数控车床二维工作台论文35382.doc

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1、目录摘要 1 Abstract 1 1绪论22普通车床的设计 42.1总体方案设计 42.1.1数控系统的选择 42.1.2伺服系统的选择 42.1.3功能部件的选择 42.1.4结构设计与电气设计 43.1实施方案 43.2横向机械部分设计 43.2.1 设计参数43.2.2主切削力及其切削分力计算53.2.3导轨摩擦力的计算53.2.4计算滚珠丝杆螺母副的轴向负载63.2.5确定进给传动链的传动比和传动级数63.2.6滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算63.2.7初步确定滚珠丝杆螺母副的规格型号73. 2. 8 初步确定横向滚珠丝杠螺母副支承轴承83.3横向进给传动链部件的装配图设计83.4横

2、向滚珠丝杆螺母副承载能力的校验93.4.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验93.4.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验93.4.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验103.5计算横向机械传动系统的刚度103.5.1计算机械传动系统的刚度103.5.2计算滚珠丝杆螺杆副的扭转刚度113.6横向驱动电机的选择113.6.1计算折算到电动机轴的负载惯量113.6.2计算折算到电动机轴的负载力矩123.6.3计算折算到电动机轴的加速力矩133.6.4计算横向进给系统所需要的折算到电动机轴上的各种力矩143.6.5选择驱动电动机的型号143.7横向机械传动系统的动态分析153.7.1计算丝杆-工作台纵向振动系统的

3、最低固有频率153.7.2计算扭转振动系统的最低固有频率163.8横向机械传动系统的误差计算与分析163.8.1计算机械传动系统的反向死驱163.8.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差163.8.3计算滚珠丝杆因扭转变形产生的误差163.9确定横向滚珠丝杆螺母副的精度等级和型号173.9.1确定滚珠丝杆螺母副的精度等级173.9.2确定滚珠丝杆螺母副的规格型号174.1纵向机械部分设计 184.1.1 设计参数184.1.2主切削力及其切削分力计算184.1.3导轨摩擦力的计算184.1.4计算滚珠丝杆螺母副的轴向负载194.1.5确定进给传动链的传动比和传动级数194.1.6

4、滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算194.1.7初步确定滚珠丝杆螺母副的规格型号214. 1. 8 初步确定纵向滚珠丝杠螺母副支承轴承214.2纵向进给传动链部件的装配图设计214.3纵向滚珠丝杆螺母副承载能力的校验224.3.1滚珠丝杆螺母副临界压缩载荷的校验224.3.2滚珠丝杆螺母副临界转速的校验224.3.3滚珠丝杆螺母副额定寿命的校验234.4计算纵向机械传动系统的刚度234.4.1计算机械传动系统的刚度234.4.2计算滚珠丝杆螺杆副的扭转刚度244.5选择纵向驱动电动机的型号244.5.1计算折算到电动机轴的负载惯量244.5.2计算折算到电动机轴的负载力矩254.5.3计算折算到电

5、动机轴的加速力矩264.5.4计算横向进给系统所需要的折算到电动机轴上的各种力矩274.5.5选择驱动电动机的型号274.6纵向机械传动系统的动态分析284.6.1计算丝杆-工作台纵向振动系统的最低固有频率284.6.2计算扭转振动系统的最低固有频率294.7纵向机械传动系统的误差计算与分析294.7.1计算机械传动系统的反向死驱294.7.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差294.7.3计算滚珠丝杆因扭转变形产生的误差294.8确定纵向滚珠丝杆螺母副的精度等级和型号304.8.1确定滚珠丝杆螺母副的精度等级304.8.2确定滚珠丝杆螺母副的规格型号305.1数控系统硬件电路设

6、计315 . 1 . 1设计内容315 . 1 . 2设计步骤315 . 1 . 3主控CPU的选择325 . 1 . 4存储器扩展电路设计325 . 1 . 5步进电机驱动电路设计365 . 1 . 6其他辅助电路设计375 . 1 . 7机床数控系统硬件电路设计38结论 Y致谢 Y参考文献y摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传

