立式數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　1 概述…………………………………………………………………………………………3</p><p>　　1.1 零件技術(shù)要求……………………………………………………………………………3</p><p>　　1.2 總體方案設(shè)計(jì)………………………………………………………………………

2、……3</p><p>　　2 設(shè)計(jì)計(jì)算……………………………………………………………………………………3</p><p>　　2.1主切削力及其切削分力計(jì)算 ……………………………………………………………3</p><p>　　2.2 導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算…………………………………………………………………………4</p><p>　　2.3 計(jì)算

3、滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力……………………………………………………4</p><p>　　2.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算……………………………………………………4</p><p>　　3 工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)…………………………………………………………………9</p><p>　　4 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)…………………………………………………………

4、9</p><p>　　4.1 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速壓縮載荷的校驗(yàn)……………………………………………9</p><p>　　4.2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn) …………………………………………………10</p><p>　　4.3滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)………………………………………………………10</p><p>　　5 計(jì)算機(jī)械傳

5、動(dòng)系統(tǒng)的剛度 ………………………………………………………………10</p><p>　　5.1 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算 ……………………………………………………………10</p><p>　　5.2 滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 ……………………………………………………12</p><p>　　6 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算 …………………………………………………………

6、……12</p><p>　　6.1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 …………………………………………………12</p><p>　　6.2 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)上的負(fù)載力矩 ……………………………………………………13</p><p>　　6.3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種所需的力矩 …………………………………13</p><p>　　6

7、.4選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號…………………………………………………………………14</p><p>　　7 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析 ………………………………………………………………15</p><p>　　7.1 計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率……………………………………15</p><p>　　7.2 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 ……………………………

8、……………………15</p><p>　　8 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析 ………………………………………………………16</p><p>　　8.1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū) ………………………………………………………16</p><p>　　8.2 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差 …………………………16</p><p&g

9、t;　　8.3 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 ………………………………………………16</p><p>　　9 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號…………………………………………16</p><p>　　9.1 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級……………………………………………………17</p><p>　　9.2 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號………………………

10、……………………………17</p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p>　　通過此次數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)，我對立式數(shù)控銑床的進(jìn)給系統(tǒng)有了個(gè)基本的了解，加深了對立式數(shù)控銑床的認(rèn)識(shí)。通過立式數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我在裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案以及在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖、零件計(jì)算和編寫技術(shù)文件等方面得到了綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)了我的初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算能力。

11、</p><p>　　雖然只有一周的時(shí)間，在很倉促的情況下完成了這次數(shù)控編程的課程設(shè)計(jì)，但收獲卻很大，使我初步具備了設(shè)計(jì)的能力，并且我相信我在這方面的設(shè)計(jì)能力會(huì)逐漸成熟起來。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.范超毅．?dāng)?shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>

12、;　　2.王愛玲．機(jī)床數(shù)控技術(shù)．北京：高等教育出版社，2006</p><p><b>　　1.　概述</b></p><p>　　1.1　零件技術(shù)要求</p><p>　　工作臺(tái)、工件和夾具的總質(zhì)量m=918kg，其中，工作臺(tái)的質(zhì)量510kg；工作臺(tái)的最大行程Lp=600mm；工作臺(tái)快速移動(dòng)速度20000mm/min；工作臺(tái)采用貼塑導(dǎo)軌，導(dǎo)軌

13、的動(dòng)摩擦系數(shù)0.15，靜摩擦系數(shù)均為0.2；工作臺(tái)的定位精度為30μm，重復(fù)定位精度為10μm；機(jī)床的工作壽命為20000h（即工作時(shí)間為10年）。機(jī)床采用主軸伺服電動(dòng)機(jī),額定功率為5.5kw，機(jī)床采用端面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑刀直徑125mm，主軸轉(zhuǎn)速300r/min。</p><p>　　表1 數(shù)控銑床的切削狀態(tài)</p><p>　　1.2　總體方案設(shè)計(jì)</p><

