《立式數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.pdf》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《立式數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.pdf（13頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、立式數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1.概述 1.1技術(shù)要求 工作臺(tái)、工件和夾具的總質(zhì)量 m=918kg，其中，工作臺(tái)的質(zhì)量 510kg；工作臺(tái)的最大行 程Lp=600 m工作臺(tái)快速移動(dòng)速度18000mm/min；工作臺(tái)采用貼塑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌的動(dòng)摩擦系數(shù) 為 0.15，靜摩擦系數(shù)為 0.12；工作臺(tái)的定位精度為 30m，重復(fù)定位精度為 15m；機(jī)床的 工作壽命為 20000h（即工作時(shí)間為 10 年）。機(jī)床采用主軸伺服電動(dòng)機(jī)，額定功率為 5.5kw， 機(jī)床采用端面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑刀直徑125m，主軸轉(zhuǎn)速310r/min。切削狀況如下： 數(shù)控銑床的切削狀況 切削方式 進(jìn)給速度 時(shí)間比例（%） 備注 強(qiáng)
2、力切削 0.6 10 主電動(dòng)機(jī)滿功率條件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速進(jìn)給 20 10 空載條件下工作臺(tái)快速進(jìn)給 1.2總體設(shè)計(jì)方案 為了滿足以上技術(shù)要求，采取以下技術(shù)方案： （1） 工作臺(tái)工作面尺寸（寬度長(zhǎng)度）確定為400mm1200mm。 （2） 工作臺(tái)導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，在與之相配的動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)畫面上貼聚四氟乙烯導(dǎo)軌板。同 時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面的間隙，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膜。 （3） 對(duì)滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊，并對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行拉伸預(yù)。 （4） 采用伺服電
3、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)與滾珠絲杠連接。 2.滾珠絲杠螺母副的選型和計(jì)算 2.1主切削力及其切削分力計(jì)算 （1）計(jì)算主切削力Fz。 根據(jù)已知條件，采用端面銑刀在主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速下進(jìn)行強(qiáng)力切削（銑刀直徑D=125m）， 主軸具有最大扭矩，并能傳遞主電動(dòng)機(jī)的全部功率，此時(shí)銑刀的切削速度為：（已知機(jī)床主電 動(dòng)機(jī)的額定功率 m P 為5.5kw，主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速n=310r/min。） 根據(jù)公式得刀具的切削速度為： s m s m Dn v / 03 . 2 / 60 310 10 125 14 . 3 60 3 = = = - p 取機(jī)床的機(jī)械效率為： 8 . 0 m = h ，則
4、由式得主切削力： N N v F z 49 . 2167 10 03 . 2 5 . 5 8 . 0 10 P 3 3 E m = = = h （2）計(jì)算各切削分力 工作臺(tái)的縱向切削力、橫向切削力和垂向切削力分別為 1192.12N 2167.49 55 . 0 55 . 0 F 2059.12N 2167.49 5 9 . 0 5 9 . 0 F N 867 49 . 2167 4 . 0 0.4F F V C z 1 = = = = = = = = = z z F F 2.2導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算 在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸導(dǎo)軌摩擦力 m F 的計(jì)算可以查課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書： （1）根據(jù)式（28a）計(jì)算在切
5、削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 m F 。此時(shí)導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù) 15 . 0 = m ，查 表23得鑲條緊固力 N 150 f g = ,則 ( ) ( ) 2060.69N N 12 . 192 12 . 2059 150 900 15 . 0 F f c = + + + = + + + = v g F W F m m （2）按式（29a）計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力 0 m F 和 0 F ( ) ( ) N 1260 150 900 0.12 ) f (W F 1575N 150 900 15 . 0 f g 0 0 0 0 = + = + = = + = + = = ） （ m m m g W