7、感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。关键字：机电一体化的基础 基本组成要素 特点 发展趋势 摘要当今世界电子技术迅速发展，微处理器、微型计算机在各技术领域得到了广泛应用，对各领域技术的发展起到了极大的推动作用。一个较完善的机电一体化系统，应包含以下几个基本要素：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。机电一体化是系统技术、计算机与信息处理技术、自动控制技术、检测传感技术、伺服传动技术和机械技术等多学科技术领域综合交叉的技术密集型系统

8、工程。新一代的CNC系统这类典型机电一体化产品正朝着高性能、智能化、系统化以及轻量、微型化方向发展。关键字：机电一体化的基础 基本组成要素 特点 发展趋势Abstract Now the world electronic technology rapidly expand, the microprocessor, the microcomputer obtain the widespread application in various area of technology, to various domains technology development enormous promotio

9、n effect. A perfect integration of machinery system, should contain the following several base elements: Basic machine, power and actuation part, implementing agency, sensing measurement component, control and information processing part. The integration of machinery is the system technology, the co

10、mputer and the information processing and management technology, the automatic control technology, the examination sensing technology, the servo drive technology and the mechanical skill and so on multi-disciplinary area of technology synthesis overlapping technology-intensive systems engineering. N

11、ew generations CNC system this kind of model integration of machinery product toward the high performance, the intellectualization, the systematization as well as the featherweight, the microminiaturized direction develops. key words: Integration of machinery foundation basic component elements char

12、acteristic trend of development. 1 绪 论 企业要在激烈的市场竞争中获得生存、得到发展，它必须在最短的时间内以优异的质量、低廉的成本，制造出合乎市场需要的、性能合适的产品,而产品质量的优劣，制造周期的快慢，生产成本的高低，又往往受工厂现有加工设备的直接影响。目前，采用先进的数控机床，已成为我国制造技术发展的总趋势。在我国现有的机床中有一部分仍采用传统的继电器- 接触器控制方式，这些机床触点多、线路复杂，使用多年后故障多、维修量大、维护不便、可靠性差，严重影响了正常的生产。还有一些旧机床虽然还能正常工作，但其精度、效率、自动化程度已不能满足当前生产要求。因此拥有

13、先进的数控机床已经成为满足企业新生产工艺、提高经济效益的最根本需要。 进入21世纪，我国机床制造业即面临提升机械制造业水平的需求而引发的制造装备发展的良机，也遭受到进入WTO后激烈的市场竞争的压力，从技术层面上来讲，加速推进数控技术将是解决机床制造业持续发展的一个关键。数控机床及由数控机床组成凡人制造系统是改造传统产业，构建数字化企业的重要基础装备，它的发展一直受人们关注，数控机床以其卓越的柔性自动化的性能、优异而稳定的精度、灵捷而多样化的功能引起世人瞩目，它开创了机械产品向机电一体化发展的先河，因此数控技术成为先进制造技术的中的一项核心技术。另一方面，通过持续的研究，信息技术的深化应用促进了

14、数控机床的进一步提升。目前，世界先进制造技术不断兴起，超高速切削、超精密加工等技术的应用，柔性制造系统的迅速发展和计算机集成系统的不断成熟，对数控加工技术提出了更高的要求，装夹即可完成全部加工，极大地提高了效率。21世纪的数控装备将是具有一定智能化的系统。智能化的内容包括在数控系统中的各个方面：为追求加工效率和加工质量方面的智能化，如加工过程的自适应控制，工艺参数自动生成；为提高驱动性能及使用连接方面的智能化，如前馈控制、电机参数的自适应运算、自动识别负载自动选定模型、自整定等；简化编程、简化操作方面的智能化，如智能化的自动编程、智能化的人机界面等；还有智能诊断、智能监控等方面的内容，以方便系

