数控铣床传动系统设计【参考】.doc

数控铣床传动系统设计 学 院：＿＿机械工程学院 ＿ 专 业：＿机械维修及检测技术教育 班 级： ＿ 姓 名： 指导教师：＿＿＿ 目 录 第一章 立式数控铣床工作台（X轴）设计 1 1.1概述 1 1.2设计计算 2 1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 12 1.4传动系统的刚度计算 14 1.5 驱动电动机的选型与计算 17 1.6机械传动系统的动态分析 20 1.7机械传动系统的误差计算与分析 21 1.8确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 23 第二章 数控机床控制系统设 25 2.1 设计内容 25 总结与体会 32 参 考 文 献 33 第一章 立式数控铣床工作台（X轴）设计 1.1概述 1.1.1技术要求 工作台、工件和夹具的总重量=860kg（所受的重力W =8600N），其中，工作台的质量=460kg（所受的重力=4600N）；工作台的最大行程=560mm；工作台快速移动速度=15000；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25，重复定位精度为18；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。 机床采用伺服主轴，额定功率=5.5，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=280，切削状况如表2-1所示。 表2-1数控铣床的切削状况 切削方式 进给速度/() 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 1.1.2总体方案设计 为了满足以上技术要求，采取以下技术方案。 对滚珠丝杠螺母进行预紧； 采用伺服电动机驱动； 采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杆直连； 采用交流调频主轴电动机，实现主轴的无级变速。 1.2设计计算 1.2.1主切削力及其切削分力计算 （1）计算主切削力。 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）时，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 若主传动链的机械效率，按式可计算主切削力： （2）计算各切削分力。 根据《数控技术课程设计》表2-1可得工作台纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为 表1---2 工作台工作载荷与切向铣削力的经验比值 切削条件 比值 对称端铣 不对称端铣 逆铣 顺铣 端铣 1.2.2导轨摩擦力的计算 （1）按《数控技术课程设计》（2-8a）式计算在切削状态下的导轨摩擦力。 、---主切削力的横向切削分力（N）和垂向切削分力（N）； W---坐标轴上移动部件的全部重量（包括机床夹具和工件的重量，N）； ---摩擦系数,对于帖塑导轨，=0.15；对于滚动 直线导轨，=0.01，本设计为滚动导轨，取=0.01； ---镶条紧固力（N）,查《数控技术课程设计》表2-3得镶条紧固力,则 表2-3镶条紧固力推荐值 导轨形式 主电动机功率/kw 2.2 3.7 5.5 7.5 11 15 18 贴塑滑动导轨 500 800 1500 2000 2500 3000 3500 滚动直线导轨 25 40 75 100 125 150 175 按《数控技术课程设计》（2-9a）式计算在不切削状态下的导轨摩擦力和导轨静摩擦力 1.2.3计算滚珠丝杆螺母副的轴向负载力 （1）按《数控技术课程设计》（2-10a）式计算最大轴向负载力 （2）按《数控技术课程设计》（2-11a）式计算最小轴向负载力 1.2.4滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算 1）确定滚珠丝杆的导程 根据已知条件，取电动机的最高转速，则由《数控技术课程设计》（2-16a）式得： 2)计算滚珠丝杆螺母副得平均转速和平均载荷 （1）估算在各种切削方式下滚珠丝杆的轴向载荷。 将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，滚珠丝杆螺母副的轴向载荷、分别可按下列公式计算： ， 并将计算结果填入表2-4。 表2-4 数控铣床滚珠丝杆的计算 切削方式 轴向载荷/N 进给速度/() 时间比例/(％) 备注 强力切削 1328.18 10