數(shù)控銑床320mmy軸進(jìn)給系統(tǒng)三維設(shè)計(jì)及加工機(jī)械設(shè)計(jì)及自動(dòng)化專業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2025-02-12 17:12 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ms）： 30 脈沖當(dāng)量的選擇 與切削力的計(jì)算 一．選擇脈沖當(dāng)量 根據(jù)機(jī)床精度要求確定脈沖當(dāng)量： 橫向： 二．計(jì)算切削力 切削功率為 KNNC ?? 試中 N主電動(dòng)機(jī)功率， ?主傳動(dòng)系統(tǒng)總效率，一般為 ~，取為 K進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 根據(jù)上述公式可得： CN =。又因?yàn)?CN = ZF V/6120,V 為切削線速度，取 100mm/min，所以主切削力為 ZF =。 6 通常：縱向切削分力 縱F =（ ~) ZF 垂直切削分力 垂F =（ ~） ZF 橫向切 削分力 橫F =（ ~） ZF 取 縱F = ZF = 垂F = ZF = 橫F = ZF = 滾珠絲桿螺母副的計(jì)算和選型 計(jì)算進(jìn)給軸向力 Fm(N) 絲杠上的工作載荷 Fm是指滾珠絲鋼負(fù)載驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)時(shí)滾珠絲鋼所承受 的軸向力，也叫進(jìn)給牽引力。它包括三個(gè)力：滾珠絲桿的走刀抗力、工件的重力、作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。矩形導(dǎo)軌的工作載荷 Fm 的計(jì)算公式為： )2( GFFfKFFm ?????? 縱垂橫 式中 K— 考慮顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，矩形滑動(dòng)導(dǎo)軌取 K=； f? — 滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)：貼塑 導(dǎo)軌為 ，取 ； G— 工作臺(tái)、夾具和刀具的重量， G=600? =5880N。 則 NFm ) 6 ( 6 ??????? 動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速 10 / minnr? 時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式是工作表面的疲勞點(diǎn)蝕，因此要進(jìn)行動(dòng)載強(qiáng)度計(jì)算，其計(jì)算動(dòng)載荷 Q 應(yīng)小于或等于滾珠絲桿螺母副的額定動(dòng)負(fù)荷，即 Q=ap3 KK FmL 式中 pK —— 載荷性質(zhì)系數(shù)，本式中去 pK =； Ka —— 精度影響系數(shù)，本式中取 Ka =1； L—— 滾珠絲桿工作壽命，以 610 r 為 1 個(gè)單位； 本次設(shè)計(jì)中，電機(jī)與絲桿通過聯(lián)軸器直接相連，減速比 i=1，工作臺(tái)的最高 7 進(jìn)給速度達(dá)到 5m/min，選用絲桿導(dǎo)程為 6mm 的絲桿，絲桿的最高轉(zhuǎn)速為1500r/min，工作臺(tái)的最 小進(jìn)給速度為 5mm/min，故絲桿的最低轉(zhuǎn)速為 ，可取為 0，則平均轉(zhuǎn)速 n=（ 1500+0） /2=750r/min。故絲桿的工作壽命為 L=61060nT=610 150075060 ??=675 式中 T—— 絲桿使用壽命，按設(shè)計(jì)機(jī)床要求取 T=15000h； n—— 絲桿轉(zhuǎn)速； 代入上式得 Q=ap3 KK FmL = ??? 1 =25395N 靜強(qiáng)度計(jì)算 當(dāng)轉(zhuǎn)速 10 / minnr? 時(shí)，滾珠絲杠螺母的主要破壞形式為滾珠接觸面上產(chǎn)生較大的塑性變形，影響正常工作。