14、p>　　為了滿足以上技術(shù)要求,采取以下技術(shù)方案。</p><p>　　(1)工作臺(tái)工作面尺寸（寬度×長度）確定為400mm×1200mm。</p><p>　　(2)工作臺(tái)的導(dǎo)軌采用矩形導(dǎo)軌，在與之相配的動(dòng)導(dǎo)軌滑動(dòng)面上貼聚四氟乙烯（PT-FE）導(dǎo)軌板。同時(shí)采用斜鑲條消除導(dǎo)軌導(dǎo)向面的間隙，在背板上通過設(shè)計(jì)偏心輪結(jié)構(gòu)來消除導(dǎo)軌背面與背板的間隙，并在與工作臺(tái)導(dǎo)軌相接觸的

15、斜鑲條接觸面上和背板接觸面上貼塑。</p><p>　　(3)對滾珠絲杠螺母副采用預(yù)緊措施，并對滾珠絲杠采用預(yù)拉伸。</p><p>　　(4)采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。</p><p>　　(5)采用膜片彈性聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)與滾珠絲杠直連。</p><p><b>　　2.　設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><

16、p>　　2.1 主切削力及其切削分力計(jì)算</p><p>　　(1)計(jì)算主切削力Fz</p><p>　　根據(jù)已知條件，采用端面銑刀在主軸計(jì)算轉(zhuǎn)速下進(jìn)行強(qiáng)力切削（銑刀直徑D=125mm）時(shí)，主軸具有最大扭矩，并能傳遞主電動(dòng)機(jī)的全部功率。此時(shí)，銑刀的切削速度為</p><p>　　若主傳動(dòng)鏈的機(jī)械效率，按式（2-6）可計(jì)算主切削力Fz：</p>

17、<p>　　(2)計(jì)算各切削分力。</p><p>　　根據(jù)表2-1可得工作臺(tái)縱向切削力、橫向切削力和垂向切削力分別為</p><p>　　2.2 導(dǎo)軌摩擦力的計(jì)算</p><p>　　(1)按式（2-8a）計(jì)算在切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力。此時(shí)，導(dǎo)軌動(dòng)摩擦系數(shù)，查表2-3得鑲條緊固力，則</p><p>　　(2)按式（2-9a）計(jì)

18、算在不切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力和導(dǎo)軌靜摩擦力。</p><p>　　2.3計(jì)算滾珠絲杠螺母副的軸向負(fù)載力</p><p>　　(1)按式（2-10）計(jì)算最大軸向負(fù)載力。</p><p>　　按式（2-11a）計(jì)算最小軸向負(fù)載力。</p><p>　　2.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算</p><p>　　1)確定滾

19、珠絲杠的導(dǎo)程</p><p>　　根據(jù)已知條件，取電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 ，則由式（2-16）得</p><p>　　2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷</p><p>　　(1)估算在各切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷。</p><p>　　將強(qiáng)力切削時(shí)的軸向載荷定為最大軸向載荷，快速移動(dòng)和鉆鏜定位時(shí)的軸向</p><p&

20、gt;　　載荷定為最小載荷，一般切削(粗加工)和精細(xì)切削(精加工)時(shí)，滾珠絲杠螺母副的軸向載荷、分別可按下式計(jì)算：</p><p><b>　　，</b></p><p>　　并將計(jì)算結(jié)果填入表4-2</p><p>　　表4-2 數(shù)控銑床滾珠絲杠的計(jì)算</p><p>　　(2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)

21、速。</p><p>　　(3)按式(2-17)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速。</p><p>　　(4)按式(2-18)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷。</p><p>　　3)計(jì)算滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷</p><p>　　(1)按照預(yù)定工作時(shí)間估算。查表2-28得載荷性質(zhì)系數(shù)。已知初步選擇的滾珠絲杠的精度等級為2級，查表2-29得精度系

22、數(shù)，查表2-30得可靠性系數(shù)，則由式(2-19)得</p><p>　　(2)因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以可按式(2-21)估算最大軸向載荷。查表2-31得預(yù)加載荷系數(shù)，則</p><p>　　(3)確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷</p><p>　　取以上兩種結(jié)果的最大值，即。</p><p>　　4)按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小

