數(shù)控加工中心進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、 1福福州州職職業(yè)業(yè)技技術(shù)術(shù)學(xué)學(xué)院院畢業(yè)論文畢業(yè)論文論文題目 數(shù)控加工中心進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 系 別 機(jī)械工程系 年級(jí)專業(yè) 10 級(jí)數(shù)控（1）班 學(xué) 號(hào) 201002053111 姓 名 指導(dǎo)教師 職 稱 年 月 日 2目目 錄錄一、數(shù)控加工中心發(fā)展前景 .2二 總體設(shè)計(jì) .4（一）總體設(shè)計(jì)方案的確定 .4（二）床身設(shè)計(jì) .4（三）導(dǎo)軌設(shè)計(jì) .5三.進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) .6(一) y 軸（縱向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì) .71、切削力的計(jì)算.72、滾珠絲桿的選擇計(jì)算.83、傳動(dòng)齒輪選擇.124、滾動(dòng)軸承的選擇.135、伺服系統(tǒng)選擇計(jì)算.13（二）x 軸（橫向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì).181、切削力的計(jì)算.182、滾珠絲桿的

2、選擇計(jì)算.183、傳動(dòng)齒輪選擇.204、滾動(dòng)軸承的選擇.215、伺服系統(tǒng)選擇計(jì)算.22致 謝 .27參考文獻(xiàn) .28 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)3數(shù)控加工中心進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)數(shù)控加工中心進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 內(nèi)容摘要內(nèi)容摘要 機(jī)械設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中常遇到的問題，隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工設(shè)備的要求也越來越高，特別是對(duì)高精密度加工機(jī)械的要求更加凸顯。數(shù)控加工中心是現(xiàn)代加工設(shè)備中主要設(shè)備之一。數(shù)控加工中心是一種備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他的輔助功能，依

3、次完成工件幾個(gè)面上多工序的加工。而其高精度、高效率的是由其進(jìn)給系統(tǒng)來保證的，所以加工中心進(jìn)給系統(tǒng)的好壞直接影響著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展。 關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 加工 中心 進(jìn)給 系統(tǒng) 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)4一、數(shù)控加工中心一、數(shù)控加工中心發(fā)展前景發(fā)展前景數(shù)控技術(shù)的應(yīng)用不但給傳統(tǒng)制造業(yè)帶來了革命性的變化，使制造業(yè)成為工業(yè)化的象征，而且隨著數(shù)控技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，它對(duì)國計(jì)民生的一些重要行業(yè)（it、汽車、輕工、醫(yī)療等）的發(fā)展起著越來越重要的作用，因?yàn)檫@些行業(yè)所需裝備的數(shù)字化已是現(xiàn)代化發(fā)展的大趨勢(shì)。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)率提出了越來越的要求，產(chǎn)品的更新?lián)Q代也不斷加快，數(shù)控機(jī)床

4、在機(jī)械加工行業(yè)中應(yīng)用越來越廣泛。數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，除要滿足多功能、高性能的要求外，還要具有自動(dòng)加工的基本功能，操作，維修方便。在數(shù)控加工中心發(fā)展的本個(gè)多世紀(jì)的歷程中，世界先進(jìn)制造技術(shù)的興起和不斷成熟，電子的迅速發(fā)展，以及各種性能良好的傳感器的出現(xiàn)和運(yùn)用，使加工中心功能日益完善，自動(dòng)化、智能化程度越來越高，加工中心正朝著高速化、高精度化、多功能化、智能化、系統(tǒng)化及高可靠性方向發(fā)展。數(shù)控加工中心和數(shù)控機(jī)床一樣，是目前世界上產(chǎn)量最高、應(yīng)用最廣泛的數(shù)控機(jī)床。加工箱體類零件的加工中心是在鏜床、銑床的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，稱為自動(dòng)換刀數(shù)控鏜銑床，習(xí)慣上稱加工中心。數(shù)控加工中心是一種備有刀庫并能自動(dòng)更換刀具對(duì)工件

5、進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床。工件經(jīng)一次裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同的工序自動(dòng)選擇和更換刀具，自動(dòng)改變機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量和刀具相對(duì)工件的運(yùn)動(dòng)軌跡及其他的輔助功能，依次完成工件幾個(gè)面上多工序的加工。由于加工中心能集中完成多種工序，因而可以減少工件的裝夾、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整時(shí)間，減少了工件的周轉(zhuǎn)、搬運(yùn)和存放時(shí)間，使機(jī)床的切削率達(dá)到 80以上，比普通機(jī)床高 34 倍。尤其在加工形狀比較復(fù)雜、精度要求較高、品種更換頻繁的零件時(shí)，更具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。從 20 世紀(jì)中葉數(shù)控技術(shù)出現(xiàn)以來，數(shù)控機(jī)床給機(jī)械制造業(yè)帶來了革命性的變化。數(shù)控加工具有如下特點(diǎn)：加工柔性好，加工精度高，生產(chǎn)率高，減輕操作者勞動(dòng)強(qiáng)度、改善

