數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)數(shù)控車床橫向和縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)（全套圖紙）

1、目 錄1機(jī)床課程設(shè)計(jì)的目的12縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算22.1主切削力及其切削分力計(jì)算32.2導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算 32.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力32.4確定進(jìn)給傳動鏈的傳動比i和傳動級數(shù)32.5滾珠絲杠的動載荷計(jì)算與直徑估算42.6滾珠絲杠螺母副承載能力校核52.7計(jì)算機(jī)械傳動的剛度62.8驅(qū)動電機(jī)的選型與計(jì)算72.9機(jī)械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析92.10機(jī)械傳動系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析102.11確定滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號103進(jìn)給系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)113.1滾珠絲杠螺母副的設(shè)計(jì)11總結(jié)與體會12致謝詞12參考文獻(xiàn)13摘 要1數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)的目的通過本課程設(shè)計(jì)的訓(xùn)練，使學(xué)生在完成數(shù)控機(jī)床

2、及金屬切削機(jī)床的結(jié)構(gòu)課程學(xué)習(xí)之后，讓學(xué)生能夠運(yùn)用所學(xué)的知識，獨(dú)立完成數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生進(jìn)一步加深和鞏固對所學(xué)知識的理解和掌握，并提高學(xué)生的分析、設(shè)計(jì)能力，同時鞏固金屬切削機(jī)床課程的部分知識。全套圖紙，加1538937061.運(yùn)用所學(xué)理論及知識，進(jìn)行數(shù)控機(jī)床部分機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力； 2.掌握數(shù)控機(jī)床傳動系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和步驟；3.掌握設(shè)計(jì)的基本技能，具備查閱和運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、手冊、圖冊等有關(guān)技術(shù)資料的能力；4.基本掌握編寫技術(shù)文件的能力。2縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算設(shè)計(jì)參數(shù)如下：工作臺工作臺質(zhì)量最大加工受力快進(jìn)速度工進(jìn)速度最大加速度工作臺導(dǎo)軌摩擦力工作行程減速機(jī)構(gòu)絲杠螺母機(jī)構(gòu)

3、(圖2)，已知數(shù)據(jù)如下：圖2絲杠螺母機(jī)構(gòu)軸承軸向剛度絲杠螺母剛度螺母支座剛度絲杠傳動效率絲杠長度絲杠軸承、絲杠螺母摩擦力矩 軸承平均間距導(dǎo)程最大轉(zhuǎn)速常數(shù)支承方式雙推雙推伺服電機(jī)電機(jī)轉(zhuǎn)子慣量2.1主切削力及其切削分力計(jì)算取機(jī)床的機(jī)械效率，則有 工作臺橫向進(jìn)給方向載荷和工作臺垂直進(jìn)給方向載荷為2.2導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算導(dǎo)軌受到垂向切削分力，縱向切削分力，移動部件的全部質(zhì)量（包括機(jī)床夾具和工件的質(zhì)量）m=600kg，查表得鑲條緊固力，取導(dǎo)軌動摩擦系數(shù)，則 計(jì)算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和2.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力計(jì)算最大軸向負(fù)載力 計(jì)算最小軸向負(fù)載力2.4確定進(jìn)給傳動鏈的傳動比i和傳動級數(shù) 取

4、步進(jìn)電動機(jī)的步距角，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，進(jìn)給傳動鏈的脈沖當(dāng)量，則有根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動齒輪的齒數(shù)分別為、，模數(shù)m=2，齒寬b=20mm。2.5滾珠絲杠的動載荷計(jì)算與直徑估算（1）按預(yù)期工作時間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動載荷已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時間，滾珠絲杠的當(dāng)量載荷，查表得載荷系數(shù)；初步選擇滾珠絲杠的精度等級為3級精度，取精度系數(shù)；查表得可靠性系數(shù)。取滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速，已知，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，則 （2）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。已知本車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度為40 ,重復(fù)定位精度為16 ，則有 取上述計(jì)算結(jié)果的較小值，即。（3）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底

5、徑滾珠絲杠螺母的安裝方式擬采用一端固定、一端游動支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個固定支承之間的距離為 l=行程+安全行程+2余程+螺母長度+支承 （1.21.4）行程+（2530）取l=(1.4700+3010)mm=1280mm （4）初步確定滾珠絲杠螺母副的型號根據(jù)以上計(jì)算所得的、和結(jié)構(gòu)的需要，初步選擇ff型內(nèi)循環(huán)螺母，型號為ff3210-3其公稱直徑、基本導(dǎo)程、額定動載荷和螺紋底徑如下： 2.6滾珠絲杠螺母副承載能力校核已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑，已知滾珠絲杠螺母副的最大受壓長度，絲杠水平安裝時，取，查表得，則有 本車床橫向進(jìn)給系統(tǒng)滾珠絲杠螺母副的最大軸向壓縮載荷為，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷

