AD-25经济型数控机床Z向进给系统设计

AD-25经济型数控机床Z向进给系统设计目录中文摘要、关键词.1英文摘要、关键词.2引言.2第1章绪论.41.1数控机车研究的意义.41.2国内外的发展方向.41.2.1我国数控机床技术的发展历程、现状与趋势.51.2.2当前世界数控技术现状和发展趋势.6第2章AD-25数控车床介绍.82.1机床概述.82.1.1机床结构.82.1.2刀架.82.1.3主轴.82.1.4X、Z轴传动.92.1.5尾座.92.1.6液压系统.102.1.7润滑系统.102.1.8安全保护.102.1.9其它.102.2机床结构图.112.3主要用途和使用范围.122.4机床规格和技术参数.122.41规格参数.122.4.2有效动作范围.142.5传动系统.142.6润滑系统.162.7冷却系统.17第3章AD-25的Z轴进给的设计和校核.183.1丝杠的设计与校核.183.1.1选择丝杠的规格.183.1.2丝杠的校核.193.2确定滚珠丝杠支承用的轴承代号、规格.243.3电机的选择.253.4联轴器的选择.26第4章机床的维护和保养.27结论.29致谢.30参考文献.31经济型数控机床Z向进给系统的设计摘要：数控机床及其制造系统的柔性化、集成化和网络化水平进一步得到提高，可按照市场需求，实现生产能力快速重组，以适应用户多品种变批量生产的需求，更要在精度上满足客户的需求。一台机床的精度主要分散在进给系统上，所以若能在进给系统有更高精度的突破，高精度、反向误差小、高负载能力、高可靠性、运行平稳。若满足这些机床的性能指标，从而提高数控机床加工质量和刀具的使用寿命。AD-25数控车床适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件,如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等，工艺适应性强，加工效率高，精度高，加工质量稳定，可降低对工人技术熟练程度的要求。编程容易，操作简单，可广泛适用于汽摩配件、家电、液压气动、轴承、仪器仪表、五金阀门等制造业中、小型零件的批量加工，是理想的中小型机械加工设备。通过技术调研，我们认为AD-25数控机床的开发具有可行性。该项目的实施过程，是根据国内市场的需求分析及调研的结果，确定产品的性能，进行总体设计，部件研制，安装，以及整机的调试等一系列过程，需要设计，制造，供应，机加工，装配等一系列的密切配合。关键词：AD-25数控机床制造系统数控加工DesignofAD-25ZFeedSystemonCNCMachineToolsAbstract：BeacauseofCNCmachinetoolsanditsmanufacturingsystemshasfurtherimproved,thelevelofflexibilityintegrationandnetwork.wecanachievetherapidreorganizationofproductioncapacityinaccordwithmarketdemandtomeetthevarietyofuserneedschangeproduction,butalsoinaccuracy.Theaccuracyofamachinemainlyscatteredinthesystemoftoolsfeed,soifthefeedsystemcanmakeangreatbreakthroughinprecision,highaccuracy,thereverseerror,highloadcapacity,highreliability,smoothrunningwillbeachieved.Iftheperformanceofmachinetoolscanmeetthesetargets,therebyimprovingthequalityofCNCmachiningscanbeimprovedandtoolslifewillbelonger.AD-25CNClatheisdesignedformachiningavarietyofcomplexshapeaxis,sets,disc-typeparts,suchasturning,theoutercylinder,conesurface,circular,end,grooving,chamfering,thread.suchlathestechnologyadaptationisstrong,theprocessingisefficientandtheprecisionishigh,