立式数控铣床工作台X轴进给传动系统的设计

设计题目：立式数控铣床工作台（X 轴）进给传动系统的设计 摘要 制造业是国民经济和国防建设的基础性产业， 先进制造技术是振兴传统技术 是振兴制造业的技术支撑和发展趋势， 是直接创造社会财富的主要手段， 谁掌握 先进制造技术， 谁就能够占领市场。 而数控技术是先进制造技术的基础技术和共 性技术，已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一。 我国数控技术及产业尽管在改革开放后取得了显著的成就， 开发出了具有自 主知识产权的数控平台，即以 PC 为基础的总线式、模块化、开放型的单处理器 平台，开发出了具有自主知识产权的基本系统，也研制成功了并联运动机床，但 是我过的数控技术及产业与发达国家相比仍然有比较大的差距， 其原因是多方面 的，但是最重要的是数控人才匮乏。 关键词：数控技术 AbstractAbstract Manufacturing industry is the foundation of the national economy and national defense industry, advanced manufacturing technology is the revitalization of traditional technology is the revitalization of technical support and development trend of the manufacturing industry, is the main means to create social wealth, who master the advanced manufacturing technology, who will be able to occupy the market. Numerical control technology is the basic technology and common technology of advanced manufacturing technology, which has become one of the important signs to measure the level of a country s manufacturing industry. China s CNC technology and industry even after the re and opening up has made remarkable achievements, the development of the NC plat with independent intellectual property rights, which is based on PC bus modular open type single processor plat, developed the basic system with independent intellectual property rights, also developed a parallel motion but I have the machine tool, numerical control technology and industry compared with the developed countries is still a relatively large gap, its reason is i Key words: numerical control technology 目录 第 1 章概述 . 1 1.2 总体方案设计.1 第二章 设计计算 . 2 2.1主切削力及其切削分力计算.2 2.2导轨摩擦力的计算.2 2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力.3 2.4滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算.3 第 3 章工作台部件的装配图设计7 第 4 章滚珠丝杠螺母副的承载能力校验 .7 4.1滚珠丝杠螺母副临界压缩载荷的校验.7 4.2滚珠丝杠螺母副临界转速 n c的校验 7 4.3.滚珠丝杠螺母副额定寿命的校验.8 第 5 章计算机械传动系统的刚度 .9 5.1机械传动系统的刚度计算.9 5.2滚珠丝杠螺母副的扭转刚度计算.10 第 6 章.驱动电动机的选型与计算 10 6.1计算折算到电动机轴上的负载惯量.10 6.2计算折算到电机轴上的负载力矩.11 6.3计算坐标轴折算到电机轴上的各种所需的力矩 .11 6.4.选择驱动电机的型号.13 参考文献 13 第第 1 1 章概述章概述 1.11.1 技术要求技术要求 工作台、工件和夹具的总重量 m=1500kg（所受的重力 W=14700N），其中， 工作台的质量m 0 =510kg （所受的重力W 0 =5000N） ； 工作台的最大行程L p =600mm； 工作台快速移动速度V max =15000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系 数u=0.15,静摩擦系数µ 0 =0.2； 工作台的定位精度为30um， 重复定位精度为20um； 机床的工作寿命为 20000h。 机床采用伺服主轴，额定功率PE=7.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削， 铣刀直径 D=125mm，主轴转速 n=272min/r，切削状况如表 1-1 所示。 表 1-1数控铣床的切削状况 切削方式进给速度/ （m/min） 强力切削 一般切削 精加工切 削 快速进给1510空载条件下工作台快速进给 0.6 0.8 1 时间比例/ （%） 10 30 50 主电机满功率条件下切削 粗加工 精加工 备注 1.21.2 总体方案设计总体方案设计 为了满足以上技术要求,采取以下技术方案。 (1) 工作台工作面尺寸(宽度×长度)确定为 400 mm×1 200 mm。 (2) 工作台的导轨采用矩形导轨 ,在与之相配的动导轨滑动面上贴聚四氟乙 烯(PT-FE)导轨板。在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴 塑。 (3) 对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施,并对滚珠丝杠进行预拉伸。 1 (4) 采用伺服电动机驱动。 (5) 采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。 (6) 第二章第二章 设计计算设计计算 2.12.1主切削力及其切削分力计算主切削力及其切削分力计算 (1)计算主切削力F z 。 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=125mm)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 πDn3.14×125×10-3×272 v==m/s=1.78m/s 6060 若主传动链的机械效率η m =0.8,按式(2-6)可计算主切削力F z : Fz= η mPE 0.8×7.5 ×103=103=3370.79N v1.78 (2) 计算各切削分力。根据表 2 1 可得工作台纵向切削力F 1 、横向切削 力F c 和垂向切削力F V 分别为 F 1 =0.4F z =0.4×3370.79N=1348.32N F c =0.9