数控铣床纵向进给轴设计_课程设计

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1、数控铣床纵向进给轴设计TheDesignoftheLongitudinalAxisCNCMillingMachine班级:组员:指导老师:2011年7月20目录课程设计任务要求……………………………………3设计计算………………………………………………4工作台部件的装配图设计……………………………10滚珠丝杠螺母副的承载能力校验……………………10计算机械传动系统的刚度……………………………11驱动电动机的选型与计算……………………………13机械传动系统的动态分析……………………………17机械传动系统的误差

2、计算与分析……………………18确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号………19设计总结………………………………………………组员分工………………………………………………参考文献………………………………………………致谢词…………………………………………………20课程设计任务要求1.技术要求工作台、工作和夹具的总质量m=840kg,其中,工作台的质量m0=440kg;工作台最大行程LP=550mm;工作台快速移动速度Vmax=15000mm/min;工作台采用滚动直线导轨,导轨的动摩擦系数=0.01、静摩擦系数

3、0.01;工作台的定位精度为25μm,重复定位精度为18μm;机床的工作寿命为20000h(即工作时间为10年)。机床采用主轴电动机,额定功率PE=5kw,机床采用端面铣刀进行强力切削,铣刀直径D=100mm,主轴转速n=300r/min,切削状况如下表所示:切削方式进给速度(m/min)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1510空载条件下工作台快速进给2.总体方案设计为了满足以上技术要求,采用以下技术方案。(1)工作台工作面

4、尺寸(宽度×长度)确定为400mm×1200mm。(2)工作台导轨采用滚动直线导轨。(3)对滚珠丝杠螺母副进行预紧。(4)采用伺服电动机驱动。(5)采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。20设计计算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=100mm),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:V==m/s=1.57m/s若机械效率ηm=0.8,则可以计算主切削力FZ:FZ=103=103N=25

5、47.77N(2)计算各切削分力。工作台纵向切削力Fl、横向切削力Fc和垂直切削力Fv分别为:Fl=0.4FZ=0.42547.77N=1019.11NFc=0.95FZ=0.952547.77N=2420.38NFv=0.55FZ=0.552547.77N=1401.27N2.导轨摩擦力的计算(1)在切削状态下的导轨摩擦力Fμ,此时导轨摩擦系数μ=0.01,查得导轨紧固力fg=75N,则Fμ=μ(W+fg+Fc+Fv)=0.01(8200+75+2420.38+1401.27)=120.27N(2)计算

6、在不切削状态下的导轨摩擦力Fμ0和导轨静摩擦力F0。Fμ0=μ(W+fg)=0.01(8200+75)N=82.75NF0=Fμ0=82.75N203.计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力(1)计算最大轴向负载力Famax。Famax=Fl+Fμ=(1019.11+120.97)N=1140.08N(2)计算最小轴向负载力Famin。Famin=Fμ0=82.75N4.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L0根据已知条件,取电动机的最高转速nmax=1500~4000r/min得:L0==mm=

7、10mm2)计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷(1)估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷,见下表:立式加工中心滚珠丝杠的计算切削方式轴向载荷/N进给速度/(m/min)时间比例(%)备注强力切削1140.08v1=0.610F1=Famax一般切削(粗加工)310.77v2=0.830F2=Famin+20%Famax精细切削(精加工)139.75v3=150F3=Famin+5%Famax快移和钻镗定位82.75v4=1510F4=Famin(2)计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速ni。n1

8、==r/min=60r/minn2==r/min=80/r/minn3==r/min=100r/min20n4==r/min=1500r/min(3)计算滚珠丝杠螺母副的平均转速nm。(4)计算滚珠丝杠螺母副的平均载荷Fm。3)确定滚珠丝杠预期的额定动载荷Cam(1)由预定工作时间计算。根据载荷性质,有轻微冲击,取载荷系数fw=1.4根据初步选择滚珠丝杠的精度等级为2级精度,取精度系数fa=1;一般情况下可靠性应达到97%,故

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