XK712数控铣床Z向步进进给系统设计 - 图文(3)

盘铣和成形铣 Fc/Fz Fv/Fz — — 0.20-0.30 0.35-0.40 0.75-0.80 0.35-0.40 注：表3-1出处——《数控技术课程设计》的表2-1。

根据表2-1可得工作台纵向切削力F1、横向切削力Fe和垂向切削力FV分别为：

Fl =0.4FZ=0.4×358.45Ν=143.38Ν

Fc=0.95FZ=0.95×358.45Ν=340.53Ν

Fv=0.55FZ=0.55×358.45Ν=197.15Ν

3.3导轨的设计与选型

3.3.1 导轨概述

导轨主要用来支撑和引导运动部件沿一定的轨道运动。如图3-1导轨外形图在导轨副中，运动的一方称为支承导轨。动导轨相对与支承导轨运动，通常作直线运动和回转运动。

导轨应满足的基本要求：

（a）导向精度 导向精度主要是指动导轨

沿支承导轨运动的直线度或圆度。影响它的因素有：导轨的几何精度、接触精度、结构形式、刚度、热变形、装配质量以及液体动压和静压导轨 的油膜厚度、油膜刚度等。 图3-1 导轨外形图

（b）耐磨性 是指导轨在长期使用过程中能否保持一定的导向精度。因导轨在工作过程中难免有所磨损，所以应力求减小磨损量，并在磨损后能自动补偿或便于调整。

（c）疲劳和压溃 导轨面由于过载或接触应力不均勾而使导轨表面产生弹性变形，反复运行多次后就会形成疲劳点，呈塑性变形，表面形成龟裂、剥落而出现凹坑，这种现象就是压溃。疲劳和压溃是滚动导轨失效的主要原因，为此应控制滚动导轨承受的最大载荷和受载的均匀性。

（d）刚度 导轨受力变形会影响导轨的导向精度及部件之间的相对位置，因此要求导轨应有足够的刚度。为减轻或平衡外力的影响，可采用加大导轨尺寸或添加辅助导轨的方法提高刚度。

（e）低速运动平稳性 低速运动时，作为运动部件的动导轨易产生爬行现象。低速运动的平稳性与导轨的结构和润滑，动、静摩擦系数的差值，以及导轨的刚度等有关。

（f）结构工艺性 设计导轨时，要注意制造、调整和维修的方便，力求结构简单，工艺性及经济性好。

3.3.2滚动直线导轨副的计算

根据要求，需要使用滚动导轨，并且滚动导轨在数控机床上应用非常广泛，因为其摩擦系数f=0.0025~0.005；动、静摩擦系数很接近，几乎不受运动速度的变化的影响，运动轻便、灵活，所需驱动功率小，摩擦发热小，磨损小，精度保持性好；低度运动时不易出现爬行现象，因而定位精度高，所以选用滚动导轨。

（一）、滚动导轨的额定动载荷的计算

由于要计算额定动载荷首先需要计算出作用在滚动导轨副上的载荷,由资料文献可知作用在滚动导轨副上的载荷计算公式如下：

图2-3 工作台及导轨块的放置

式中的W为作用于同一平面内的若干套导轨副的总载荷在这里我的设计任务中指出了Fv?197.15N，G?1470N。则

W?Fv?G?1667.15N

式中L1、L2、l2、l3分别取L1?160mm，L2?200mm,l2?150mm，

l3?250mm

将上面的数据代入相应的公式中可得到

P1?P2?P3?P4?wl32L1?1667.15?2502?160?1302.5N

滑块上的工作载荷Pc

Pc?1302.5N

一般是根据导轨的承载量，先根据经验确定导轨的规格，然后进行寿命计算。

导轨的承载量与导轨规格一般有表4-2所列出的经验关系

表4-2 承载量/N 3000以3000下 导轨规格 30 5000 35 ～500010000 ～1000025000 ～25000～50000 50000～60000 45 55 65 85 根据工作载荷选HJG-K系列的导轨型号为DA30AL，其参数为C?3.42kN，