6、勞動(dòng)條件，有利于生產(chǎn)管理的現(xiàn)代化以及經(jīng)濟(jì)效益的提高。數(shù)控機(jī)床是一種高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，適用于加工多品種小批量零件、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、精度要求較高的零福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)5件、需要頻繁改型的零件、價(jià)格昂貴不允許報(bào)廢的關(guān)鍵零件、要求精密復(fù)制的零件、需要縮短生產(chǎn)周期的急需零件以及要求 100%檢驗(yàn)的零件。數(shù)控機(jī)床的特點(diǎn)及其應(yīng)用范圍使其成為國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)發(fā)展的重要裝備。進(jìn)入 21 世紀(jì)，我國經(jīng)濟(jì)與國際全面接軌，進(jìn)入了一個(gè)蓬勃發(fā)展的新時(shí)期。機(jī)床制造業(yè)既面臨著機(jī)械制造業(yè)需求水平提升而引發(fā)的制造裝備發(fā)展的良機(jī)，也遭遇到加入世界貿(mào)易組織后激烈的國際市場(chǎng)競爭的壓力，加速推進(jìn)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展是解決機(jī)床制造業(yè)持續(xù)

7、發(fā)展的一個(gè)關(guān)鍵。隨著制造業(yè)對(duì)數(shù)控機(jī)床的大量需求以及計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)的飛速進(jìn)步，數(shù)控機(jī)床的應(yīng)用范圍還在不斷擴(kuò)大，并且不斷發(fā)展以更適應(yīng)生產(chǎn)加工的需要。機(jī)械設(shè)計(jì)是現(xiàn)代制造業(yè)中常遇到的問題，隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)機(jī)械加工設(shè)備的要求也越來越高，特別是對(duì)高精密度加工機(jī)械的要求更加凸顯。數(shù)控加工中心是現(xiàn)代加工設(shè)備中主要設(shè)備之一，加工中心(computerized numerical control machine )簡稱 cnc，是由機(jī)械設(shè)備與數(shù)控系統(tǒng)組成的使用于加工復(fù)雜形狀工件的高效率自動(dòng)化機(jī)床。加工中心又叫電腦鑼。加工中心備有刀庫，具有自動(dòng)換刀功能，是對(duì)工件一次裝夾后進(jìn)行多工序加工的數(shù)控機(jī)床

8、。加工中心是高度機(jī)電一體化的產(chǎn)品，工件裝夾后，數(shù)控系統(tǒng)能控制機(jī)床按不同工序自動(dòng)選擇、更換刀具、自動(dòng)對(duì)刀、自動(dòng)改變主軸轉(zhuǎn)速、進(jìn)給量等，可連續(xù)完成鉆、鏜、銑、鉸、攻絲等多種工序，因而大大減少了工件裝夾時(shí)間、測(cè)量和機(jī)床調(diào)整等輔助工序時(shí)間，對(duì)加工形狀比較復(fù)雜，精度要求較高，品種更換頻繁的零件具有良好的經(jīng)濟(jì)效果。福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)6二二 總體設(shè)計(jì)總體設(shè)計(jì)（一）總體設(shè)計(jì)方案的確定（一）總體設(shè)計(jì)方案的確定初步確定設(shè)計(jì)的任務(wù)后（初步擬定三種傳動(dòng)方案 即 1 電機(jī)直接與絲杠相連；2 電機(jī)通過同步帶的傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)；3 電機(jī)通過齒輪傳動(dòng)帶動(dòng)絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)）數(shù)控機(jī)床按控制方式分為開環(huán)、閉環(huán)、半閉環(huán)，由于采用直流式

9、交流伺服電機(jī)的閉環(huán)控制方案，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)難度大，調(diào)試和維修困難，造價(jià)也高。閉環(huán)控制可以達(dá)到很好的機(jī)床精度，能補(bǔ)償機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)中各種誤差，消除間隙、干擾等對(duì)加工精度的影響，一般應(yīng)用于要求高的數(shù)控設(shè)備中，由于所改造的數(shù)控鉆床加工精度不十分高，采用閉環(huán)系統(tǒng)的必要性不大。若采用直流或交流伺服電機(jī)的半閉環(huán)控制，精度較閉環(huán)控制的查，但是穩(wěn)定性好，成本較低，調(diào)試維修較容易；但是對(duì)于經(jīng)濟(jì)型數(shù)控機(jī)床來說必要性不大。故在本次設(shè)計(jì)中，采用開環(huán)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)即保證改造后的性能不低于原鉆床，又保證較高的性價(jià)比。在本次設(shè)計(jì)中采用它帶動(dòng) x,y 向工作臺(tái)移動(dòng)。傳動(dòng)方案 1 的結(jié)構(gòu)簡單，三是消除由步進(jìn)電動(dòng)機(jī)引起的振動(dòng)等現(xiàn)

