数控立式钻铣床改造(6)

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下面校核由V传到主轴时的强度、刚度、校核， 主轴的传动功率：P主=7.5?0.96?0.976=5.9974KW

9.500?106?5.9974主轴转矩：T主==143188Nmm

50支点上的力：FtB?2T主d1T主d1?2?143188?2386.5N

1202?143188?1376.8N

150FtC?2根据弯矩平衡得：

? RHE?623?FtD?483.5?FtB215?0

求得：RHE=-244.9N 根据力平衡得：RHA?1254.6N 5）垂直平面弯矩：

FRB?FtB?tg?=868.6N FrC?FRC?tg?=501.1 N

根据平面内的弯矩平衡有：

RNE?623?FrD?483.5?FrB215?0 RNE??89.1N

再根据力的平衡：RNA?278.4N

在B点和C 点为最危险截面，要满足要求，B、C点满足即可，在B、C截面得弯矩为：

MB??MBH?MBV=110489.6N2㎜ （3-29） MC??MCH?MCV=708402.5 N2㎜ （3-30）

2222经分析可知B所在得位置为最危险截面，只要B满足条件即可，则刚度满足。 计算弯矩

MCB?MB??(2TB)2=942100 N2㎜ （3-31）

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轴的抗弯截面系数为：

W??d?(D?d)(D?d)zb4（3-32) 32D40694400?20?140?8?10 ?32?80?145983.7mm3??ca?Mca=58.94????1? （3-33） W故满足第三强度理论。 刚度验算：

在水平面内，FtB单独作用时

fc1?pb(3l2?4b2)48EI =2386.5?215(3?6232?4?2152)48?2.1?105?I =-0.018147mm

其中I=

?(D4?d4)32=2747500

在ftc单独作用下

f?pb(3l2?4b2)c248EI 1376.8?483.5(3?6232?4?483.52=)48?2.1?105?I =-0.00551mm 在两力的共同作用下

fc?fc2?fc1?0.01264mm

在垂直面内有(在FrB单独作用时)

1?pb(3l2?4b2fc)48EI 25

（3-34）

（3-35）

（3-36）

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868.6?215(3?6232?4?2152) =

48?2.1?105?I =-0.0066mm

其中I=

?(D4?d4)32=2747500

在FrC单独作用下

fc2pb(3l2?4b2) （3-37） ?48EI501.1?483.5(3?6232?4?483.52) =

48?2.1?105?I =-0.001515mm 在两力的共同作用下

fc?fc2?fc1?0.00848mm

故在FtB、FrB、FtC、FrC共同作用下，x?1l处为危险截面，其最大绕度为 2fc?fc?2?fc2?（3-38） ?0.01264mm

而一般的刚度?y??(0.0003~0.0005)l=0.21~0.35mm 故fc??y?符合刚度要求，其转角就不用验算了。 （四）离合器的选用

离合器在机器运转中可将传动系统随时分离或接合，对离合器的要求有：接合平稳、分离迅速彻底、调节和修理方便、外廓尺寸质量小、耐磨性好和有足够的散热能力、操作方便省力。离合器常用的可分牙嵌式和摩擦式，根据设计要求，选用了电磁式摩擦片离合器。根据经验值D1?(2~3)d；D2?(1.5~2.5)d。

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第四章 进给系统的设计计算

一．垂直进给系统的设计计算

假定主轴箱的重量： W=100kgf=10039.8=980N Z轴的行程为： 400mm 垂直脉冲当量： 0.005mm 预选滚珠丝杠基本导程： L0=10mm 步距角： ?b?0.75? 快速进给速度： Vmax=2.0m/min (一)脉冲当量和传动比的确定 (1)传动比的选定

对于步进电机，当脉冲当量??确定，并且滚珠丝杆导程L0和步进电机步距角

?b都已初步选定后，则可用下式来计算该轴伺服传动系统的传动比：

i??bL00.75?1025?＝＝4.17 （4-1） 360?P360?0.0056(2)计算转动惯量

初选步进电机的型号为130BF001，则查表查出电机转子转动惯量JD＝40.06310?5kg．m2

对于轴，轴承，齿轮，联轴节，丝杆等圆柱体的转动惯量公式为：

MCD2(kg．cm2) （4-2） J? 8对于钢材，材料密度为7.8?10－3(kg/cm3)，则有

J?0.78D4L?10－3(kg．cm2) （4-3） 从资料定出齿轮副为：

Z1?23， Z2?96， m＝1.5 mm， B=20mm

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则齿轮转动惯量：

J1?0.78D4L?10－3?0.78?4.44?2.0?10－3＝584.7?10－3(kg．cm2) ＝5.85?10－5kg．m2

J2?0.78D4L?10－3?0.78?9.64?2.0?10－313249.8?10－3(kg．cm2)

＝132.5?10－5kg．m2 滚珠丝杆转动惯量折算：

JS?0.78D4L?10－3?0.78?44?58?10－311581.4?10－3(kg．cm2)

＝115.8?10－5kg．m2 工作台质量折算：

JG?(L021.0)M?()2?100＝2.53(kg．cm2)＝25.3?10－5kg．m2 （4-4） 2?2?传动系统等效转动惯量计算：

（4-5） J??JD?J1?(J2?JS?JG)/i2

＝40.06?10－5＋5.85?10－5＋（132.5＋115.8＋25.3）?10－5/4.172

＝61.64?10?5kg．m2＝6.16kg．cm2 (3)工作载荷分析及计算

普通麻花钻每一切刃都产生切向切削抗力FZ,径向切削抗力Fy与轴向切削抗力Fx。当左，右切削刃对称时，径向抗力Fy相互平衡。切向抗力FZ形成钻削扭矩M，它消耗了切削功率Pm。所有切削刃上轴向抗力Fx之和形成了钻头上的轴向力F??Fx。

钻削时安装工件的工作台是静止的，不作纵，横向进给运动，因此钻削时工作台载荷主要是垂直进给方向载荷Fv，其大小与钻削轴向力F相同，方向相反。当钻削工作台不作垂直进给时，Fv是工作台的静压垂直载荷；当工作台作垂直进给时，Fv是工作台垂直进给抗力。

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