Co?5.73kN。

（二）、滚动导轨副的额定寿命 1、额定寿命计算 其计算公式如下： L?50( 式中 L——额定寿命；

C——额定动载荷；

Pc——滑块上的工作载荷；

ft——温度系数；运行时的温度小于100fc——接触系数；导轨上的滑块数为2fa——精度系数；精度等级为4fw——载荷系数；fw?1.3；

fhftfcfafW*CPc)3 （3-2）

查相关资料可的ft?1.00；

查相关资料fc?0.81；

级查相关资料fa?1；

fh——硬度系数；滚道硬度不得低于HRC58故通常取fh?1。

使用寿命用公式

Lh?L?1032lvn?60 （3-3）

式中 lv——单向行程，lv=250；

N——每分钟往返次数。 n?12lvvs?0.2次 （3-4）

初选直线导轨副型参为DA30AL 额定动载C=3420N。 代入公式计算得：

L?50(fhftfcfafW1.3?CPc)3 ?50?(1?1?0.81?1?3.421.3025)3 （3-5）

?220.0km2、寿命时间的计算 Lh?L?1032lvn?60?220.0?1032?0.25?0.2?60?36666.7h>15000h （3-6）

故初选型号满足设计要求。

3.4滚珠丝杠螺母副的设计计算与选型

3.4.1导轨摩擦力计算

（一）、计算在切削状态下的Z向（立柱）导轨摩擦力Fμ。

F=μ（W+f + Fv + Fc） （3-7）

μg式中：Fv、Fc主切削力的垂向切削力（N）和横向切削力。 W—移动部件的全部重量。

μ—导轨摩擦系数，取μ=0.004；

fg—导轨预紧力，其中fg=75N。

由于要求设计的主轴箱采用平衡物，丝杠只承受25%主轴箱重量，属于轻载型，已知选用主轴箱重量M=400kg，则主轴箱上的负载折算到丝杠上的重量为100kg，考虑到其他因数，取计算重量M=150kg，W=150kg×9.8N/kg=1470N。 则：Fμ=μ（W+

f + Fv + Fc）

g=0.004×（1470+75+197.15+340.53）=8.33 N

（二）、计算在不切削状态下的导轨摩擦力F?0。

F?0=μ（W+fg）=0.004×（1470+75）N=6.18 N

3.4.2滚珠丝杠螺母副轴向负载力的计算

在立柱上，滚珠丝杠螺母副轴向负载力是指滚珠丝杠螺母副在驱动主轴箱时滚珠丝杠所受的轴向力，也称为进给牵引力。

（1）最大轴向负载力Famax=F?+KF1=8.33+1.1×143.38N=166.05N （2）最小轴向负载力Famin=F?0=6.18 N 3.4.3滚珠丝杠的动负载荷的计算与直径的估算 （一）、确定滚珠丝杆的导程L0

vmaxmm （3-8）

L=

inmax0式中：vmax——移动部件的最高移动速度（mm/min）；

i ——传动比，当滚珠丝杆与电动机直接连接时i=1；

nL0?max——电动机的最高转速r/min

根据已知条件,快速进给2m/min，取步进电动机的最高转速nmax=600 r/min

vmaxinmax?20001?600mm?3.33mm有计算结果初步选用L0为5 mm 。

（二）、计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷

数控机床上使用的滚珠丝杠，应该是在变动转速和变动载荷的工作下工作，因此，在进行滚珠丝杠寿命计算时，必需将滚珠丝杠的变动转速和变动载荷折算成当量转速nm和当连载荷Fm。假设滚珠丝杠副在你n1，n2，?，nn各种转速下工作，各种转速的工作时间占用总时间的百分比分别为q1%，q2%，qn%，承受载荷为F1,F2,?，FN。则

nm=

q1100n1?q2100n2??qn100nn r/min （3-9）

nnqnnm100Fm=3F13n1q1nm100?F23n2q2nm100??Fn3 N …… 此处隐藏：1485字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……