10、象能力較差，故在本次設(shè)計(jì)中不采用方案 2，同步帶傳動(dòng)保持恒定傳動(dòng)比，傳動(dòng)精度高工作平穩(wěn)，結(jié)構(gòu)緊湊，無噪聲，有良好減振性能，但制造工藝比較復(fù)雜，傳遞功率較小，壽命較低，故在本次設(shè)計(jì)中不易采用，所以本次設(shè)計(jì)中采用齒輪傳動(dòng)，其主要特點(diǎn)是效率高，結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，壽命長，傳動(dòng)比穩(wěn)定，傳動(dòng)過程中采用消隙齒輪，消除正反轉(zhuǎn)齒輪間隙提高傳動(dòng)精度，性價(jià)比高。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的工作過程中，技術(shù)方面應(yīng)用滾珠絲杠（工作方式為滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，滾珠絲杠副螺母移動(dòng)）可以提高加工精度。在可拆卸方面考慮了許多因素由于設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，在快卸方便性上考慮有時(shí)略有紕漏；在經(jīng)濟(jì)性方面采用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)其性價(jià)比高；在滿足精度的前提下減少了

11、生產(chǎn)成本。材料的使用上采用了較為廣泛應(yīng)用的 45 號(hào)鋼加工成本低且避免使用有毒害的材料污染環(huán)境，還可以回收應(yīng)用；在環(huán)境方面應(yīng)用消隙齒輪可以有效的降低噪音減少對(duì)人體的危害。福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)7（二）床身設(shè)計(jì)（二）床身設(shè)計(jì)機(jī)床的床身是整個(gè)機(jī)床的基礎(chǔ)支承件，是機(jī)床的主體，一般用來放置導(dǎo)軌、等重要部件。床身的結(jié)構(gòu)對(duì)機(jī)床的布局有很大的影響。按照床身導(dǎo)軌面與水平面的相對(duì)位置，立式加工中心通常采用固定立柱式，主軸箱吊在立柱一側(cè)，其平衡重錘放置在立柱中，工作臺(tái)為十字滑臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn) x、y 兩個(gè)坐標(biāo)軸的移動(dòng)，主軸箱沿立柱導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn) z 坐標(biāo)移動(dòng)。本設(shè)計(jì)中采用加工中心床身取 t 字型結(jié)構(gòu)，立柱固定在其上面

12、，工作臺(tái)用十字滑臺(tái)，在床身導(dǎo)軌上做 x、y 兩向移動(dòng)，主軸箱沿立柱導(dǎo)軌做 z 向移動(dòng)。（三）導(dǎo)軌設(shè)計(jì)（三）導(dǎo)軌設(shè)計(jì)導(dǎo)軌一般可分為滑動(dòng)導(dǎo)軌和滾動(dòng)導(dǎo)軌兩種。 滑動(dòng)導(dǎo)軌具有結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、接觸剛度大等優(yōu)點(diǎn)。但傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦阻力大，磨損快，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)差別大，低速時(shí)易產(chǎn)生爬行現(xiàn)象。目前數(shù)控機(jī)床已幾乎不采用傳統(tǒng)滑動(dòng)導(dǎo)軌，而是采用帶有耐磨粘貼帶覆蓋層的滑動(dòng)導(dǎo)軌和新型塑料滑動(dòng)導(dǎo)軌。它們具有摩擦性能良好和使用壽命長等特點(diǎn)。滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)點(diǎn)是摩擦系數(shù)小，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)很接近，不會(huì)產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，可以使用油脂潤滑。這次設(shè)計(jì)中采用的是滾動(dòng)直線導(dǎo)軌。 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 8三三. .進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)

13、數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)必須保證由數(shù)控裝置發(fā)出的控制指令轉(zhuǎn)換成速度符合要求的相應(yīng)角位移或直線位移，帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。根據(jù)工件加工的需要，在機(jī)床上各運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)的數(shù)字控制可以是相互獨(dú)立的，也可以是聯(lián)動(dòng)的。總之，數(shù)控機(jī)床對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)的要求集中在精度、穩(wěn)定、和快速響應(yīng)三個(gè)方面。為滿足這種要求，首先需要高性能的伺服驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，同時(shí)也需要高質(zhì)量的機(jī)械結(jié)構(gòu)與之匹配。為提高進(jìn)給系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)性能主要采取措施有：1.提高系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)的傳動(dòng)剛度 2.采用低而穩(wěn)定的摩擦傳動(dòng)副 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)多采用剛度高摩擦因數(shù)小而穩(wěn)定的滾動(dòng)摩擦副，如滾珠絲杠螺母副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌等。3.慣量匹配 最佳慣量匹配目的是為保證伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的工作性能