6、F F 2.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 （1）按式（210a）計(jì)算最大軸向負(fù)載力 amax F N N F F F 69 . 2929 ) 69. 2062 867 ( 1 max a = + = + = m （2）按式（211a）計(jì)算最小軸向負(fù)載力 min F N F F 1575 0 min a = = m 2.4滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算 1）確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 根據(jù)已知條件取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 min / r 1800 n max = 得： mm 10 mm 1800 1 18000 in v max max 0 = = = L 2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷 （1
7、）各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷。 強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定為最大軸向載荷，快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向載荷定為最小 軸向載荷。一般切削（粗加工）和精細(xì)切削（精加工）時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷分別 可按下式計(jì)算： min min 3 max min % 5 , % 20 a a a a Z FFFFFF + = + = 并將計(jì)算結(jié)果填入表2 表 2 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計(jì)算 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 2929.69 6 . 0 1 = v 10 max 1 a FF = 一般切削（粗加工） 2160.94 8 . 0 2 = v 30
8、 max min 2 % 20 a a FFF + = 精細(xì)切削（精加工） 1721.48 1 3 = v 50 max min 3 % 5 a a FFF + = 快移和鏜鉆加工 1575 max 4 v v = 10 max 4 a FF = （2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速 i n 。 min / 150 min / 10 10 15 min / 10 min / 10 10 1 min / 80 min / 10 10 8 . 0 min / 60 min / 10 10 6 . 0 3 0 4 4 3 0 3 3 3 0 2 2 3 0 1 1 r r L v n r
9、r L v n r r L v n r r L v n = = = = = = = = = = = = - - - - （3）按式（2-17）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 m n 。 min / 230 min / ) 15010 10 10 10 50 80 10 30 60 10 10 ( 10 10 10 2 2 1 1 r r n q nqnqn m n m = + + + = + + + = L （4）按式（2-18）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷 m F N N q n n F n n F q n n F F n m n n m m m 15 . 1757 10 10 230 150
10、 1575 10 50 230 10 48 . 1721 10 30 230 80 94 . 2160 10 10 230 60 69 . 2929 10 10 3 3 3 3 3 3 3 2 3 2 1 1 31 = + + + = + + + = L 3)確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷 am C （1）按預(yù)定工作時(shí)間估算。查表 2-28 得載荷性質(zhì)系數(shù) w f =1.3。已知初步選擇的滾珠絲杠的 精度等級(jí)為2級(jí)， 查表2-29得精度系數(shù) a f=1， 查表2-30得可靠性系數(shù) c f=0.44， 則由式 （2-19） 得 mw 3 am mh ac Ff C=60nL 10ff N 49 .
11、 3801 4 . 0 1 10 3 . 1 15 . 1757 200 230 60 3 = = （2）因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以可按式（2-21）估算最大軸向載荷。查表2-31 得預(yù)加載荷系數(shù) e f=4.5，則 N N F C 61 . 13183 69 . 2929 5 . 4 f amax e am = = = （3）確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷 am C 。 取以上兩種結(jié)果的最大值， am C 33801.49 N。 4）按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 2m d （1）根據(jù)定位精度和重復(fù)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30
12、 m m ，重復(fù)定位精度為15 m m ，根據(jù)式（2-23）、式（2-24） 以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求，得 max1 1 = 2 d 1 （ ） 3 15 m m （510） m max2 1 5 d = 1 （ ） 4 30 m m （67.5） m m 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即 max d =5 m m 。 （2）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 2m d 。 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)固定支承之間的距離為 L行程+安全行程+2余程+螺母長(zhǎng)度+支承長(zhǎng)度 （1.21.4）行程+（2530） 0 L 取L1.4行程+30 0
