大学毕业设计论文-数控铣床纵向进给轴设计.docVIP

数控铣床纵向进给轴设计 The Design of the Longitudinal Axis CNC Milling Machine 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………………………………………………… 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 0.6 10 主电动机满功率条件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速进给 15 10 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。 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=2547.77N （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=1019.11N Fc=0.95FZ=0.952547.77N=2420.38N Fv=0.55FZ=0.552547.77N=1401.27N 2.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=82.75N F0=Fμ0=82.75N 3.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=82.75N 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L0 根据已知条件，取电动机的最高转速nmax=1500~ 4000r/min得：L0==mm=10mm 2)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 1140.08 v1=0.6 10 F1=Famax 一般切削（粗加工） 310.77 v2=0.8 30 F2=Famin+20%Famax 精细切削（精加工） 139.75 v3=1 50 F3=Famin+5%Famax 快移和钻镗定位 82.75 v4= 15 10 F4=Famin （2）计算滚珠丝杠螺母副在各种切削方式下的转速ni。 n1==r/min=60r/min n2==r/min=80/ r/min n3==r/min=