14、和滿足傳動(dòng)系統(tǒng)對(duì)控制指令的快速響應(yīng)的要求。4.提高傳動(dòng)件精度 高質(zhì)量的機(jī)械傳動(dòng)配合與高性能的伺服電動(dòng)機(jī)使現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)性能有了大幅度提高。立式加工中心的進(jìn)給伺服系統(tǒng)特別是進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)精度及效率是性能的重要組成部分。為了保證加工中心進(jìn)給伺服系統(tǒng)工作的精度、剛度和穩(wěn)定性，對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求是高精度、高剛度、低摩擦和低慣量，設(shè)計(jì)過程中要盡可能的增大驅(qū)動(dòng)力矩，提高傳動(dòng)效率，消除反向間隙，增強(qiáng)自動(dòng)平衡等。擬定的主要參數(shù)如下:工作臺(tái)尺寸（長 x 寬）:500900mm工作臺(tái)行程（x 向）:600mm工作臺(tái)行程（y 向）:500mm主軸頭垂直行程（z 向）:500mm主軸端面距工作臺(tái)面距離:680

15、180mm主電機(jī)功率:5 . 5kw主軸轉(zhuǎn)速范圍（無級(jí)調(diào)速）:300063min/r主軸最大輸出扭距:150nm主軸最大軸向抗力:10000n快速移動(dòng)速度（x、y、z 方向）:x、y: z: 12min/m6min/m福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 9進(jìn)給速度范圍:25001min/mm工作臺(tái)承重:400kg刀柄:bt40坐標(biāo)定位精度:x:，y/z:025. 0022. 0重復(fù)定位精度:x:，y/z:015. 0012. 0坐標(biāo)控制:三軸控制數(shù)控系統(tǒng):siemens 802d( (一一) ) y y 軸（縱向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)軸（縱向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)過程中，采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與

16、絲桿之間的傳動(dòng)采用齒輪一級(jí)傳動(dòng)式，在設(shè)計(jì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)與絲桿的連接時(shí)，盡量減少傳動(dòng)間隙。軸承采用能達(dá)到精度要求的。1 1、切削力的計(jì)算、切削力的計(jì)算采用的進(jìn)給機(jī)械簡圖如圖所示：切削功率：cp由機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知切削功率： = （3cppk1）式中 主軸電動(dòng)機(jī)功率，=；pp5 . 5kw主傳動(dòng)系數(shù)總功率，一般為，取=；85. 075. 08 . 0進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取=kk96. 0則電動(dòng)機(jī)消隙齒輪滾珠絲桿螺母副工作臺(tái)福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 10=cp96. 08 . 05 . 5kw22. 4kw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

17、速度來計(jì)算，取切削速度=，根據(jù)公100min/m式：= （3cp60zf1032）式中 主切削力（） ；zfn 切削速度（） ；min/m則主切削力為：=zfcp603101001022. 4603n2532n根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可得：縱向切削分力：= xf)9 . 06 . 0(zf 橫向切削分力：=yf)65. 05 . 0(zf取 =xf6 . 0zfn25326 . 0n2 .1519=yf5 . 0zfn25325 . 0n12662 2、滾珠絲桿的選擇計(jì)算、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，

18、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)。其選擇的福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 11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 =+ （3mfkxff(zfg)3）式中 切削分力xf)(n 顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，=；kk15. 1 滑

19、動(dòng)導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，=，取=；ff18. 015. 0f16. 0 工作臺(tái)承重，=ggn4000則=mfnn)40002532(16. 02 .151915. 1n2 .2792（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 = （3nofp4）式中 進(jìn)給速度，取fmin/60mm 滾珠絲桿的螺距，取opmm6則福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 12=nofpmin/660rmin/10r壽命計(jì)算公式： = （3t61060nt5）其中數(shù)控機(jī)床可取15000h，則t =萬 =t61060nt610150001060rr萬9（3）對(duì)大動(dòng)載

20、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： = （3cmhwffft36）式中 壽命，以為 單位；t6101 運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)，按一般運(yùn)轉(zhuǎn)=，取=；wfwf5 . 12 . 1wf2 . 1 硬度系數(shù)，為時(shí)，= ，小于時(shí)， ，這里取hfhrc60hf1hrc60hf1= ；hf1 進(jìn)給牽引力mf則=cmhwffft32 .279212 . 19382.6976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，acc 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 cdm32065p4

