数控立式钻铣床改造(8)

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又有J??6.16kg．cm2，t＝0.03s，则折算到电动机轴上的总加速力矩为：

Ma?J?2?nnax2??833?10?2?6.16??10?2?179.1N?cm （4-16） 60t60?0.03折算到电动机轴上的摩擦力矩，其中G＝980N，f'?0.2(燕尾形导轨)，L0?10mm总效率??0.7~0.85，i=4.17可得

Gf'L0980?0.2?10??93.56N?mm?9.36N?cm （4-17） Mf? 2??i2??0.8?4.17附加摩擦力矩 预紧力FYJ?1Fm?2696N,?0为滚珠丝杆未预紧时传动效率，取?0?0.96 3FYJL02696?1.0?(1?0.962)2(1??0)??10.1N?cm （4-18） M0? 2??i2??0.8?4.17则步进电机快速空转启动力矩：

Mkq?Ma?Mf?M0?179.1?9.36?10.1?198.6N?cm （4-19） 对于工作方式未五相十拍的步进电机最大静转矩为：

Mkq198.6 Mjmax???208.8N?cm?2.09N?m?0.951从相关资料查出130BF001型步进电动机最大静转矩为9.31N?m，大于所需最大静转矩，可作为初选型号。 （2）校核步进电机的空载启动频率 步进电机的空载启动频率是

fmax?1000vmax1000?2.0??6667mm/min?6667HZ （4-20） 60?60?0.005查相关资料知：130BF001型步进电机允许的最高空载启动频率为f＝3000HZ,

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因而必须分三个阶梯启动，每个阶梯启动频率为fq?1fmax2222HZ,在0.25s内完3成升速，0.05s过渡。取vs?0.6m/min，则步进电机的运行频率fG：

fG?1000vs1000?0.6??2000HZ （4-21） 60?60?0.005而步进电机允许的运行频率为16000HZ，所以满足设计要求。

滚珠丝杠没有自锁能力，垂直坐标不能锁住，而主轴箱的重量相对来说比较大所以必须采用平衡装置，避免在工作时主轴箱的失控下降。 (四)滚珠丝杆副的预紧方式

为了消除间隙和提高滚珠丝杆副的刚度，可以预加载荷，使它在过盈的条件下工作，常用的预紧方法有：双螺母垫片式预紧、双螺母螺纹式预紧、双螺母齿差式预紧等。预紧后的刚度可提高到为无预紧时的2倍。但是，预紧载荷过大，将使寿命下降和摩擦力矩加大。通常，滚珠丝杆在出厂时，就已经由制造厂调好预加载荷，并且预加载荷往往与丝杆副的额定动载荷有一定的比例关系。

双螺母垫片式预紧：①调整方法：调整垫片厚度，使螺母产生轴向位移。②特点：结构见到，装卸方便，刚度高；丹调整不便，滚道有磨损时，不能随时消除间隙和预紧，适用于高刚度重载传动。

双螺母螺纹式预紧：①调整方法：调整端部的圆螺母，使螺母产生轴向位移。②结构紧凑，工作可靠，调整方便，丹准确性差，且易于松动，适用于刚度要求不高或随时调节预紧的传动。

双螺母齿差式预紧：①调整方法：两边的下螺母的凸缘上有外齿，分别与紧固的螺母座两端的内齿圈，两个螺母向相同方向旋转，每转过一个齿，调整轴向位移。②能够精确地调整预紧力，但结构尺寸较大，装配调整比较复杂，宜用于高度精度的传动机构。

在垂直进给运动中要求要不定时调节预紧力，因而宜用双螺母螺纹式预紧。 （五）齿轮传动消隙

齿轮传动的间隙也叫侧隙，它是指一个齿轮固定不动，另一个齿轮能够作出

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的最大角位移。传动间隙是不可避免的，其产生的这样原因有：由于制造及装配误差所产生的间隙；为使用热膨胀而特意留出的间隙。为了提高定位精度和工作的平稳性，要尽可能减小传动间隙。除了提高制造和装配精度外，消隙的主要途径有：设计可调整传动间隙的机构何和设置弹性补偿元件。在这设计里我采用可调整齿轮传动间隙的机构来消除间隙。

