Cr20.0083套筒4520.1874套40Cr10.0065接套LY1214.2836套4510.2437法蘭LY1210.7488限位塊4512.59密封環(huán)尼龍101020.00110套筒4531.4411工作臺45115012拖板HT250125013左側(cè)板4513014右側(cè)板4513045鋼總凈重：G1=2.88Kg；尼龍凈重：G2=0.002Kg,LY12鋁棒總凈重G6=5.171Kg；合金重：G4=0.014Kg目前，45鋼的價格為3400元/噸；合金鋼的價格5850元/噸；尼龍1010的價格75000元/噸；LY12鋁棒的價格28000元/噸。45鋼毛坯重量：（0.187+0.243+2.5+1.44+150+30+30)/0.6=357.28KgLY12毛坯重量：（2.76+4.283+0.748)/0.7=11.3Kg40Cr毛坯重量：0.02Kg材料費=357.28*3.4+11.3*28+0.02*5.85+0.001*75=1530.92元工時費=1190*4.5=（1530.92-1190）*8=8082.36元非標準件零件成本費用=1530.92=8082.36=9613.28元5.3.2標準件購買花費裝配圖中標準件的統(tǒng)計，如表4所示。表4標準件外購費用統(tǒng)計序號名稱規(guī)格數(shù)量單價（元/件）1內(nèi)六角螺釘M6×12120.22內(nèi)六角螺釘M8×25250.23內(nèi)六角螺釘M6×2560.24內(nèi)六角螺釘M8×35200.25內(nèi)六角螺釘M8×1640.26內(nèi)六角螺釘M4×1220.27銷8×2520.558圓柱銷M6×1630.539軸承D6620541610密封圈50×3.5512.1611密封圈44×623.5612內(nèi)六角螺釘M5×1060.213螺母M24×1.54114內(nèi)六角螺釘M6×16120.215內(nèi)六角螺釘M5×1040.216內(nèi)六角螺釘M6×20280.217內(nèi)六角螺釘M8×20100.218M8×4510.219M6×2510.2標準件的外購件費用為107.77元。在本次設(shè)計中設(shè)計制造總成本為：22.55+9613.28+107.77=9743.5元在做成本分析是購買材料和配件要懂得貨比三家，在保證達到設(shè)計制造要求的前提下要盡可能的減少采購成本，為企業(yè)經(jīng)濟效益做考慮。第六章

總結(jié)主要工作及結(jié)論

在這個學期剛剛開始的時候，大部分的同學都是在玩就算是到了教室也都是在玩玩電腦，同學們要么是不了解課題無從下手要么是認為設(shè)計并不是什么困難，主要畫畫圖和做做計算就可以了，事實上并不是這樣的，在做畢業(yè)設(shè)計過程中有太多太多我們沒有學習到的內(nèi)容，它所包含的知識面太多太廣，需要我們通過查閱資料文獻以及利用現(xiàn)代化網(wǎng)絡(luò)來學習更多的內(nèi)容。在設(shè)計過程中你會慢慢意識到大學四年學到的專業(yè)知識都太渺小，它給你帶來的幫助并不是簡簡單單的整理以前學習的知識，更多的是在你一個人工作時自學能力；集體工作時與同學朋友之間相互學習相互探討的團隊合作能力；鍛煉你查閱資料的能力。剛開始我同樣感覺進給運動設(shè)計不是什么困難的事，但是開始畫運動簡圖時才方向設(shè)計中要考慮的東西好多，設(shè)計要經(jīng)濟實用感覺很好的造型好多事運動不了的，甚至于有一些部分根本生產(chǎn)不出來，在傳動方面會出現(xiàn)很多缺陷，例如在剛開始設(shè)計工作臺行程是總體體積做的很大自己感覺應(yīng)該達到行程要求了，可是通過后期計算并不是這樣，需要改進的太多。本以為在大學四年學到的東西有很多，什么東西自己都會，現(xiàn)實中也確實什么都會但都是會一點點皮毛，到了真正設(shè)計時可以說是舉步維艱。所以在學習過程中有自己不會不了解甚至于自己不確定的方面都要虛心向老師學習，這樣才會有好的發(fā)展。通過幾個月的畢業(yè)設(shè)計，人是不會一口吃成胖子，所以說知識是累積起來的，你需要的是經(jīng)常查閱國家標準以及要放低姿態(tài)和同學們一起探討。