21、，其公稱直徑為，其額定動(dòng)載荷為，強(qiáng)度滿足要求。mm32nn82.697626250cdm32065p4滾珠絲桿的參數(shù)數(shù)值如下表：福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 13公稱直徑/mm基本導(dǎo)程/mm鋼球直徑/mm絲桿外徑/mm螺紋底徑/mm額定動(dòng)載荷/n額定靜載荷/n接觸剛度/)/(mn滾珠絲桿型號(hào)0d0pwd1d2d循環(huán)圈數(shù)acac0rcdm32065p4326969. 35 .311 .2725 . 1262507663176631（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(tan7）式中：為絲桿螺旋升角，根據(jù)計(jì)算得，= 00)14. 3arctan(dp253

22、o 為摩擦角，取=10則=) 10253tan(253tanoo953. 0（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： = （30peapfm08）式中 滾珠絲桿導(dǎo)程，取=；0pmm6cm6 . 0福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 材料彈性模量，對(duì)于鋼，?。ǎ?；empa4106 .2026/106 .20cmn 滾珠絲杠截面積，按絲桿螺紋底徑確定，即=，則a2dcm71. 2=a22)2(d14. 3)271. 2(22765. 5cm所以=0p765. 5106 .206 . 0

23、2 .27926cm51041. 1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)p1pp程變形總誤差為：總p = （3總p00ppp總9） 式中 y 軸（縱向）最大行程，由擬定參數(shù)總p中可知，=總pmm50050cm則=總p00ppp總51041. 16 . 050mm/75.11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。mmmm/75.11/333 3、傳動(dòng)齒輪選擇、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：= （3i0360pbpo10）式中 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角b福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 15絲桿螺距 0p脈沖當(dāng)量p根據(jù)系統(tǒng)的脈沖

24、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/01. 0mm的步距角=，=，則bo75. 00pmm6=i0360pbpo675. 001. 03608 . 0可選定齒輪齒數(shù)為：=i21zz4032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mm2i98. 0bmm20為：=1d1zm232mm64=2d2zm240mm80中心距為：=a2)(21zzm2)4032(2mm724 4、滾動(dòng)軸承的選擇、滾動(dòng)軸承的選擇傳動(dòng)系統(tǒng)的平穩(wěn)性事檢測(cè)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

25、，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)式支撐福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 16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

26、荷=,cn26000而牽引進(jìn)給力=。，因此76020225tvp 軸承的承載能力滿足要求。mfn2 .2792cmf6205/p5軸承的額定載荷=，所以6205/p5軸承的承載能力也滿足cn10800cmf要求。76020225tvp 軸承的具體參數(shù)如下表：尺寸/mm額定載荷/n極限轉(zhuǎn)速/（min/r）安裝尺寸/mm軸承型號(hào)ddbc0c預(yù)緊載荷/n脂質(zhì)量/kg1d2dgr7602030tvp2562172850058500330022000.144385216205/p5型深溝球軸承的具體參數(shù)如下表：尺寸/mm額定載荷/n極限轉(zhuǎn)速/（）min/r安裝尺寸/mm軸承型號(hào)ddbc0c預(yù)緊載荷/n脂

27、油質(zhì)量/kg1d2dgr6205/p5255215108006950330012000150000.13304715 5、伺服系統(tǒng)選擇計(jì)算、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、福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 17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

28、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： =+ （3fj1j232ijj gigb22)180(11）式中 折算到電動(dòng)機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；fj)(2cmkg 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；1j1z)(2cmkg 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；2j2z)(2cmkg 滾珠絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；3j)(2cmkg 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：gn400001. 0bo75. 0=gigb22)180(22210108 . 04000)75. 014. 301. 0180(265. 3cmkg 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

29、公式為： = （3j44108 . 7bd福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 1812） 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=1dmm642dmm801b2b，則cm2 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =1z1j444 . 62108 . 7262. 2cmkg 齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： =2z2j4482108 . 7239. 6cmkg 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=，則絲桿加在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)3dmm1 .273bmm1300動(dòng)慣量 =3j4471. 2130108 . 7247. 5

30、cmkg 則負(fù)載總轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為: =+fj1j232ijj gigb22)180( =65. 38 . 047. 539. 662. 22 =28 .24cmkg (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： = mtipfim002取，代入前面計(jì)算所得的數(shù)據(jù)，則0966. 0 =mt8 . 098. 0966. 014. 321062 .27923mn 52. 3福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 19 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： =qt5 . 03 . 0mt 取安全系數(shù)為，則5 . 0 =qt5 . 052. 304. 7mn 查實(shí)

31、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： =maxjqtt951. 0 =maxjtqt951. 004. 7mn 41. 7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 = （3t0maxtttfa14）式中 快速空載起動(dòng)時(shí)所需的轉(zhuǎn)矩；maxat 克服摩擦所需的轉(zhuǎn)矩；ft 絲桿預(yù)緊所引起的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的附加轉(zhuǎn)矩0t當(dāng)工作臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算公式為： = （3n0maxpi15）式中 快速移動(dòng)速度，由立式加工中心擬定參數(shù)可知為maxmin/1200mm代入之前所得的 、的數(shù)據(jù)，則i0

