【正文】 278N/?m 強(qiáng)力切削 = 一般切削 = maxsF?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)32精切削 = 快進(jìn)切削 =? maxsF?2)滾珠絲杠與螺母間的接觸變形 C?CaK??FFZD40*55 滾珠絲杠的 =2150N/umCK強(qiáng)力切削 = 一般切削 =? C? 精切削 = 快進(jìn)切削 =3)軸承的接觸變形 B60176。tF =,故符合要求。接觸角推力角接觸球軸承為固定端，軸承型號(hào)7603020TVP，查表 ，其尺寸參數(shù)為：d=20mm,D=52mm,B=15mm,Z=13, =,技術(shù)參數(shù)為：C=24500N, =45500N, =2800r/min,預(yù)加WD0Cmaxn負(fù)荷 =2900N。絲杠的螺紋部分長(zhǎng)度 ； 等于工作臺(tái)最大行程 （1000mm）加螺紋長(zhǎng)ul LK度 L（110mm）加兩端導(dǎo)程 (20mm).eL=1000+110+2*20=1150mmul支承跨距 ，應(yīng)大于 ，取 =1300mm1ul1絲杠全長(zhǎng) L=1400mmFF 支承方式的絲杠一般不會(huì)受壓縮力作用，可不效和壓桿的穩(wěn)定性。滾珠直徑 =,5 列。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表二 各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時(shí)間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削2022 1200 10 2200 60一般切削1000 500 30 1150 80精切削 500 200 1 50 620 100快速進(jìn)給0 0 5 1000 375中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)28FZD4053P圖 25 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖（1）計(jì)算負(fù)荷與轉(zhuǎn)速導(dǎo)軌摩擦力: = =(600+200)=40NfFW?不計(jì)重負(fù)荷引起的導(dǎo)軌摩擦力，絲杠軸向負(fù)荷分別為：強(qiáng)力切削：2040；一般切削：1040；精切削：540；快速進(jìn)給：40伺服電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速： =1500r/minmaxn絲杠轉(zhuǎn)速： =600r/??Sn絲杠導(dǎo)程 ： =2mm 表 得 5mmPh6Ph?絲杠轉(zhuǎn)速: Vinp由上表查的 =, =, =1m/min, =代入得 120r/min， 160r/min， 200r/min， 240r/min n?n?n?n?等效轉(zhuǎn)速： 10104321 ttttm????數(shù)據(jù)代入得 172r/minn?等效載荷中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)293 434323211 1010100 ???????? mmmmm ntFntFntFntF帶入數(shù)據(jù)得 ＝（2）初選滾珠絲杠副由公式《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （－24）知6 )(01wkahtmaKfFCnL???查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（－51）—表（－54）得 tf＝1， hf＝1， af＝1， kf＝， wf=， hL＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得 ＝=初選絲杠為內(nèi)循環(huán)，浮動(dòng)反相器，雙螺母墊片預(yù)緊。??滾動(dòng)體直徑，這里 =軸向預(yù)緊力，這里 =2900N0aF0aF故 =282/um3152 )(.3??BKB=a?強(qiáng)力切削 = 一般切削 = Ba Ba?精切削 = 快速進(jìn)給 =?4)螺母剛度 H中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)25取 =1000N/um Hk aKF??強(qiáng)力切削 = 一般切削 = H H?精切削 = 快速進(jìn)給 =?5)絲杠系統(tǒng)總位移 δ由 δ= + + + 則maxsFCBaH強(qiáng)力切削 δ= 一般切削 δ= 精切削 δ= 快速進(jìn)給 δ=6）定位精度 FF 型支承方式的 在絲杠的中間，應(yīng)驗(yàn)算此處的定位精度maxsF? 級(jí)精度的絲杠在任意 300mm，行程變動(dòng)量為 6um,8um, 2 級(jí)精度精切削時(shí)總誤差為（+8）=,滿足切削 快速進(jìn)給時(shí)的總誤差（+8）=，滿足切削 （5）拉壓振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率1）軸的拉壓總剛度 FF 型支承方式的拉壓總剛度 按下式計(jì)算eK )102584127(141 ??????HCBaSeK mN? =?2)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率 SW=1736r/s=104174r/mi??Ke中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)26n600r/min3) 扭轉(zhuǎn)剛度扭轉(zhuǎn)剛度 按下式計(jì)算TK=?LdT工作臺(tái)與工件的等效轉(zhuǎn)動(dòng)慣量力㎏.㎡=㎏.㎡22)5.