15、统的诊断及维修等。 2.1总体方案设计2.1.1数控系统的选择选用数控系统应为连续控制系统。2.1.2伺服系统的选择以步进电动机为驱动装置的开环系统2.1.3功能部件的选择主要是滚珠丝杆机其支撑方式的选择2.1.4结构设计与电气设计采用贴塑导轨以减小摩擦力。3.1实施方案3.1.1.挂轮架系统：主动轴处安装光电脉冲编码器。3.1.2.进给箱部分：在该处安装纵向进给步进电动机与齿轮减速箱总成。3.1.3.横溜板部分：在原处安装滚珠丝杠螺母座丝杆螺母固定在其上，在该处还可以安装部分操作按钮。3.1.4.横溜办部分:在该处安装横向进给棍子丝杆螺母副，横向进给部进电动机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部

16、并与滚珠丝杠相连。3.2横向机械部分设计3.2.1 设计参数最大加工直径：630mm溜板及刀架重量：纵向，1300N; 横向,840N快速进给：纵向，2400mm/min；横向，1200mm/min最大切削进给速度：纵向，0.6m/min；横向，0.3m/min重复定位精度： 0.0016mm/全行程 主电动机功率：10 KW3.2.2 主切削力及其切削分力计算(1) 计算主切削力Fx。 以知机床电动机的额定功率Pm为10kw,最大工件直径D=630mm，主轴转速n=85r/min。在此转速下，主轴具有最大扭矩和功率，刀具切削速度为： V=Dn/60=3.1463085/601000m/s=2

17、.80m/s去机床的机械效率=0.8，则可得 Fz=Pm/v1000N=0.8102.801000N=2857.14N(2)计算各切削分力。走刀方向的切削分力Fx和垂直走刀方向的切削分力Fy可得： Fx=0.25Fz=0.252857.14N=714.285N Fy=0.4Fz=0.42857.14N=1142.856N3.2.3 导轨摩擦力的计算（1）计算在切削状态下的导轨摩擦力F。此时，导轨受到的垂直向切削力Fv=Fz=2857.14N，横向切削分力Fl=Fx=714.285N，移动部件的重力W=880N，查表得镶条紧固力fg=2500N，取导轨动摩擦系数=0.15则F=（W+fg+Fv+

18、Fl）=0.15(880+2500+2857.14+714.28)N=1042.71N2计算在不切削状态下的导轨摩擦力F0和F0 F0=（W+fg）=0.15(880+2500)N=507N F0=0W+fg=0.2(880+2500)N=676N3.2.4 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Fa maxFa max=Fy+F=（1142.85+1042.71）N=2185.57N（2）计算最小轴向负载力Fa min Fa min=F0=507N3.2.5确定进给传动链的传动比i 和传动级数取步进电动机的步距角=1.5，滚珠丝杆的基本导程Lo=6mm，进给传动链的脉冲当量

19、p=0.005mm/脉冲。则可得 i=5 按最小惯量条件，又为不使大齿轮直径太大影响横向溜板的有效行程故该减速器应采用2级传动，传动比可以分别取i1=2，i2=2.5，根据结构需要，确定各传动齿数分别为Z1=20，Z2=40，Z3=20，Z4=50，模数m=2，齿宽b=20mm3.2.6 滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算1）按预期工作时间估算滚珠丝预期的额定动载荷Cam 已知数控机床的预期工作时间Lh=15000h，滚珠丝杆的当量载荷Fm=Fa max=2185.57N，查表得，载荷系数fw=1.3，初步选择滚珠丝杠的精度等级为3级精度，取精度系数fa=1，可靠性系数fc=1，取滚珠丝杠的当量转

20、速nm=nmax（该转速为最大切削进给速度vmax时的转速），已知vmax=0.25m/min,滚珠丝杠的基本导程Lo=6mm则 nmax=r/min=41.67r/minCam= =9510.36N2)按精度要求确定也许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m。 1.根据定位精度和重复定位精度的要求估算允许的滚珠丝杠的最大轴向变形。已知本车床横向进给系统的定位精度为15m，重复定位精度为6m，则可得max1 =1/31/26=23mmax2=1/51/415=33.75m取上述计算结果的较小值，即max=5m2.计算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m 滚珠丝杠螺母副的安装方式拟采用一端固定，一端游动支

