【文章內(nèi)容簡介】 扭矩 mmNT ??? 31 軸的計算應(yīng)力： ][)(1212???? ??? W TMca 如表 中數(shù)值得： MPaca ?? 前已經(jīng)選定的軸的材料為 45 號鋼，調(diào)質(zhì)處理 查得 MPa60][ 1 ??? 因此 ][ 1?? ??ca ，故安全 （四）主軸組件結(jié)構(gòu)設(shè)計 1．軸承的配置形式 一般來說數(shù)控機床的主軸結(jié)構(gòu)的軸承有以下幾種配置形式： （ 1）前后支承均采用雙列短圓柱磙子軸承來承受徑向載荷，安裝在前斷的兩個推力球軸承來承受前后方向的軸向負載。這種結(jié)構(gòu)能承受較大的負載（特別是軸向負載），可適應(yīng)完美畢業(yè)網(wǎng) 強力切削，但主軸轉(zhuǎn)速不能太高，軸承在高轉(zhuǎn)速時容易發(fā)熱。由于推力球軸承軸承安裝在主軸的前端，當(dāng)主軸旋轉(zhuǎn)時前軸承和后軸承溫度差較大，熱變形對主軸精度影響也較大。前軸承溫度高，主軸前端升高量大，后軸承溫度低 ，主軸末端升高量小，因此，這種機構(gòu)目前應(yīng)用較小。 （ 2）前后支承用雙列短圓柱磙子軸承來承受徑向負荷，用安裝在主軸前端的雙向向心推力球軸承來承受軸向負載。這種結(jié)構(gòu)剛性較好。 （ 3）前軸承用單列向心推力球軸承，背靠背安裝，由 2 到 3 個軸承組成一套，用以承受徑向和軸向負載；后軸承用雙列短圓柱磙子軸承。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)較高轉(zhuǎn)速、較重切削負載，主軸精度較好。但所承受的軸向負載較前兩種結(jié)構(gòu)小。 （ 4）前后支承采用成組單列向心推力球軸承，用以承受徑向和軸向負載。這種結(jié)構(gòu)適應(yīng)高轉(zhuǎn)速，中等負載的數(shù)控機床。在中、小規(guī)格的數(shù)控機床上采 用這種機構(gòu)較多。 本設(shè)計主軸所采用的軸承支承方式為第四種。 2．主軸組件的調(diào)整和預(yù)緊 滾動軸承的預(yù)緊是采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄊ菨L動體和內(nèi)外套圈之間產(chǎn)生一定的預(yù)變形而帶伏負游隙運行。預(yù)緊的目的是增加軸承的剛度，提高旋轉(zhuǎn)精度，延長軸承壽命。 按預(yù)載荷的方向可分為軸向預(yù)緊和徑向預(yù)緊。 而角接觸球軸承主要是軸向預(yù)緊，這可明顯提高軸向剛度。 三、進給傳動設(shè)計 （一）進給傳動運動設(shè)計 1．脈沖當(dāng)量和傳動比的確定 （ 1）脈沖當(dāng)量的確定 目前，常用脈沖編碼器兼作位置和速度反饋。步進電機每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)傳感器發(fā)出一定數(shù)量的脈沖，每個脈沖代表 電機一定脈沖，每個脈沖代表電機一定的轉(zhuǎn)角。步進電機是一種電脈沖控制的特種電機，對于每一個電脈沖步進電機都將產(chǎn)生一個恒定的步進角位移，完美畢業(yè)網(wǎng) 每一個脈沖或每步的轉(zhuǎn)角稱為步進電機的步距角 ]/[ 脈沖?b? ，可由選用的步進電機型號從技術(shù)數(shù)據(jù)表中查出。 因此，每脈沖代表電機一定的轉(zhuǎn)角，這個轉(zhuǎn)角經(jīng)齒輪副和滾珠絲桿使工作臺移動一定的距離。每個脈沖所對應(yīng)的執(zhí)行件（如工作臺 0 的移距，稱為脈沖當(dāng)量或分辨率，記為 p? ，單位 mm/脈沖。 應(yīng)根據(jù)機床或工作臺進給系統(tǒng)所要 求的定位精度來選定脈沖當(dāng)量。考慮到機床傳動系統(tǒng)的誤差存在，脈沖當(dāng)量必須大于定位精度值。此次設(shè)計的電火花成型機床定位精度的設(shè)計要求是 ? ，根據(jù)該精度要求可確定脈沖當(dāng)量為 脈沖/00 mmp ?? 