(89)(?hWpJ324??smsLd取絲杠中經(jīng)計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 md= =?則 = ㎏.㎡????4)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 WT = =TW)//(JszwK? )3/./(8912?==600r/min 橫向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算以下公式參考自《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》已知條件：工作臺(tái)重量 =60KG=600N 工件及夾具最大重量 =200N 工作臺(tái)1W2W中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)27最大行程 =1000mm 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u= 快速進(jìn)給速度LK=,全行程 25um,重復(fù)定位精度axV為 10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。(5)定位精度驗(yàn)算1）絲杠在拉壓負(fù)荷下的最大強(qiáng)性變形 根據(jù)公式 ?=661max ?????sFAEL?? aFm?=278N/?m中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)24 強(qiáng)力切削 = 一般切削 =? maxsF?精切削 = 快進(jìn)切削 = s2)滾珠絲杠與螺母間的接觸變形 C?CaKF??FFZD40*55 滾珠絲杠的 =2150N/umCK強(qiáng)力切削 = 一般切削 =? C? 精切削 = 快進(jìn)切削 =3)軸承的接觸變形 B60176。t =,故符合要求。接觸角推力角接觸球軸承為固定端，軸承型號(hào)7603020TVP，查表 ，其尺寸參數(shù)為：d=20mm,D=52mm,B=15mm,Z=13, =,技術(shù)參數(shù)為：C=24500N, =45500N, =2800r/min,預(yù)加WD0Cmaxn中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)23負(fù)荷 =2900N。絲杠的螺紋部分長(zhǎng)度 ； 等于工作臺(tái)最大行程 （1000mm）加螺紋長(zhǎng)ul LK度 L（110mm）加兩端導(dǎo)程 (20mm).eL=1000+110+2*20=1150mmul支承跨距 ，應(yīng)大于 ，取 =1300mm1ul1絲杠全長(zhǎng) L=1400mmFF 支承方式的絲杠一般不會(huì)受壓縮力作用，可不效和壓桿的穩(wěn)定性。滾珠直徑 =,5 列。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表一 各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式縱向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)進(jìn)給速度Vi(m/min)工作時(shí)間百分比%絲杠軸向載荷(N)絲杠轉(zhuǎn)速r/min強(qiáng)力切削2022 1200 10 2200 60一般切削1000 500 30 1150 80精切削 500 200 1 50 620 100快速進(jìn)給0 0 5 1000 375中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)20FZD4053P圖 24 進(jìn)給用滾珠絲杠裝配圖（1）計(jì)算負(fù)荷與轉(zhuǎn)速導(dǎo)軌摩擦力: = =(800+200)=50NfFW?不計(jì)重負(fù)荷引起的導(dǎo)軌摩擦力，絲杠軸向負(fù)荷分別為：強(qiáng)力切削：2050；一般切削：1050；精切削：550；快速進(jìn)給：50伺服電機(jī)最高工作轉(zhuǎn)速： =1500r/minmaxn絲杠轉(zhuǎn)速： =600r/??S絲杠導(dǎo)程 ： =4mm 表 得 5mmPh64Ph?絲杠轉(zhuǎn)速: Vinp由上表查的 =, =, =1m/min, =代入得 120r/min， 160r/min， 200r/min， 480r/min n?n?n?n?等效轉(zhuǎn)速： 10104321 ttttm????數(shù)據(jù)代入得 184r/minn?中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)21等效載荷 3 434323211 1010100 ???????? mmmmm ntFntFntFntF帶入數(shù)據(jù)得 ＝（2）初選滾珠絲杠副由公式《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》 （－24）知6 )(01wkahtmaKfFCnL???查《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》表（－51）—表（－54）得 tf＝1， hf＝1， af＝1， kf＝， wf=， hL＝10000h代入數(shù)據(jù)可求得 ＝=初選絲杠為內(nèi)循環(huán)，浮動(dòng)反相器，雙螺母墊片預(yù)緊。