21、撑方式，滚珠丝杠螺母副的两个固定支撑之间的距离为 L=行程+安全行程+2余程+螺母长度+支承长度( 1.21.4)行程+（2530）L取L=1.4行程+30Lo =（1.4200+306）mm=460mm d2m0.078=0.078=30.75mm3.2.7初步确定滚珠丝杆螺母副的规格型号根据以上计算所得的Lo，Cam，d2m和结构的需要，初步选择FFB型内循环垫片预紧螺母式滚珠丝杠螺母副，型号为FFB4006-2，其公称直径为do，基本导程Lo，额定动载荷Ca和螺纹底径d2如下： do=40mm，Lo=6mm Ca=10600NCam=9510.36N d2=35.9mmd2m=30.75

22、mm故满足要求。3.3横向进给传动链部件的转配图设计将以上计算结果用于该部件的装配图设计，其计算简图如下3.4横向滚珠丝杠螺母副的承载能力校验3.4.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷Fc的校验 已知滚珠丝杠螺母副的螺纹底径d2=40mm，可知棍子丝杆螺母副的最大受压长度L1=313mm，丝杆水平安装时，取K1=1/3，查表得K2=2，则可得 Fc=K1K2=1/32=1565292.26N本车床横向进给系统棍子丝杆螺母副的最大轴向压缩载荷为Fmax=2185.57N，远小于其临界压缩载荷Fc的值，故满足要求3.4.2滚珠丝杠螺母的临界转速nc的校验 滚珠丝杠螺母副的临界转速的计算长度L2=337m

23、m，其弹性模量E=2.1Mpa，密度=7.8N/mm，重力加速度g=9.810mm/s滚珠丝杠的最小惯性距为 I=112856.4滚珠丝杠的最小截面积为 A=mm=3764.9mm取K1=0.8，可得=3.927，则可得 Nc=K1=2918r/min 本横向进给传动链的滚珠丝杠螺母副的最高转速为41.67r/min，远小于其临界转速，故满足要求。3.4.3滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验 查附表得滚珠丝杠的额定动载荷Ca=10600N，已知其轴向载荷Fa=Famax=2185.57N,滚珠丝杠的转速n=nmax=41.67r/min，运转条件系数fw=1.2，则可得L=（）=6.27rLh=25

24、078h本车床设计后，滚珠丝杆螺母副的总工作时间寿命Lh=25078h15000h，故满足要求。3.5计算横向机械传动系统的刚度3.5.1计算机械传动系统的刚度（1）计算滚珠丝杠的拉压刚度Ks。本机床横向进给传动链的丝杆支承方式为一端固定，一端游动。丝杆的拉压刚度Ks可计算。 已知滚珠丝杠的弹性模量E=2.1Mpa，滚珠丝杠的底径d2=40mm。当滚珠丝杠的落幕中心至固定端支承中心的距离a=Ly=313mm时，滚珠丝杆螺母副具有最小拉压刚度Ksmin，根据式可得 Ksmin=1.65=1008.83N/m 当a=LJ=113mm时，滚珠丝杆螺母副具有最大的拉压刚度Ksmax，可得 Ksmax=

25、1.65=2800.32N/um （2）计算滚珠丝杠螺母副支承的刚度Kb。 已知滚动体直径dQ=5.953，滚动体个数z=15，轴承的最大轴向工作载荷Fbmax=Famax=2185.57N，则可得 Kb=21.95=543.2N/m（3）计算滚珠与滚道的接触刚度Kc。 滚珠与滚道得接触刚度K=690N/m，滚珠丝杠的额定动载荷Ca=10600N，已知滚珠丝杠上所承受的最大轴向载荷Famax=2185.57N,则可得Kc=3（Famax/（0.1Ca）=783.46N/m（4）计算进给传动系统的综合拉压刚度K。 进给传动系统的综合拉压刚度的最大值为1/Kmax=1/Ksmax+1/Kb+1/K