32、p福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 20 =n68 . 01200min/160r由動(dòng)力學(xué)可知： =maxatfj 其中，=， 為加速時(shí)間常數(shù)， =，則tn30tt025. 0s= =maxatfj025. 03016014. 3108 .244mn 66. 1的計(jì)算公式為：ft = （3ftigfpi00216）代入數(shù)據(jù)，則=ft8 . 098. 0966. 014. 3210616. 040003mn 81. 0的計(jì)算公式為：0t= （30tipfi000217）式中 預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的 ，即0f3/1 =0fmf312 .27923173.930 則 =0tipfi00028 . 0

33、98. 0966. 014. 3210673.7303mn 92. 0所以=t0maxtttfa92. 081. 066. 1mn 39. 3（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率計(jì)算公式為：福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 = maxfmax1000代入數(shù)據(jù)，則=maxf601000max01. 060121000hz20000即，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率為hz20000在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇過程中，其輸出轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)頻率和空載運(yùn)行頻率等參數(shù)都要比理論計(jì)算值大。由實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)查得，130bf001反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的空載運(yùn)行頻率為，足夠提供此處所需的運(yùn)行頻率，所以可選用130bf

34、001反應(yīng)式hz30000步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。130bf001反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)如下表：型 號(hào)相數(shù)保持轉(zhuǎn)矩/mn 步距角()靜態(tài)相電流/a空載運(yùn)行頻率/hz空載起動(dòng)頻率/hz轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/2cmkg 使用電壓范圍/v質(zhì)量/kg130bf00159.310.75103000030004012-8010（二）（二）x x 軸（橫向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)軸（橫向）傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)立式加工中心的橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)的方法與縱向的設(shè)計(jì)方法類似，也采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副。軸承要能夠達(dá)到精度要求。1、切削力的計(jì)算、切削力的計(jì)算由前面的計(jì)算已知： =zfcp603102532n =xf6 . 0zfn25326 . 0n

35、2 .1519福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 22=yf5 . 0zfn25325 . 0n12662 2、滾珠絲桿的選擇計(jì)算、滾珠絲桿的選擇計(jì)算滾珠絲桿傳動(dòng)是數(shù)控機(jī)床伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的主要部件之一。它的優(yōu)點(diǎn)是摩擦因數(shù)小，傳動(dòng)精度高，傳動(dòng)效率高達(dá)85%98%，是普通滑動(dòng)絲桿傳動(dòng)的24倍。它的動(dòng)靜摩擦因數(shù)很小，有利于防止爬行和提高進(jìn)給系統(tǒng)的靈敏度；采用消除反向間隙并預(yù)緊措施，有助于提高定位精度和剛度。采用滾珠絲桿傳動(dòng)，一方面提高了傳動(dòng)精度；另一方面發(fā)揮了滾珠絲桿的優(yōu)勢(shì)，提高了其傳動(dòng)的效率及減小損耗。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

36、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)。橫向滾珠絲桿的設(shè)計(jì)選型方案可參照縱向機(jī)械傳動(dòng)部分的設(shè)計(jì)算的選型方案及選擇原因選擇橫向滾珠絲桿。（1）工作負(fù)載計(jì)算工作負(fù)載的計(jì)算可根據(jù)機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算，公式為：=+mfkyff(zfxf2g)代入前面的=；=；=，則gn4000k15. 1f16. 0=mf)40002 .151922532(16. 0126615. 1n16.2987（2）滾珠絲桿壽命計(jì)算根據(jù)進(jìn)給速度和滾珠絲桿副距計(jì)算出絲桿的轉(zhuǎn)速，再根據(jù)絲桿轉(zhuǎn)速計(jì)算出絲桿壽命?？蓞⒄湛v向滾珠絲桿計(jì)算出的絲桿壽命，即=萬 =

37、t61060nt610150001060rr萬9（3）最大動(dòng)載荷計(jì)算和型號(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，再根據(jù)要求的壽命值計(jì)算出滾珠絲桿副應(yīng)能承受的最大動(dòng)載荷，其計(jì)算公式和縱向最大動(dòng)載福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 23荷計(jì)算公式一樣，即=cmhwffft3其中，取=；= ；代入其他數(shù)據(jù)，則wf2 . 1hf1=cmhwffft316.298712 . 193n95.7455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，acc 查現(xiàn)代實(shí)用機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)可知，這里可選擇型號(hào)為 cdm40065p4的滾珠絲桿，其公稱直徑為，額定動(dòng)載荷為，強(qiáng)度可滿足

