数控铣床x-y工作台的设计毕业设计论文

数控铣床x-y工作台的设计毕业设计论文内容摘要：

小空隙，可使滚道底部与滚珠不接触，并能储存一定的润滑油以减少摩擦磨损。 由于加工其型面的砂轮修整和加工、检验均比较困难，故加工成本较高。 滚珠丝杠副中的滚珠循环方式有内循环和外循环两种，区别见表 31。 表 31滚珠的循环方式 类别 形式 特点 内循环 优点 :返回通道短 ,一个循环只有一圈钢球 ,流畅性好 ,摩擦损失小 ,效率高 ,径向尺寸小 ,刚性好 缺点 :返向器钢球返回通道的曲面加工复杂 外循环 端盖式 优点 :结构紧凑 ,工艺性好 缺点 :循环回路长 ,流畅性差 ,钢球通过短槽时易卡住 螺旋槽式 优点 :结构简单 ,制造方便 ,承载能力大 缺点 :钢球流畅性较差 ,挡珠器较易磨损 插管式 优点 :结构简单 ,工艺性好 ,钢球的流畅性好 ,应用较广 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 10 缺点 :凸出式的插管凸出于螺母外部 ,径向尺寸较大 滚珠丝杠副轴向间隙的调整和预紧 滚珠丝杠副在负载时，其滚 珠与滚道面接触点处将产生弹性变形。 换向时，其轴向间隙会引起空回。 这种空回是非连续的，既影响传动精度，又影响系统的稳定性。 单螺母丝杆螺母副的间隙消除相当困难。 实际应用中，常采用以下几种调整预紧方法见表 32。 表 32常用的调整预紧方法 调整预紧方式 特点 双螺母螺纹预紧调整式 结构简单、刚性好、预紧可调，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。 双螺母齿差预紧调整式 可实现定量调整即可进行精密微调，使用中调整方便。 双螺母垫片调整预紧式 结构简单刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。 弹簧式自动调 整预紧式 能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低，适合用于轻载场合。 单螺母变位倒程自顶预紧式和单螺母滚珠过赢预紧式 结构简单紧凑，但在使用中不能调整，且制造困难。 根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。 例如，当允许有间隙存在时可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；当必需有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需要在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧 式结构。 考虑到设计的所设计的工作台有良好的防尘条件且只需要在装配时调整间隙及预紧力，故采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式。 滚珠丝杠副的密封与润滑 滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度、延长其使用寿命。 密封圈有接触式和非接触式两种，将其装在滚珠螺母两端即可。 非接触式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其内孔螺纹表面与丝杠螺纹之间略有间隙，故又称迷宫式密封圈。 接触式密封圈用具有弹性的耐油橡胶或尼龙等材料制成，因此有接触压 力并产生一定的摩擦力矩，但其防尘效果好。 常用的润滑剂有润滑油和润徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 11 滑脂两类。 润滑脂一般在装配是放进滚珠螺母滚道内定期润滑，而使用润滑油时应注意经常通过注油孔注油。 防护套的形式有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板。 其材料有耐油塑料、人造革等。 