26、c=0.0045故Kmax=238N/um进给传动系统的综合拉压刚度的最小值为1/Kmin=1/Ksmin+1/Kb+1/Kc=0.0071故 kmin=148N/um3.5.2计算滚珠丝杠母副的扭转刚度K。 扭矩作用点之间的距离L2=387mm，已知滚珠丝杠的剪切模量G=81000MPa，滚珠丝杠的底径d2=21.9mm，则可得K=d2(4)G/32L2N.um/rad=4183.69N.m/rad3.6横向驱动电动机的选型与计算3.6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量（1）计算折算到电动机轴上的负载惯性Jr。 已知滚珠丝杠的密度，则可得Jr= =0.78kg.cm=1.38kg.cm（2）

27、计算折算到丝杠轴上的移动部件的转动惯性量JL.已知机床横向进给系统执行部件（即横向溜板及刀架）的总质量m=84Kg，丝杠轴每转一圈，机床执行部件在轴向移动的距离L=0.6cm，则可得JL=m=84*（0.6/6.28）*（0.6/6.28）kg.cm=0.652 kg.cm（3）计算各齿轮的转动惯性 Jz1=Jz3=0.782kg.cm =0.4kg.cm Jz2=0.782kg.cm=6.4kg.cm Jz4=0.782kg.cm=15.6kg.cm（4） 计算加在电动机轴上总负载转动惯性JdJd=Jz1+（1/i1*i1）(Jz2+Jz3)+（1/i2*i2） (Jz4+Jr+J1)=2.

28、8kg.cm23.6.2计算折算到电动机轴上的负载力矩（1）计算折算到电动机轴上的切削负载力矩Tc。 已知在切削状态下的轴向负载力Fa=Famax=2331.4N,丝杠每转一圈，机床执行部件轴向移动的距离L=6mm=0.006m，进给传动系统的传动比i=5，进给传动系统的总效率=0.85，则可得 =0.52N*m（2） 计算折算到电动机轴上的摩擦负载距Tu 已知在不切削状态下的轴向负载力（即空载时的导轨摩擦力）Fuo=426N,则可得 Tu=0.096N.m（3）计算由滚珠丝杠预紧力Fp产生的并折算到电动机轴上的附加负载力矩Tf。 已知滚珠丝杠螺母副的效率o=0.94，滚珠丝杠螺母副的预紧力F

29、p为Fp=1/3Famax=1/32331.4N=777.13N则可得 =777.13*0.006*（1-0.94*0.94）/（2*3.14*0.85*5）=0.021N*m（4）计算到电动机轴向上的负载力矩T的计算。1 空载时（快进力矩），可得 Tf=Tu+Tf=(0.096+0.021)N*m=0.12N*m2.切削时（工进力矩），可得 Tgj=Tc+Tf=(0.52+0.021)N*m=0.54N*m3.6.3计算折算到电动机轴上的加速度力矩Tap 根据以上计算结果和查表，初选130BF001型反应式前进电动机，其转动惯性Jm=4.6kg.cm。而进给传动系统的负载惯量Jd=2.8kg

30、.cm。对于开环系统，一般取加速度时间tn=0.05s，当机床执行部件以最快速度v=1200mm/min运动时电动机的最高转速为 Nmax=r/min=1000r/min由此得Tap=（Jm+Jd）=(4.6+2.8)kgf.cm =79.03kgf.cm=7.74N.m3.6.4计算横向进给系统所需的折算到电动机轴上的各种力矩 (1)按上式可得，计算空载启动力矩Tq Tp=Tap+(Tu+Tf)=(7.74+0.096+0.02)mm=7.85N.m(2)计算快进力矩Tkj Tkj=Tu+Tf=（0.096+0.021）N.m=0.11N.m(3)计算工进力矩 Tgj=Tc+Tf=（0.52