因此，應(yīng)進(jìn)行靜強(qiáng)度計(jì)算，最大計(jì)算靜載荷 0Q為 max0Q FfS? 式中 maxF —— 滾珠絲桿的最大軸向負(fù)載； Sf —— 靜態(tài)安全系數(shù)，當(dāng)為一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， Sf =12， Sf =23，本式中 Sf =； 則，上式為 max0Q FfS? =?1930=4825N 根據(jù)計(jì)算額定動(dòng)負(fù)載荷和額定靜負(fù)荷初選滾珠絲杠副型號(hào)為 4506LW1 型一列 圈外循環(huán)螺紋預(yù)緊滾珠絲桿副。 其名義直徑為 45mm，導(dǎo)程 6mm，滾珠直徑 。額定動(dòng)負(fù)荷 16758N，額定靜負(fù)荷 orF =63994N。動(dòng)載荷與靜載荷載均滿足要求選定精度為 1 級(jí)。 滾珠絲桿支承選擇 滾珠絲杠的支承形式有四種：（ 1）一端固定，一端自由，這種安裝方式承載能力小，軸剛度低，只是用于短絲桿，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的立向坐標(biāo)中；（ 2）一端固定，一端簡(jiǎn)支，此種可用于絲桿較長(zhǎng)的情況；（ 3）兩端固定，這種安裝方式適用于承載能力大，高速，高剛度，高精度的機(jī)床。 從剛度計(jì)算可以看出，絲桿的支撐方式對(duì)絲桿的剛度影響很大。而采用兩端固定的支承方式，壓桿的穩(wěn)定性和臨界轉(zhuǎn)速高，絲杠的軸向剛度為一端固定的 4倍，絲杠可 以預(yù)拉伸，預(yù)拉伸后可減小絲杠自重下垂和補(bǔ)償熱膨脹且軸承組合的 8 剛度高。 本傳動(dòng)系統(tǒng)的絲桿采用兩端固定 的結(jié)構(gòu)形式。固定端用 單排推力球軸承51307 和深溝球軸承 6307，推力軸承承受軸向力，深溝軸承承受徑向力，中間用套筒分開。 壓桿穩(wěn)定性 細(xì)長(zhǎng)桿在受壓縮載荷時(shí)，不會(huì)發(fā)生失穩(wěn)的最大壓縮載荷為臨界載荷 erF 。 erF =24211010 Ldf? (N) wDdd ?? （ m） 式中 0d — 絲桿公稱直徑， m； wD — 滾珠直徑， m； L — 絲桿最大受壓長(zhǎng)度， m； 1f — 絲桿支承方式系數(shù)（當(dāng)一端固定，一端自由時(shí)， 1f =；當(dāng)一 端固定，一端游動(dòng)時(shí)， 1f =；兩端固定時(shí)， 1f =）。 代入數(shù)據(jù)得 wDdd ?? =? = erF =24211010 Ldf? = 2 410 ?? =61600(N) 臨界載荷 erF 與工作載荷 Fm 之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù) kn ，當(dāng) k n = merFF ? [ kn ],則壓桿穩(wěn)定， [ kn ]為許用穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般 [ kn ]=； 此時(shí) kn = ??FF ? [ kn ] 則此絲桿穩(wěn)定。 臨界轉(zhuǎn)速校核 對(duì)于高速長(zhǎng)絲杠有可能發(fā)生共振，需要算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速 ( /min).r 9 22229910c cfdn L? wd d D?? 式中 Lc—— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 ,取 ； —— 絲杠支撐方式系數(shù)。 （當(dāng)一端固定，一端自由時(shí)， 2f =；當(dāng)一端固定，一端游動(dòng)時(shí)， 2f =；兩端固定時(shí)， 2f =）。 wDdd ?? =? = m i n/ 37 222c rL dfc???? 遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于其最大速度，故臨界轉(zhuǎn)速滿足。 