001mm滚珠丝杠及导轨使用寿命:T=15000h-WPS.DOC

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001mm滚珠丝杠及导轨使用寿命:T=15000h-WPS

已知条件:工作台的有效行程为Lx=300mm,Lz=1600mm,取X、Z轴脉冲当量为0.0025mm,快速进给速度为15000mm/min,进给速度范围为:1~12000mm/min,设定快速定位速度为4m/min。 初步确定工作台尺寸及重量;滚珠丝杠螺母副的设计计算和选型;滚动导轨的设计计算和选型;步进电机的参数计算和 选型;联轴器的选择;丝杠支承座的选择。 (1)初步确定工作台尺寸及其重量 根据机床能够加工的最大工件尺寸240×260mm,最大重量200kg 。 根据给定的有效行程,画出工作台简图,估算X向和Y向工作台承载重量WX和WY。 估算: 取X向导轨为南京艺工装备制造有限公司的铝合金 X向拖板(上拖板)尺寸为: C1*C2*高=124×124×(78-47)=476656mm3 重量:按重量=体积*材料比重估算为: = 476656mm3×2.8g/cm3×10N/kg=13.346368N≈13.35N Y向拖板(下拖板)尺寸为: 重量=124×124×31mm3×2.8g/cm3×10N/kg=13.346368N≈13.35N 上导轨,材料为20Cr,重量为 C×L?×H?=124×510×47=291400mm3 重量:按重量=体积*材料比重估算为: W?=291400mm3×7.82g/cm3×10N/kg=22.787480≈22.79N 切焊机及液压缸、电机等重量约200N X-Y工作台运动部分总重量为: W=13.35+13.35+22.79+200=249.49N 取W=300N 初选滚珠丝杠材质:GCr15钢,HRC=58~60,Z向滚珠丝杠的导程:l0=5mm 强度计算 丝杠轴向力:(N) 其中:K=1.15,滚动导轨摩擦系数f=0.003~0005;在车床车削外圆时:F=(0.1~0.6)Fz,Fy=(0.15~0.7)Fz,可取Fx=0.5Fz,Fy=0.6Fz计算。 取f=0.004,则: 寿命值:,其中丝杠转速(r/min) 最大动载荷: 第二章 滚珠丝杠的选择 1.1结构形式和主要参数 初选X、Z向滚珠丝杠为内循环插管式双螺母垫片式调整定位滚珠丝杠FFZD3205-3型,3级精度。 P=5,d0=32mm,Dw=3.5mm,j×k=1×3,λ=2o51,rλ+φT)/2 fT—滚珠丝杠副的当量摩擦系数,取0.005; φT—当量摩擦角,由fT=0.005得φT=17′。 则 TX=3.333×32×tan(2°51′+17′)/2≈2.919(N·mm), TZ=6.667×32×tan(2°51′+17′)/2≈5.839(N·mm)。 当量应力σ σ= 由产品列表知d2=28.9mm,则 σX=≈5.190×103(MPa) σZ=≈10.382×103(MPa) 强度条件 σ≤[σ] [σ]—丝杠材料的许用应力,由表6.2-7选材料为GCr15,HRC=58~60;由表6.1-15知 [σ]=(0.2~0.33)σs σX﹤[σ],σZ﹤[σ]δF= Lj—丝杠的计算长度,有效行程Lu=L+L1,工作台行程LX=300mm,LZ=1600mm,螺母长度 L1=85mm,取Lj·X=Lu·X=385mm,Lj·Z=Lu·Z=1685mm; E—丝杠材料的弹性模量,钢材的E=2.07×105MPa; A—丝杠的计算截面积,A=π(d0-Dw)2/4=π(32-3.5)2/4≈637.616 (mm2)。 则 δF·X=≈0.972×10-5 (mm) δF·Z=≈8.511×10-5 (mm) 转矩T产生的轴向变形量δT δT = G—丝杠材料的切变模量,钢材的G=8.3×104MPa; IP[—丝杠计算截面的极惯性矩,IP=π(d0-Dw)4/32=π(32-3.5)4/32≈64737.975 (mm4) 则 δT·X=≈0.167×10-6 (mm) δT·Z= ≈1.458×10-6 (mm) 轴向载荷F使钢球与螺纹滚道间产生的轴向变形量δa rs/Dw=0.52,有预紧,则 δa=0.3×10-3× Z—工作螺母中的钢球总数,Z=mjk,由表6.2-4知 m=πd0/(Dwcosλ)=32π/(3.5cos2°51′) ≈28.759,m为每圈中钢球数; KZ—载荷分布不均匀系数,与制造精度有关,一般KZ=1.2~1.3,取1.3; Kp—预紧力(N),一般取Kp=Fmax,则Kp·X=×5≈1.667(N),Kp·Z=×10≈3.333(N)。 故 δa·X=0.3×10-3×≈8.299×10-6 (mm) δa·Z=0.3×10-3×≈

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