CA6140卧式车床经济型数控化改造

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5.2计算切削力5.2.1纵切外圆

1主切削力（Fz）计算由《金属切削原理》可知

切削率：P：电机功率7.5Kw

n:主传动系统总效率取：η=0.78 Pc-切削功率Pc=0.78×7.5=5.85Kw 又∵Pc=FzV ∴Fz=

Pcv

式中: V 切削速度 V=100m/min FzPc/V=60×Pc×1000/v=3510N 5.2.2 横切端面

主切削力Fz , 可取纵切的1/2 Fz =1/2Fz1/2×3510=1755N 又Fx :Fz :Fy =1:0.4:0.25

Fx =0.4Fz =0.4×1755=702N

Fy =0.25Fz =0.25×1755=438.75N Fx=0.25Fz=0.25×1755=877.5N Fy=0.4Fz=0.4×3510=1404N

5.3滚珠丝杠螺母副的计算和选型

5.3.1纵向进给丝杠 1．计算进给牵引力Fm 纵向进给的综合型导轨

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采用三角型或综合导轨:

Fm=kFx+f (Fz+G) （3.1） 式中:Fx,Fy,Fz, —切削分力(N):

G-移动部件的重量(N)

f —导轨上的摩擦系数,随导轨形式而不同

K考虑颠复力距影响的实验系数. f=0.16 则Fm=1.15×877.5+0.16(3510+800)=1698.75N 2．计算最大动负载C

C=LfwFm （3.2） 选用滚珠丝杠副的直径d.时必须保证在一定轴向负载 作用下.丝杠在回转100万转后,在它的滚道上不产生点蚀 现象.这个轴向负载的最大值称为该滚珠丝杠能承受的最大动

负载C可用C=Lfw.Fm （3.3） L=n=

60nT

6

10

1000VSL0

（3.4） （3.5）

式中滚珠丝杠导程L=6mm.可取最高进给速度的(1/2~1/3)此处 VS=0.5×0.5=0.25m/min T: 使用寿命按15000h计算 L: 寿命以106转为1单位 Fw: 运转系数，按一般运转取

1

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fw:12~1.5 取fw=1.3 N=1000 0.25

6

=42r/min

L=

60nT 42 15000

10

6

=

6010

6

=38小时

C=L.fw.Fm

C=38×1.3×1698.75=7508.47 3．滚珠丝杠螺母的选型

查<<精密机床配件系列>>-山东济宁

选取滚珠丝杠公称直径为φ40选用的型号为其额定动载荷15470N,所用强度足够用 ４．效率计算 η=

tanr

tan（r ）

式中摩擦角r=2°44 6 , φ=10 式中:r丝杠螺旋升角

r—摩擦角滚珠副的滚动摩擦系数 , f=0.003~0.004 R摩擦角约为10分 式中:r螺旋角 CDM4006 r =2 44 6 r:摩擦角取10分 n=

tan2 44 tan(2 44 10 ）

=94.24%

5．刚度验算

2

CDM4006-2.5 3.6）

（

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先画出纵向进给滚珠丝杠支承方式如图

图5—1纵向进给计算简图

最大牵引力为1698.75N, 支承间距L=1700mm

丝杠螺母及轴承均采用预紧,预紧力为最大牵引力为1698.75N. △L=

Fm.L0EF

（3.7）

式中: Fm工作负载(N) L.:滚珠丝杠L=6mm

E:材料弹性模数对钢E=20.6×106(N/mm2) F:滚珠丝杠面积mm2

F=1/4πD2=1/4π×402=1256m △L=

1698.73 620.6 10 1256.0

6

0.394×104mm2

再算滚珠丝杠总长度上拉伸或压缩的变形量δmm δ=0.394×10-4×L/6=0.011

对滚珠丝杠经过预拉拉伸,拉压刚度可提高4倍

3

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其实际变量 =1/4×0.011=2.75×10 3mm