初选滚珠丝杠副数据见下表： 公称直径 /mm 导程 /mm 余量 /mm 节距 /mm 25 5 20 8 根据丝杠的工作行程初选丝杠的工作长度： 初选 X方向丝杠的工作长度为 410mm 初选 Y方向丝杠的工作长度为 460mm 滚珠丝杠的工作载荷计算公式为： MAHFC KKKKF  式（ ） 由条件，查《机电一体化系统设计》取 FK =，取 HK =， 取 D 精度，取 AK =， X方向丝杠工作载荷： XF = 600=864N Y方向丝杠工作载荷： YF = 600=864N 额定动载荷值 Ca 计算： 导程初选为 5mm，则 m in/r2020/1 0 0 0n m  m in/r2 0 0 05/1 0 0 0 0n m a x  Ca = 34hmC nF L=864  3 16000200 5011N 根据 Ca 值选择滚珠丝杠副 ， 假设选用按滚珠丝杠副的额定动载荷 Ca 等于或稍大于 Ca 的原则，查表选以下型号规格： Ca=5011N 公称直径 D=25mm 导程 P=5mm 螺旋角 833 。  滚珠直径  计算可得： 滚道半径 R= 0  dR 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 12 偏心距0 ( ) ( ) R mm     丝杠内径10 22 mm  1）由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳 ,所以在设计时应验算其安全系数 S，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数。 丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷22()acr EIF l 其中 E=206Gpa L= 44 841 1064 64a dIm     取23  则2 9 8 52206 10 10 102( )3crFN      安全系数5 1 10crmFS F    查表可得 [S]= S[S] 丝杠是安全的 ,不会失稳 2） 速 长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速— 临界转速 crn ，要求丝杠的最大转速 crnmaxn   m i n/32uldf5011n22212ccr   所以 crnmaxn 所以丝杠不会发生共振 3） 此外滚珠丝杠副还受 Dn 值的限制，通常要求： Dn 4107 mm/min Dn=25 m i n/mm105m i n/mm200 3 min/mm107 4 4)滚珠丝杠在工作负载 F(N)和转矩 T(Nm)共同作用下引起每个导程的变形量为： 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 13 20 2 CpF pTL EA GJ   式（ ） 式中， A 为丝 杠 截面 积 ， A  ；221 md41 CJ为 丝 杠 的 极 惯性 矩 ，  ；441 md321 CJ G 为丝杠切变模量，对钢 G= a。 T(N  m)为转矩，0 tan( )2mDTF  式中  为摩擦角 ，其正切函数值为摩擦系数； mF 为平均工作载荷 .取摩擦系数为 tan ,则得84     mNmNT  3。 按最不利的情况取 (F= mF ) umG TE FGJTEAFLC241222120 pp   3 20   LL 通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的 1/2,即 11 1022 mm m    该丝杠的 满足上式，所以其刚度可满足要求。 5)效率验算： 39。 39。 tan tan338 ( ) tan(338 840)        要求在 90%95%之间，所以该丝杠副合格 . 经上述计算验证， 各项性能均符合题目要求，可选。 支承方式的选择 滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷来自于丝杠的自重。 因此，滚珠丝杠的轴向刚度和位移精度要求很高。 滚珠丝杠的支承方式有以下几种： 1） 固定 — 固定，适用于高转速、高精度的丝杠； 2） 固定 — 游动，适用于中转速、高精度的丝杠； 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 14 3） 固定 — 自由适用于低转速、中精度、短轴向的丝杠。 考虑到设计要求中转速、高精度，这里我们选择固定 — 游动的支承方式。 固定断采用轴承连接。 