thequalityisstable.ItcanreducetherangeofskilledworkersDegreerequirements.Itsprogrammingiseasyandtheoperationissimple,whichcanbewidelyusedinAutoparts,appliances,hydraulicpneumatic,bearings,instrumentsandmeters,valvesandotherhardwaremanufacturingindustry,thebulkprocessingofsmallparts,isidealforsmallandmedium-sizedmechanicalprocessingequipment.Throughtechnicalresearch,webelievethattheAD-25CNCmachinetoolswiththeviabilityofthedevelopment.Implementationoftheprojectisbasedontheneedsofthedomesticmarketanalysisandtheresultsofresearchtodeterminetheperformanceofproductsfordesign,componentsdevelopment,installation,andcommissioningofaseriesofmachineprocess,theneedforthedesign,manufacture,supply,machineprocessing,assemblingaseriesofclosecooperation.keywords：AD-25numerically-controlled;machinetool;Manufacturingsystem;CNCMachining引言数控机床的伺服进给系统由伺服驱动电路、伺服驱动装置、机械传动机构及执行部件组成。它的作用是接收数控系统发出的进给速度和位移指令信号，由伺服驱动电路做转换和放大后，经伺服驱动装置（直流、交流伺服电动机，功率步进电动机，电业脉冲马达等）和机械传动机构，驱动机床的工作台、主轴头架等执行部件实现工作进给和快速运动。数控机床的伺服进给系统与一般机床的进给系统有本质的差别，它能根据指令信号精确地控制执行部件的运动与位置，以及几个执行部件按一定规律运动所合成的运动轨迹。AD-25经济型数控机床Z向进给系统的设计的主要内容包括：1.Z向进给系统的总体设计及总体布局。2.根据需求选择伺服电机、联轴器、轴承等。3.校核丝杠的稳定性、强度及变形误差。4.Z向进给系统装置等部件的设计、计算及绘图工作。5.说明书等文件的编写工作。本课题研究的主要目的：1.提高系统机械结构的传动刚度、稳定性。2.采用低而稳定的摩擦传动副。3.提高传动件的刚度、负载能力。在机械制造工业中，中小批及单件生产约占机械加工总量的80%以上，尤其在航空、航天、造船、重型机械和国防等部门,产品的生产批量不大，生产周期要求短，改型频繁，精度要求高，零件形状又很复杂，这就要求加工这些产品的机床设备具有较大的“柔性”，即灵活、通用。如果使用普通机床去制造这类零件，不仅劳动强度度大、效率低，而且精度难以保证，甚至无法加工。因此，提高适用于中小批生产机床的生产效率和自动化程度是机床技术发展的重要方向之一。数字控制机床就是在这样的背景下产生和发展起来的，它为单件小批量生产的精密复杂零件提供了自动化加工手段，为适应产品不断更新换代的需要提供了柔性的自动化设备。第1章绪论1.1数控机车研究的意义AD-25数控车床Z向进给系统的设计是数控车床设计进给系统的一部分，其设计的精确度，准确度直接影响着数控车床质量的好坏，特别是在科学技术日益发展的今天，进给系统设计的稳定性更为重要。Z向进给系统的设计再AD25数控车床的设计中占有着不可替代的作用。我国的数控车床进给系统设计主要包括X,Z向的进给，其中X向主要用于切削，等加工工序中。数控技术对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用。数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品。数控技术是制造自动化的关键基础，是现代制造装备的灵魂核心，是国家工业和国防工业现代化的重要手段，关系到国家战略地位，体现国家综合国力水平，其水平的高低和数控装备的拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志。