3

=0.00756mm<定位精度0.015mm

5.3.2横向进给丝杠 1．计算进给牵引力Fm 横向导轨为燕尾形导轨 其计算公式如下:

Fm=KFx+f (Fz+2Fy+G)

式中K:考虑颠复力矩的影响实验系数K=1.4

f :导轨上摩擦系数为f =0.2,G 移动部件重量

G=600N

Fm=1.4×702+0.2(1755+2×438.75+600)=1629.3N 2．计算最大动负载(N) n=L=

1000VSL0

.=

10

1000 0.25 0.5

4

=31.25

60 31.25 15000

6

=28.125

C=328.125×1.2×1629.3=5865.48N 3．选择滚珠丝杠螺母副

查<<精密机床配件系列>>丛书 山东济宁

选用滚珠丝杠为CDM2504-2.5 其额定的动载荷为6638

d=25mm d1=24.5mm 循环列数为1×2.5×2 Coa=16826 螺旋导程角 r=arctan

p

D

=arctan

43.14 25

4

r=2°55 选择精度等级为

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3级

4．传动效率的计算 η=

tanr

tan(r ）

=tg2°55 /tg(2°55 +10 )=0.945

5．刚度计算

横向进给丝杠方式,如图所示最大牵引力为2612.1N 支承间距 L=450mm 因丝杠长度较短不需要预紧

图5—2横向进给系统计算简图

1滚珠丝杠的拉伸或压缩变形量 △L=

FmLEF

=

1629.3 420.6 10 /4 25

6

2

=0.6448×10 4

滚珠丝杠经过预拉伸

5

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=1/4×0.007254=0.0018

3

=0.0054小于定位精度

定位精度为0.015

5.4齿轮传动比的计算

5.4.1纵向齿轮传动比计算

已确定纵向脉冲当量δ=0.01 ,滚珠丝杠导程L=6mm和步距角0.75, 可计算出i i=

360 P

b.L0

=

360 0.010.75 6

=0.8

可选定齿轮的齿数为i=z1/z2=32/40 或20/25 d=mz=64 z1=32 z2=40 或z1=20 z2=35 d2=70 5.4.2横向齿轮传动比计算

已确定横向脉冲当量δ=0.005mm/step,滚珠丝杠导程L=4mm 和步距角0.75 ,可计算出传动比i i=

360 p

b.L0

=

360 0.0050.75 4

=0.6 z1=21 ,z2=35

5.5步进电机的计算和选型

5.5.1纵向步进电机的计算

计算简图见滚珠丝杠选择中简图.传动系统折算到电机 轴上的总的转动惯量J (kg.cm2)由此式计算

J

=J1+(z1/z2)2{Js+J2+G/g(L/2E)} （3.7）

6

2

式中:J—齿轮z1的转动惯量.

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J2—齿轮z2的转动惯量 Js—丝杠的转动惯量

G—工作台及工件等移动部件的重量(N) L—丝杠的导程

1=0.78×10 3×d14×b = 0.78×10 3×6.44×2

=2.62Kg.cm

J2=0.78×10 3×d24×b

=0.78×10 3×84×2=6.39Kg.cm2

Js=078×10 3×D4×L=0.78×10 3×44×170=33.9946Kg.cm G=800N代入式中

J=2.62+(32/40)2{33.946+6.39+800/9.8(0.6/2π)2}=28.91Kg.cm2 电机力矩的计算

机床在不同工况下,其所需要的转距不同,下面分别按各阶段计算快速空载启动时所需要的力矩M起

M起

2

=Mmax+Mf+M0 （3.8）

式中:M起-快速空载启动力矩(N.m) Mmax-折算到电机轴上的加速力矩(N.m) Mf-折算到电机轴上的附加摩擦力矩(M.m) 起动加速时间ta=30ms

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Mmax=J .e=J nmax=

J

2 nmax60ta …… 此处隐藏：3945字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……