。 （ 2）傳動比的確定 設(shè)傳動副的餓傳動比為 i ，若為一級傳動，則1221 zznni ?? ， 11,zn 為主動齒輪的轉(zhuǎn)速和齒數(shù)， 22,zn 為從動齒輪的轉(zhuǎn)速和齒數(shù)。若為多級傳動，則 i 為總傳動比。 對于步進電機，當(dāng)脈沖當(dāng)量 )/( 脈沖mmp? 確定，并且滾珠絲桿導(dǎo)程 0L （ mm）和電機步距角 ]/)[(( 脈沖?b? 都也以初步選定后，則可用下式計算主軸系統(tǒng)的傳動比 PObLi ?? ?? 360 = ? ? =1 （二）滾珠絲桿螺母副的型號選擇和滾珠絲桿的選型和校核 1．滾珠絲桿螺母副的型號選擇 （ 1）最大工作載荷計算 滾珠絲桿上的工作載荷 )(NFm 是指滾珠絲桿副在驅(qū)動工作臺時滾珠絲桿所承受的軸向力，也叫做牽引力。它包括滾珠絲桿的走刀抗力及與移動體中立和作用于道軌上的其完美畢業(yè)網(wǎng) 它切削分力相關(guān)的摩擦力，可用下列實驗公式進行計算。 對于矩形道軌 )( GFFfKFF cVLm ???? 式中： LF —— 工作臺進給方向載荷 vF —— 工作臺垂直載荷 CF —— 工作臺橫向載荷 G—— 移動部件的重力 K—— 考慮顛覆力矩影響的實驗系數(shù) F—— 考慮顛覆力矩影響的摩擦 系數(shù) 對于滾動導(dǎo)軌； f=～ 由于電火花線切割是電極絲放電進行加工，可以認(rèn)為 CVL FFF ., 近似為零 所以； fGFm? 取 1 0 0 0,0 0 ?? Gf Kg（估算） mF =fG=1000? =5 (2)最大動載荷 C 的計算及主要尺寸初選 滾珠絲桿應(yīng)根據(jù)斷定動載荷 aC 選用，最大動載荷計算原理與滾動軸承相同。 滾珠絲桿的最大動載荷應(yīng)用下式計算： 063 /1000,10/60, LvnntLFfLC mm ??? 式中： L—— 工作壽命，單位 10r6 n—— 絲桿轉(zhuǎn)速，單位 r/min v—— 最大切削力條件下 進給速度，單位 m/min 0L —— 絲桿基本導(dǎo)程，單位 mm 完美畢業(yè)網(wǎng) t—— 頜定使用壽命，單位 h，可取 t=15000h mf —— 運轉(zhuǎn)狀態(tài)系數(shù)，無沖擊取 1～ ，一般情況 ～ 所以 mmFfLC 3? = ?? = n=1000v/ 0L =1000 100 =20r/min L=60nt/ 610 =610 24365102060 ???? =（ min106 r ） C= mmFfL3 = 1 ?? =33 根據(jù)以上計算選取 CBM3205— 5（《機械設(shè)計師手冊》上） 2．滾珠絲桿的選型和校核 滾珠絲桿已由專門 工廠制造，因此，不用我們自己設(shè)計制造，只要根據(jù)使用工況選擇某種類型的結(jié)構(gòu)，在根據(jù)載荷、轉(zhuǎn)速等條件選定合適的尺寸型號并向有關(guān)廠家訂購。此次設(shè)計中，滾珠絲桿被三次選用，故在這里只選取其中最重要的主軸傳動中德望滾珠絲桿加以設(shè)計和校核。其步驟如下： 首先對于一些參數(shù)說明如下： 軸向變載荷 iF （ N），其中 i 表示第 i 個工作載荷， i = 4? n； 第 i 個載荷對應(yīng)的轉(zhuǎn)速 in （ r/min） 完美畢業(yè)網(wǎng) 第 i 個載荷對應(yīng)的工作時間 it （ h）； 絲桿副最大移動速度 min)/(max mmv ； 絲桿預(yù)期壽命 )(hLb ； （ 1）型號選擇 1）根據(jù)使用和結(jié)構(gòu)要求 選擇滾道截面形狀，查得螺母的循環(huán)方式和預(yù)緊方式； 2）計算滾珠絲桿副的主要參數(shù) ①根據(jù) 使用工作條件，查得載荷系數(shù) df =，系數(shù) js =； ②計算當(dāng)量轉(zhuǎn)速 dn dn = 2)( minmax nn ? =2021 minr ③計算當(dāng)量載荷 dF 3)2( minmax FFFd ?? =2333N ④初步確定導(dǎo)程 hP maxmax nVPh ? = 400010000 = 取 mmPh 5? ⑤計算絲桿預(yù)期 工作轉(zhuǎn)速 nL dn nL 60? =120210 完美畢業(yè)網(wǎng) ⑥計算絲桿所需的頜定載荷 aC39。 