31、+0.021）N.m=0.54N.m3.6.5选择驱动电动机的型号 (1)选择驱动电动机的型号。 根据以上计算和查表，选择国产130BF001型反应式步进电动机为驱动电动机，其主要技术参数如下：相数，5；步距角，0.75/1.5；最大静转矩，9.31N.m;转动惯量，4.6kg.cm；最高空载启动频率，3000HZ;运行频率，16000HZ；分配方式，五相十拍；质量，92kg。（2）确定最大静转矩Ts。 由表给出的机械传动系统空载启动力矩Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts1的关系可得 =0.951 Ts1=Tq/0.951=7.86/0.95N.m=8.24N.m 机械传动系统空载启动力矩

32、Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts2的关系为 Ts2=TG1/0.3=0.54/0.3N*m=0.18N*m 取Ts1和Ts2中的较大者为所需的步进电动机的最大转矩Ts，即Ts=8.24N.m 本电动机的最大静转矩为9.31N.m，大于Ts=8.24N.m，可以在规定的时间里正常启动，故满足要求。（3）验算惯量匹配。 为了使机械传动系统的惯量达到较合理的匹配，系统的负载惯量T1与伺服电动机的转动惯量Jm之比一般应满足式，即 0.251 因为=2.8/4.6=0.61（0.25，1），故满足惯性匹配要求。3.7横向机械传动系统的动态分析3.7.1计算丝杆工作台纵向振动的最低的最低固有频率wn

33、c。 滚珠丝杠螺母副的综合拉压刚度Ko=Kmin=1481000000N/m，机床执行部件的质量和棍子丝杆螺母副的质量分别为m，ms，棍子丝杆螺母副和机床执行部件的等效质量为md=m+1/3ms，已知m=84kg，则 ms=/463.57.8kg=2.43kg md=m+ms=（84+2.23）kg=92.10kg nc=（K0/md）=（148*1000000/92.1）rad/s=1250.4rad/s3.7.2计算扭转振动系统的最低固有频率wnt 折算到滚珠丝杆轴上的系统总当量转动惯量（kg.m）为 Js=J*i=（4.6+2.8）5kg.cm=0.003737kg.m已知滚珠丝杠的扭转

34、刚度Ks=K=4183.69N.m/rad，则Wnt=（Ks/Js）=(4183.69/0.0037)rad/s=1063.4rad/s由上述计算可知，丝杆-工作台纵向振动系统的最低固有频率wnc=1250.4rad/s，扭转振动系统额最低固有精品了wmt=1063.4rad/s，都比较高，一般按wn=300rad/s的要求来设计机械传动系统刚度，故满足要求。3.8横向机械传动系统的误差计算与分析3.8.1计算机械传动系统的反向死区 已知进给传动系统的综合拉压刚度的最小值Kmin=1481000000N/mm导轨的经摩擦力Fo=568N,由公式可得=2=2F0/Kmin*1000mm=2*56

35、8*1000/148*1000000=7.68um即7.7um8um，故满足要求3.8.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差 由上式得 kmax=Fo（）1000=568*（1/148-1/238）=1.45m 即kmax=1.45um6um，故满足要求3.8.3计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差（1）计算由扭转引起的滚珠丝杠螺母副的变形量已知负载力矩T=Tkj=110N.mm，由图得扭矩作用点之间的距离L2=437mm，丝杆底径d2=21.9mm则由式得=7.210.01T*L2/d2（4）=7.21*0.01*437/=0.015（2）由该扭转变形量引起的轴向移动滞后量将影响工

36、作台得定位精度，由式得 =Lo*/360mm=6*0.015/3600.0002mm=0.2um3.9确定横向滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号3.9.1确定滚珠丝杠螺母副的精度等级 本进给传动系统采用开环空载系统，应该满足下列要求; V300p+eq0.8（定位精度kmax）=0.8（401.450.2）=30.68 Um=30.68um eq+Vup0.8（定位精度kmax） =30.68um取滚珠丝杠螺母副的精度等级为3级，查表得V300p=12um；当螺纹长度为500mm时，查表得eq=15um，vap=13um；V300p+eq30.78um，eq+Vap=28um30.78um。故

