臥式加工中心y向進給機構設計論文(編輯修改稿)
2025-07-19 19:39 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 動 轉 化 為 直 線 運 動 ， 或 將 直 線 運動 轉 化 為 回 轉 運 動 的 理 想 的 產(chǎn) 品 。圖 滾珠絲杠圖 滑動絲杠絲杠主要有滾珠絲杠和滑動絲杠，滾珠絲杠因具有以下特點：① 與 滑 動 絲 杠 副 相 比 驅 動 力 矩 為 1/3。② 高 精 度 的 保 證 。③ 微 進 給 可 能 ： 滾 珠 絲 杠 副 由 于 是 利 用 滾 珠 運 動 ,所 以 啟 動 力 矩 極 小 ,不 會 出現(xiàn) 滑 動 運 動 那 樣 的 爬 行 現(xiàn) 象 ,能 保 證 實 現(xiàn) 精 確 的 微 進 給 。④ 無 側 隙 、 剛 性 高 ： 滾 珠 絲 杠 副 可 以 加 予 壓 ,由 于 予 壓 力 可 使 軸 向 間 隙 達 到 負值 ,進 而 得 到 較 高 的 剛 性 。⑤ 高 速 進 給 可 能 ： 滾 珠 絲 杠 由 于 運 動 效 率 高 、 發(fā) 熱 小 、 所 以 可 實 現(xiàn) 高 速 進 給(運 動 )。等優(yōu)點，應用比較廣泛，此次設計選用滾珠絲杠。（2）伺服電機數(shù)控機床伺服系統(tǒng)的性能在很大程度上取決于伺服驅動電動機及其驅動技術的發(fā)展。數(shù)控機床發(fā)展的初期多采用步進電動機加液壓扭矩放大器；20 世紀 70 年代初期流行使用由步進電動機、伺服閥、液壓馬達組成的電液脈沖馬達；70 年代中后期，開始了永磁式寬調(diào)速直流伺服電動機時代；80 年代交流伺服電機逐漸取代了直流伺服電機。此次設計采用交流伺服電機。 選擇的伺服電機，應滿足下列條件：① 在所有的進給速度范圍內(nèi)（包括快速移動） ，空載進給力矩應小于電動機額定轉矩；② 最大切削力矩小于電動機額定轉矩；③ 加、減速的時間應符合所希望的時間常數(shù)；④ 快速進給頻繁度在希望值以內(nèi)。（3）導軌副加工中心要選擇直線導軌，直線導軌包括滑動型和滾動型兩種。Y 向的導軌可選擇與立柱做成一體，這樣既減少了安裝的過程，又可以提高軌道的強度。為了加工立柱方便，選用滑動導軌。 滑動導軌具有結構簡單，制造方便，接觸剛度大的優(yōu)點。但傳統(tǒng)滑動導軌摩擦阻力大，摩損快，動靜摩擦系數(shù)差別大，低速時易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。除簡易型數(shù)控機床外，在其他的數(shù)控機床上已不再使用。所以可以在傳統(tǒng)的滑動導軌上貼上耐磨覆蓋層，它具有良好的耐磨性能及使用壽命長等特點。（4）立柱立柱沒有標準的樣式可供選擇，只要完成支撐的功能，可以根據(jù)需要進行自主設計?；窘Y構如圖所示。圖 立柱3 傳動部件的計算與選型 確定基本參數(shù) 因在任務書中沒有給出過多的條件限制，所以基本參數(shù)需要自己確定，通過查閱參考書【1】P244 、 【3】 P139 和【5】P278，綜合臥式加工中心的特點和任務書中給出的條件，確定如下參數(shù)：主軸最大進給力 F =4000 Nf主軸箱的質量 m=200 kg最快進給速度 v =15 m/min定位精度要求 ? 滾珠絲杠副的設計根據(jù)本進給系統(tǒng)定位精度的要求，初步選用半閉環(huán)伺服系統(tǒng)。如果經(jīng)計算后半閉環(huán)系統(tǒng)不能滿足定位精度要求，可改用全閉環(huán)伺服系統(tǒng)。(1) 滾珠絲杠導程從產(chǎn)品目錄中查得伺服電機的最高轉速均大于等于 1500 r/min。取伺服電機通過聯(lián)軸器直接與絲杠相連，即 i=1。工作臺快速進給的最高進給速度要求達到v =15 m/min。取電動機的最高工作轉速 n =1500 r/min，則絲杠的最高轉速 nmax max也為 1500 r/min?；窘z杠導程 P = = = 10(mm) ()hmax10nv150?(2) 滾珠絲杠精度由于本系統(tǒng)要求達到 ，根據(jù) 【2】P34 表 315 滾珠?絲杠行程公差，對于 1 級（P1）精度絲杠，任意 300 mm 內(nèi)導程允許公差為 mm，2 級（P2 ）精度絲杠的導程允許公差為 mm。初步設計時先設絲杠的任意 300 mm 行程內(nèi)的行程變動量 V 為定位精度的 1/3～1/2, 即 ～ mm，30因此，取滾珠絲杠精度為 P2 級，即為 2 級精度絲杠。(3) 滾珠絲杠選擇滾珠絲杠的名義直徑、滾珠的列數(shù)和工作圈數(shù)應按當量動載荷 C 選擇。m絲杠的最大載荷為切削產(chǎn)生最大進給力時；最小載荷即不工作時的摩擦力。已知最大的進給力 F =4000 N, 主軸箱的質量 m=200 kg,由【5】P255 表 55 查得滑動f導軌的摩擦系數(shù) f = ,故絲杠的最小載荷 F =mgf=200= 294(N) ()in絲杠的最大載荷 F = （F +mg）f =(4000+200) = 1776(N) ()axf平均載荷 F = = 1282(N) ()m32minax?3294176???絲杠的最高轉速為 1500 r/min，最低轉速可看做 0，則平均轉速 n=(1500+0)/2=750 （r/min） ()絲杠使用壽命取 T=15000 h,K =1,K =,故絲杠工作壽命ap L= = = 675(10 r) ()610n61507?6則絲杠的當量動載荷 C = = =*( kN) ()mapKLF?查【3】P150 表 F8 常用滾珠絲杠型號及參數(shù)表，選擇 FF40103 型內(nèi)循環(huán)雙螺母螺母預緊滾珠絲杠副。其名義直徑為 40 mm，導程為 10 mm,每個螺母滾珠有 3 列。額定動載荷 C =30 kN，C ＜ C ，符合設計要求。滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)如下ama表一所示:滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) （單位 mm）名 稱 符 號計算公式和結果公稱直徑 0d40螺距 P h 10接觸角 ?4 33′?鋼球直徑
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