額定壽命的校核 滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 16758Ca ? ，已知其軸向載荷 1930NFm? ，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 min/r675n ? ，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) ? ，則有 1675810fL 66363wm a ??????? ）（）（ F C h1725067560 10304n60L 6k ????? L 滾珠絲杠螺母副的總工作壽命 h1 50 001 72 50L k ?? ，故滿足要求。 預(yù)緊力 pF = aC /4=16758/4=4190N。 符合要求。 傳動(dòng)效率的計(jì)算 絲杠螺母副的傳動(dòng)效率η為 η= )tan(tan ??vv 式中 摩擦角 —— Φ=10′ 摩擦角 —— v = 34? ’ 2f 10 η=)tan(tan ??vv =)0139。34tan( 39。34tan ???? = 滾珠絲杠的傳動(dòng)效率高，這可使絲杠副的溫度變化較小，對(duì)減小熱變形，提高剛度、強(qiáng)度都起了很大作用。 滾珠絲杠基本尺寸 滾珠絲杠副主要尺寸列表 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度及精度驗(yàn)算 絲桿的導(dǎo)程誤差、伺服系統(tǒng)誤差、絲桿軸承的軸向跳動(dòng)誤差和在載荷作用下各機(jī)械作用下各機(jī)械環(huán)節(jié)彈性環(huán)節(jié)變形引起的誤差是影響系統(tǒng)精度的因素。 主要尺寸 計(jì)算公式 計(jì)算結(jié)果 公稱直徑 0d 45 基本導(dǎo)程 0L 6 接觸角 ? 39。34? 鋼球直徑 bd 滾道法面半徑 R R= bd 螺紋升角 γ 00darctg?? L? 39。302? 偏心距 e e=(R 2/db )sin? 螺桿外徑 d d= 0d （ ~） bd 螺桿內(nèi)徑 1d d1 =d0 +2e2R 螺桿接觸直徑 xd xd = 1d bd cos? 螺母螺紋直徑 D D= 0d 2e+2R 螺母內(nèi)徑 1D 1D = 0d +（ ~） bd 11 （ 1）傳動(dòng)系統(tǒng)綜合剛度計(jì)算 由滾珠絲桿本身的抗壓剛度 tminK 、支承軸承的軸向剛度 baK 、滾珠絲桿副中滾珠與滾道的接觸剛度 CK 、折算到滾珠絲桿副上伺服系統(tǒng)剛度RK、折算到滾珠絲桿副上聯(lián)軸節(jié)的剛度 1K 、滾珠絲桿副的抗扭剛度 kK 、螺母座、軸承座的剛度hK 形成的綜合剛度 K 為： hk1Rcbat m in11111111 KKKKKKKK ??????? 一般在校核計(jì)算中，折算到滾珠絲桿副上聯(lián)軸節(jié)的剛度、滾珠絲桿副的抗扭剛度、螺母座、軸承座的剛度、伺服剛度一般可忽略不計(jì)。則上式可簡(jiǎn)化為： cbatm in1111KKKK??? （ ） 滾珠絲桿本身的 抗壓剛度 tminK 已知工作臺(tái)的橫向 行程為 400mm，當(dāng)螺母移動(dòng)到離定位點(diǎn)最遠(yuǎn)位置時(shí)，距離為最遠(yuǎn)，最大距離為 734mm=。則絲桿拉壓剛度為 61126m a x216m a xt m i n d10 ??? ?? ???????? ?? L ELAEK =399（ N/ m? ） 式中 1d —— 絲桿底徑 E—— 絲桿材料鋼的彈性慣量， E= 。a102 2GP? （ ）絲桿軸承的軸向剛度 單排推力球軸承 51307 的 預(yù) 加載荷 0F =3102N，軸向外載荷為導(dǎo)軌摩擦力fF =fG= ? 600 ? =176N,故軸向載荷為預(yù)加載荷與軸向外載荷之和，即aF = 0F + fF =3102+176=3278(N)。 絲桿軸承軸向載荷剛度可按下式求得，即 3 23 2 171 4 5 0 39。 ???? ZdFK aba =505（ N/ m? ） （ ） 滾珠絲桿螺母的接觸剛度 cK 查絲桿螺母樣本手冊(cè)得 12
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