普通X62W铣床的数控化改造设计

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1、3.3纵向进给系统的设计计算3.3.1滚珠丝杠螺母副的设计计算1.铣削力的计算根据在《切削用量简明手册》表3.28，对高速钢圆柱铣刀，切削力的计算公式：式中：CF—系数，其值取决于切削条件和工作材料，当工件为碳钢时，查《切削用量简明手册》表3.28，取CF=65，aF—铣削宽度，ae---被吃刀量，Z—铣刀齿数；do---铣刀直径；xfyfuf和wf---公式中各个系数的指数。Kfc----切削条件改变时，切削力的修正指数，其中参数按实际加工过程中的平均铣削条件为标准来选择，查《切削用量简明手册》表1.28取do=27mm,

2、ae=4mm,z=4,aF=30mm；fF=0.1;n取r/min；其中xf=1.0；yf=0.72；uf=0.86；wf=0；qf=0.73；KFC=1利用圆柱铣刀进行逆铣时，工作台的工作载荷：工作台纵向进给方向载荷：F1=(1~1.2)FX工作台横向进给方向载荷：FC=(0.3~0.4)FX工作台垂向进给方向载荷：FV=(0.2~0.3)FX各系数分别取中间值，则：F1=1.1FX=1.1*4313=4744NFC=0.375FX=0.375*4313=1617NFV=0.25FX=0.25*4313=1078N由此可以

3、算出周向铣削力2.强度校核计算：根据《机床设计手册》，燕尾槽导轨工作时轴向力：17式中：k---考虑力矩影响的系数f---导轨上的摩察系数因为导轨为燕尾槽导轨，所以可取：K=1.4f=0.2FX、Fy、FC-----分别为沿铣刀轴向的轴向铣削力，沿铣刀径向的径向铣削力，沿铣刀切向的切向铣削力，其中FX也是沿铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电机功率最多。代入计算：FX=2/3F=2×4865/3=3243NFy=0NFC=1617NG----工作台重量（纵向）+夹具和工件的重量G=（100+200）×9.8=2940N由此得

4、：F=1.4×3243+0.2(2×1617+2940)=4540+1234=5774N寿命值为：式中：L—工作寿命以106r为1个单位n----滚珠丝杠的转速n=10r/mint----使用寿命时间，一般取t=15000h则有：L=60×10×15000/106=9(106r)滚珠丝杠最大动载荷C:式中：Kp为载荷系数，一般取1.2~1.5，本例取Kp=1.2Ka为精度系数，对于本丝杠取Ka=1根据最大动载荷C的值，初选滚珠丝杠螺母副代号为：WCh2506—3.5×1，表示外循环方式，公称直径为25mm，基本导程为6mm，

5、螺纹旋向为右旋，负荷钢球圈数为3.5，精度等级为3的传动滚珠丝杠副。查表为基本参数：滚珠丝杠的额定动载荷CD=16500N;滚珠丝杠的额定静载荷CDEL=49700N;滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转（N≤1710r/min）下工作并受载，那么还需要考虑另一种失效方式------滚珠丝杠接触面上的塑性变形。即考虑滚珠丝杠的额定静载荷CDEL是否大大超过了滚珠丝杠的工作载荷，CDEL=49700N＞3Fa,所以强度足够。选用FC1-4020-2.5型丝杠，由表2-9得丝杠副数据：公称直径导程滚珠直径按表种尺寸公式计算：滚道半径

6、偏心距丝杠内径3.稳定性验算丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。a由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S]丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷,并按下式计算式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206Gpa；l为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数，取。17安全系数查表，[S]=2

7、.5～3.3,S>[S],丝杠是安全的，不会失稳。b高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速——临界转速。要求丝杠的最大转速。临界转速按下式计算：式中：为临界转速系数，见表2-10，本题取，即：，所以丝杠工作时不会发生共振。c此外滚珠丝杠副还受值的限制，通常要求⑤刚度验算滚珠丝杠在工作负载F(N)和转矩T()共同作用下引起每个导程的变形量(m)为：17式中:A丝杠截面积,；为丝杠的极惯性矩，；G为丝杠切变模量，对钢；T为转矩。式中：为摩擦角，其正切函数值为摩擦系数；为平均工作载荷按最不利的情况取（其中）

8、则丝杠在工作长度上的弹性变形所引起的导程误差为：通常要求丝杠的导程误差小于其传动精度的1/2，即该丝杠的满足上式，所以其刚度可以满足要求。3.3.2传动效率计算滚珠丝杠螺母副的传动效率为丝杠的螺旋升角，滚珠丝杠螺母副的混动摩擦系数f=0.003~0.004。，则173.3.3伺服驱动系统的