38、要求。mm40nn95.745528771cdm40065p4滾珠絲桿的具體參數(shù)如下表：公稱直徑/mm基本導(dǎo)程/mm鋼球直徑/mm絲桿外徑/mm螺紋底徑/mm額定動(dòng)載荷/n額定靜載荷/n接觸剛度/)/(mn滾珠絲桿型號(hào)0d0pwd1d2d循環(huán)圈數(shù)acac0rcdm32065p4406969. 35 .391 .3525 . 228771959702191（4）效率計(jì)算根據(jù)機(jī)械原理 ，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率可有式（37）計(jì)算，其中取=，10= =，則00)14. 3arctan(dp)4014. 36arctan(442o=) 10442tan(442tanoo942. 0福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)

39、 24（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，工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量可用式（38）計(jì)算，其中鋼的彈性模量取=（） ；絲桿螺紋底徑empa4106 .2026/106 .20cmn確定為=，則滾珠絲杠截面積2dcm51. 3=a22)2(d14. 3)251. 3(2267. 9cm所以=0p67. 9106 .206 . 016.29876cm6109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=,導(dǎo)程變p1pp形總誤差可用式（39）計(jì)算，最大行程由擬定參數(shù)中可知，總p=，則總pmm50050cm=總

40、p00ppp總61096 . 050mm/5 . 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。mmmm/5 . 7/333 3、傳動(dòng)齒輪選擇、傳動(dòng)齒輪選擇 橫向電動(dòng)機(jī)與滾珠絲桿的連接也是通過一對(duì)齒輪單級(jí)傳動(dòng)構(gòu)成。這樣配置的目的是減少傳動(dòng)鏈，進(jìn)而減少傳動(dòng)誤差。在縱向的齒輪計(jì)算中，選擇的脈沖當(dāng)量為=p，這里也可以使用一樣的脈沖當(dāng)量，步距角則可以選擇比縱向的步距角小步/01. 0mm一點(diǎn)，這里可以取=，=則傳動(dòng)比為：bo6 . 00pmm6 =i0360pbpo66 . 001. 03601齒輪的安裝方式一般有兩種：一種是齒輪完全暴露的外邊，稱為開式齒輪傳動(dòng)；福州

41、職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 25一種是在經(jīng)過精確加工而且封閉的箱體內(nèi)的，稱為閉式齒輪傳動(dòng)。閉式齒輪傳動(dòng)一般轉(zhuǎn)速較高，為了提高傳動(dòng)的平穩(wěn)性，減小沖擊振動(dòng)，以齒數(shù)多些為好，根據(jù)機(jī)械設(shè)計(jì)中齒數(shù)的選擇，小齒輪齒數(shù)可取為=,取=，則1z40201z24=2z1iz24124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mm2i98. 0bmm20為：=1d1zm224mm48=2d2zm224mm48中心距為：=a2)(21zzm2)2424(2mm484 4、滾動(dòng)軸承的選擇、滾動(dòng)軸承的選擇軸承的選擇，對(duì)最終的設(shè)計(jì)結(jié)果會(huì)產(chǎn)生影響，

42、所以軸承選擇要合適。和縱向的選擇計(jì)算一樣，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，這樣可以減少機(jī)床的振動(dòng)和傳動(dòng)引起的誤差，防止軸承卡死的情況。由于橫向的最大動(dòng)載荷相對(duì)縱向的較大，所以橫向的軸承在固定端可采用一對(duì)角接觸球軸承7602035tvp 面對(duì)面組配，成對(duì)使用能限制兩個(gè)方向的軸向位移。其額定載荷=，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于絲桿的最大動(dòng)載荷=，其承載力能滿足要求。cn36500mfn29873167602035tvp 軸承的具體參數(shù)如下表：軸承型號(hào)尺寸/mm額定載荷/n預(yù)緊載荷/n極限轉(zhuǎn)速/（min/r）質(zhì)量/kg安裝尺寸/mm福州職

43、業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 26ddbc0c脂1d2dgr7602035tvp3580213650086500480017000.32451671.5浮動(dòng)端支撐可和縱向的選擇一樣，采用6207/p5型深溝球軸承，只承受絲桿的重力。6205/p5軸承的額定載荷=，其承載能力也滿足要求。cn10800cmf6205/p5軸承的具體參數(shù)如表33所示。5 5、伺服系統(tǒng)選擇計(jì)算、伺服系統(tǒng)選擇計(jì)算橫向傳動(dòng)部分與縱向傳動(dòng)部分的傳動(dòng)方式是一樣的，因此也選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。（1）負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算和縱向負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算一樣，橫向負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量計(jì)算也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。 首先計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量