23、螺紋底徑。</p><p>　　(1)根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。</p><p>　　已知工作臺(tái)的定位精度為30μm，重復(fù)定位精度為10μm，根據(jù)式(2-23)、(2-24)以及定位精度和重復(fù)定位精度的要求，得</p><p>　　取上述計(jì)算結(jié)果的最小值 </p><p>　　(2)估算允許的滾珠絲杠

24、的最小螺紋底徑。</p><p>　　本機(jī)床工作臺(tái)(X軸)滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用兩端固定方式。</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為</p><p>　　L＝行程+安全行程+2×余程+螺母長度+支承長度</p><p>　　≈(1.2～1.4)行程+(25～30)L</p><p&

25、gt;<b>　　取</b></p><p><b>　　L=1.4×行程+</b></p><p>　　又，由式(2-26)得</p><p>　　(5)初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號</p><p>　　根據(jù)計(jì)算所得的、、，初步選擇FFZD型內(nèi)循環(huán)墊片預(yù)緊螺母式滾珠絲杠螺母副FFZD

26、4010-5，其公稱直徑、基本導(dǎo)程、額定動(dòng)載荷和絲杠底徑如下:</p><p><b>　　、 </b></p><p>　　故滿足式(2-27)的要求。</p><p>　　6)由式(2-29)確定絲杠螺母副的預(yù)緊力</p><p>　　7)計(jì)算滾珠絲杠螺母副的目標(biāo)行程補(bǔ)償值與預(yù)拉伸力</p><p

27、>　　(1)按式(2-31)計(jì)算目標(biāo)行程補(bǔ)償值。</p><p>　　已知溫度變化，絲杠的線膨脹系數(shù)，滾珠絲杠螺母副的有效行程</p><p>　　=工作臺(tái)行程+安全行程+2×余程+螺母長度</p><p>　　=(600+100+2×20+146)mm=886mm</p><p>　　故:

28、 </p><p>　　(2)按式(2-32)計(jì)算滾珠絲杠的預(yù)拉伸力。</p><p>　　已知滾珠絲杠螺紋底徑，滾珠絲杠的溫升變化值=2℃，則</p><p>　　8)確定滾珠絲杠螺母副支承用軸承的規(guī)格型號</p><p>　　(1)按式(2-33)計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷。</p><p>　　(2)計(jì)

29、算軸承的預(yù)緊力。</p><p>　　(3)計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷。</p><p>　　(4)按式(2-25)計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷C。</p><p>　　已知軸承的工作轉(zhuǎn)速 ,軸承所承受的當(dāng)量軸向載荷，軸承的基本額定壽命L=20000h。軸承的徑向載荷和軸向載荷分別為</p><p>　　因?yàn)?，所以查?-25得，徑向系數(shù)X=1.9，

30、軸向系數(shù)Y=0.54，故</p><p>　　(5)確定軸承的規(guī)格型號。</p><p>　　因?yàn)闈L珠絲杠螺母副擬采取預(yù)拉伸措施，所以選用60°角接觸球軸承組背對背安裝，以組成滾珠絲杠兩端固定的支承形式。由于滾珠絲杠的螺紋底徑為34.3mm，所以選擇軸承的內(nèi)徑d為30mm，以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)的需要。</p><p>　　在滾珠絲杠的兩個(gè)固定端均選擇國產(chǎn)60

31、°角接觸球軸承兩件一組背對背安裝，組成滾珠絲杠的兩端固定支承形式。軸承的型號760306TNI/P4DEB，尺寸(內(nèi)徑×外徑×寬度)為30mm×72mm×19mm，選用脂潤滑。該軸承的預(yù)載荷能力為2900N，大于計(jì)算所得軸承預(yù)緊力。并在脂潤滑狀態(tài)下的極限轉(zhuǎn)速為2500r/min，高于滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速，故滿足要求。該軸承的額定動(dòng)載荷為，而該軸承在20000h工作壽命的基本額定動(dòng)載荷C=3

