【文章內(nèi)容簡介】 .則= =.?切削功率應(yīng)按在各種加工情況下經(jīng)常遇到的最大銑削力（或轉(zhuǎn)矩）和最大切削轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速）來計算。若按最大切削速度來計算，取切削速度 = ，根據(jù)公?10min/式：= （3—CP60?zF1?3?電動機 消隙齒輪 滾珠絲桿螺母副 工作臺2）式中 ——主切削力（ ） ；ZFN ——切削速度（ ） ；?min/則主切削力為：= = =ZF?CP6031??N25根據(jù)《機床設(shè)計手冊》可得：縱向切削分力： = XF)9.~6(ZF 橫向切削分力： =取 = = =.?= = =Y5..6 滾珠絲桿的選擇計算滾珠絲桿螺母副，是在絲桿和螺母間，以滾珠為滾動體的螺旋傳動機構(gòu)。是回轉(zhuǎn)運動和直線運動相互轉(zhuǎn)換的一種新型傳動裝置，其結(jié)構(gòu)的主要特點是普通絲桿螺母間的滑動摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動摩擦，因而摩擦系數(shù)小，且它的傳動負載比梯形的滑動絲桿要大得多，精度又高，平穩(wěn)性好。 在設(shè)計過程中，滾珠絲桿的選擇要根據(jù)機床的實際情況及工作負載情況，計算出絲桿工作時的最大載荷及絲桿的工作壽命等參數(shù)進行選擇，最大動載荷必須小于絲桿的額定動載荷。滾珠絲桿螺母副是標準化生產(chǎn)，其規(guī)格型號都按國家標準。其選擇的詳細計算如下：(1) 工作負載計算計算進給牽引力 。可根據(jù)《機床設(shè)計手冊》中進給牽引力的實驗公式計算mF)(N則 = + + （3—mKXFf(ZG)3）式中 ——切削分力XF)(N ——顛覆力矩影響的實驗系數(shù)， = ；KK15. ——滑動導軌摩擦因數(shù)， = ，取 = ；f ~. ——工作臺承重， =GGN4則= =mFN)40253(. ????（2）滾珠絲桿壽命計算根據(jù)進給速度和滾珠絲桿螺距計算出絲桿的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)絲桿轉(zhuǎn)速計算出絲桿的壽命。 滾珠絲桿轉(zhuǎn)速 ：n = （3—nofP?4）式中 ——進給速度，取f?mi/60 ——滾珠絲桿的螺距，取oP則= = =nof?min/60ri/1r壽命計算公式： = （3—t610T5）其中數(shù)控機床 可取15000h，則T = = 萬 =t610n65?r萬9（3）對大動載荷計算及絲桿型號選擇根據(jù)切削力和運動部件的質(zhì)量引起的進給阻力，計算出絲桿的軸向載荷，再計算出絲桿副應(yīng)能承受的最大動載荷 C 最大動載荷計算公式： = （3—CmHwFft36）式中 ——壽命，以 為 單位；t610 ——運轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運轉(zhuǎn) = ，取 = ；wf ~2wf2. ——硬度系數(shù)，為 時， = ，小于 時， ，這里取HHRC60HRC60Hf1= ；Hf1 ——進給牽引力mF則= = =CmHwFft3 ?根據(jù) 的原則，使選取的滾珠絲桿的額定動載荷大于計算的最大工作動載荷，aC?查《現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊》可知，可選擇滾珠絲桿的型號為 CDM3206—5—P4，其公稱直徑為 ，其額定動載荷為 ，強度滿足要求。m32 ?CDM3206—5—P4滾珠絲桿的參數(shù)數(shù)值如下表：表3—1 CDM3206—5 —P4滾珠絲桿具體參數(shù)公稱直徑/m基本導程/鋼球直徑/絲桿外徑/m螺紋底徑/額定動載荷/N額定靜載荷/接觸剛度/ )(mN?滾珠絲桿型號 0dPWD1d2循環(huán)圈數(shù) aCa0RCDM32065P4 ..75?267316（4）效率計算根據(jù)《機械原理》 ，絲杠螺母副的傳動效率的計算公式為： = （3—?)tan(???7）式中： ——為絲桿螺旋升角，根據(jù) 計算得， =? 39。0)(dP????39。253o ——為摩擦角，取 =??39。0則= =?)39。10253tan(?o93.（5）剛度驗算滾珠絲桿工作時受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導程 的變化，因滾珠絲桿受轉(zhuǎn)0P矩時引起的導程變化很小，可以忽略不記，所以工作負載引起的導程變化量為： = （3—0P?EAFm0?8）式中 ——滾珠絲桿導程，取 = ；0P6c. ——材料彈性模量，對于鋼，取 （ ） ；?26/? ——滾珠絲杠截面積，按絲桿螺紋底徑確定，即 = ，則A d7= = =A?2)()7.(2265c所以= =0P???cm50.?滾珠絲桿受轉(zhuǎn)矩引起的導程變化量 很小，可以忽略不計，即 = ,所以導39。 1P?程變形總誤差 為：總 = （3—總P?0總9） 式中 ——Y 軸（縱向）最大行程，由擬定參數(shù)總中可知， = =總 m50c則= = =總P?0總 ??m/7.?由《現(xiàn)代實用機床設(shè)計手冊》可知，4 級精度絲桿允許的螺距誤差為，故此絲桿精度足夠。m/?? 傳動齒輪選擇齒輪傳動比的計算。傳動比計算公式為：= （3—i036Pbpo??10）式中 ——步進電動機的步距角b?——絲桿螺距 0P——脈沖當量p?根據(jù)系統(tǒng)的脈沖當量，一般情況下普通數(shù)控機床取 = 步，選步進電動機p?/的步距角 = ， = ，則b?= = =i03bpo???