数控机床横向伺服进给系统的设计(编辑修改稿)

数控机床横向伺服进给系统的设计(编辑修改稿)内容摘要：

Zk =， PZk =， hPZk =， vPZk = 取 切深 t=5mm，进给量 s=则由公式 ()： 5 9 8 547974800ZPNN       公 斤 力 : : 1 : 0 .2 5 : 0 .4: : 4 8 0 0 : 1 2 0 0 : 1 9 2 0XYXYFFFF ZZ而 F F () 切削功率：取切削速度为 105m/min，由公式 ()()得 : 4 8 9 .5 1 0 5 8 .46120Nk切 削 NNkk 切 削电 机过 取 11Nk切 削 已知技术参数： 横向最大行程（ X轴） 180 mm； 工作进给速度为 8000mm/min； 横向快速进给速度： 8 m/min； 刀架 估计质量： 150kg； 滑板的估计尺寸（长  宽  高）： 400mm 200mm 80mm； 材料选为 HT200。 滚珠丝杠螺母副的设计、计算、和选型 滚珠丝杠螺母副的计算 1) 丝杠导程的确定 在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比为 1i ，设电机的最高工作转速为max 1500 / minnr ，则丝杠导程为： maxmaxhvP n （ ） 38 10 hP ，取 6hP 2）确定丝杠的等效转速 /minhvnrP () 由公式 (),最大进给速度时丝杠的转速： 3m a xm a x 8 1 0 1 3 3 3 .3 3 / m in6hvnrP    最小进给速度时丝杠的转速： m inm in 1 0 .1 6 7 / m in6hvnrP   丝杠等效转速：（取 122tt ） m ax 1 m in 212 / m inmn t n tnrtt  () 1t ， 2t —— 转速 maxn ， minn 作用下的时间 (s)。 m a x 1 m in 212 8 8 8 .9 4 / m inmn t n tnrtt 3) 估计工作台质量及工作台承重 刀架质量： 1 150 1470GN   滑板： 392 4 0 0 2 0 0 8 0 7 .8 5 1 0 9 .8 1 1 0 5 2 0        总质量： 12 1 4 7 0 5 2 0 2 0 0 0G G G N     4) 确定丝杠的等效负载 工作负载是指机 床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的试验公式计算。 选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为 ， K为颠覆力矩影响系数，一般取 ，现取为 ，则丝杠所受的力为（如图 ）： m a x22() 1200 ( 2020 4800) 1920 2020X Z YF K F f G F F G             =2020N () min 0FN 其等效负载可按下式估算 （取 21tt ， 212nn ）： t1， t2—— 轴向载荷 maxF ， minF 作用下的时间 (s)。 n1， n2—— 轴向载荷 maxF ， minF 作用下的转速 (r/min)。 133 3m a x 1 1 m in 2 21 1 2 21396m F n t F n tFNn t n t 5) 确定丝杠所受的最大动载荷 图 受力分析 1 / 360610F f T nm w h mCNa f f f ft h a k  () fw—— 负荷性质系数；（查表：当一般运转时， fw 为 ，取 fw=。 ） ft—— 温度系数；（查表：） fh—— 硬度系数；（查表：滚道实际硬度≥ HRC58时， fh=1。 ） fa—— 精度系数；（查表：当精度等级为 3时， fa=。 ） fk—— 可靠性系数； (查表：可靠性为 90%时， fk =。 ) Fm—— 等效负荷 (N)； nm—— 等效转速 (r/min)； Tn—— 工作寿命 (h)。 （查表得：数控机床： Th=15000。 ） 由公式 () 66 0 6 0 1 5 0 0 0 8 8 8 .9 4 8 0 0 1 0hmTn      ncr 13660 1684710 hma m w TnC F f N  1）临界压缩负荷 丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。 所以设计中采用两端固定的支承方式 [9]。 临界压缩负荷按下式计算： 211 m ax20cr f E IF K F NL () 式中 E—— 材料的弹性模量 E 钢 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受压长度 (m)； K1—— 安全系数，取 K1=1/3； Fmax—— 最大轴向工作负荷 (N)； f1—— 丝杠支承方式系数； (支承方式为双推 —— 双推时，见下图， f1=4，f2=) I—— 丝杠最小截面惯性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d    () 式中 d0—— 丝杠公称直径 (mm)； dw—— 滚珠直径 (mm)。 4 1 2 8 43 .1 4 ( 3 2 1 .2 3 .9 6 9 ) 1 0 2 .7 1 064Im        丝杠螺纹部分长度 180 112 40 332uL m m   ，取 350uL mm 支承跨距 1 400L mm ， 丝杠全长 500L mm 由公式 () 2 11 8m a x264 10 10 1 2020420 10 3 N F N         cr F 可见 crF 远大于 maxF ，临界压缩负荷满足要求。 2）临界转速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L   () 式中 A—— 丝杠最小横截面： 2 6 4 22 3 1 .5 1 0 7 .8 1 044A d m       cL —— 临界转速计算长度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 .5 0 .422cLm      取 1 L m ， 2k —— 安全系数，一般取 2  ；  —— 材料的密度： 5 10 /kg m  ； 2f —— 丝杠支承方式系数，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      满足要求。 3） 丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 丝杠系统的轴向拉压系统刚度 Ke的计算公式： 两端固定： 11 1 1 1 1 ( / )4e B c H S NmK K K K K      () 式中 Ke —— 滚。