【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 高。而數(shù)控機(jī)床的功率P=T．N，無(wú)論是T大，還是N大，都會(huì)使得功率大。2變速范圍寬，且能實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)變速：滿足不同的加工要求，就要有不同的加工速度。由于數(shù)控機(jī)床的加工通常在自動(dòng)的情況下進(jìn)行，盡量減少的參與，因而要求能夠?qū)崿F(xiàn)無(wú)級(jí)變速。3實(shí)現(xiàn)恒切削速度加工：在加工端面時(shí)，為了保證端面穩(wěn)定的加工質(zhì)量，要求工件端面的各部位能保持恒定的線切削速度。4主傳動(dòng)鏈盡可能短：傳動(dòng)鏈越短，則累積誤差越小。5實(shí)現(xiàn)刀具的快速或自動(dòng)裝卸：主運(yùn)動(dòng)是刀具旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的數(shù)控機(jī)床，由于機(jī)床可以進(jìn)行多工序加工，工序變換是時(shí)刀具也要更換，因此要求能夠自動(dòng)換刀第三章 橫向進(jìn)給系統(tǒng)帶有數(shù)字調(diào)節(jié)的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)都屬于伺服系統(tǒng)。進(jìn)給伺服系統(tǒng)不僅是數(shù)控機(jī)床的一個(gè)重要組成部分，也是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于一般機(jī)床的一個(gè)特殊部分。數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給伺服系統(tǒng)的性能指標(biāo)可歸納為：定位精度要高；跟蹤指令信號(hào)的響應(yīng)要快；系統(tǒng)的穩(wěn)定性要好。本章將對(duì)數(shù)控機(jī)床的橫向伺服進(jìn)給系統(tǒng)中各部件的選取和校核做詳細(xì)的介紹。工件最大回轉(zhuǎn)直徑： 216。400mm；切削直徑的最大值： 216。280mm；工件車削長(zhǎng)度最大值： 500mm； 機(jī)床主軸最高轉(zhuǎn)速： 4000r/min；機(jī)床主軸最低轉(zhuǎn)速： 45r/min；機(jī)床x軸向最大行程： 180mm；機(jī)床z軸向最大行程： 650mm；機(jī)床x軸向快速進(jìn)給速度： 8m/min；機(jī)床z軸向快速進(jìn)給速度： 15m/min；機(jī)床橫向進(jìn)給最小單位： ；機(jī)床縱向進(jìn)給最小單位： ；要計(jì)算及其選擇滾珠絲杠副首先要對(duì)機(jī)床在工作時(shí)刀架的受力進(jìn)行分析，受力分析如圖31所示 圖31刀架工作受力分析絲杠x軸向最大工作行程： ；絲杠x軸向定位精度： ；失動(dòng)量： ；刀架工作時(shí)最高速度： ；查表初步確定絲杠壽命： ；絲杠伺服電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速： ；因?yàn)榛瑒?dòng)導(dǎo)軌（塑料—鑄鐵導(dǎo)軌）的摩擦系數(shù)僅為；所以初步確定使用滑動(dòng)導(dǎo)軌，并取摩擦系數(shù)為。絲杠的固定方式初步定為： 固定—固定；切削功率的計(jì)算公式為：式中：v—切削速度 Fz—主切削力由切削功率的計(jì)算公式可知要計(jì)算切削功率首先要計(jì)算切削力以及切削速度；計(jì)算步驟如下[5]：步驟一:計(jì)算切削力主切削力的計(jì)算公式為： ；查《車工工藝學(xué)》中級(jí)本得鋼淬硬(淬火及低溫回火)后的硬度為44HRC，所需的單位切削力為270公斤/ ()。