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(dòng)鏈的傳動(dòng)比i和傳動(dòng)級(jí)數(shù)32.5滾珠絲杠的動(dòng)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(dòng)的剛度62.8驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型與計(jì)算72.9機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析92.10機(jī)械傳動(dòng)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(jí)和規(guī)格型號(hào)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(huì)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(shí)，獨(dú)立完成數(shù)控機(jī)床傳動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，從而使學(xué)生進(jìn)一步加深和鞏固對(duì)所學(xué)知識(shí)的理解和掌握，并提高學(xué)生的分析、設(shè)計(jì)能力，同時(shí)鞏固金屬切削機(jī)床課程的部分知識(shí)。全套圖紙，加1538937061.運(yùn)用所學(xué)理論及知識(shí)，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(dòng)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(cè)、圖冊(cè)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(tái)工作臺(tái)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(tái)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(dòng)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(tái)橫向進(jìn)給方向載荷和工作臺(tái)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(dòng)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(dòng)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(dòng)鏈的傳動(dòng)比i和傳動(dòng)級(jí)數(shù) 取

4、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角，滾珠絲杠的基本導(dǎo)程，進(jìn)給傳動(dòng)鏈的脈沖當(dāng)量，則有根據(jù)結(jié)構(gòu)需要，確定各傳動(dòng)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(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算（1）按預(yù)期工作時(shí)間估算滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷已知數(shù)控機(jī)床的預(yù)期工作時(shí)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(jí)為3級(jí)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(dòng)支承方式，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+螺母長度+支承 （1.21.4）行程+（2530）取l=(1.4×700+30×10)mm=1280mm （4）初步確定滾珠絲杠螺母副的型號(hào)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(hào)為ff3210-3其公稱直徑、基本導(dǎo)程、額定動(dòng)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(shí)，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

6、軸向壓縮載荷為，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷的值，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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(shí)，則 當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離時(shí)，滾

7、珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 當(dāng)時(shí)，即滾珠絲杠的螺母中心位于行程的兩端，此時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 已知滾動(dòng)體直徑mm，滾動(dòng)體個(gè)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(dòng)載。已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷則 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 故。進(jìn)給傳動(dòng)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(dòng)電機(jī)的選型與計(jì)算（1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量已知縱向進(jìn)給系統(tǒng)執(zhí)行部件的

8、總質(zhì)量為m=600kg;絲杠軸每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離l=1cm則（3）計(jì)算電動(dòng)機(jī)軸上的回轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （4）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 （5）計(jì)算折算到電動(dòng)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(dòng)的距離l=10mm=0.01m，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)比i=10.24總效率=0.85，則有 （6）計(jì)算折算到電動(dòng)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(dòng)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(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩t的計(jì)算。 空載時(shí)（快

9、進(jìn)力矩），為 切削時(shí)（工進(jìn)力矩），為根據(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(dòng)機(jī)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；而進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載慣量；對(duì)于開環(huán)系統(tǒng)，一般取加速時(shí)間。當(dāng)機(jī)床以最快進(jìn)給速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)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(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 計(jì)算空載啟動(dòng)力矩 計(jì)算快進(jìn)力矩 計(jì)算工進(jìn)力矩 （9）選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào)根據(jù)以上計(jì)算和查表選擇國產(chǎn)150bf002型電動(dòng)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(dòng)慣量，；最高空載啟動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的最大靜

10、轉(zhuǎn)矩的關(guān)系為： 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)空載啟動(dòng)力矩與所需的步進(jìn)電動(dòng)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(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩。本電動(dòng)機(jī)的最大靜轉(zhuǎn)矩為，大于，可以在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)正常啟動(dòng)，故滿足要求。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)載慣量與伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)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(dòng)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(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率、扭轉(zhuǎn)振動(dòng)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(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足