数控机床是装备制造业的基础，振兴装备制造业首先要振兴数控机床业。一个国家数控机床业的水平已经成为衡量该国制造业水平、工业现代化程度和国家综合竞争力的重要标志，直接关系到国家经济建设和国防安全及战略地位。国务院发布的国务院关于加快振兴装备制造业的若干意见的实施，为我国数控机床制造业提供了很好的发展机遇。数控技术是实现机械制造自动化的关键，直接影响到一个国家的经济发展和综合国力。数控系统作为数控技术的核心部件，其性能的改进及技术的发展给予了机械加工设备以“质”的变化。数控技术的应用不但给传统制造业带来了革命性的变化，使制造业成为工业化的象征，而且随着数控技术的不断发展和应用领域的扩大，他对国计民生的一些重要行业（IT、汽车、轻工、医疗等）的发展起着越来越重要的作用，因为这些行业所需装备的数字化已是现代发展的大趋势。数控技术已经成为现代机械工程的基本技术构成和现代控制工程的基本技术要素，其应用几乎遍及国民经济各个领域，数控技术应用的程度已成为衡量一个国家工业化水平的重要标志之一，所以正确合理地提高设计与使用数控技术，对于提高机床装备的工作品质和技术经济性能具有重要意义。同时能让我们学到的理论知识运用到实践中，提高实践能力,使我们的设计更具实用性。1.2国内外的发展方向数控技术是典型的机电一体化技术，它将微型计算机的信息处理功能和机械的几何运动结合与一体。微型计算机通过数字量去控制机械运动，实现生产过程自动化，从而较好地解决了复杂精密、多品种、中小批量机械零件加工问题，是一种通用、灵活、高效的自动化机床。并且它与普通车床相比有的许多优点：1.自动化程度与生产效率高。2.具有较大的柔性。当加工对象改变时，只需重新编制程序就能非常迅速地从一种零件加工过渡到另一种零件的加工，特别使用于目前品种多、批量小、变化的生产特征。3.加工精度高、加工质量稳定。数控加工的尺寸精度一般在0.0050.01之间，不受零件结构复杂程度和操作者的技术水平的影响。从而废品率大大下降。4.易于建立计算机通信网络。数控机床是使用数字信息作为控制信息，易于与CAD或AM系统连接形成CAD/CAM一体系统，它是柔性制造技术（FMS）、计算机集成系统（CIMS）等现代制造技术的基础。5.便于现代化产管理。这些特点使数控机床在50年代问世后，应用范围从小批量生产发展到大批量生产领域。在未来的制造领域随着技术的不短完善，数控机床价格的下降以及操作维修技术的提高，数控机床将迅速普及。1.2.1国数控机床技术的发展历程、现状与趋势我国从1958年由北京机床研究所和清华大学等单位首先研制数控机床，并试制成功第一台电子管数控机床，从1965年开始研制晶体管数控系统，直到20世纪60年代末和70年代初，研制的数控劈锥铣床、非圆插齿机等获得成功。在引进吸收国外先进技术的基础上北京研究所又开发出BSO3经济型数控技术和BSO4全功能数控系统，航空航天部706所研制出MNC864数控系统等，进而推动了我国数控技术的发展，使我国数控机床在品种、性能上以及水平上均有了新的飞跃。我国数控机床已跨入一个新的发展阶段。我国数控机床产量虽然持续高速增长，而进口量仍很旺盛，我国应根据市场需求和技术发展趋势，积极推进高效、精密为核心的数控机床“um”级工程，加强发展高性能、高可靠性数控功能部件，积极开展复合加工机床，超精密数控机床和可重构制造系统的工程化研究等相关的关键技术。进入21世纪，我国经济与国际全面接轨，进入了一个蓬勃发展的新时期。机床制造业既面临着机械制造业需求水平提升而引发的制造装备发展的良机，也遭遇到加入世界贸易组织后激烈的国际市场竞争的压力，加速推进数控机床的发展是解决机床制造业持续发展的一个关键。随着制造业对数控机床的大量需求以及计算机技术和现代设计技术的飞速进步，数控机床的应用范围还在不断扩大，并且不断发展以更适应生产加工的需要。本文简要分析了数控机床高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、网络化、多轴化、绿色化等发展趋势。1.2.2当前世界数控技术现状和发展趋势国际机床市场的消费主流是数控机床。1998年世界机床进口额中大部分是数控机床，美国进口机床的数控化率达70，我国为60%。目前世界数控机床消费趋势已从初期以数控电加工机床、数控车床、数控铣床为主转向以加工中心、专用数控机床、成套设备为主。国外数控机床的网络化。随着计算机技术、网络技术日益普遍运用，数控机床走向网络化、集成化已成为必然的趋势和方向，互联网进入制造工厂的车间只是时间的问题。