6、的值，故滿足要求。滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長度，其彈性模量，密度，重力加速度 滾珠絲杠的最小慣性矩為 滾珠絲杠的最小截面積為 取，查表得，則有 本橫向進(jìn)給傳動鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為166.67r/m，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校核,滾珠絲杠的額定動載荷，已知其軸向載荷，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)，則有 本車床數(shù)控化改造后，滾珠絲杠螺母副的總工作壽命，故滿足要求。2.7計(jì)算機(jī)械傳動的剛度 已知滾珠絲杠的彈性模量，滾珠絲杠的底徑。絲杠支撐方式為兩端支撐或者兩端固定時，則 當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離時，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 當(dāng)時，

7、即滾珠絲杠的螺母中心位于行程的兩端，此時，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 已知滾動體直徑mm，滾動體個數(shù)z=15.軸承接觸角。軸承最大軸向工作載荷。則滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度為： 查表得滾珠與滾道的接觸剛度，滾珠絲杠的額定動載。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷則 進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 故。進(jìn)給傳動系統(tǒng)的綜合拉壓剛度最小值為故已知扭矩作用點(diǎn)之間的距離，滾珠絲杠的剪切模量，滾珠絲杠的底徑，則有 2.8驅(qū)動電機(jī)的選型與計(jì)算（1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動慣量已知滾珠絲杠的密度，則有（2）計(jì)算折算到絲杠軸上的移動部件的轉(zhuǎn)動慣量已知縱向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的總質(zhì)量為m=600kg;絲杠軸每轉(zhuǎn)一

8、圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動的距離l=1cm則（3）計(jì)算電動機(jī)軸上的回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動慣量 （4）計(jì)算加在電動機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量 （5）計(jì)算折算到電動機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩已知在切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力，絲杠每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件軸向移動的距離l=10mm=0.01m，進(jìn)給傳動系統(tǒng)的傳動比i=10.24總效率=0.85，則有 （6）計(jì)算折算到電動機(jī)上的摩擦負(fù)載力矩 已知在不切削狀態(tài)下的軸向負(fù)載力矩，則有 （7）計(jì)算由滾珠絲杠預(yù)緊力產(chǎn)生的并折算到電動機(jī)軸上的附加負(fù)載力矩 已知滾珠絲杠螺母副的效率，滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力為 折算到電動機(jī)軸上的負(fù)載力矩t的計(jì)算。 空載時（快進(jìn)力矩），為 切削時（工進(jìn)力矩），為

9、根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果和查表初選55bf010型反應(yīng)式步進(jìn)電動機(jī)，其轉(zhuǎn)動慣量；而進(jìn)給傳動系統(tǒng)的負(fù)載慣量；對于開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時間。當(dāng)機(jī)床以最快進(jìn)給速度運(yùn)動時電動機(jī)的最高轉(zhuǎn)速為： （8）計(jì)算橫向進(jìn)給系統(tǒng)所需的折算到電動機(jī)軸上的各種力矩 計(jì)算空載啟動力矩 計(jì)算快進(jìn)力矩 計(jì)算工進(jìn)力矩 （9）選擇驅(qū)動電動機(jī)的型號根據(jù)以上計(jì)算和查表選擇國產(chǎn)150bf002型電動機(jī)，其主要參數(shù)如下：相數(shù)，5；步距角，；最大靜轉(zhuǎn)矩，；轉(zhuǎn)動慣量，；最高空載啟動頻率，2800hz；運(yùn)行頻率，8000hz；分配方式，五相十拍。 確定最大靜轉(zhuǎn)矩： 機(jī)械傳動系統(tǒng)空載啟動力矩與所需的步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 機(jī)械傳動系統(tǒng)空載啟動

10、力矩與所需的步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 取和中的較大者為所需的步進(jìn)電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩。本電動機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為，大于，可以在規(guī)定的時間內(nèi)正常啟動，故滿足要求。為了使機(jī)械傳動系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電動機(jī)的轉(zhuǎn)動慣量之比一般應(yīng)滿足式（2-67），即 ，故滿足慣性匹配要求。2.9機(jī)械傳動系統(tǒng)的動態(tài)分析 滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度，機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量分別為、，滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為，已知m=600kg，則： 折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動慣量為已知滾珠絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度，則由以上計(jì)算可知，絲杠工作臺縱向振動系統(tǒng)的最低固有頻率、扭轉(zhuǎn)振動系統(tǒng)的最低固有頻率都比較高。一般按的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動系統(tǒng)的剛度，故滿足要