二．横向进给系统的设计计算

滚珠丝杠螺母副的选择计算

假定工作台及零件的总的量： W=200kgf=10039.8=980N Z轴的行程为： 300mm 纵向脉冲当量： 0.01mm 预选滚珠丝杠基本导程： L0=5mm 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

i??bL00.75?5??1.04 （4-22） 360?p360?0.01(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，为了机床的布局紧凑且方便可取i=1.0，则滚珠丝杆转动惯量折算：

JS?0.78D4L?10?3?0.78?3.24?45?10?3?3680.5?10?3Kg?cm2?36.81?10?5Kg?m2

工作台质量折算：

?L??0.5?2?52JG??0?M?? ??200?1.27Kg?cm?12.7?10Kg?m （4-23）

?2???2??22传动系统等效转动惯量计算：

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J??JD+JS+JG=（40.06+36.81+12.7）?10?5 （4-24）

?89.57?10?5Kg?m2?8.975Kg?m2

(3)工作载荷分析及计算

滚珠丝杠上的工作载荷是指滚珠丝杠副在驱动工作台是滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫作进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走刀抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩檫力。据机床加工的特点，当铣削槽时，工作载荷最大，由于铣削时，工作载荷既包括铣削时沿着丝杠轴的方向的力（即轴向力），也包括工作台及工件的重量（即垂直丝杠轴方向的力），由于在钻削时不存在纵向运动，因此只要考虑铣削的情况，而铣削时的轴向力不大，所以在此不考虑铣削时产生的轴向力。

取铣削刀具直径为75mm，而机床的计算转速为250r/min，则

V??dn1000???75?2501000 ?58.9m/min?0.98m/s （4-25）

而PE?4KW，机床主传动系统的传动效率?m?0.8 则FZ?PE?m4?0.8?103??103?3.27?103 （4-26） V0.98选端铣，对称，其中端铣ae??0.4～0.8?d0，af??0.1～0.2?时， 则得：FL/FZ?0.35 FV/FZ?0.90 FC/FZ?0.50 则可得 FL?1143N FV?2939N FC?1633N 则在燕尾导轨上滚珠丝杆的工作载荷Fm为：

Fm?KFL?f?(FV?2FC?G) （4-27）

?1.4?1143?0.2?(2939?2?1633?1960)?3233.2N

其中K?1.4， f?=0.2， G=1960N (二)滚珠丝杠设计计算

1）计算作用在丝杠上的最大动负荷C

C?3LfmFm （4-28）

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其中L=60nt/106

1000V?L01000?2.0?613?133.3r/min

n?L?60nt/106?60?133.3?15000/106?119.97

因为一般fm?1.2～1.5，取fm=1.2 则C?3119.97?1.2?3233.2?19135N

由C查《机床设计手册》，选择丝杠的型号。选择滚珠丝杠的直径为32mm，型号为CDM3205-5-P3,其额定动载荷是19249N，强度足够用。 2）效率计算

根据《机械原理》的公式，计算丝杠螺母副的传动效率η 螺纹升角 ??arctanL0?2?51? （4-29） ?d0tan?tan2?51???0.945 可得????tan?????tan(2?51?10)因为工作台Y轴行程为300mm。则令l=450mm,滚珠丝杆螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负载荷的1/3。 3）刚度验算 丝杆的拉压变形量?1

滚珠丝杆截面积按丝杆螺纹的底径确定：

A??4?28.12?620.2mm2

工作负载Fm引起的导程L0的变化量?Lm可用下式计算：

?L0??FmL03233.2?5?4????1.27?10mm （4-30） 4EA20.6?10?620.2则丝杆的拉伸或压缩变形量?1：

?L01 …… 此处隐藏：1637字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……