32、6263.02N，也滿足要求。</p><p>　　3. 工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)</p><p>　　將以上計(jì)算結(jié)果用于工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì)(見圖)，其計(jì)算簡圖如圖1所示。</p><p>　　圖1 立式數(shù)控銑床工作臺(tái)計(jì)算簡圖</p><p>　　4. 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn)</p><p>　　4.1 滾

33、珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn)</p><p>　　本工作臺(tái)的滾珠絲杠支承方式采用預(yù)拉伸結(jié)構(gòu)，絲杠始終受拉而不受壓。因此，不存在壓桿不穩(wěn)定問題。</p><p>　　4.2 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn)</p><p>　　由圖1得滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長度=919.5mm，其彈性模量E=2.1×MPa，已知材料密度=×7.8×N

34、/，重力加速度g=9.8 ×mm/， </p><p>　　安全系數(shù)=0.8 ，由表2-44得與支承有關(guān)的系數(shù)=4.37.。</p><p>　　滾珠絲杠的最小慣性矩為</p><p>　　滾珠絲杠的最小截面積為</p><p><b>　　由式（2-36）得</b></p><p&g

35、t;<b>　　=</b></p><p><b>　　=0.8×</b></p><p>　　=8493.05r/min</p><p>　　本工作臺(tái)滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為2000r/min,遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。</p><p>　　4.3 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn)&l

36、t;/p><p>　　查附錄A表A-3得滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷=46500N，軸向載荷=2977.52N，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)=1.2，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 n=2000r/min，根據(jù)式（2-37）、式（2-38）得</p><p>　　L=×=1.89×r</p><p><b>　　==21000h</b></p><

37、p>　　一般來講，應(yīng)保證滾珠絲杠螺母副的總工作壽命，故滿足要求。</p><p>　　5. 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度</p><p>　　5.1機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算</p><p>　　(1)計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度</p><p>　　本機(jī)床工作臺(tái)的絲杠支承方式為一端固定、一端游動(dòng)。由圖1可知，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心位于滾珠絲杠兩支承的中

38、心的位置(a=L/2，L=1140mm)時(shí),滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度，由式(2-45a)得</p><p>　　當(dāng)或時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 ，由公式（2-45b）得</p><p>　　=767.25N/μm</p><p>　　(2)計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度。</p><p>　　已知軸承接觸角=，滾動(dòng)體直徑=7.

39、144mm，滾動(dòng)體個(gè)數(shù)Z=17，軸承的最大軸向工作載荷=5361.41N，由表2-45和表2-46得，</p><p>　　=4×2.34×=1654.30 N/m</p><p>　　(3)計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度。</p><p>　　查附錄A表A-3得滾珠絲杠的剛度K=1585 N/m，額定動(dòng)載荷=46500N，滾珠絲杠上所承受的最大軸向載

40、荷=2981.18N，由式（2-46b）得</p><p>　　=K =1390.00 N/m</p><p>　　(4)計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度K。</p><p>　　由式（2-47a）得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為</p><p>　　= + + =0.00263</p><p>　　故=380.2

41、3 N/m</p><p>　　由式（2-47b）得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值為</p><p>　　=+ + =0.0030</p><p>　　故=333.33 N/m</p><p>　　5.2 滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算</p><p>　　由圖1可知，扭轉(zhuǎn)作用點(diǎn)之間的距離= 919.5mm。已知剪切

42、模量G=8.1 ×MPa，</p><p>　　滾珠絲杠的底徑=32.7mm，故由式（2-48）得</p><p>　　= = N·m/rad=8844.51 N·m/rad</p><p>　　6. 驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的選型與計(jì)算</p><p>　　6.1 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量</p>&

43、lt;p>　　(1)計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。</p><p>　　已知滾珠絲杠的密度=7.8×Kg/ ，故由式（2-63）得</p><p><b>　　=0.78×</b></p><p><b>　　=</b></p><p><b>　　=21.43Kg&#