在設(shè)計的過程中不單單只要查閱資料就可以了，老師與同學們同樣可以給我們很大幫助，我們需要一起學習一起進步，使得自己學到了很多已不是向之前那樣60分萬歲的時期，感覺到自己在三個月的學習里面過的很充實，與老師同學的關(guān)系越來越好壓力也減少了很多。

三個月的設(shè)計時間很快就要結(jié)束了，自己也能夠如期完成老師擬定的設(shè)計任務(wù)，對于機械傳動的運動過程，軸承的選擇要求，軸承的支承方式要求以及滾珠絲杠副的選用多有了更深入的理解；我要很感謝在這三個月里老師和同學給我的幫助與支持。設(shè)計過程中我們從圖書館借取了大量的機械設(shè)計相關(guān)的書籍，了了更多的進給傳動類型，與討論組里面的同學一起探討研究，互相幫助能夠相互分享自己的心得以及書籍共享，遇到比較復雜的問題能夠第一時間向老師請教，老師解答的很詳細，老師會很認真指導，幫忙解決問題同時還會幫忙檢查我們制圖里面出現(xiàn)的錯誤讓我們多注意細節(jié)問題。短短三個月的時間我相信會對我將來生活有很大影響，畢業(yè)設(shè)計過程中不但培養(yǎng)了我們自主學習解決困難的能力，還培養(yǎng)了我們團隊合作資源共享以及社會交際能力?？赡茏罱K我的設(shè)計成果并不是很理想，但我同樣收獲了很多很多，通過自己雙手完成的東西自己都會感覺是美好的，可能作品有所不知但是我認為學校安排畢業(yè)設(shè)計并不是單單的想要我們設(shè)計的成果，更重要的是鍛煉我們的自學與交流能力。二、發(fā)展與展望數(shù)控銑床X軸進給系統(tǒng)正往高精度高傳動效果方向發(fā)展，進給系統(tǒng)是數(shù)控機床上不可缺少的部分，我國在進給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)方面有很大發(fā)展傳動的準確性、傳動靈敏性都提高了很多。我相信進給結(jié)構(gòu)系統(tǒng)在未來發(fā)展中會越來越完善，越來越人性化智能化，未來的機械行業(yè)值得我們期待，值得我們?nèi)ヅΑ?/p>

三、存在的問題

1.設(shè)計方案不完善

設(shè)計初期沒有明確的設(shè)計方案，前一分鐘文獻，過了一會又開始做尺寸計算，沒多久又開始做裝配圖以及零件圖繪制，自己都不知道先做什么后做什么。設(shè)計過程中不考慮先后順序，想到哪里就做到哪里，結(jié)果做好的東西也非常亂沒有一點點完整的東西，什么東西都做的亂七八糟的，自己都不知道重點是什么。

2.自學能力薄弱

在設(shè)計中難免會遇到一些國家標準與一些專用零件的設(shè)計與選擇，只時候就需要自己去上網(wǎng)或者使用書籍查閱資料，然而這并不是簡簡單單的，自己能夠查到的資料什么有限，然后只能一直去問指導老師，可是老師還需要上課這難免會有不方便的時候，而且老師又不是你一個人的，所以需要我們自己能夠有足夠的自學能力，懂得如何查閱資料如何利用文獻。

3.專業(yè)基礎(chǔ)薄弱

對于以前學習過的專業(yè)知識了解迷糊，看到需要用到的知識點非常熟悉卻又想不起來具體細節(jié)方面，沒有更深入的理解。這就表明我們所學習到的知識十分薄弱，這需要我們花更多的時間去學習，通過查閱資料來鞏固我們之前所學習過的專業(yè)知識。

4.知識面不廣

由于四年大學學習都是以考試過關(guān)為主，所以學習的知識面不廣，主要就是學習一些考試要考到的東西，其它的專業(yè)知識都是某一方面懂一點點，卻又說不出來具體的工作原理，沒有做深入理解知識面太狹窄了。

5繪圖的功底不扎實

在三個月的畢業(yè)設(shè)計中會經(jīng)常使用AUTACAD、CAXA等制圖軟件，在畫圖過程中會出現(xiàn)很多錯誤甚至于會出現(xiàn)不會使用的功能命令，比如形狀位置公