31239。 10 ndda LFfC ??? ? =1 2333 10 312 120210?? =1151N 3）選擇絲桿型號 ①根據(jù)初選的 hP 和計算的 aC39。 ，選取導(dǎo)程為 5mm，頜定載荷大于 aC39。 的絲桿。所選絲桿型號為 。其為外循環(huán)雙管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式系列滾珠絲桿。 ②臨界轉(zhuǎn)速校核 =122 321610cld? =12226 630 ?? =5970r/min 而最大工作轉(zhuǎn)速 maxn =4000 =4776 校核合格。 ③滾珠絲桿的預(yù)緊 預(yù)緊力（ pF ）一般取當(dāng)量載荷的三分之一或頜定動載荷的十分之一。即： dp FF ?? 31 =778N 其相應(yīng)的預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 32 10)1(2 ???? ???hpp PFT = 32 10)( 477 8 ????? ?? =? 完美畢業(yè)網(wǎng) (三 )步進電機的選用 步進電動機又稱為脈沖電動機，是一種把電脈沖信號轉(zhuǎn)換成與脈沖數(shù)成正比的角位移或直線位移的執(zhí)行元件。具有以下四個特點：①轉(zhuǎn)速（或線速度）與脈沖頻率成正比；②在負 載能力允許的范圍內(nèi)，不因電源電壓、負載、環(huán)境條件的波動而變化；③速度可調(diào)，能夠快速啟動、制動和反轉(zhuǎn)；④定位精度高、同步運行特性好。 數(shù)控電火花成型機的動力系統(tǒng)要求電動機定位精度高，速度調(diào)節(jié)方便快速，受環(huán)境影響小，且頜定功率小，并且可用于開環(huán)系統(tǒng)。而 BF系列步進電動機為反應(yīng)式步進電動機，具備以上的所有條件，我們選用的型號 90BF004 的電動機作為主運動的動力源。 選用時主要有以下幾個步驟： 1．根據(jù)脈沖當(dāng)量和最大靜轉(zhuǎn)矩初選電機型號 （ 1）步距角 初選步進電機型號，并從手冊中查到步距角 b? ，由于 pbi L ?? ??3600 綜合考慮，我初選了 ,1, ?? ib ?? 可滿足上式的要求。 （ 2）矩頻特性 步進電機最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM 是指電機的定位轉(zhuǎn)矩。步進電機的名義啟動轉(zhuǎn)矩 mpM 與最大靜轉(zhuǎn)矩 maxjM 的關(guān)系是； maxjmp MM ?? 步進電機空載啟動是指電機在沒有外加工作負載下的啟動。步進電機所需空載啟動力矩按下式計算： 0MMMM kfkakq ??? 完美畢業(yè)網(wǎng) 式中： kqM —— 空載啟動力矩； kaM —— 空載啟動時運動部件由靜止升速到最大快進速度折算到電機軸上的加速力矩； kfM —— 空載時折算到電機軸上的摩擦力矩； 0M —— 由于絲桿預(yù)緊折算到電機軸上的附加摩擦力矩； 而且初選電機型號時，應(yīng)滿足步進電動機所需空載啟動力矩小于步進電動機名義啟動轉(zhuǎn)矩，即： ma xjmpkq MMM ??? 計算 kqM 的各項力矩如下： ①加速力矩 ?J = 22521 / iMRJJ ???? ? = 10 55 ?? ?? = mKg ?? ? mrvn p b a xm a x ?????? ? ? 2112m a x 101060 40002)(10602 ???? ??????????? ?? tnJMkq =②空載摩擦力矩 039。??? ???? ??? iLGfM kf 完美畢業(yè)網(wǎng) = mN? ③