发布时间 : 星期二 文章CA6140普通车床纵向进给系统的数控化改造（经济型） - 图文更新完毕开始阅读
普通车床进给系统数控化改造设计
（1）疲劳强度计算
滚珠丝杠的当量动载荷Cm为:
Cm?式中
L——工作寿命，L?3LfwfmfH fa60nT60?V快?1000T??750(106转)。n为丝杠转速，6610Ph?10Ph为导程
T为实用时间寿命，数控机床取T?15000(h)。
fw——运载系数，取1.2；
fa——精度系数，取1
fH---硬度系数，取1
因此滚珠丝杠的当量动负荷：
Cm?3LfwfmfHfa3?750?1430.878?1.2?1?15698.6N
1由该当量动载荷应小于丝杠的额定动负荷，且使用条件为纵向进给，故选择丝杠CMD3206-3。 （2）刚度验算
滚珠丝杠的刚度按照下式校核：
???1??2??3????
丝杠的支撑方式为两端端固定。 故丝杠拉压弹性位移：
Fl1439.878?1284?1?m1??3.6um
?4AE4?（32）2?2.1?1054其中：l1?1.2S?10T?1.2?1000?14?6?1284mm
丝杠副內滚珠与滚道的接触变形:
?2?Fm1439.878??1.52?m， k2950其中k2是预紧力为额定载荷的1/3时的接触刚度，查手册得k2=950N/um。
滚动轴承的接触变形：
?3?0.52（
12/31/3）?F， mDwZ29
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初选推力球轴承51106,T=11，D=47，d=30；
T?(D?d) Dw??5.5mm，Z??3?18，代入上式得，?3?7.24?m
2T丝杠精度取4级，故???1??2??3?12.36?????16，合格。
3.2.4、交流伺服电机的选择
（1）负载转矩ML
ML?180???Fm ??式中
?—— 电机到丝杠的总传递效率，查机械设计手册取齿轮传递效率为
0.99，滚动轴承0.99，推力轴承0.99，联轴器0.99
s5导程角：??tan?1()?tan?1()?4.550。
?d??20效率： ??tan?tan4.550??0.965 'tan(???)tan(4.550?10)因此总效率：?总?0.99?0.994?0.99?0.965?0.908
故
?Fm1800.01?10?3?1439.878ML?????1.21N?m
????0.75?0.909180（2）滚珠丝杠副预紧引起的附加转矩M0 式中
M0?180K???F0?
??1F0——丝杠螺母的预紧力，F0?Fm?478N，
3K ——预紧螺母内部的摩擦系数，取0.2
180K???F01800.2?0.01?10?3?478M0?????0.073N?m
???0.75因此
（3）加速度转矩Ma
Ma?f1?f0)J
180t(??式中
f1—— 电机工作频率。
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切削进给时：f1?v进?1000?360?i?2500Hz
60Ph?0.75空行程时：f1?v进?1000?360?i?8333Hz
60Ph?0.75f0——突跳起动频率,f0?200Hz。
t ——加速时间,t?0.1s。 Ph----为导程。 I------传动比。
对于一级齿轮传动系J ——传动系统折算到电机轴上的等效转动惯量。
统，按下式计算：J?(J0?J1)?(Z12180?2)[(J2?J3)?m()] Z2?d式中，J0为电机转子惯量；对于材料为钢的圆 柱形零件，其转动惯量可按下式计算：J?7.8?10?4D4L
齿轮转动惯量：
J1?7.8?10?4?5.64?2?1.534?10?4kg?cm2
J2?7.8?10?4?74?2?3.75?10?4kg?m2
丝杆转动惯量：
J3?7.8?10?4?3.24?128.4?10.5?10?4kg?m2
电机初选为GS系列，120MB075A型号
电机转子惯量J0为13.2kg.cm2,额定转矩M为7.16N.m
J?13.2?10?4?3.75?10?4352180?0.01?10?32?4?4?()?(10.5?10?1.534?10)?120?()?3.65?10?328??0.75 切削进给时：
Ma?空行程时：
??0.75180?(2500?200)?3.65?10?3?1.099N?m 0.18333?200)?3.65?10?3?3.886N?m 0.1Ma???0.75180?(故总转矩：
M?1.21?0.073?3.886?5.169N?m
交流伺服电机M'=1.1M~1.5M=5.686N.m~7.753N.m 所选电机的额定转矩在M'范围内，能够满足要求。
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3.3横向进给伺服系统机械部分的计算与选型
进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：计算切削力、滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。
已知条件： 工作台重量： 滚珠丝杆导程： 行程： 脉冲当量： 快速进给速度： 切削进给速度： 时间常数：
W＝450（粗估）
T＝5~10mm（后面取的5mm） S＝270mm ?＝0.005mm
V快＝2.5m/min V进＝1m/min
t≤100ms
3.3.1、传动计算
uT 360其中： α——步距角（本设计取0.75?），
?——脉冲当量（本设计是0.005mm） T——丝杠螺距（本设计取5mm）。
??3600.01?360所以 u???0.48
??T0.75?6确定齿轮参数： 取 Z1=24mm,Z2=50，b=20mm 则 d1=mZ1=1.5x24=36mm
d2=mZ2=1.5x50=75mm b=20mm
???3.3.2、切削力计算
横向进给量为纵向的进给量的1/2，则切削力也约为纵向的1/2.
3.3.3、滚珠丝杠设计计算
横向进给量为纵向的1/2，则切削力约为纵向的1/2.
三角形—矩形综合导轨车床的轴向力按下列实验公式计算：
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