切削用量各值取值范圍：切削速度 ；切削深度 ； 切削深度t取5mm；進(jìn)給量 ； 進(jìn)給量s取；查《車工工藝學(xué)》[6]確定各參數(shù)數(shù)值如下： 綜上查表所得各數(shù)值帶入主切削力的計(jì)算公式中得數(shù)控機(jī)床的主切削力為： (公斤力)(公斤力) 取整后得主切削力為：根據(jù)以上求得的主切削力及其主切削力與進(jìn)給抗力和切深抗力比例關(guān)系可計(jì)算出進(jìn)給抗力和切深抗力進(jìn)給抗力為：=4800*=1200N切深抗力為：=4800*=1920N步驟二: 計(jì)算切削功率查《車工工藝學(xué)》中級(jí)本可得其切削速度取值范圍為并取其速度值為；將v=及Fz=(公斤力)帶入公式得 由公式得N電機(jī) ≥N切削/η*K過(guò)步驟三：確定主軸電機(jī)功率查表取，由上式得N切削 =、K過(guò)、N切削帶入公式N電機(jī) ≥N切削/η*K過(guò)得： 由上式初步確定主軸電機(jī)的功率為。滾珠絲杠工作時(shí)的等效轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為：nm=(nmax*t1+ nmin*t2 )/ (t1+ t2)式中：nmax— 絲杠工進(jìn)時(shí)最大轉(zhuǎn)速 nmin——絲杠工進(jìn)時(shí)的最小轉(zhuǎn)速由公式可知要計(jì)算絲杠工作時(shí)的等效轉(zhuǎn)速首先要計(jì)算絲杠導(dǎo)程及其工作時(shí)的最大轉(zhuǎn)速nmax及其最小轉(zhuǎn)速nmin；其步驟如下：步驟一：計(jì)算絲杠導(dǎo)程根據(jù)公式可知要計(jì)算滾珠絲杠的導(dǎo)程首先要確定刀架的最高工進(jìn)速度Vmax及其絲杠工作時(shí)的最高轉(zhuǎn)速nj ；=8000mm/min；因?yàn)楸緳C(jī)床的滾珠絲杠采用的是絲杠與電機(jī)直接相連的方式，所以傳動(dòng)比i=1所以絲杠工作時(shí)的最高轉(zhuǎn)速與伺服電機(jī)相同為：；將Vmax=8000mm/min及其nj=2000r/min帶入公式得： 取 步驟二：計(jì)算絲杠工作時(shí)的最大轉(zhuǎn)速nmax及其最小轉(zhuǎn)速nmin將步驟一中的Vmax及其Ph帶入公式nmax=Vmax/Ph 及其nmin =Vmin/ Ph得：工進(jìn)速度最大時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速： 工進(jìn)速度最大時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速：步驟三：計(jì)算等效轉(zhuǎn)速將nmax及其nmin帶入公式nm=(nmax*t1+ nmin*t2 )/ (t1+ t2)得刀架在工作時(shí)絲杠的等效轉(zhuǎn)速為：nm=(nmax*t1+ nmin*t2 )/ (t1+ t2) (估算)=（1344*2t2+*t2）/(2t2+ t2) =890r/min滾珠絲杠承受的工作載荷是指在加工工件時(shí)實(shí)際作用在滾珠絲桿上的軸向壓力。其數(shù)值可以用進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算。絲桿所受的最大牽引力為刀具斜向下進(jìn)給時(shí)所受的力，因?yàn)榇藱C(jī)床初步選定的導(dǎo)軌是滑動(dòng)導(dǎo)軌，其摩擦系數(shù)為，所以最大工作負(fù)載公式可表示為：式中：K——顛覆力矩影響系數(shù) ｆ——滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦系數(shù) Fx——進(jìn)給抗力 Fy——切深抗力 Fz——主切削力G——刀架及刀架座總質(zhì)量由最大工作負(fù)載計(jì)算公式可知應(yīng)首先計(jì)算刀架及刀架座總質(zhì)量步驟一：計(jì)算刀架及刀架座總質(zhì)量刀架質(zhì)量：參考系列數(shù)控轉(zhuǎn)塔刀架主要規(guī)格及參數(shù)，初步確定刀架（帶刀盤）毛重m=150kg；由m=150kg；g=：。刀架座質(zhì)量：刀架座體積V=；因?yàn)間=；ρ=*103Kg/m3所以 G=ρVg=*103 **109 *420*200*80= 取整后得： 綜上數(shù)值估得刀架及刀座架總質(zhì)量為步驟二：計(jì)算最大工作負(fù)載、Fy、Fz各值帶入公式得最大工作負(fù)載為： 步驟三：計(jì)算絲杠等效載荷因?yàn)榻z桿自身重力沿斜向的分力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于重力產(chǎn)生的摩擦力，即Gcos45。 