13、 L （1.4600+3010）mm1140mm 又 0 F =1260N，由式（2-26）得 m m L F d m 9 . 20 5 140 1260 039 . 0 039 . 0 max 0 2 = = d 5）初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 根據(jù)計(jì)算所得的 0 L 、 am C 、 2m d ，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 副 FFZD4010-5（見(jiàn)本書附錄 A表 A-3），其公稱直徑 0 d 、基本導(dǎo)程 0 L 、額定動(dòng)載荷 a C和絲杠 直徑 2 d 如下： 0 d =40mm， 0 L =10mm a C=46500N am C =33801.49
14、N 2 d =34.3mm 2m d =20.9mm 故滿足式（2-27）的要求。 6）由式（2-29）確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 p F p max 1 1 F=F 3 3 =2929.69N976.56N 7）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)緊拉力 （1）按式（2-31）計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值 t d 。 已知溫度變化值t=2，絲杠的膨脹系數(shù)= 6 1110 - m m /，滾珠絲杠螺母副的有效行程 u L 工作臺(tái)行程+安全行程+2余程+螺母長(zhǎng)度 （600+100+220+146）mm886mm 故 t d 11t u L 6 10 112886 6 10 mm0.02mm （2）按式（
15、2-32）計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力 t F 。 已知滾珠絲杠螺紋底徑 2 d =34.3mm，滾珠絲杠的溫升變化值t=2，則 2 2 t 2 F=1.81td1.81234.3N4258.89N D= = 8）確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號(hào) （1）按式（2-33）計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷 Bmax F 。 N F F B 4 . 5723 69 . 2929 2 1 59 . 4258 F 2 1 amax t max = + = + = （2）計(jì)算軸承的預(yù)緊力 Bp F 。 N F F B BP 81 . 1907 4 . 5723 3 1 3 1 max = = = （3）計(jì)算軸
16、承的當(dāng)量軸向載荷 Bam F 。 N F F BP B 95 . 3664 15 . 1757 81 . 1907 F m am = + = + = （4）按式（2-15）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= m n =230r/min，軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷 Bam F =3664.95N，軸承 的基本額定壽命L=20000h。軸承的徑向載荷 r F 和軸向載荷 a F 分別為 N 48 . 1832 5 . 0 95 . 364 60 cos 0 am r = = = B F F N 5 . 318 87 . 0 95 . 364 60 sin F F 0 Bam a =
17、 = = 因?yàn)?17 . 2 74 . 1 48 . 1832 5 . 3188 F F r a = = ，所以查表2-25得，徑向系數(shù)X=1.9，軸向系數(shù)Y=0.54， 故 N 51 . 5203 51 . 3188 54 . 0 48 . 1832 9 . 1 XF P a r = + = + = YF N 3879 200 230 60 10 51 . 5203 60nL 10 P C 3 3 h = = = （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 60角接觸球軸承組背對(duì)背安裝，以 組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。由于滾珠絲杠的螺紋底徑 2 d 為34.
18、3mm，所以選擇軸承的 內(nèi)徑d為30mm，以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。 在滾珠絲杠的兩個(gè)固定端均選擇國(guó)產(chǎn) 60角接觸球軸承兩件一組背對(duì)背安裝，組成滾珠 絲杠的兩端固定支承方式。軸承的型號(hào)為 760306TNI/P4DFB，尺寸（內(nèi)徑外徑寬度）為 30mm72mm19mm，選用脂潤(rùn)滑。該軸承的預(yù)載荷能力 BP F為2900N，大于計(jì)算所得的軸承預(yù) 緊力 BP F =1939.62N。并在脂潤(rùn)滑狀態(tài)下的極限轉(zhuǎn)速為 1900r/min，高于滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速 max n =2000r/min，故滿足要求。該軸承的額定動(dòng)載荷為C=34500N，而該軸承在 20000h 工作 總壽命下的基本額定動(dòng)載荷C=
19、34395N，也滿足要求。 3.工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì) 將以上計(jì)算結(jié)果用于工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)。 4.滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 4.1滾珠絲桿螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn) 工作臺(tái)的滾珠絲桿支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。因此，不存在壓 桿不穩(wěn)定問(wèn)題。 4.2滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速 c n 的校驗(yàn) 根據(jù)圖可得滾珠絲桿螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 2 L =837.5mm。已知彈性模量 E= 5 10 1 . 2 MPa，材料密度 5 10 8 . 7 g 1 - = r N/ 3 mm ，重力加速度9.8，安全系數(shù) 1 K =0.8。由表 2-44查得 73 . 4 = l 滾珠絲桿
