數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1-在線瀏覽
2024-11-03 08:59本頁(yè)面
【正文】 fh—— 硬度系數(shù)；（查表：滾道實(shí)際硬度≥ HRC58 時(shí)， fh=1。） fk—— 可靠性系數(shù)； (查表：可靠性為 90%時(shí)， fk =。（查表得：數(shù)控機(jī)床： Th=15000。絲杠公稱直徑為φ 32mm，基本導(dǎo)程 6hP mm? ，其額定動(dòng)載荷 16917aCN? ，額定靜載荷 45968oaCN? ，圈數(shù) ? 列數(shù) =? 2，絲杠螺母副的接觸剛度為 1130 /cK N m?? ，絲杠底徑 27. 9mm，螺母長(zhǎng)度為 112mm，取絲杠的精度為 3級(jí)。兩邊軸承分別為φ 20mm和φ 25mm。選用成對(duì)絲杠專用軸承組合。由于采用特殊設(shè)計(jì)的尼龍成形保持架，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60176。 2. 不需要預(yù)調(diào)整。 3. 起動(dòng)力矩小。 為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 Ke由絲杠本身的拉壓剛度 KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 Kc，軸承的接觸剛度 KB，螺母座的剛度 KH， 按不同支承組合方式的計(jì)算而定。 臨界壓縮負(fù)荷 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算： 211 m a x20cr f E IF K F NL??? () 式中 E—— 材料的彈性模量 E 鋼 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受壓長(zhǎng)度 (m)； K1—— 安全系數(shù)，取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作負(fù)荷 (N)； f1—— 絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推 —— 雙推時(shí)，見(jiàn)下圖，f1=4， f2=) I—— 絲杠最小截面慣性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d??? ? ? ? () 式中 d0—— 絲杠公稱直徑 (mm)； dw—— 滾珠直徑 (mm)。 臨界轉(zhuǎn)速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L??? ? ? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m?? ??? ? ? ? ? ? cL —— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422cLm?? ? ? ? ? ? 取 1 L m?? ， 2k —— 安全系數(shù)，一般取 2 ? ； ? —— 材料的密度： 337 .8 5 1 0 /kg m? ?? ； 2f —— 絲杠支承方式系數(shù)，查表得 2 ? ， 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r? ? ? ? ? ? 滿足要求。 1) 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號(hào)樣本。 3) 螺母座的剛度可近似估算為 1000。 已 知 ： 軸 承 的 接 觸 剛 度 1080 /BK N m?? ， 絲 杠 螺 母 的 接 觸 剛 度71 6. 7 /CK N m?? ，絲杠的最小拉壓剛度 m in 5 4 5 .2 /sK N m?? （見(jiàn)后面計(jì)算）。 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2eK ? ? ? ??? 324 /eK N m??? 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率： /eB K rad sm? ? () 式中 m—— 絲杠末端的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和 (N/μ m)； Ke—— 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 (N/μ m)。 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 絲 杠 的 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 按 下 式 計(jì) 算 ： mT dK L? () 式中 md —— 絲杠平均直徑： L—— 絲杠長(zhǎng)度 15934 /500TK N m r?? 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 : ()3TTswzK JJJ? ? ?? () 式中 JW—— 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg m2)； JS—— 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg 由文獻(xiàn) [7， 8]得： 平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 4 22 0 0 0 0 . 0 1( ) 5 . 2 1 09 . 8 1 2J k g m? ? ?? ? ? 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L??? ? ? ? 34421 3 . 1 4 7 . 8 5 1 0 0 . 5 0 . 0 3 2324 1 0 k g m?? ? ? ? ? ??? 10zJ kg m??? 415934 4 4 2 7 . 1 / 4 2 2 9 7 / m i n4( 5 . 2 1 . 6 ) 1 03T r a d s r? ?? ? ?? ? ? 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/min，可以滿足要求。 最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 25m a x 10 /4 AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 25m in 10 /4 AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： m a x m i n 11 2 4 0 . 6 5 /1 / 1 / 1 / 1 / 5 4 5 . 2 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? m a x m a x 11 3 4 1 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 6 3 5 . 7 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為 0 0 m in 0 m a x11()k FmKK???? () 111 4 5 6 . 6 ( ) 1 . 7 82 4 0 . 6 5 3 4 1k m??? ? ? ? 對(duì)于 3 級(jí)滾珠絲杠，其任意 300mm 導(dǎo)程公差為 12m?? ，機(jī)床定位精度 / 300mm mm，所以， 2 4 1 / 5 4 .8k m??? ? ?，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（ 1/3 1/5）機(jī)床定位精度的要求。 伺服電機(jī)計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn) [11]，扭矩的計(jì)算為： 1. 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 查表知 3級(jí)滾珠絲杠 ?? ， 而 m a x / 3 2 0 1 3 / 3 6 7 1 ( )PF F N m? ? ? 230 ( / 2 ) [ (1 ) / ] 1 0P P hT F P ? ? ? ?? ? ? ? () 23(6 7 1 6 / 2 ) [ (1 0 . 9 ) / 0 . 9 ] 1 00 . 1 3 5 ( )Nm ??? ? ? ? ?? 2. 最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩 對(duì)于 3級(jí)滾珠絲杠， 40%P? ?? ， m a x 0(1 4 0 % ) 0 .1 9 ( )PPT T N m? ? ? () 3. 驅(qū)動(dòng)最大負(fù)載所耗轉(zhuǎn)矩 3m ax 1 0 / 2ahT F P ????? () 32 0 1 3 6 1 0 /( 2 0 .9 )2 .1 4 ( )Nm ??? ? ? ?? 4. 支承軸承所需啟動(dòng)扭矩 查軸承表： 對(duì)于 20? 的軸承，其 1 N m? ， 對(duì)于 25? 的軸承，其 2 N m? ， 則 12 0. 15 0. 2 0. 35B b bT T T N m? ? ? ? ?。 5 床身及導(dǎo)軌 床身 對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機(jī)床的各項(xiàng)性能指標(biāo)。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車 床各部件之間的相對(duì)位置精度和車床在工作中各運(yùn)動(dòng)部件的相對(duì)運(yùn)動(dòng)軌跡的準(zhǔn)確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時(shí)也影響著機(jī)床的工作效率和壽命等。 數(shù)控車床工作時(shí)，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。所以，在設(shè)計(jì)床身時(shí)，采用與水平面傾 斜 45176。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)是： (1)在加工工件時(shí)，切屑和切削液可以從斜面的前方 (即床身的一側(cè) )落下，就無(wú)需在床身上開(kāi)排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個(gè)完整的斜面。這樣，機(jī)床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機(jī)床更好地保持加工精度。基于以上特點(diǎn)使得床身抵抗來(lái)自切削力在水 平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強(qiáng)。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。截面積相同時(shí)，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的抗彎剛度高于圓形截面，但圓形截面的抗扭剛度較高；封閉截面的剛度顯著高于不封閉截面的剛度。 床身與導(dǎo)軌為一體，床身材料的選擇應(yīng)根據(jù)導(dǎo)軌的要求選擇。床身材料采用機(jī)械性能優(yōu)良的HT250，其硬度、強(qiáng)度較高，耐磨性較好，具有很好的減震性
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