Gcos45。F，由此可知絲桿的最小工作負(fù)載荷為：因此絲杠在工作時(shí)的等效載荷為： （估算 ，） 根據(jù)機(jī)床在設(shè)計(jì)時(shí)的定位要求，初步確定機(jī)床的精度等級(jí)為3級(jí)，查表得精度系數(shù)，載荷系數(shù)為，計(jì)算滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷應(yīng)按照滾珠絲桿副的預(yù)期工作壽命來(lái)計(jì)算，=890r/min， ，所以絲杠的基本額定動(dòng)載荷為： 絲杠的最小底徑應(yīng)按其安裝方式——兩端固定進(jìn)行估算，因?yàn)榘惭b方式為固定—固定所以查表可得絲杠的安裝示意圖如圖32所示（圖中設(shè)）： 圖32絲杠安裝示意圖查表得： 余程 安全行程 取 機(jī)械最大行程根據(jù)估算公式： 得 Lz=180+12Ph+48+18Ph=228+30*6=408mm滾珠絲桿允許最大彈性變形量為，其值為： 根據(jù)絲杠固定—固定安裝形式，可按以下公式計(jì)算： ()式中： —允許的最大彈性變形量 —彈性模量 —兩端固定支承的距離 —為檢測(cè)位置精度空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，作用在滾珠絲桿副上的軸向載荷其中空運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)滾珠絲杠軸向載荷為：綜上計(jì)算，： 查絲杠樣表，本機(jī)床選擇型號(hào)為型號(hào)為 的內(nèi)循環(huán)反向器雙螺母墊片預(yù)緊滾珠絲桿。被選絲杠各參數(shù)為：絲杠各參數(shù)為：絲桿導(dǎo)程 公稱直徑為 底徑 軸向基本額定動(dòng)載荷 已選出的滾珠絲桿滿足，以及的要求。絲桿的具體尺寸圖如圖33所示：圖33 滾珠絲桿副尺寸標(biāo)注圖圖中： 、行程補(bǔ)償量C、預(yù)拉伸力Ft步驟一：確定滾珠絲桿副預(yù)緊力Fp因?yàn)殡S著預(yù)緊力的增大而增大，當(dāng)滾珠絲杠副承受最大軸向工作負(fù)載Fmax小于等于三倍預(yù)緊力Fp時(shí)是一個(gè)常數(shù)，但如果預(yù)緊力Fp過(guò)大則會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠發(fā)熱量增加，壽命減少所以絲杠副的預(yù)緊力應(yīng)按公式選取，所以根據(jù)公式可知滾珠絲杠的預(yù)緊力為：由上式可知所選滾珠絲杠滿足要求、步驟二：確定滾珠絲桿副行程補(bǔ)償量根據(jù)公式C=α*△t*Lv可知要計(jì)算行程補(bǔ)償量C首先要計(jì)算滾珠絲杠的絲桿的熱膨脹系數(shù)α、絲桿的溫升△t和有效行程Lv，查表得絲桿的熱膨脹系數(shù)α為絲桿的溫升△t取為。有效行程的計(jì)算可按公式：Lv=Lx+2La+Ln 式中：Lx—機(jī)械最大行程 La—安全行程 Ln—螺母長(zhǎng)度 =180安全行程=2*6=12將數(shù)值帶入公式Lv=Lx+2La+Ln得有效行程為： 將所求有效行程及其熱膨脹系數(shù)α和絲桿的溫升△t值帶入公式C=α*△t*Lv中得行程補(bǔ)償量為：步驟三：確定滾珠絲桿副預(yù)拉伸力Ft因?yàn)榻z杠采用的是固定—固定安裝方式，所以絲杠產(chǎn)生的熱變形可采用絲桿預(yù)拉伸的方法來(lái)進(jìn)一步補(bǔ)償預(yù)拉伸力的計(jì)算公式為：（）式中： —絲桿的熱膨脹系數(shù)為 —絲桿的溫升，一般取，取為 —彈性模量 —絲桿底徑 =300mm，將各值帶入預(yù)拉伸力的計(jì)算公式中得絲杠的預(yù)緊拉伸力為： 因?yàn)闈L珠絲桿的安裝方式為：固定—固定，因?yàn)闄C(jī)床在工作時(shí)要求滾珠絲杠能承受徑向及軸向載荷，因此應(yīng)選擇面對(duì)面的接觸軸承。右端軸承與絲杠之間應(yīng)選擇過(guò)盈配合所以軸承內(nèi)徑應(yīng)略小于絲桿外徑，其規(guī)格型號(hào)為：因?yàn)閮?nèi)循環(huán)滾珠絲桿必有一端軸承內(nèi)徑小于絲桿螺紋底徑，所以左端軸承的型號(hào)規(guī)格為 1螺紋長(zhǎng)度計(jì)算公式： 各值具體尺寸為： 最大行程： 安全行程： 余程：綜上螺