44、，用和之前一樣的公式，=，=，=，則gn400001. 0bo6 . 0=gigb22)180(222101014000)6 . 014. 301. 0180(282. 3cmkg 橫向齒輪也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)算可用式（312）計(jì)算齒輪、的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量、，齒輪的直徑=1z2z1j2jd，齒輪寬度=，則mm48bcm2 =1j448 . 42108 . 7283. 0cmkg =2j1j283. 0cmkg 查 cdm40065p4滾珠絲桿的具體參數(shù)可知，螺紋底徑可知=，長dmm1 .35度=，則絲桿加在電動(dòng)機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為：bmm200 =3j44

45、51. 3201084. 7237. 2cmkg 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 27所以，負(fù)載總動(dòng)慣量由式（31）計(jì)算可得： =+fj1j232ijj gigb22)180( =82. 3173. 283. 083. 02 =221. 8cmkg （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)矩可按式（313）計(jì)算，取，代0942. 0入前面計(jì)算所得的數(shù)據(jù)得： =mtipfim002198. 0942. 014. 3210616.29873mn 09. 3如果不考慮起動(dòng)時(shí)運(yùn)動(dòng)部件慣性的影響，取安全系數(shù)為，則3 . 0=qt3 . 009. 3mn 3 .10查實(shí)用微電機(jī)手冊(cè) ，當(dāng)步進(jìn)

46、電動(dòng)機(jī)為三相六拍時(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： =maxjqtt866. 0則=maxjtqt866. 03 .10mn 89.11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)矩如式（314）的要求。t當(dāng)工作臺(tái)快速移動(dòng)時(shí)，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速計(jì)算可用式（315）計(jì)算。式中 快速移動(dòng)速度，由擬定參數(shù)可知為maxmin/1200mm代入之前所得的 、的數(shù)據(jù)，則i0p福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 28 =n611200min/200r由動(dòng)力學(xué)可知： =maxatfj其中，=， 為加速時(shí)間常數(shù)， =，則tn30tt025. 0s=maxatfj025. 0

47、3020014. 31021. 84mn 69. 0可有式（316）計(jì)算，代入數(shù)據(jù)，得ft=ftigfpi002198. 0942. 014. 3210616. 040003mn 66. 0預(yù)加載荷，一般為最大軸向載荷的 ，即0f3/1 =0fmf31316.2987n72.995可根據(jù)式（317）計(jì)算，代入數(shù)據(jù)，得0t=0tipfi0002198. 0942. 014. 3210672.9553mn 99. 0綜合以上各式，得=t0maxtttfa99. 066. 069. 0mn 34. 2（3）步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率計(jì)算步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率用式（318）計(jì)算，代入數(shù)據(jù)，得 =max

48、f601000max01. 060121000hz20000即，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最高工作頻率為hz20000在步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇過程中，其輸出轉(zhuǎn)矩、起動(dòng)頻率和空載運(yùn)行頻率等參數(shù)都要比理論計(jì)算值大。為了避免步進(jìn)電動(dòng)機(jī)選型太過復(fù)雜和麻煩，在符合要求和條件的情況，橫向可以選用與縱向同樣的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)，由實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)查得，縱福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 29向使用的110byg350b 三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的空在運(yùn)行頻率為，足夠hz30000提供此處所需的運(yùn)行頻率，所以可選用110byg350b 三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為橫向的伺服電動(dòng)機(jī)。110byg350b 三相混合式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的具體參數(shù)如下表所示：型 號(hào)相數(shù)

49、保持轉(zhuǎn)矩/mn 步距角()靜態(tài)相電流/a空載運(yùn)行頻率/hz空載起動(dòng)頻率/hz相電感/mh轉(zhuǎn)動(dòng)慣量/2cmkg 使用電壓范圍/v質(zhì)量/kg110byg350b3120.752.83000016003012.680-32510 福州職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)30結(jié)論結(jié)論 畢業(yè)設(shè)計(jì)是對(duì)我們大學(xué)期間所學(xué)知識(shí)的一次總結(jié)與運(yùn)用，是對(duì)以前每門課程設(shè)計(jì)的提煉和綜合，是對(duì)所學(xué)知識(shí)的一次徹底檢驗(yàn)，也是對(duì)我們學(xué)生設(shè)計(jì)和創(chuàng)新思維的啟發(fā)和開拓。在開始選擇課題的時(shí)候，我因?yàn)閷?duì)數(shù)控機(jī)床比較感興趣，所以就選擇了關(guān)于數(shù)控機(jī)床方面的課題。我所在的組設(shè)計(jì)的是一臺(tái)加工中心機(jī)床，我主要對(duì)其中的 x軸方向即橫向進(jìn)給系統(tǒng)和 y 軸方向即縱向進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)之初，我首先上網(wǎng)搜索了有關(guān)加工中心方面的知識(shí)，對(duì)數(shù)控機(jī)床特別是加工中心的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)有了進(jìn)一步的了解，以及加工中