轴承的选择 轴承的分类 轴承可以分为标准滚动轴承、非标滚动轴承、静压轴承和磁悬浮轴承。 滚珠丝杠一般配用标准滚动轴承。 滚动轴承已标准化系列化，有向心轴承、向心推力轴承和推力轴承，共十种类型。 滚动轴承一般 由内圈、外圈、滚动体和保持架（俗称四大件）组成。 在轴承设计中应根据承载的大小、旋转精度、刚度、转速等要求选用合 适的轴承类型。 举例如下： 1） 深沟球轴承。 轴系用球轴承有单列向心球轴承和角接触轴承。 前者一般不能承受轴向力，且间隙不能调整，常用于旋转精度和刚度要求不够的场合。 后者既能承受径向载荷也能承受轴向载荷；并可以通过内外围之间的相对位移来调整其大小。 因此在轻载时应用广泛。 2） 双列向心短圆柱滚子轴承。 此类轴承一般分为两种一种是滚道开在内圈上，一种是滚道开在外圈上。 这两种轴承的圆柱滚子数目多、密度大，分两列交叉排列，旋转时支承刚度变化小，内圈上均有 1:12 的锥孔与带锥度 的轴颈配合，内圈相对于轴颈作轴向移动时，内圈被涨大，从 而可调整轴承的径向间隙或实现预紧；因此，其承载能力大、支承刚度高，但只能承受径向载荷，与其他推力轴承组合使用，可用于较大载荷、较高转速场合。 3） 圆锥滚子轴承。 圆锥滚子轴承由内圈、外圈、格圈和圆锥滚子组成。 该轴承能承受较大载荷，用其代替短圆柱滚子轴承和推力轴承，则刚度提高，虽极限转速有所降低，但仍能达到高精度的要求。 4） 推力轴承。 推力轴承一般轴向承载能力很强，支承刚度很大，但极限转速较低，运动造势较大。 轴承的选择 考虑到轻载初选。 60 接触角推力角接触轴承代号 7202AC 型数据见下表： 表 33角接触轴承的数据 d(mm) D(mm) B(mm) minad(mm) maxaD(mm) maxar(mm) 2d (mm) 2D (mm) minr (mm) rC (kN) orC (kN) 15 32 9 徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 15 该轴承是与滚珠丝杠专配的轴承其主要特点是：既能承受轴向载荷又能承受径向载荷，接触角大、钢球多、刚度高。 轴承的校核 基本额定动载荷： NCC rr 9 9 8 06 2 5 022  取滚动轴承当量动载荷 X的值： X=1， Y= 则当量动载荷为： NYFXFfP ard 1 2 5 7)2 0 6 41()(  轴承寿命的计算： hPCnL rh )12579980(25016670)(16670 310   轴承的预期寿命取 hL =25000h 额定动载荷的计算： 89 6016 670 25025 00012 8716 670n 33 hr  LPC N9980N 所以选择的的轴承可以满足寿命和强度的的要求。 轴承的润滑与配合 滚动轴承的润滑目的是减少轴承内部摩擦及摩损，防止烧粘、其润滑效用如下 ： 1） 减少摩擦及摩损。 在构成轴承的套圈、滚动体及保持器的相互接触部分， 防止金属接触，减少摩擦、磨损。 2） 延长疲劳寿命。 轴承的滚动疲劳寿命，在旋转中，滚动接触面润滑良好，则延长。 相反地，油粘度低，润滑油膜厚度不好，则缩短。 3） 排出摩擦热、冷却。 循环给油法等可以用油排出由摩擦发生的热，或由外部传来的热，冷却。 防止轴承过热，防止润滑油自身老化。 4） 其他 也有防止异物侵入轴承内部，或防止生锈、腐蚀之效果。 轴承的润滑方法，分为脂润滑和油润滑。 为了使轴承很好地发挥机能，首先，徐州工程学院毕业设计 (论文 ) 16 要选择适合使用条件、使用目的的润滑方法。 若只考虑润滑，油润滑的润滑性占优势。 但是，脂润滑有可以简化轴承周围结构的特长，将脂润滑和油润滑的利弊比较。 滚动轴承的套圈与轴和座孔之间应选择适当的配合，以保证轴的旋转精度和 轴承的周向固定。 滚动轴承是标准零件，因此，轴承内圈与轴颈的配合采用基孔 制，轴承外圈与座孔的配合采用基轴制。 为了防止轴颈与内圈在旋转时有相对运 动，轴承内圈与轴颈一般选用 m m n p r js5 等较紧的配合。 轴承外圈 与座孔一般选用 J K M H7 等较松的配合。 配合选择取决于载荷大小、方向和性质；轴承类型、尺寸和精度；轴承游隙以及其他因素。 具体 选用可参考机械设计手册。 轴承使用注意事项 与一般的机械零件相比，滚动轴承的精度较高，因此使用时也相应地应小心谨慎。 1）保持轴承及其周边的清洁 2）使用时仔细认真 3）若使用。