【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(jì)算。若按最大切削速度來計(jì)算，取切削速度 = ，根據(jù)公?10min/式：= （3—CP60?zF1?3?電動(dòng)機(jī) 消隙齒輪 滾珠絲桿螺母副 工作臺(tái)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(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》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(jì)算滾珠絲桿螺母副，是在絲桿和螺母間，以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的一種新型傳動(dòng)裝置，其結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)是普通絲桿螺母間的滑動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，因而摩擦系數(shù)小，且它的傳動(dòng)負(fù)載比梯形的滑動(dòng)絲桿要大得多，精度又高，平穩(wěn)性好。 在設(shè)計(jì)過程中，滾珠絲桿的選擇要根據(jù)機(jī)床的實(shí)際情況及工作負(fù)載情況，計(jì)算出絲桿工作時(shí)的最大載荷及絲桿的工作壽命等參數(shù)進(jìn)行選擇，最大動(dòng)載荷必須小于絲桿的額定動(dòng)載荷。滾珠絲桿螺母副是標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，其規(guī)格型號(hào)都按國家標(biāo)準(zhǔn)。其選擇的詳細(xì)計(jì)算如下：(1) 工作負(fù)載計(jì)算計(jì)算進(jìn)給牽引力 ?？筛鶕?jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算mF)(N則 = + + （3—mKXFf(ZG)3）式中 ——切削分力XF)(N ——顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)， = ；KK15. ——滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦因數(shù)， = ，取 = ；f ~. ——工作臺(tái)承重， =GGN4則= =mFN)40253(. ????（2）滾珠絲桿壽命計(jì)算根據(jù)進(jìn)給速度和滾珠絲桿螺距計(jì)算出絲桿的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)絲桿轉(zhuǎn)速計(jì)算出絲桿的壽命。 滾珠絲桿轉(zhuǎn)速 ：n = （3—nofP?4）式中 ——進(jìn)給速度，取f?mi/60 ——滾珠絲桿的螺距，取oP則= = =nof?min/60ri/1r壽命計(jì)算公式： = （3—t610T5）其中數(shù)控機(jī)床 可取15000h，則T = = 萬 =t610n65?r萬9（3）對(duì)大動(dòng)載荷計(jì)算及絲桿型號(hào)選擇根據(jù)切削力和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量引起的進(jìn)給阻力，計(jì)算出絲桿的軸向載荷，再計(jì)算出絲桿副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷 C 最大動(dòng)載荷計(jì)算公式： = （3—CmHwFft36）式中 ——壽命，以 為 單位；t610 ——運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn) = ，取 = ；wf ~2wf2. ——硬度系數(shù)，為 時(shí)， = ，小于 時(shí)， ，這里取HHRC60HRC60Hf1= ；Hf1 ——進(jìn)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(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作動(dòng)載荷，aC?查《現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，可選擇滾珠絲桿的型號(hào)為 CDM3206—5—P4，其公稱直徑為 ，其額定動(dòng)載荷為 ，強(qiáng)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(dǎo)程/鋼球直徑/絲桿外徑/m螺紋底徑/額定動(dòng)載荷/N額定靜載荷/接觸剛度/ )(mN?滾珠絲桿型號(hào) 0dPWD1d2循環(huán)圈數(shù) aCa0RCDM32065P4 ..75?267316（4）效率計(jì)算根據(jù)《機(jī)械原理》 ，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率的計(jì)算公式為： = （3—?)tan(???7）式中： ——為絲桿螺旋升角，根據(jù) 計(jì)算得， =? 39。0)(dP????39。253o ——為摩擦角，取 =??39。0則= =?)39。10253tan(?o93.（5）剛度驗(yàn)算滾珠絲桿工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導(dǎo)程 的變化，因滾珠絲桿受轉(zhuǎn)0P矩時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可以忽略不記，所以工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量為： = （3—0P?EAFm0?8）式中 ——滾珠絲桿導(dǎo)程，取 = ；0P6c. ——材料彈性模量，對(duì)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(dǎo)程變化量 很小，可以忽略不計(jì)，即 = ,所以導(dǎo)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(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，4 級(jí)精度絲桿允許的螺距誤差為，故此絲桿精度足夠。m/?? 傳動(dòng)齒輪選擇齒輪傳動(dòng)比的計(jì)算。傳動(dòng)比計(jì)算公式為：= （3—i036Pbpo??10）式中 ——步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角b?——絲桿螺距 0P——脈沖當(dāng)量p?根據(jù)系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量，一般情況下普通數(shù)控機(jī)床取 = 步，選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)p?/的步距角 = ， = ，則b?= = =i03bpo???