从另一角度来看，目前流行的ERP即工厂信息化对于制造业来说，仅仅局限于通常的管理部门（人、财、物、产、供、销）或设计、开发等等上层部分的信息化是远远不够的，工厂、车间的最底层加工设备数控机床不能够连成网络或信息化就必然成为制造业工厂信息化的制约瓶颈，所谓的ERP就比较“虚”没有能够真正地解决制造工厂的最关键的问题。所以，对于面临日益全球化竞争的现代制造工厂来说，第一是要大大提高机床的数控化率，即数控机床必须达到起码的数量或比例；第二就是所拥有的数控机床必须具有双向、高速的联网通讯功能，以保证信息流在工厂、车间之间流通。以FANVC和西门子为代表的数控系统生产厂商已在几年前推出了具有网络功能的数控系统。在这些系统中，除了传统的RS232接口外，还备有以太网接口，为数控机床联网提供了基本条件。由于国外企业的发展水平，数控机床的网络接口功能被定义为用于远程监控、远程诊断。数探机床是支撑先进制造技术的基础，是发达国家竞相培育的宠儿。世界数控机床的发展动向可归纳为下述几点：工序复合化工序复合化是指在一台数控机床上经一次装夹完成多个工序和多表面的加工，以提高加工精度和效率，减少形位误差和加工时间。最先出现的加工中心即是典型的工序复合化机床，它能在一次装夹中完成镗、铣、钻、铰和攻丝等多个工序。其后，车削中心，钻削中心，磨削中心和电加工中心等相继问世。加工中心可通过各类立卧转换的主轴对工件实现除底面以外的五面加工；机床推向市场，使用户得以比原价格低30%40%的价格买到所需的机床。由车削中心能完成回转零件的全部加工。发展较慢的磨床也出现了磨削中心，可在一次装夹中完成内外圆、沟槽、端面、非圆表面的全部磨削工序。精密化的高速化精密化是数控机床发展中始终追求的目标。高速是实现高效加工的重要途径。近十年来，数控机床的高速化成效显著，如加工中心的主轴转速、工作台移动速度和换刀时间分别从80年代中的300040000rmin，10mmin和五至十秒，提高到90年代中的1500050000rmin，80120rmin和一至三秒。不少加工中心的主轴转速甚至达到10000rmin。机床制造厂通过对新型主轴和运动部件的研制，振动和热变形的消减乃至开发如虚拟六轴加工中心和直线电机这类有创新意义的机床或部件，来提高数控机床的精度和速度。低价格化只有在适用前提下追求高精尖才是有生命力的；低价格应是产品开发的重要一环。在这种思想指导下，美国率先而日本紧跟着将低价而实用的数控机床推向市场，使用户得以比原价格低30%40%的价格买到所需的机床。由于采用了诸如零部件通用化，选用价廉物美的配套件，剔除多余功能及采用新技术等措施，机床虽然降价但性能并不降低，有的甚至超过原有的功能。结构和部件的创新为求得数控机床的更大的发展，欧美和日本等国均极为重视机床结构和部件的创新。美国吉丁路易斯公司于1994年首先推出的虚拟六轴无导轨加工中心即是一例。机床以三角形的构架取代了传统的床身和立柱，用可伸缩六条“腿”来支撑并移动主轴对固定的工件加工。比之传统的加工中心，其刚度高五倍，轮廓加工速度高三倍以上，而空间精度要比坐标测量机高五倍以上。直线电机是创新的又一实例。它具有高速和定位准确的优点，因此在美国和日本开始实际应用。柔性化和系统化自80年代起，以数控机床为主体和各类柔性生产系统应运而生。按其规格、自动化程度和控制方式不同，可分为柔性制造单元，柔性制造系统，柔性流水线，独立制造岛，计算机集成制造系统的智能制造系统等。总而言之，目前，数控机床的发展日新月异，高速化、高精度化、复合化、智能化、开放化、并联驱动化、网络化、极端化、绿色化已成为数控机床发展的趋势和方向。中国作为一个制造大国，主要还是依靠劳动力、价格、资源等方面的比较优势，而在产品的技术创新与自主开发方面与国外同行的差距还很大。中国的数控产业不能安于现状，应该抓住机会不断发展，努力发展自己的先进技术，加大技术创新与人才培训力度，提高企业综合服务能力，努力缩短与发达国家之间的差距。力争早日实现数控机床产品从低端到高端、从初级产品加工到高精尖产品制造的转变，实现从中国制造到中国创造、从制造大国到制造强国的转变。第2章AD-25数控车床介绍2.1机床概述2.1.1机床结构1.AD-25系列数控车床底座、床台采用箱形结构及强韧米汉纳（MEHANITE）铸铁（HT-300），一体成型铸造技术铸造，采用高精度进口五面体加工中心一次装夹加工完成，因此具有整体刚性强，机床精度保持性好，使用可靠性高等特点。2.采用高刚性45斜背式床台，排屑方便，床台导轨经中频淬火处理并精密切削，精度好，适合重切削。（也可以根据用户需求配置滚动导轨或镶钢导轨）。滑板滑动面采用塑料贴面工艺，使进给系统的刚性、摩擦阻力等动态特性处于最佳状态。附有分离水槽，彻底杜绝渗漏，易于保养。