可選定齒輪齒數(shù)為：= =i21Z403由于進給運動齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，可取模數(shù) =m，齒輪傳動效率 = ，由經(jīng)驗公式可知，齒寬 = ，則分度圓直徑分別m2i?為：= = =1dZm32?64= = =2dZm240?8中心距為：= = =a2)(1?2)3(?m7 滾動軸承的選擇傳動系統(tǒng)的平穩(wěn)性事檢測數(shù)控機床性能的一項重要指標。設(shè)計過程中要保證加工的可靠性。軸承的剛度太高，則會造成物不盡其用，增加設(shè)計成本，太低會影響到絲桿的傳動精度和壽命。滾珠絲桿螺母副傳遞驅(qū)動力矩，驅(qū)動其來回移動，因此絲桿必須采用三點式支撐方式。各方向傳動系統(tǒng)的絲桿采用一端軸向固定，另一端浮動的結(jié)構(gòu)形式，使絲桿軸向留有移動的空間，這種安裝方式可以減少機床的振動和傳動的誤差，避免軸承卡死的情況發(fā)生，適用于較長的臥式安裝絲桿。根據(jù)額定載荷承載能力在固定端采用一對角接觸球軸承76020225TVP 面對面組配，成對使用能限制兩個方向的軸向位移。浮動端支撐采用6205/P5型深溝球軸承，只承受絲桿的重力。根據(jù)查得的具體的軸承參數(shù)可知，76020225TVP 軸承的額定載荷 = ,CN260而牽引進給力 = 。 ，因此76020225TVP 軸承的承載能力滿足要求。6205/P5軸承的額定載荷 = ， ，所以 6205/P5軸承的承載能力也滿足108m要求。76020225TVP 軸承的具體參數(shù)如下表：表3—2 76020225TVP 軸承的具體參數(shù)尺寸 / m額定載荷/ N極限轉(zhuǎn)速/（ minr）安裝尺寸/ m軸承型號 dDBC0預緊載荷/脂質(zhì)量/kg 1D2gr7602030TVP 25 62 17 28500 58500 3300 2200 38 52 16205/P5型深溝球軸承的具體參數(shù)如下表：表3—3 6205/P5型深溝球軸承的具體參數(shù)尺寸 / m額定載荷/ N極限轉(zhuǎn)速/（）minr安裝尺寸/ m軸承型號 dDBC0預緊載荷/ 脂 油質(zhì)量/kg 1D2gr6205/P5 25 52 15 10800 6950 3300 12022 15000 30 47 1 伺服系統(tǒng)選擇計算伺服電動機的種類有很多，在經(jīng)濟型的數(shù)控化設(shè)計中常選用步進電動機。步進電動機是將電脈沖控制信號轉(zhuǎn)化成機械角位移的執(zhí)行元件，通過控制輸入點脈沖的數(shù)量、頻率以及電動機繞組通電相序等實現(xiàn)單位時間內(nèi)通過點脈沖越多，電動機的轉(zhuǎn)速越高。選擇私服電動機應(yīng)考慮三個要求：1） 最大切削負載轉(zhuǎn)矩不得超過電動機的額定轉(zhuǎn)矩；2） 電動機的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負載慣量相匹配；3） 快速移動時，轉(zhuǎn)矩步得超過伺服電動機的最大轉(zhuǎn)矩。（1） 負載轉(zhuǎn)動慣量計算負載轉(zhuǎn)動慣量計算可以通過折算到步進電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量計算，計算公式為： = + + （3—FJ123iJ?giGb2)180(???11）式中 ——折算到電動機上的轉(zhuǎn)動慣量 ；FJ )(2cmk? ——齒輪 的轉(zhuǎn)動慣量 ；11Z)(2g? ——齒輪 的轉(zhuǎn)動慣量 ；2J2ck? ——滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動慣量 ；3 )(2mg? ——計算參數(shù)?工作臺 = ， = ， = ，將其折算為電動機軸上的轉(zhuǎn)動慣量為：GN40??o75.= =gib2)18(??)( ???? 在本設(shè)計中，齒輪可看做材料為鋼的圓柱形零件。對于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動慣量計算公式為： = （3—??12） 式中 ——齒寬或者零件軸向長度；b ——齒輪直徑或者圓形零件的直徑d由前面的計算可知，齒輪的直徑 = ， = ，齒輪寬度為 = =1dm642d801b2，則cm2 齒輪 轉(zhuǎn)動慣量： = =??? 齒輪 轉(zhuǎn)動慣量： = =2282. 39.?計算絲桿轉(zhuǎn)動慣量時，絲桿直徑要采用其螺紋底徑進行計算，由前面知道的絲桿直徑可查得其螺紋底徑 = ，長度 = ，動慣量 = =.?? ?則負載總轉(zhuǎn)動慣量為: = + +FJ123iJ?giGb2)18(??? = 65.. = ?(2) 最大切削負載轉(zhuǎn)矩計算根據(jù)能量守恒原理，電動機等效負載轉(zhuǎn)矩可按下式計算： = （3—mTiPF??0213）取 ，代入前面計算所得的數(shù)據(jù)，則0?96. = =???mN?52 如果不考慮起動時運動部件慣性的影響，則起動轉(zhuǎn)矩的計算公式為： =~3m 取安全系數(shù)為 ， = =?查《實用微電機手冊》 ，當步進電動機為五相十拍時，選步進電動機的起動轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： = =? = = =?.因數(shù)控機床對動態(tài)性能要求較高，確定電動機以最大靜轉(zhuǎn)矩運動時，應(yīng)滿足快速空載起動所需轉(zhuǎn)矩 的要求：T = （3—T0maxTf?14）式中 ——快速空載起動時所需的轉(zhuǎn)矩；maxT ——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩；f