毕业设计-数控铣床纵向进给轴设计.doc

数控铣床纵向进给轴设计TheDesignoftheLongitudinalAxisCNCMillingMachine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0.610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=1019.11NFc=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=82.75N3.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=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==r/min=60r/minn2==r/min=80/r/minn3==r/min=100r/minn4==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%，故可靠性系数fc=0.44。Cam==N