數(shù)控鉆床二維工作臺(tái)設(shè)計(jì)業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-在線瀏覽
2024-08-08 14:38本頁(yè)面
【正文】 技術(shù)層面上來(lái)講，加速推進(jìn)數(shù)控技術(shù)將是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。另一方面，通過(guò)持續(xù)的研究，信息技術(shù)的深化應(yīng)用促進(jìn)了數(shù)控機(jī)床的進(jìn)一步提升。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，機(jī)電產(chǎn)品更新?lián)Q代速度加快，對(duì)零件加工的精度和表面質(zhì)量的要求也愈來(lái)愈高。另一方面，電主軸和直線電機(jī)的成功應(yīng)用，陶瓷滾珠軸承、高精度大導(dǎo)程空心內(nèi)冷和滾珠螺母強(qiáng)冷的低溫高速滾珠絲杠副及帶滾珠保持器的直線導(dǎo)軌副等機(jī)床功能部件的面市，也為機(jī)床向高速、精密發(fā)展創(chuàng)造了條件。數(shù)控機(jī)床能否發(fā)揮其高性能、高精度和高效率，并獲得良好的效益，關(guān)鍵取決于其可靠性的高低。1 概述 數(shù)控銑床工作臺(tái)（X、Y軸）參數(shù)：工作臺(tái)工作面積尺寸長(zhǎng)寬為1250mm320mm。工作臺(tái)、夾具及工件重力X、Y軸分別為2750N/4400N。最大進(jìn)給速度X、。由 i=(公式21)，θb為步進(jìn)電機(jī)步距角Lo為滾珠絲杠導(dǎo)程、為系統(tǒng)脈沖當(dāng)量。 預(yù)選由廣州菱科自動(dòng)化設(shè)備有限公司生產(chǎn)的LK13系列剛性聯(lián)軸器。同時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面得間隙，在背板上通過(guò)設(shè)計(jì)偏心輪結(jié)構(gòu)來(lái)消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺(tái)導(dǎo)軌相接觸的斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑；（3）對(duì)滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施，并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸；（4）采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)；（5）采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直連。導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦系數(shù)181。（W+fg+ Fv+Fc）=（2）按式（29a）計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力F181。u0=181。0（W+ fg）=1000N（1）按式（210a）計(jì)算最大軸向負(fù)載力FamaxFamax= F1+ F u181。0=750N根據(jù)已知條件，所以在接下來(lái)的計(jì)算中工作臺(tái)的最高轉(zhuǎn)速都用1400r/min來(lái)計(jì)算，取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速nmax=1400r/min，i=1,則由式（216）得 L0=Vmax/i nmax=10mm（1）估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定位最大軸向載荷Famax，快速移動(dòng)的和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定位最小軸向載荷Famin，一般切削（粗加工）精銑切削（精加工）時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷F2，F(xiàn)3分別可按下式計(jì)算：F2 = Faｍｉｎ + 20% Famax F3 = Faｍｉｎ + 5% Famax并將計(jì)算結(jié)果填入表中:切削方式軸向載荷N進(jìn)給速度（m/min）時(shí)間比例（%）備注強(qiáng)力切削V1= 10F1= Famax一般切削（粗加工）V2=30F2=Faｍｉｎ+20%Famax精細(xì)切削（精加工）V3= 150F3= Faｍｉｎ + 5%Famax快移和鉆鏜定位750V4= Vmax10F4= Faｍｉｎ + Famax（2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削力方式下的轉(zhuǎn)速niN1=V1/L0=60r/minN2= V2/L0=80r/minN3= V3/L0=100r/minN4= V4/L0=1400r/min（3）按式（217）滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速nmnm= q1n1/100+q2n2/100+q3n3/100+q4n4/100=220r/min（4）按式（218）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷FmFm=[F1 q1n1/（nm100）+ F2 q2n2/（nm100）+ F3 q3n3/（nm100）+ F4 q4n4/（nm100）]1/3=（1）按預(yù)定工作時(shí)間估算，查表228得載荷性質(zhì)系數(shù)fw=，已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級(jí)為2級(jí)，查表229得精度系數(shù)fa=1，查表230得可靠性系數(shù)fc=，則由式（219）得 Cam= Fmfw【60 nmLh】1/3/（100fcfa）=（2）因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以可按式（221）估算最大軸向載荷，查表231得預(yù)緊載荷系數(shù)fe= Cam=fe Famax=（3）確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷Cam取以上兩種結(jié)果的最大值，即Cam=（1）根據(jù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形已知工作臺(tái)的定位精度為10um，根據(jù)式（224）的要求得δ=(～)20um=(4～5)um取δmax=4um(2)估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2m本機(jī)床工作臺(tái)(X軸)滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式.滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支撐之間的距離為L(zhǎng)=行程+安全行程+2余程+螺母長(zhǎng)度+支撐長(zhǎng)度=(~~)行程+(25~~30)L0=行程+30 L0=1532mm又F 0=1000N,由式(226)得d2m ( F 0L/δmax)=故據(jù)計(jì)算所得的L0, Cam, d2m,初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠螺母FFZD40103(見(jiàn)本書(shū)附錄A表A3),其公稱(chēng)直徑d0,基本導(dǎo)程L0,額定動(dòng)載荷Ca和絲杠底徑d2如下d0 =40mm L0=10mmCa = 465000N Cam=d2 = d2m=故滿(mǎn)足式(227)的要求(229)確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力FpFp= Famax/3=(1)按式(231)計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值δt已知溫度變化值Δt＝2℃，絲杠的線膨脹系數(shù)α＝106ｕｍ/℃，滾珠絲杠螺母副的有效行程Lu=工作臺(tái)行程+安全行程+2余程+螺母長(zhǎng)度=1166mmδt=11Δt Lu106=（2）按式（232）計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力Ft已知滾珠絲杠螺紋底徑d2=，滾珠絲杠的溫度變化值Δt=2℃，則Ft= d22=（1）按式（233）計(jì)算軸承受的最大軸向載荷FBmaxFBmax= Ft+ Famax=（2）計(jì)算軸承的預(yù)緊力FBpFBp =FBmax/3=（3）計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷FBamFBam= FBp+Fm=（4）按式（215）計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷C已知軸承的工作轉(zhuǎn)速n=nm=220r/min，軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷FBam=，軸承的基本額定壽命L=20000h，軸承的徑向載荷Fr和軸向載荷Fa分別為Fr=FBamcos60。=因?yàn)镕a /Fr=，所以查表225得，徑向系數(shù)X=，軸向系數(shù)Y=，故P=X Fr+ YFa=C=P(60 nmLh)1/3/100=（5）確定軸承的規(guī)格型號(hào)因?yàn)闈L珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用60176。所以選擇軸承的內(nèi)徑d為30mm，以滿(mǎn)足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。角接觸球軸承兩件一組背對(duì)背安裝,組成滾珠絲杠的兩端固定支撐方式。3 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)本工作臺(tái)的滾珠絲杠支撐方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。 根據(jù)圖41可得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度L2=，已知彈性模量E=105MPa，材料密度ρ=105N/mm3，重力加速度g=103mm/s2，安全系系數(shù)k1=，由表244得λ=。滾珠絲杠螺母副的壽命，主要是指疲勞壽命。查附錄A表A3得滾珠絲杠額定動(dòng)載荷Ｃａ＝46500N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)fw=，滾珠絲杠的軸向載荷Fa=Famax =，滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速n=nmax
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