20、的最小慣性矩為 4 4 4 4 2 mm 67909 mm 3 . 34 64 14 . 3 d 64 = = = p I 滾珠絲桿的最小截面積為 2 2 2 2 2 mm 54 . 923 mm 3 . 34 4 14 . 3 d 4 = = = p A 故可由公式得： 923.54 10 7.8 10 9.8 67909 10 2.1 837.5 3.14 2 4.73 60 0.8 A EI L 2 60 K n 5 3 5 2 2 2 2 2 1 c = = r p l r/min=10738.5r/min 本工作臺(tái)滾珠絲桿螺母副的最高轉(zhuǎn)速為1800r/min，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿
21、足要求。 4.3滾珠絲桿螺母副額定壽命的校驗(yàn) 滾珠絲桿螺母副的壽命，主要是指疲勞壽命。它是指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠 絲杠在相同的條件下回轉(zhuǎn)時(shí)，其中90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)速。 查附錄 A 表 A-3 得滾珠絲桿額定動(dòng)載荷 46500 a = C N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) 2 . 1 f w = ，滾珠絲桿的動(dòng) 載荷 69 . 2929 max a = = F F N，滾珠絲桿螺母副轉(zhuǎn)速n= 2000 n max = r/min 即： 21389h h 180 60 10 31 . 2 n 60 r 10 31 . 2 r 10 2 . 1 69 . 2929 4650 10 )
22、f F C ( 9 h 9 6 3 6 3 w a a = = = = = = L L L ） （ 一般來(lái)講，在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)該保證滾珠絲桿螺母副的總時(shí)間壽命 h 20000 h L ，姑 滿足要求。 5.計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 5.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算 (1)計(jì)算滾珠絲桿的拉壓剛度 S K 。 本工作臺(tái)的絲杠支承方式為兩端固定，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲桿兩支承的中 心位置（a=L/2，L=1075mm）時(shí)，滾珠絲桿螺母副具有最小拉壓剛度 smin K ，計(jì)算為： m 72.31N/ m / 1075 3 . 34 10 6 . 6 d 10 6 . 6 2 2 2 2 2 sm
23、in m m = = = N L K 當(dāng) a= Y L =837.5mm 或 a= J L =237.5mm 時(shí)（即滾珠絲桿的螺母副中心位于行程的兩端位置 時(shí)），滾珠絲桿螺母副具有最大拉壓剛度 smax K 計(jì)算得： m / 14 . 1049 m / 237.5) (1075 237.5 4 1075 34.3 10 6.6 ) L (L 4 d 10 6 . 6 2 2 J 2 2 2 smax m m N N L L K J = = = (2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副支撐軸承的剛度Kb。 已知軸承的接觸角=60，滾動(dòng)體直徑 Q d =7.144mm，滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=17,軸承的最大軸向 工作載荷
24、F max B = 5723.44N,由表2-45，表2-46得 K b = 42.34 3 5 max 2 sin b B Q F Z d = 42.34 N m N 49 . 167 / 60 sin 4 . 5723 17 14 . 7 3 0 5 2 = m (3)計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度K c 。 查附錄 表得滾珠與滾道的接觸剛度K=1585N/um，額定動(dòng)載荷C a =46500N，滾 珠絲杠上所承受的最大軸向載荷F max a =2929.69N，故由式（2-46）得 K c =K（ a a CF1 . 0 max ) 3 1 =1585( 4650 1 . 0 69 . 292
25、9 ) 3 1 N/um=1358.79N/um (4) 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K。 由式（2-47a）得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 0023 . 0 358.79 1 1 677.49 1 1 14 . 1049 1 1 1 1 1 max max = + + = + + = c b s K K K K故K max =440.53N/m 由式（2-47b）得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為 0027 . 0 358.79 1 1 677.49 1 1 31 . 722 1 1 1 1 1 min min = + + = + + = c b s K K K K故K min