37、满足设计要求。3.9.2确定滚珠丝杠螺母的规格型号。 滚珠丝杠螺母的规格型号为 FFZL2506-3-P3/585400，具体参数如下。公称直径与导程：25mm，6mm；螺纹长度：400mm；丝杆长度；635mm；类型与精度：p类，3级精度。4.1纵向机械部分设计4.1.1 设计参数最大加工直径：500mm溜板及刀架重量：纵向，1300N; 横向,840N快速进给：纵向，2400mm/min；横向，1200mm/min最大切削进给速度：纵向，0.6m/min；横向，0.3m/min重复定位精度： 0.0016mm/全行程 主电动机功率：7 KW4.1.2 主切削力及其切削分力计算(1) 计算主

38、切削力Fx。 以知机床电动机的额定功率Pm为7kw,最大工件直径D=500mm，主轴转速n=85r/min。在此转速下，主轴具有最大扭矩和功率，刀具切削速度为： V=Dn/60=3.14*500*85/（1000*85）m/s=2.22m/s去机床的机械效率=0.8，则可得 Fz=Pm/v*1000N=3243.24N(2)计算各切削分力。走刀方向的切削分力Fx和垂直走刀方向的切削分力Fy可得： Fx=0.25Fz=0.253243.24N=810.81N Fy=0.4Fz=0.43243.24N=1297.30N4.1.3 导轨摩擦力的计算和造型（1）计算在切削状态下的导轨摩擦力Fu。此时，

39、导轨受到的垂直向切削力Fv=Fz=3243.24N，横向切削分力Fc=Fx=1297.3N，移动部件的重力W=1300N，查表得镶条紧固力fg=2000N，取导轨动摩擦系数u=0.15则Fu=u（W+fg+Fv+Fc）=0.15(1300+2000+3243.24+1297.3)N=1176.08N计算在不切削状态下的导轨摩擦力Fuo和Fo Fuo=u（W+fg）=0.15(1300+2000)N=495N Fo=uo（W+fg）=0.2(1300+2000)N=660N4.1.4 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FamaxFamax=Fy+Fu=（1297.30+10

40、34.10）N=2468.11N（2计算最小轴向负载力Famin Famin=Fuo=495N4.1.5确定进给传动链的传动比i 和传动级数取步进电动机的步距角1.5，滚珠丝杆的基本导程Lo=12mm，进给传动链的脉冲当量p=0.01mm/脉冲。则可得 i=1.5*12/（360*0.01）=5 按最小惯量条件，又为不使大齿轮直径太大影响横向溜板的有效行程故该减速器应采用2级传动，传动比可以分别取i1=2，i2=2.5，根据结构需要，确定各传动齿数分别为Z1=20，Z2=40，Z3=20，Z4=50，模数m=2，齿宽b=20mm4.1.6 滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算1）按预期工作时间估算滚

41、珠丝预期的额定动载荷Cam 已知数控机床的预期工作时间Lh=15000h，滚珠丝杆的当量载荷Fm=Famax=2468.11N，查表得，载荷系数fw=1.3，初步选择滚珠丝杠的精度等级为3级精度，取精度系数fa=1，可靠性系数fc=1，取滚珠丝杠的当量转速nm=nmax（该转速为最大切削进给速度Umax时的转速），已知Umax=0.6m/min,滚珠丝杠的基本导程Lo=12mm则 Nmax=1000*0.6/12r/min=50r/minCam=3（60nmLm）Fmfw/（100fafc）=3（60*50*15000）*2468.11*1.3/（100*1*1）N=11410.51N2)按精度要求确定也许的滚珠丝杠的最小螺纹底径d2m。 1.根据定位精度和重复定位精度