宽型硬轨设计，导轨LWH为：AD25/625:主导轨：16408050mm导轨间宽度：205mm尾座导轨：9509540mm导轨间宽度：140mmAD25/1000:主导轨：20158050mm导轨间宽度：205mm尾座导轨：13259540mm导轨间宽度：140mmAD25/1500:主导轨：25158050mm导轨间宽度：205mm尾座导轨：18259540mm导轨间宽度：140mmAD25/2000:主导轨：30158050mm导轨间宽度：205mm尾座导轨：23259540mm导轨间宽度：140mm2.1.2刀架AD-25系列数控车床采用10/12工位进口液压(电动)刀架，刀座可在刀盘各个位置上互换。可不抬起左右旋转就近随意换刀，具有换刀速度快（相临换刀时间0.3秒），动作平稳可靠等优点。刀架旋转重复定位精度2。2.1.3主轴1.AD-25系列数控机床的高刚性主轴结构，采用铬钼合金钢，配合大直径P4级（JIS）高精密圆柱滚子轴承及高速斜角接触滚珠轴承（日本NSK轴承，内径130mm），前端固定、后端浮动支撑，可承受径向、轴向及合成负荷。主轴头部规格ISOA2-8主轴内锥孔1：20大头尺寸92mm。2.主轴内部密闭式油脂润滑,可保证主轴高速平稳运转。3.主轴电机采用日本FANUC最新式的30/6000iP型广域高性能交流伺服电机,无级变速,功率18.5/15KW,扭矩输出大、范围宽,低转速即有高扭矩的输出,适合重切削。4.主轴箱无齿轮结构,大大降低了噪音及震动,主轴电机与主轴采用高韧性同步齿型带有效传动,防止打滑;皮带轮并做消音处理,使高速重切削时噪音降至最低。5.采用台湾亿川10自定心中实卡盘及高速油缸,并配有脚踏开关,工件装夹方便,安全可靠.粗加工时采用硬爪,精加工时可采用软爪。另外也可以选装日本、台湾、国产的中空、浮动卡盘、油缸等。6.机床操作面板上装有负载表,便于操作者随时观察主轴负载(功率)变化情况,提高机床使用效率。2.1.4X、Z轴传动1.X、Z轴进给传动采用名牌大直径、高精度滚珠丝杠,并施以预压预拉,两端配置滚珠丝杠专用高精密斜角滚珠轴承,确保运动和位置精度。快移速度:X轴12m/min,Z轴15m/min。滚珠丝杠规格:AD25/625/1000/1500：X轴286L(滚珠直径)Z轴4010L(滚珠直径)AD25/2000：X轴286L(滚珠直径)Z轴4510L(滚珠直径)滚珠丝杠精度:C3级(JIS)2.X、Z轴导轨经中频淬火处理,硬度达到HRC52-58,然后再精密磨削,运动面贴覆耐磨材料TURCITE-B,确保机床进给精度与刚性的最佳组合。3.自动导轨润滑系统,全程强制润滑,把摩擦降至最低,并有不锈钢伸缩罩保护导轨面。4.X、Z轴均采用FANUC系列AC电机直接驱动,X轴电机功率1.6KW、Z轴电机功率3.0KW。没有皮带及齿轮传动,避免了背隙及震动的产生。机床出厂前采用英国雷尼绍激光检测进行动态精度检测和补偿,因而机床具有较高的定位精度。2.1.5尾座1.机床采用标准液压尾座,尾座套筒可编程控制,尾座体移动通过销轴由拖板带动。根据用户需求也可提供可程控尾座、内置旋转活络顶尖等(特殊配置)。2.尾座导轨WH为:9540mm,尾座套筒直径85mm,套筒锥孔MT-5,因此,尾座具有足够的刚性。2.1.6液压系统1.机床液压系统采用进口元件控制变量泵(台湾)系统,保证机床能源最节省。在夹紧、顶紧工作时,流量输入,作有用功;在正常切削时，流量为零，只提供压力保证，功率消耗几乎为零；因此,系统发热最小。系统额该泵定压力45kg.f/cm,夹紧压力可调，视工件大小、材质及刚性而自行调整。可在5-40C环境温度范围内正常工作，并保持机床精度稳定。2.系统基础件底板块，除提供上述功能外，还具备安装另外二组控制元件的功能。2.1.7润滑系统采用集中式润滑系统，全自动强制润滑，保证机床快速移动能力及高的定位精度。2.1.8安全保护1.AD-25系列数控车床具有全护罩防护，并考虑多项安全保护措施，如：电控柜安全装置，安全操作门，操作门的强化玻璃设计，确保机械及人身之安全，符合ISO9000及CE之标准。2.Z轴不锈钢伸缩护罩，采用斜背式设计，使排屑方便。此外切屑装置采用多层过滤，以免铁屑影响切削液进出。3.当机床遇到意外突然断电或自身故障时，由于控制电路的特殊设计，机床可动进给轴，冷却电机等如已在“起动”状态者，将进入“停止”状态；如已进入“停止”状态的则不可自行进入起动状态，确保了机床安全。另外由于机床计算机内的控制程序是“固化”在芯片中的，而零件加工程序是由电池供电保护的，所以意外断电或故障时，不会丢失计算机内存储的程序菜单。