发布时间 : 星期四 文章立式数控铣床进给传动系统设计更新完毕开始阅读
中北大学课程设计说明书
目录
1.概述 ........................................................................ 1
1.1技术要求 ............................................................... 1 1.2总体设计方案 ........................................................... 1 2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 .................................................. 1
2.1主切削力及其切削分力计算 ............................................... 1 2.2导轨摩擦力的计算 ....................................................... 2 2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 ......................................... 2 2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 ......................................... 3 3.工作台部件的装配图设计 ...................................................... 7 4.滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 ................................................ 7
4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验 ....................................... 7 4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验 ........................................... 7 4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验 ........................................... 8 5.计算机械传动系统的刚度 ...................................................... 8
5.1机械传动系统的刚度计算 ................................................. 8 5.2滚珠丝杠螺母副扭转刚度的计算 ........................................... 9 6.驱动电动机的选型与计算 ...................................................... 9
6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量。 ....................................... 9 6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩 ........................................ 10 6.3 计算坐标轴折算到电动机轴上的各种所需力矩 .............................. 11 6.4选择驱动电动机的型号 .................................................. 12 7.确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 ..................................... 12
7.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 .......................................... 12 7.2滚珠丝杠螺母副的规格型号 .............................................. 13 8. 课程设计总结 .............................................................. 13 9.参考文献 ................................................................... 13
0
中北大学课程设计说明书
1.概述
1.1技术要求
工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。切削状况如下：
数控铣床的切削状况
切削方式 强力切削 一般切削 精加工切削 快速进给 1.2总体设计方案
为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：
（1） 工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。
（2） 工作台导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动画面上贴聚四氟乙烯导轨板。同
时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴膜。
（3） 对滚珠丝杠螺母副采用预紧，并对滚珠丝杠进行拉伸预。 （4） 采用伺服电动机驱动。
（5） 采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。
进给速度 0.6 0.8 1 20 时间比例（%） 10 30 50 10 备注 主电动机满功率条件下切削 粗加工 精加工 空载条件下工作台快速进给 2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算
2.1主切削力及其切削分力计算 （1）计算主切削力Fz。
根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径D=125mm），
1
中北大学课程设计说明书
主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率，此时铣刀的切削速度为：（已知机床主电动机的额定功率Pm为5.5kw，主轴计算转速n=310r/min。） 根据公式得刀具的切削速度为：
3.14?125?10?3?310?m/s?2.03m/s v?6060?Dn取机床的机械效率为：?m?0.8，则由式得主切削力： Fz??mPEv?103?0.8?5.5?103N?2167.49N
2.03（2）计算各切削分力
工作台的纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为
F1?0.4F.49?867Nz?0.4?2167 FC?0.95Fz?0.95?2167.49?2059.12NFV?0.55Fz?0.55?2167.?419192.1 22.2导轨摩擦力的计算
在切削状态下坐标轴导轨摩擦力F?的计算可以查课程设计指导书：
（1）根据式（2-8a）计算在切削状态下的导轨摩擦力F?。此时导轨动摩擦系数??0.15，查表2-3得镶条紧固力fg?1500N,则
F????W?fg?Fv?Fc??0.15??9000?1500?2059.12?1192.12?N?2060.69N
（2）按式（2-9a）计算在不切削状态下的导轨摩擦力F?0和F0
F?0?F0???W?fg??0.15??9000?1500??1575NF0??0(W?fg)?0.12?（9000?1500）?1260N
2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力
（1）按式（2-10a）计算最大轴向负载力Famax Famax?F1?F??(867?2062.69)N?2929.69N （2）按式（2-11a）计算最小轴向负载力Fmin
2
中北大学课程设计说明书
Famin?F?0?1575N
2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 1）确定滚珠丝杠的导程
根据已知条件取电动机的最高转速nmax?1800r/min得： L0?vmax18000?mm?10mm inmax1?18002）计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 （1）各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷。
强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷，快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷。一般切削（粗加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷分别可按下式计算：
FZ?Famin?20úmax,F3?Famin?5úmin 并将计算结果填入表2
表2 数控铣床滚珠丝杠的计算
进给速度切削方式 轴向载荷/N /(m/min) 强力切削 一般切削（粗加工） 精细切削（精加工） 快移和镗钻加工 2929.69 2160.94 1721.48 1575 /(%) 10 30 50 10 时间比例备注 v1?0.6 F1?Famax F2?Famin?20úmax F3?Famin?5úmax F4?Famax v2?0.8 v3?1 v4?vmax （2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速ni。
3