立式数控铣床进给传动系统设计说明书

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1、立式数控铣床进给传动系统设计1.概述1.1技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg，其中，工作台的质量510kg；工作台的最大行程Lp=600 mm;工作台快速移动速度18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数为0.15，静摩擦系数为0.12；工作台的定位精度为30μm，重复定位精度为15μm；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10 年）。机床采用主轴伺服电动机，额定功率为5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径125mm，主轴转速310r/min。切削状况如下：数控铣床

2、的切削状况切削方式进给速度时间比例（%）备注强力切削0.610主电动机满功率条件下切削一般切削0.830粗加工精加工切削150精加工快速进给2010空载条件下工作台快速进给1.2总体设计方案为了满足以上技术要求，采取以下技术方案：（1）工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。（2）工作台导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动画面上贴聚四氟乙烯导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴

3、膜。（3）对滚珠丝杠螺母副采用预紧，并对滚珠丝杠进行拉伸预。（4）采用伺服电动机驱动。（5）采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算2.1主切削力及其切削分力计算（1）计算主切削力Fz。根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径D=125mm），主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率，此时铣刀的切削速度为：（已知机床主电动机的额定功率P为5.5kw，主轴计算转速n=310r/min。）m 根据公式得刀具的切削速度为：-3pDn 3 .14 ´125 ´

4、10 ´310 v==m / s=2 .03 m / s60 60 取机床的机械效率为：h=0. 8，则由式得主切削力：mhmPE3 0. 8´5. 53 F =´10=´10N =2167. 49N zv2. 03（2）计算各切削分力工作台的纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为F =0.4F =0 .4 ´2167 .49 =867 N 1z F =0 .9 5 F=0 .9 5 ´2167.49 =2059.12N Cz F =0 .55 F=0 .55 ´2167.49 =1192.12N V z 2.2

5、导轨摩擦力的计算在切削状态下坐标轴导轨摩擦力F 的计算可以查课程设计指导书：m（1）根据式（28a）计算在切削状态下的导轨摩擦力F 。此时导轨动摩擦系数m=0. 15，查m表23得镶条紧固力f=1500N,则gF=m(W +f+F +F )=0. 15´(9000+1500+2059. 12+1192. 12)Nmgv c=2060.69N（2）按式（29a）计算在不切削状态下的导轨摩擦力F 和Fm00F=F =m(W +f)=0. 15´(9000+1500)=1575Nm00 g F =m(W +f)=0.12

6、´（9000+1500）=1260N0 0 g 2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力（1）按式（210a）计算最大轴向负载力FamaxF=F 1+F =(867+2062. 69)N=2929. 69Namax m（2）按式（211a）计算最小轴向负载力FminF=F =1575Namin m0 2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算1）确定滚珠丝杠的导程根据已知条件取电动机的最高转速n =1800 r/ min 得：maxv 18000 maxL ==mm =10 mm 0in 1 ´1800 max2）计算滚珠丝

7、杠螺母副的平均转速和平均载荷（1）各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷。强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷，快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷。一般切削（粗加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷分别可按下式计算：F=F+20%F,F=F+5 %FZ aminamax3aminamin并将计算结果填入表2表2数控铣床滚珠丝杠的计算进给速度时间比例切削方式轴向载荷/N备注/(m/min)/(%)强力切削2929.69v 1=0. 610F1=Famax一般切削（粗加工）2160.94v 2=0

8、 .8 30F2=Famin+20%Famax精细切削（精加工）1721.48v 3=1 50F3=Famin+5%Famax快移和镗钻加工1575v4=v max10F4=Famax（2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速n 。i v 0. 61n==r /min=60r /min1-3L 10´100v 0. 82n==r /min=80r /mi