26、 =370.37N/m 5.2滾珠絲杠螺母副扭轉(zhuǎn)剛度的計(jì)算 由圖41可知， 扭矩作用點(diǎn)之間的距離L 2 = 945.5 m。 已知剪切模量G= 4 10 1 . 8 M pa, 滾珠絲杠的底徑d 2 = 3 10 3 . 34 - m。由式（248）得 K F = 2 2 4 32L G d p = 11635.35 Nm/rad 6.驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 6.1計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量。 (1)計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)到慣量J r 。 已知滾珠絲杠的密度r =7.810 3 - kg/cm 3 ,由式(2-63)得: 2 2 4 4 4 3 1 4 3 1 4 . 43 . 21 . ) 2
27、 . 5 5 . 2 9 . 100 4 9 . 8 3 2 ( 10 78 . 0 10 78 . 0 32 cm kg cm kg L D L D J n j j j n j j j r = + + = = = - = - = pr (2)計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J 0 J 0 = 0.7810 3 - D 4 L =0.7810 3 - (6.6 4 -3 4 )8.2kg/cm 3 =11.62kg/cm 3 (3)折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 L J 的計(jì)算 已知機(jī)床執(zhí)行部件（即工作臺(tái)、工件和夾具）的總質(zhì)量 m=918kg，電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī) 床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=1cm
28、，則由式（2-65）得 2 2 2 . 28 . 23 . ) 14 . 3 2 1 ( 918 2 cm kg cm kg L m J L = = = p (4)加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 d J 的計(jì)算 d J = R J + L J +J 0 =(21.43+11.62+23.28) 2 cm kg =56.33 2 cm kg 6.2計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩 (1)計(jì)算切削負(fù)載力矩T c 。 已知在切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力 F a =F max =2929.69N,電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行 部件在軸向移動(dòng)的距離L=10mm=0.01m,進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率=0.90，由式
29、（2-54）得 T c = ph 2 L F a = m N 90 . 0 14 . 3 2 01 . 0 69 . 2929 =5.18Nm (2)計(jì)算摩擦負(fù)載力矩T m 。 已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力）F 0 m =1575N，由式 （2-55）得T m = ph m 2 0 L F= 90 . 0 14 . 3 2 01 . 0 1575 Nm=2.79Nm (3)計(jì)算由滾珠絲杠得預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩T f 。 已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力F p =976.56N， 滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程L 0 =10mm=0.01mm， 滾珠絲杠螺母副的效率 0
30、h =0.94，由式（2-56）得 T f= ( ) m N m N L F p .2 . 0 .) 94 . 0 1 ( 90 . 0 14 . 3 2 01 . 0 56 . 976 1 2 2 2 0 0 = - = -h ph 6.3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需力矩 （1）計(jì)算線性加速度力矩T 1 a 。 已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 n max =1800r/min，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 J m =62kgcm 2 ，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量 J d =56.33kgcm 2 ，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 k s =20 z H ，加速時(shí)間 a t = s k 3
31、= 20 3 s=0.15s，由式（2-58）得 ( )( ) m N cm kgf cm kgf e e J J t n T a s t k d m a a .12 . 14 . 072 . 144 . ) 1 ( ) 33 . 56 62 ( 15 . 0 980 60 1800 14 . 3 2 1 980 60 2 15 . 0 20 max 1 = = - + = - + = - - p （2）計(jì)算階躍加速力矩。 已知加速時(shí)間 s s k t s a 05 . 0 20 1 1 = = = ，由式（2-59）得 ( ) m N cm kgf cm kgf J J t n T d m
32、a ap .59 . 44 . 97 . 454 . ) 33 . 56 62 ( 15 . 0 980 60 1800 14 . 3 2 980 60 2 max = = + = + = p （3）計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩。 1)按式(2-61)計(jì)算線性加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩 q T m N m N T T T T f u a q . 1 . 17 . ) 2. 0 79 . 2 12 . 14 ( ) ( 1 = + + = + + = 2)按式(2-61)計(jì)算線性加速時(shí)空載啟動(dòng)力矩 q T m N m N T T T T f u ap q . 58 . 47 . ) 2.