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)19 縱向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)與計(jì)算以下公式參考自《實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》已知條件：工作臺(tái)重量 =80KG=800N 工件及夾具最大重量 =200N 工作臺(tái)1W2W最大行程 =1000mm 工作臺(tái)導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u= 快速進(jìn)給速度LK=,全行程 25um,重復(fù)定位精度為maxV10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。 4)無側(cè)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(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí),由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。在省電方面很有幫助。 1)與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為 1/3 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)18滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。橫切斷面時(shí)，主切削力約為 。 切削力計(jì)算中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)17在進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)計(jì)算、選用步進(jìn)電機(jī)時(shí)，都要用到切削力（機(jī)床的主要負(fù)載） ，切削力的分析和計(jì)算可以參考以下簡(jiǎn)單而實(shí)用的經(jīng)驗(yàn)公式。對(duì)經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來說，常采用的脈沖當(dāng)量為 ~。計(jì)算簡(jiǎn)圖如圖 22 所示圖 22 進(jìn)給系統(tǒng)計(jì)算簡(jiǎn)圖(a)縱向進(jìn)給 (b)橫向進(jìn)給 確定系統(tǒng)的脈沖當(dāng)量脈沖當(dāng)量是指一個(gè)進(jìn)給脈沖使機(jī)床執(zhí)行部件產(chǎn)生的進(jìn)給量，它是衡量數(shù)控機(jī)床加工精度的一個(gè)基本技術(shù)參數(shù)。刀架：拆除原刀架，改裝自動(dòng)回轉(zhuǎn)四方刀架總成。溜板箱部分：全部拆除，在原處安裝滾珠絲杠中間支撐架和螺母以及部分操作按鈕。絲杠、光杠和操作杠拆去，齒輪箱連接滾珠絲杠。掛輪架系統(tǒng)：全部拆除，在原掛輪主動(dòng)軸處安裝光電脈沖發(fā)生器。㎜刀具補(bǔ)償量 0㎜～㎜進(jìn)給傳動(dòng)鏈間隙補(bǔ)償量 縱向 ㎜ 橫向 ㎜自動(dòng)升降速性能 有（1）原機(jī)床的主要結(jié)構(gòu)布局基本不變，盡量減少改動(dòng)量，以降低成本，縮短改造周期。進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案方框圖如圖 13 所示向向步 進(jìn)電 機(jī) 床 鞍 及 拖 板中 拖 板步 進(jìn)電 機(jī)功率放大功率放大光電隔離光電隔離微機(jī)圖 13 車床進(jìn)給伺服系統(tǒng)總體方案框圖設(shè)計(jì)參數(shù)包括車床的部分技術(shù)參數(shù)和設(shè)計(jì)數(shù)控進(jìn)給伺服系統(tǒng)所需要的參數(shù)。（7）為了保證進(jìn)給伺服系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和平穩(wěn)性，選用摩擦小、傳動(dòng)效率高的滾珠絲杠螺母副，并應(yīng)有預(yù)緊機(jī)構(gòu)。 （5）設(shè)計(jì)自動(dòng)回轉(zhuǎn)刀架及其控制電路。 （4）根據(jù)系統(tǒng)的功能要求，微機(jī)數(shù)控系統(tǒng)中除了 CPU 外，還包括擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器、擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、I/O 接口電路；包括能輸入加工程序和控制命令的鍵盤，能顯示加工數(shù)據(jù)和機(jī)床狀態(tài)信息的顯示器；包括光電隔中國(guó)礦業(yè)大學(xué)徐海學(xué)院 2022 界本科畢業(yè)設(shè)計(jì)12離電路和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路。再 8 位微機(jī)中，MCS51 系列單片機(jī)具有集成度高、可靠性好、功能強(qiáng)、速度快、抗干擾能力強(qiáng)，具有很高的性能價(jià)格比。因此，進(jìn)給伺服系統(tǒng)采用步進(jìn)電機(jī)開環(huán)控制系統(tǒng)。 （1）普通車床數(shù)控化改造后應(yīng)具有定位，縱向和橫向的直線插補(bǔ)，圓弧插補(bǔ)功能；還要求能暫停，進(jìn)行循環(huán)加工和螺紋加工等，因此，數(shù)控系統(tǒng)選擇連續(xù)控制系統(tǒng)。由于切削加工中的切削參數(shù)，切削次序和刀具都會(huì)按程序自動(dòng)進(jìn)行調(diào)節(jié)和更換，再加上縱向和橫向進(jìn)給聯(lián)動(dòng)的功能，數(shù)控改裝后的車床就可以加工出各種形狀復(fù)雜的回轉(zhuǎn)零件，并能實(shí)現(xiàn)多工序自動(dòng)車削，從而提高了生產(chǎn)率和加工精度，也能適應(yīng)小批量多品種復(fù)雜零件的加工。圖 12 400mm 普通車床的結(jié)構(gòu)布局圖? 對(duì)普通車床進(jìn)行數(shù)控化改造，主要是將縱向和橫向