數(shù)控機(jī)床橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-10-04 13:16 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 Zk? =， PZk? =， hPZk =， vPZk = 取 切深 t=5mm，進(jìn)給量 s=則由公式 ()： 5 9 8 547974800ZPNN? ? ? ? ? ? ? ????公 斤 力 : : 1 : 0 .2 5 : 0 .4: : 4 8 0 0 : 1 2 0 0 : 1 9 2 0XYXYFFFF ???ZZ而 F F () 切削功率：取切削速度為 105m/min，由公式 ()()得 : 4 8 9 .5 1 0 5 8 .46120Nk????切 削 NNkk???? ??切 削電 機(jī)過 取 11Nk??切 削 已知技術(shù)參數(shù)： 橫向最大行程（ X軸） 180 mm； 工作進(jìn)給速度為 8000mm/min； 橫向快速進(jìn)給速度： 8 m/min； 刀架 估計(jì)質(zhì)量： 150kg； 滑板的估計(jì)尺寸（長 ? 寬 ? 高）： 400mm? 200mm? 80mm； 材料選為 HT200。 滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)、計(jì)算、和選型 滾珠絲杠螺母副的計(jì)算 1) 絲杠導(dǎo)程的確定 在本設(shè)計(jì)中，電機(jī)和絲杠直接相連，傳動(dòng)比為 1i? ，設(shè)電機(jī)的最高工作轉(zhuǎn)速為max 1500 / minnr? ，則絲杠導(dǎo)程為： maxmaxhvP n? （ ） 38 10 hP ???，取 6hP? 2）確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速 /minhvnrP? () 由公式 (),最大進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： 3m a xm a x 8 1 0 1 3 3 3 .3 3 / m in6hvnrP ?? ? ? 最小進(jìn)給速度時(shí)絲杠的轉(zhuǎn)速： m inm in 1 0 .1 6 7 / m in6hvnrP? ? ? 絲杠等效轉(zhuǎn)速：（取 122tt? ） m ax 1 m in 212 / m inmn t n tnrtt?? ? () 1t ， 2t —— 轉(zhuǎn)速 maxn ， minn 作用下的時(shí)間 (s)。 m a x 1 m in 212 8 8 8 .9 4 / m inmn t n tnrtt???? 3) 估計(jì)工作臺(tái)質(zhì)量及工作臺(tái)承重 刀架質(zhì)量： 1 150 1470GN? ? ? 滑板： 392 4 0 0 2 0 0 8 0 7 .8 5 1 0 9 .8 1 1 0 5 2 0?? ? ? ? ? ? ? ? 總質(zhì)量： 12 1 4 7 0 5 2 0 2 0 0 0G G G N? ? ? ? ? 4) 確定絲杠的等效負(fù)載 工作負(fù)載是指機(jī) 床工作時(shí)，實(shí)際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算。選定導(dǎo)軌為滑動(dòng)導(dǎo)軌，取摩擦系數(shù)為 ， K為顛覆力矩影響系數(shù)，一般取 ，現(xiàn)取為 ，則絲杠所受的力為（如圖 ）： m a x22() 1200 ( 2020 4800) 1920 2020X Z YF K F f G F F G? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ? ? ? =2020N () min 0FN? 其等效負(fù)載可按下式估算 （取 21tt? ， 212nn? ）： t1， t2—— 軸向載荷 maxF ， minF 作用下的時(shí)間 (s)。 n1， n2—— 軸向載荷 maxF ， minF 作用下的轉(zhuǎn)速 (r/min)。 133 3m a x 1 1 m in 2 21 1 2 21396m F n t F n tFNn t n t?????????? 5) 確定絲杠所受的最大動(dòng)載荷 圖 受力分析 1 / 360610F f T nm w h mCNa f f f ft h a k???? ???? () fw—— 負(fù)荷性質(zhì)系數(shù)；（查表：當(dāng)一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， fw 為 ，取 fw=。） ft—— 溫度系數(shù)；（查表：） fh—— 硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度≥ HRC58時(shí)， fh=1。） fa—— 精度系數(shù)；（查表：當(dāng)精度等級(jí)為 3時(shí)， fa=。） fk—— 可靠性系數(shù)； (查表：可靠性為 90%時(shí)， fk =。 ) Fm—— 等效負(fù)荷 (N)； nm—— 等效轉(zhuǎn)速 (r/min)； Tn—— 工作壽命 (h)。（查表得：數(shù)控機(jī)床： Th=15000。） 由公式 () 66 0 6 0 1 5 0 0 0 8 8 8 .9 4 8 0 0 1 0hmTn ? ? ? ? ? n?cr 13660 1684710 hma m w TnC F f N? ???????? 1）臨界壓縮負(fù)荷 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式 [9]。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算： 211 m ax20cr f E IF K F NL??? () 式中 E—— 材料的彈性模量 E 鋼 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受壓長度 (m)； K1—— 安全系數(shù)，取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作負(fù)荷 (N)； f1—— 絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推 —— 雙推時(shí)，見下圖， f1=4，f2=) I—— 絲杠最小截面慣性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d??? ? ? ? () 式中 d0—— 絲杠公稱直徑 (mm)； dw—— 滾珠直徑 (mm)。 4 1 2 8 43 .1 4 ( 3 2 1 .2 3 .9 6 9 ) 1 0 2 .7 1 064Im ??? ? ? ? ? ? ? 絲杠螺紋部分長度 180 112 40 332uL m m? ? ? ?，取 350uL mm? 支承跨距 1 400L mm? ， 絲杠全長 500L mm? 由公式 () 2 11 8m a x264 10 10 1 2020420 10 3 N F N??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??cr F 可見 crF 遠(yuǎn)大于 maxF ，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。 2）臨界轉(zhuǎn)速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L??? ? ? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 .5 1 0 7 .8 1 044A d m?? ??? ? ? ? ? ? cL —— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 .5 0 .422cLm?? ? ? ? ? ? 取 1 L m?? ， 2k —— 安全系數(shù)，一般取 2 ? ； ? —— 材料的密度： 5 10 /kg m? ?? ； 2f —— 絲杠支承方式系數(shù)，查表得 2 ? ， 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r? ? ? ? ? ? 滿足要求。 3） 絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 Ke的計(jì)算公式： 兩端固定： 11 1 1 1 1 ( / )4e B c H S NmK K K K K ? ?? ? ? ? () 式中 Ke —— 滾
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