33、0 79 . 2 59 . 4 ( ) ( = + + = + + = 3)按式(2-57a)計(jì)算快進(jìn)力矩 KJ T m N m N T T T f u KJ . 9 . 2 . ) 2. 0 79 . 2 ( ) ( = + = + = 4)按式(2-57a)計(jì)算工進(jìn)力矩 GJ T m N m N T T T f c GJ . 38 . 5 . ) 2. 0 18 . 5 ( ) ( = + = + = 6.4選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) (1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算和表2-14，選擇日本FANUC 公司生產(chǎn)的a12/3000i型交流伺服電機(jī)為驅(qū)動(dòng) 電機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)如下：額定功率，3k
34、W,最高轉(zhuǎn)速,3000r/min，額定力矩，12N.m,轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量， 2 . 62 cm kg ,質(zhì)量,18kg。 交流伺服電動(dòng)機(jī)的加速力矩一般為額定力矩的510倍。若按 5倍計(jì)算，則該電動(dòng)機(jī)的加 速力矩為 60N.m，均大于本機(jī)床工作臺(tái)的線性加速時(shí)所需的空載啟動(dòng)力矩 m N T q . 1 . 17 = 以及 階躍加速時(shí)所需的空載啟動(dòng)力矩 m N T q . 58 . 47 = ，因此，不管采用何種加速方式，本電動(dòng)機(jī)均 滿足加速力矩要求。 該電動(dòng)機(jī)的額定力矩為 12N.m，均大于本機(jī)床工作臺(tái)快進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 m N T KJ .99 . 2 = 以及工進(jìn)時(shí)所需的驅(qū)動(dòng)力矩 m N T GJ
35、 .38 . 5 = ，因此，不管是快進(jìn)還是工進(jìn)，本電 動(dòng)機(jī)均滿足驅(qū)動(dòng)力矩要求。 (2)慣量匹配驗(yàn)算。 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量 d J 與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) 慣量 m J 之比一般應(yīng)滿足式(2-67)，即 1 25 . 0 m d J J 而在本例中， 1 , 25 . 0 9 . 0 62 33 . 56 = = m d J J ，故滿足慣量匹配要求。 7.確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 7.1確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 本機(jī)床工作臺(tái)采用半閉環(huán)系統(tǒng)， p V 30 、 p e 應(yīng)滿足下列要求： m e m m V p p m d d m m d d
36、9 . 19 ) ( 8 . 0 9 . 19 ) 2 . 4 9 . 0 30 ( 8 . 0 ) ( 8 . 0 kmax kmax 30 = - - = - - = - - 定位精度 定位精度 滾珠絲杠螺母副擬采用的精度等級(jí)為二級(jí)，查表2-20得 m m V p m 9 . 19 8 30 = ，查表2-21 得，當(dāng)螺紋長(zhǎng)度為850mm時(shí)， m m e p m 9 . 19 15 = 故滿足設(shè)計(jì)要求。 7.2滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)為FFZD4010-5-P2/1239850，其具體參數(shù)如下。公稱直徑與 導(dǎo)程：40mm,10mm;螺紋長(zhǎng)度:850mm;絲杠長(zhǎng)度:
37、1239mm;類型與精度:P類，2級(jí)精度。 8.設(shè)計(jì)總結(jié) 在這次的課程設(shè)計(jì)中，學(xué)到了一些除技能以外的其他東西，領(lǐng)略到了別人在處理問(wèn)題時(shí) 顯示出的優(yōu)秀品質(zhì)，更深切的體會(huì)到人與人之間的那種相互協(xié)調(diào)合作的機(jī)制，最重要的還是 自己對(duì)一些問(wèn)題的看法產(chǎn)生了良性的變化，尤其是在互相的合作中。 課程設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過(guò)這 次課程設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，以前老是覺(jué)得 自己什么東西都會(huì)，什么東西都懂，有點(diǎn)眼高手低。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一 個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素 質(zhì)。 9.參考文獻(xiàn) 1 范超毅.數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì).武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006 2 王愛(ài)玲.機(jī)床數(shù)控技術(shù).北京：高等教育出版社，2006
立式數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明書.pdf