假如来电以后，操作人员只有将刀架手动回到原位，才能重新启动机床，防止了机床撞击事故的发生。4.机床具有报警装置及紧急停止安全按钮，可防止各种突发故障给机床造成损坏。由于软件的合理设计，报警可通过显示器显示文字及报警号，通过操作面板的指示灯指示，还可以通过机床上部的旋转指示灯指示。机床根据情况将报警的处理方式分为三类：对紧急报警实行“急停”；对一般报警实行“进给保持”；对操作错误只进行“指示”。5.排屑机与切削液水箱采用分离式设计，使操作者容易清洗及保养。6.操作面板距离地面1350mm，高度适中，符合人体工程学，使操作者更容易操作和了解机床运转情况。2.1.9其它AD-25系列数控车床具有良好的功能扩展性:可追加C轴扩展为车削中心;可追加在线检测功能、液压夹紧力分级自动调整功能;另外还可根据用户特殊需要增设棒料输送器、自动门等自动化外围装置。2.2机床结构图图2.1机床外观尺寸图2.3主要用途和使用范围本机床属于半闭环控制系统的双主轴数控车床，适宜加工各种形状复杂的轴、套、盘类零件，如车削内、外圆柱面、圆锥面、圆弧面、端面、切槽、倒角、车螺纹等的加工；在机床设计中对主轴、床身、床鞍的刚度进行合理分配，大大提高了整机的刚性，确保了高速运转、重切时的稳定性，本机床的加工精度为IT5IT6，表面粗糙度R0.4（有色金属），R0.8（黑色金属）。工艺适应性强，效率高，精度高，质量高，是理想的机械加工设备。2.4机床规格和技术参数2.4.1规格参数表2.1规格参数部位项目AD-25DS规格床身最大旋径600mm床鞍最大旋径450mm两卡盘端面距离620mm最大切削直径420mm能力范围最大切削长度500mmX轴行程250mmZ轴行程750mmX轴移动速度18000mm/minZ轴移动速度20000mm/min手轮0.001mm/0.01mm/0.1mm行程与进给X、Z进给速度1260mm/min主轴转速35-3500rpm主轴鼻端A2-8主轴孔径85mm主轴油压卡盘通管直径72mm前轴承内径130mm刀座数目12刀具适合高度25mm钻孔直径40mm刀塔换刀时间1.0sec副主轴行程550mm副主轴通孔62.5mm副主轴副主轴鼻端A2-6主轴电机AC18.5/15KWX轴进给电机AC1.6KWZ轴进给电机AC3.0KW副主轴进给电机AC3.0KW电机副主轴电机AC11/9KW功率消耗功率量40KVA冷却液容量100L冷却系统马达型式0.18KW(1HP)2.4.2有效动作范围图2.2有效动作范围图2.5传动系统图2.3传动系统及丝杠轴承位置图表2.2轴承明细表序号型号规格数量1NN3024MBKRCC1P512018046136006VVNS730551324130BA10XDBLP4A13020031.525NN3026MBKRCC1P4130200521630TAC62BDFDPN7A306215376206C2P530TAC62BSUPN7B30621630621511930TAC62BDTPN7A6206C2P5306215306216211120TAC47BDFDPN7A20471521330TAC62BDTPN7A6206C2P5306215306216211530TAC62BDFDPN7A306215318NN3018TBKRCC0P490140371196005ZZ2547122207020A5TYNDBLP410015045121NN3020TBKRCC0P4100150371注：轴承均采用日本NSK系列表2.3滚珠丝杆明细表表2.4传动带明细表序号1221617规格HTD2240-8M-20396XL025UK3V-1050334L-050数量5161序号8（Z向丝杆副）10（X向丝杆副）14（副主轴丝杆）零件号AD25DS.01002AD25.05019AD25DS.01003规格GQ40101475GQ286804GQ401016082.6润滑系统为保证机床正常运转和延长使用寿命，机床所有相互磨擦的零件均需经常地、及时地给予润滑。对于导轨、轴承和其它活动部位来说，润滑油是非常的重要，请根据下表所建议牌号，定期添加或更换润滑油。表2.5主轴润滑表1.主轴轴箱仅包含主轴而无齿轮与其他活动零件。主轴箱中的主轴轴承已用高等级黄油作永久润滑。具有耐高/低温（-60C至130C）高速（10000rpm）和较强的作业寿命的特性，不须作定期添加或更换。2.刀塔是以专用润滑脂作为润滑，不须加添其他润滑油，此为永久性润滑而不须更3.卡盘使用黄油作为润滑，补充黄油于卡盘的滑道槽每天一次。4.润滑泵（X和Z轴丝杠、导轨的润滑）系统采用循环泵，它输送润滑油至X、Z轴、和副主轴的导轨表面，X、Z轴滚珠丝杠，副主轴滚珠丝杠各个润滑点。