卧式车床数控化改造设计—纵向进给系统设计另外有完整图纸

卧式车床数控化改造设计—纵向进给系统设计另外有完整图纸内容摘要：

，选 6mmhp 。 已知条件 工作台重量 95kg 950 NWg 步距角 /setp  滚珠丝杠基本导程 0 6mmL  行程 6mmS 脉冲当量 m m /p  setp 本科毕业设计说明书（ 论文） 第 14 页 共 35 页 快速进给速度 max 4m / minV  切削力计算 由《机床设计手册》可知，切削功率 cp p k 式中 p —— 电机功率，查机床说明书，  ；  —— 主传动系统总效率，一般为 ～ 取  ； k —— 进给系统功率系数，取为 。 则 7 . 5 0 . 6 5 0 . 9 6 4 . 6 8 k wcp     又因为 切削力应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力和最大切削速度来计算，即 31060Zc Fvp  所以 360 10cZ pF v 式中 v —— 切削线速度  m/min ，取 150m/minv ； ZF —— 主切削力 N。 主切削力  360 10 1872 N150ZF    由 《机床设计手册》中可得知，在一 般外圆车削时   ~  ，   ~  取 0 . 5 0 . 5 1 8 7 2 9 3 6 NXZFF    0 . 6 0 . 6 1 8 7 2 1 1 2 3 . 2 NYZFF    滚珠丝杠 螺母副 的设计及计算 （ 1） 工作载荷 p 的计算 工作负载的数值可《机床设计手册》中进给牵引力的实验公式计算，对于综合导轨  39。 P X ZF K F f F W W   本科毕业设计说明书（ 论文） 第 15 页 共 35 页 式中 XF ZF、 —— 为 XZ、 方向上的切削力； W —— 为工作台的重量  950N ； 39。 f —— 导轨的摩擦系数 , 39。 ~  ，取为 ； k —— 考虑颠覆力矩影响的实验系数 , 。 则  1 . 1 5 9 3 6 0 . 1 6 1 8 7 2 9 5 0 1 5 2 7 . 9 2 NPF       （ 2） 最大动载荷 QF 计算 66010 ii niTL  式中 in —— 为滚珠丝杠当量转速； iT —— 使用寿命时间  15000h。 由以上条件，可以确定步进电机与滚珠丝杠齿轮之间的传动比 0 0 .7 5 6 1 .2 53 6 0 3 6 0 0 .0 1pLi      由于电机轴与滚珠丝杠之间是降速传动，所以滚珠丝杠的转速为 m a x 11 1 5 0 0 r /m in 1 2 0 0 r /m in1 .2 5nni    电 机 由《机械设计手册》可知，当量转速 in 在 max minn 与 n 之间变化时 max min2i nnn  取 minn 为 1r/min ； 则 1200 1 600. 5r /m in2in  取 600r/minin  则  666 0 6 0 0 1 5 0 0 0 5 4 0 1 010iL    转 本科毕业设计说明书（ 论文） 第 16 页 共 35 页 最大动负载 3Q i P H WF L F f f 其中 PF —— 滚珠丝杠的轴向力； iL —— 寿命值； Wf —— 运动系数； Hf —— 硬度系数。 根据工作负载 PF 寿命 iL ，取  ； 1Hf  ； 则  3 5 4 0 1 . 2 1 5 2 7 . 9 2 1 1 4 9 3 0 . 6 9 NQF      根据最大动负载 QF 的值，可选择滚珠丝杠的型号。 可在《机械计手册》中查到适合的滚珠丝杠。 型号为 C M F Z D 4 0 0 6 3 .5 3额定动载荷 18800N ， 所以强度足够用。 （ 3） 效率计算 根据《机械原理》的公式，丝杠螺母副的传动效率 0 为  0 tantan    式中  为螺旋升角；  为摩擦角。 00tanLd   其中 0L 为滚珠丝杠基本导程； 0d 为滚珠丝杠的公称直径。 39。 6a r c ta n 2 443. 14 40ar c    滚珠丝杠副的滚动摩擦系数 03 ~ 04f  ,其中摩擦角  可计算为 arctan 12f  则 本科毕业设计说明书（ 论文） 第 17 页 共 35 页 0 2 4 4 0 .9 3( 2 4 4 1 2 )tgtg  （ 4） 刚度验算 滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用，将引起基本导程 0L 的变化，因 滚珠丝杠受 扭时引起的导程变化量很小，可忽略不计，故 工作负载引起的导程变化量 1L 为 00 PFLL ES  式中 0L —— 滚珠丝杠的基本导程  cm ； PF —— 工作负载 N ； E —— 弹性模量 ， 622 0 .6 1 0 N /c mE  ； S —— 滚珠丝 杠截面积（按内径定）  2cm ； 滚珠丝杠截面积 22dS  其中 0 22d d e R   式中 e —— 滚珠丝杠滚道圆弧偏心距； R —— 滚道圆弧半径。 