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數(shù)控技術(shù)和數(shù)控加工中心的誕生標(biāo)志著生產(chǎn)和控制領(lǐng)域的一個(gè)嶄新時(shí)代的到來(lái)。數(shù)控加工中心作為初加工設(shè)備，主要用于材料切割下料。從適用行業(yè)及企業(yè)來(lái)晉，數(shù)控加工中心重點(diǎn)發(fā)展高速、精密數(shù)控加工中心和高速;"高精度數(shù)控加工中心及高速、高精度立臥式加工中心等。

1方案確定

本文以XKA⁵⁷⁵〇數(shù)控立式加工中心為例，工作臺(tái)的垂直方向進(jìn)給傳

動(dòng)系統(tǒng)，是由交流伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)速比為1: ²的一對(duì)梯形齒形同步帶輪，將-動(dòng)傳到軸，再將運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)至導(dǎo)程為6mm的滾珠絲杠，帶運(yùn)動(dòng)。垂直方向通過(guò)制動(dòng)器帶動(dòng)軸上的錐齒輪從而實(shí)現(xiàn)滾珠絲杠的減速和停止。橫向進(jìn)給是由交流伺服電動(dòng)機(jī)通過(guò)速比為_{1: 2}的一對(duì)梯形齒形同步帶輪，將運(yùn)動(dòng)傳動(dòng)至導(dǎo)程為⁵mm的滾珠絲杠從而帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)XKA⁵⁷⁵〇數(shù)控立式加工中心的技術(shù)參數(shù)，加工中心外形尺寸(長(zhǎng)X寬X高）、工作臺(tái)面積（寬X長(zhǎng)）、工作臺(tái)縱向行程、滑枕橫向行程、工作臺(tái)垂直行程、主軸端面到工作臺(tái)面距離、主軸中心線到床身立導(dǎo)軌面距離、主軸轉(zhuǎn)速、工作臺(tái)的大行程、進(jìn)給速度、快速移動(dòng)速度和電動(dòng)機(jī)功率，確定了垂直進(jìn)給的系統(tǒng)傳動(dòng)方案和橫向進(jìn)給的系統(tǒng)傳動(dòng)方案。

2垂直進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

根據(jù)何服電機(jī)大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩，不得超過(guò)電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩等選用要求，選擇垂直方向伺服電機(jī)為1FT5-102-0AA01，重量為31kg,慣性矩 J=Ul*10_⁴kg.m² 額定轉(zhuǎn)速 nN=1200r/min，靜扭矩 M0=27N.m。根據(jù)選用的電機(jī)參數(shù)，對(duì)加工中心垂直進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了傳動(dòng)比的分配、滾珠絲杠的設(shè)計(jì)和安裝設(shè)計(jì)，垂直進(jìn)給絲杠所受軸向載荷分析、滾珠絲杠尺寸計(jì)算、切削力計(jì)算、大載荷Fmax計(jì)算、垂直方向?qū)к壞Σ亮τ?jì)算、滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力計(jì)算和垂直方向?qū)к壞Σ亮τ?jì)算，設(shè)計(jì)出絲杠的安裝及裝配圖。

通過(guò)對(duì)傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算、傳動(dòng)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)和運(yùn)動(dòng)參數(shù)計(jì)算，梯形同步帶參數(shù)計(jì)算，進(jìn)行了梯形同步帶的設(shè)計(jì)。通過(guò)錐齒輪的參數(shù)選擇，按齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、幾何尺寸計(jì)算、按齒面接觸強(qiáng)度校核，按齒根抗彎強(qiáng)度校核進(jìn)行了錐齒輪的設(shè)計(jì)，并對(duì)交流伺服電機(jī)進(jìn)行了校核和傳動(dòng)軸的設(shè)計(jì)。后，進(jìn)行軸承的校核和制動(dòng)器的設(shè)計(jì)之后，將所有零件裝配，設(shè)計(jì)得到垂直進(jìn)給系統(tǒng)三維傳動(dòng)裝配圖，如圖1所示。

本節(jié)主要內(nèi)容是垂直進(jìn)給系統(tǒng)中各個(gè)零部件基本結(jié)構(gòu)、基本尺寸

進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)、計(jì)算，并利用Pro/E對(duì)數(shù)控加工中心的結(jié)構(gòu)進(jìn)行三維建模。

此設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 XKAOTO加工中心升降臺(tái)垂直進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)路線，使用高效率的梯形同步帶和錐齒輪傳動(dòng)，但是方案還是有待改善，可以使用聯(lián)軸器將傳動(dòng)軸與交流伺服電機(jī)相連，實(shí)現(xiàn)更準(zhǔn)確更有效的傳動(dòng)。

3橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)橫向進(jìn)給系統(tǒng)主切削力計(jì)箅、各切削分力計(jì)算、導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算、滾珠絲桿螺母副的軸向負(fù)載力計(jì)算、絲杠導(dǎo)程及長(zhǎng)度計(jì)算、作用在絲杠上的大動(dòng)負(fù)荷Ca計(jì)算、滾珠絲杠的穩(wěn)壓校核、剛度的驗(yàn)算和效率計(jì)算等參數(shù)計(jì)算，設(shè)計(jì)出滾珠絲桿螺母副的軸向載荷圖。

—^進(jìn)行了何服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇和梯形同步帶的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)出如圖²所示橫向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)絲杠的三維裝配圖。本節(jié)主要內(nèi)容是橫向進(jìn)給系統(tǒng)中各個(gè)零部件的參數(shù)設(shè)計(jì)和校核，后使用CAD與Pro/E制圖軟件畫出了零件圖和裝配圖，并對(duì)圖形進(jìn)行了分析。缺點(diǎn)在于使fl]「梯形同步帶進(jìn)行過(guò)渡傳動(dòng)，可以直接將滾珠絲杠與交流伺服電機(jī)軸相連，提高傳動(dòng)效率，同時(shí)降低成本，也使XKA5750的橫向進(jìn)給的傳動(dòng)更合理。

4結(jié)論

本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了 XKA加工中心升降臺(tái)的垂直進(jìn)給和橫向進(jìn)給傳動(dòng)。創(chuàng)新之處是使用了滾珠絲杠副，摒棄了以往的滑動(dòng)絲杠副的傳動(dòng)，具有軸向剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、傳動(dòng)精度高、不易磨損、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但是由于滾珠絲杠不能自鎖，具有傳動(dòng)的可逆性，所以在垂直傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中使用了制動(dòng)器。垂直進(jìn)給方向中可以不使用梯形同步帶，而使用聯(lián)軸器將傳動(dòng)軸與交流何服電機(jī)相連，這個(gè)方案更經(jīng)濟(jì)，效率更高。橫向進(jìn)給方向中也可以去掉梯形同步帶部分，直接將滾^坌二與交流何服電機(jī)相連，同樣可以將交流何服電機(jī)改為步進(jìn)電機(jī)更經(jīng)濟(jì)，更合理，效率更高。