润滑油箱有三公升的容量，内有一浮筒开关和压力开关用来检查内容量和润滑油压力；当润滑油油量不足时，机床系统会发出警示指令要求添加润滑油。标准润滑油：32号润滑油润滑部分润滑方式润滑频率建议使用油牌号主轴箱黄油（内封）（无须）ISOFLEX-NBU15卡盘黄油（注射）每日一次ZL-1号脂刀塔黄油（内封）（无须）RETINAXAM润滑泵（X轴和Z轴滚珠丝杠、R轴和导轨、液压中心架）压力润滑间歇润滑32号润滑油集中润滑原理图如图示：图2.4集中润滑原理图2.7冷却系统机床的冷却系统采用大规格冷却泵，使用灵活方便，采用宜人化操作，操作者只须按下操作面板上冷却启动按钮或通过程序指令，即可接通安装在机床冷却水箱上的冷却泵，水泵转动并将冷却液经过外钢丝高压橡胶软管输送至液压刀塔的刀盘上，冷却液从刀盘上或持刀座上直接喷到刀具上，实现最佳冷却效果。第3章AD-25的Z轴进给的设计和校核3.1丝杠的设计与校核3.1.1选择丝杠的规格1.滚珠丝杠副的导程P参考文献公式（9-1）可知，1(3-1)mniV10)5/(10/V-Z向快移速度；N-Z向电机最高转速；传动比；1i2.载荷与转速机床定位精度0.020mm，重复定位精度0.010mm,由于考虑到加工精度，实际上切削力由下面经验公式计算。参考文献公式（4-13）可知，8外圆主切削力（N）按经验公式估算：yF(3-2)NksztCpzyx327605.18.90.13.051475Nyx6Fyz8丝杠轴向载荷(3-3)NGFfkxyz256019532704.168.g2移动部件的重量，取值G=6000N；直线导轨摩擦系数；04.f颠覆力矩影响系数；1k平均载荷为：(3-4)NFm1583/2最大进给时，丝杠转速为1260/10=126r/min,最小进给时，为1r/min,平均转速：min/3.84/126rn丝杠的平均寿命取小时。20hL3.额定载荷KNfFlnCvawmkam4.1562.01358203.846.3(3-5)查表轻微冲击系数精度等级系数.1wfaf可靠性系数62.0vf4.确定允许的最小螺纹底径丝杠允许的最大轴向变形量：(1/31/4)重复定位精度(1/31/4)0.010=0.0031(1/41/5)定位精度(1/41/5)0.020=0.004取，m03.1丝杠支承形式为两端固定,两个固定支承之间的距离L=1790mm，由此，(3-6)mmFLEd0039.1E杨氏弹性模量；25/10.2N估算的归主丝杠最大允许轴向变形量；m导轨静摩擦力（为静摩擦系数），0FGF0；G485.L两个固定支撑之间的距离；由此，得最小螺纹底径。md65.确定丝杠的规格查滚珠丝杠样本，选择内循环垫片式预紧螺母形式丝杠FFZD4012-4,Ph=12mm，=36.5KN，d=40mm，刚度值909N/mm，为内循环浮动式，精度为P3级。aC3.1.2丝杠的校核1.滚珠丝杠疲劳强度的验算确定滚珠丝杠副预紧力(3-7)NFp75123/1/max取预紧力。NFp150滚珠丝杠疲劳强度的计算滚珠丝杠的当量动载荷为mC(3-8)KNfLFaw5.36924.89.01751833为轴向平均载荷（N）由（3-4）=1581NmFmF取h=15000h(3-9)87.5103.846106hnLav取=1.29.0afwf2.滚珠丝杠刚度验算丝杠的拉伸变形量1根据最大牵引力为2252N，D0=40mm，L0=10mm可算出：L=0.58104mm，(3-10)EFm5.1962.24式中：E材料弹性模数，对钢E=20.6104（N/mm）；F滚珠丝杠截面积（按内径计算）；F=3.1428=2461.76；22L滚珠丝杠的导程（mm）；0L=0.0581051790=mm10L310.由于两端均采用角接触推力球轴承，且丝杠又进行了预拉伸，故其拉压刚度可以提高4倍。其实际变形量为：10.25mm13026.滚珠与螺纹滚道间接触变形2=0.0013（3-320ZFdym11）F轴向工作负载N；md0滚珠直径mm；Fy预紧力Kgf；Z滚珠数量Z=Z圈数列数=24.7222.5=123.6；Z一圈的滚珠数；Z=3.1450/6.35=24.72；=0.00132320ZFdym=0.0013=0.0030mm(3-12)31576.8支撑滚珠丝杠轴承的轴向接触变形为更好的承受轴向力，两组均采用日本的NSK精密角接触球轴承，型号：30TAC62BDFDPN7A。查轴承样本可知。m03.3根据以上计算：=+2+3=0.00026+0.003+0.003=0.00826mm1/2（定位精度）102.=0.010故符合要求。3.