其中 cos2WDeR  WDR 式中 WD —— 滚珠直径；  —— 接触角。 根据《机械设计手册》中的滚珠标准系列选 4mmWD  ； 045 则 本科毕业设计说明书（ 论文） 第 18 页 共 35 页 1. 04 1. 04 4 2. 08 m m22WDR     04c os 2. 08 c os 45 0. 05 7 m m22WDeR         0 2 2 4 0 2 0 . 0 5 7 2 2 . 0 8 3 5 . 9 5 m md d e R         22 23 .5 9 5 3 3 .1 4 1 0 .1 4 7 c m22dS              因此 600 61 5 2 7 .9 2 0 .6 4 .3 9 1 0 c m2 0 .6 1 0 1 0 .1 4 7PFLL ES         滚珠丝杠受扭矩引起的导程变 化量 1L 很小，可忽略。 即 0LL  所以，导程变形总误差 L总 为 6010 0 10 0 9 10 1 μ m /       总 查表可知 3级精度滚珠丝杠允许的螺距误差（ 1米）长为 19μm/m ，故刚度够用。 （ 5） 稳定性验算 由于滚珠丝杠两端采用固定支承，所以稳定性没有问题。 齿轮 传动 的计算 有关齿轮计算 传动比 i 0 0 .7 5 6 1 .2 53 6 0 3 6 0 0 .0 1pLi      故取 1 32z ； 2 40z  ； 2m ； 20mmb ； 20  ；  11 2 3 2 6 4 m md m Z    本科毕业设计说明书（ 论文） 第 19 页 共 35 页 22 2 4 0 8 0 m md m Z    11 2 68m maad d h    22 2 84 m maad d h    12 64 80 72 m m22dda     步进电动机的选择 （ 1） 工作台质量折算到电机轴上的转动惯量 2 2 2 21 180 1 8 0 0 . 0 1( ) ( ) 9 5 5 5 . 5 k g g m m 5 . 5 5 N g c m3 . 1 4 0 . 7 5pJW         丝杠的转动惯量 44 10sJ D L 式中 D —— 滚珠丝杠的公称直径； 1L —— 丝杠长度。 则 4 4 2 27 . 8 1 0 4 1 5 0 2 9 . 9 5 2 k g g m m 2 . 9 9 5 2 N g c msJ         齿轮的转动惯量 4 4 21 7. 8 10 6. 4 2 26 .1 7 N gc mzJ       4 4 22 7 .8 1 0 8 2 6 3 .9 N g mzJ       电机的转动惯量很小可忽略。 因此，总转动惯量  2 1 122211 ( 299 .52 ) 264 .3 N gc ms Z ZJ J J J Ji         （ 2） 所需转动力矩计算 快速空载启动时所需力矩 m a x 0fM M M M   本科毕业设计说明书（ 论文） 第 20 页 共 35 页 最大切削负载时所需力矩 0at f tM M M M M    快速进给时所需力矩 0fM M M 式中 maxM —— 空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩； fM —— 折算到电机轴上的摩擦力矩； 0M —— 由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩； atM —— 切削时折算到电机轴上的加速度力矩； tM —— 折算到电机轴上的切削负载力矩。 410 N a JnM T    当 maxnn 时 maxaaMM m a xm a x 4000 r /m in6hVin P     4m a x 2 6 .4 3 8 3 3 .3 3 1 0 9 .1 7 7 N g m 9 1 .7 7 k g f g c m9 .6 0 .0 2 5aM       当 tnn 时 a atMM 001000 1 0 0 0 1 5 0 0 . 3 1 . 2 51 4 2 . 1 7 r /m in3 . 1 4 2 1 6itV fin fiDn LL        426 .4 3 14 2. 17 10 1. 57 15 .7 kg f gc m9. 6 0. 02 5atM Ngm     00 022f FL f W LM i h i       当  时，  时 0. 16 95 0. 6 1. 45 22 kg f gc m 14 .5 22 N gc m2 3. 14 0.。