可選定齒輪齒數(shù)為：= =i21Z403由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)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(dòng)效率 = ，由經(jīng)驗(yàn)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(dòng)軸承的選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性事檢測數(shù)控機(jī)床性能的一項(xiàng)重要指標(biāo)。設(shè)計(jì)過程中要保證加工的可靠性。軸承的剛度太高，則會(huì)造成物不盡其用，增加設(shè)計(jì)成本，太低會(huì)影響到絲桿的傳動(dòng)精度和壽命。滾珠絲桿螺母副傳遞驅(qū)動(dòng)力矩，驅(qū)動(dòng)其來回移動(dòng)，因此絲桿必須采用三點(diǎn)式支撐方式。各方向傳動(dòng)系統(tǒng)的絲桿采用一端軸向固定，另一端浮動(dòng)的結(jié)構(gòu)形式，使絲桿軸向留有移動(dòng)的空間，這種安裝方式可以減少機(jī)床的振動(dòng)和傳動(dòng)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(duì)角接觸球軸承76020225TVP 面對(duì)面組配，成對(duì)使用能限制兩個(gè)方向的軸向位移。浮動(dòng)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(jìn)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(hào) dDBC0預(yù)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(hào) dDBC0預(yù)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(jì)算伺服電動(dòng)機(jī)的種類有很多，在經(jīng)濟(jì)型的數(shù)控化設(shè)計(jì)中常選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是將電脈沖控制信號(hào)轉(zhuǎn)化成機(jī)械角位移的執(zhí)行元件，通過控制輸入點(diǎn)脈沖的數(shù)量、頻率以及電動(dòng)機(jī)繞組通電相序等實(shí)現(xiàn)單位時(shí)間內(nèi)通過點(diǎn)脈沖越多，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速越高。選擇私服電動(dòng)機(jī)應(yīng)考慮三個(gè)要求：1） 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩不得超過電動(dòng)機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩；2） 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子慣量應(yīng)與負(fù)載慣量相匹配；3） 快速移動(dòng)時(shí)，轉(zhuǎn)矩步得超過伺服電動(dòng)機(jī)的最大轉(zhuǎn)矩。（1） 負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算可以通過折算到步進(jìn)電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算，計(jì)算公式為： = + + （3—FJ123iJ?giGb2)180(???11）式中 ——折算到電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ；FJ )(2cmk? ——齒輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ；11Z)(2g? ——齒輪 的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ；2J2ck? ——滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 ；3 )(2mg? ——計(jì)算參數(shù)?工作臺(tái) = ， = ， = ，將其折算為電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：GN40??o75.= =gib2)18(??)( ???? 在本設(shè)計(jì)中，齒輪可看做材料為鋼的圓柱形零件。對(duì)于材料為鋼的圓柱形零件，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)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(jì)算可知，齒輪的直徑 = ， = ，齒輪寬度為 = =1dm642d801b2，則cm2 齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： = =??? 齒輪 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： = =2282. 39.?計(jì)算絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)慣量時(shí)，絲桿直徑要采用其螺紋底徑進(jìn)行計(jì)算，由前面知道的絲桿直徑可查得其螺紋底徑 = ，長度 = ，動(dòng)慣量 = =.?? ?則負(fù)載總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: = + +FJ123iJ?giGb2)18(??? = 65.. = ?(2) 最大切削負(fù)載轉(zhuǎn)矩計(jì)算根據(jù)能量守恒原理，電動(dòng)機(jī)等效負(fù)載轉(zhuǎn)矩可按下式計(jì)算： = （3—mTiPF??0213）取 ，代入前面計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，則0?96. = =???mN?52 如果不考慮起動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，則起動(dòng)轉(zhuǎn)矩的計(jì)算公式為： =~3m 取安全系數(shù)為 ， = =?查《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》 ，當(dāng)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)為五相十拍時(shí)，選步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： = =? = = =?.因數(shù)控機(jī)床對(duì)動(dòng)態(tài)性能要求較高，確定電動(dòng)機(jī)以最大靜轉(zhuǎn)矩運(yùn)動(dòng)時(shí)，應(yīng)滿足快速空載起動(dòng)所需轉(zhuǎn)矩 的要求：T = （3—T0maxTf?14）式中 ——快速空載起動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩；maxT ——克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩；f