稳定性校核(1)计算临界负载FK（N）(3-13)2212/23807906.14.3LEIfmNk式中：E材料弹性模量，钢：E=；1/.I截面惯性矩（cm）丝杠：I=d14/64=26.04；d1为丝杠内径；L丝杠两支承端距离（cm）；f丝杠支承方式系数，因为丝杠两端固定，且用双推轴承f2=4.00；可见F远大于，因此滚珠丝杠不会产生失稳。max(2)临界转速参考文献可知，2(3-14)222max30910crccffdEInknLAL式中:A丝杠最小横截面：2422106.354d丝杠截面最小直径；2d临界转速计算长度：；cLmLc130安全系数，一般取；2k2.8k材料的密度：；37.5/g丝杠支承方式系数，查表得；2f0.42fmin/150min/391.15.90axrrncr所选丝杠满足要求。（3）丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率丝杠系统的轴向拉压系统刚度Ke的计算公式：参考文献两端固定：17(3-15)111(/)4eBcHSNm式中：Ke滚珠丝杠副的拉压系统刚度(N/m)；KH螺母座的刚度(N/m)；Kc丝杠副内滚道的接触刚度(N/m)；KS丝杠本身的拉压刚度(N/m)；KB轴承的接触刚度(N/m)。丝杠副内滚道的接触刚度可查滚珠丝杠副型号样本。轴承的接触刚度可查轴承型号样本。螺母座的刚度可近似估算为1000。丝杠本身的拉压刚度。对丝杠支承组合方式为两端固定的方式：(3-16)610/sAElKNma式中：A为丝杠最小横截面，；2()4AdmE为材料的弹性模量，E=2.061011(N/m2)；L为两支承间距(m)；A为螺母至轴向固定处的距离(m)。已知：轴承的接触刚度，丝杠螺母的接触刚度，螺108/BKNm716./CKNm母座刚度。丝杠的最小拉压刚度：10/HKNm/6.153)4.0791(.79.626914in.841eKmNe/1305丝杠系统轴向拉压振动的固有频率：(3-17)/eBKrads式中m为丝杠末端的运动部件与工件的质量和(N/m)；Ke为丝杠系统的轴向拉压系统刚度(N/m)。srsrmKeB/25)60/1(/67801.35显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于，能满足要求。/24.传动精度计算滚珠丝杠的拉压刚度：参考文献175页，1(3-18)24sdEKL导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中L值分别为1480mm和140mm。最大与最小机械传动刚度：mNK/8.13048.162035.61minmNK/9.14014.06235.61max最大和最小机械传动刚度：参考文献公式（9-25）可知，1mNKKBC/12.08/17.6/8.13/mininBC/4.3018/7.6/9.14/maxax由机械传动装置引起的定位误差为：(3-19)0min0ax()kFKK51.4312.4对于3级滚珠丝杠，其任意300mm导程公差为，机床定位精度，所以,，可以满足由于传动刚度变化所引起的定位m0/2.k5/20误差小于（1/31/5）机床定位精度的要求。再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进一步提高。3.2确定滚珠丝杠支承用的轴承代号、规格由丝杠的设计可知，丝杠两端的轴承主要用于承受轴向力，并且承受有径向力，根据机械设计手册，可知选用角接触球轴承。丝杠两端尺寸，可知选用轴承的内径。m30md30轴承采用成对安装方式，轴承不易过厚，选择厚度较小，查机械设计手册，选60度角接触球轴承厚度为15mm。丝杠高速运转，会产生大量的热量，为了具有更好的润滑性能和散热性能，应选用外径/内径比较大的轴承。这种轴承承载能力强，变形系数小，横向空间大，有利于润滑油流动带走产生的热量，减少热变形和磨损。查机械设计手册，选角接触球轴承外径为62mm。轴承承受的轴向载荷F=2252N，maxF预紧力，NFp150滚珠丝杠支撑形式采用NSK系列，所选用的轴承型号为：30TAC62BDTPN7A，其额定动载荷为22.1KN。轴承寿命：参考文献公式（13-5)可知，1(3-20)hPCnLh204391375210.8466其中mpF则所选轴承符合要求。滚珠丝杠支承形式采用二端固定支承，选用NSK系统两端均采用60度角接触球轴承，型号30TCA62BDTPN7A3.3电机的选择伺服电动机的主参数是功率。但是选择伺服电机却不按功率，而是根据下面指标选择1.最大切削