44、183;</b></p><p>　　(2)計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　=0.78×（--）L</p><p><b>　　=11.62Kg·</b></p><p>　　(3)計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量</p><p>　　已知機(jī)床執(zhí)行

45、部件（即工作臺(tái)、工件和夾具）的總質(zhì)量m=918Kg,電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離 L=10mm=1cm，則由式(2-65)得</p><p>　　=m=23.28Kg·</p><p>　?。?）由公式（2-66）計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 </p><p>　　= ++=（21.43+11.62+23.28）=56.33 K

46、g·</p><p>　　6.2 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩</p><p>　　(1)計(jì)算切削負(fù)載力矩。</p><p>　　已知切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力= =2977.52N， 電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸向移動(dòng)的距離L=10mm=0.010m，進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的總效率=0.90，則</p><p><b>　

47、　= =5.3N·m</b></p><p>　　(2)計(jì)算摩擦負(fù)載力矩</p><p>　　已知在不切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力（即為空載時(shí)的導(dǎo)軌摩擦力），由式(2-55)得</p><p>　　= =2.79N·m</p><p>　　(3)計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩。</p>

48、<p>　　已知滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力，滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程，0.01滾珠絲杠螺母副的效率=0.94，由式（2-56）得 </p><p>　　= （1—）=0.20N·m</p><p>　　6.3 計(jì)算坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上各種所需的力矩</p><p>　　(1)計(jì)算線性加速力矩</p><p>　　已知機(jī)床

49、執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)動(dòng)時(shí)電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速=2000r/min，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量=62Kg·，坐標(biāo)軸的負(fù)載慣量=56.33Kg·。取進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益=20Hz，則加速時(shí)間= = s=0.15s，由式(2-58)得</p><p>　　= （+ ）（1-- ）</p><p>　　=（62+65.36）×（1-）Kgf·cm</p>

50、<p><b>　　=12.1N·m</b></p><p>　　(2)計(jì)算階躍加速力矩。</p><p>　　已知加速時(shí)間==s=0.05s，由由式(2-59)得</p><p><b>　　=（+）</b></p><p><b>　　=37.42N·m

51、</b></p><p>　　(3)計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩。</p><p>　?、儆墒剑?-61）計(jì)算線性加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩 。</p><p>　　=+（+）=（12.1+2.79+0.20）N·m=15.09N·m</p><p>　?、谟墒剑?-61）計(jì)算階躍加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩

52、 。</p><p>　　=+（+）=（37.42+2.79+0.20）N·m=40.41N·m</p><p>　　③由式（2-57a）計(jì)算空載時(shí)的快進(jìn)力矩 。</p><p>　　=+=2.79+0.20=2.99N·m</p><p>　　④由式（2-61）計(jì)算切削時(shí)的工進(jìn)力矩</p>&

53、lt;p>　　= + =（5.3+0.20） N·m =5.50N·m</p><p>　　6.4 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號</p><p>　　(1)選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號</p><p>　　根據(jù)以上計(jì)算和表2-47，選擇日本FANUC公司生產(chǎn)的a12/3000i型交流伺服電動(dòng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。其主要技術(shù)參數(shù)如下：額定功率3KW；最高轉(zhuǎn)速300

54、0r/min；額定力矩12N·m；轉(zhuǎn)動(dòng)慣量62 Kg·；質(zhì)量18Kg。</p><p>　　交流伺服電動(dòng)機(jī)的加速力矩一般為額定力矩的5～10倍，若按5倍計(jì)算，該電動(dòng)機(jī)的加速力矩為60N·m，均大于本機(jī)床工作臺(tái)線性加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩=15.09N·m以及階躍加速時(shí)的空載啟動(dòng)力矩 =40.41N·m,所以，不管采用何種加速方式，本電動(dòng)機(jī)均滿足加速力矩要求。</

55、p><p>　　該電動(dòng)機(jī)的額定力矩為12N·m，均大于本機(jī)床工作臺(tái)的快進(jìn)力矩=3.0N·m 以及工進(jìn)力矩=5.73N·m。因此，不管是快進(jìn)還是工進(jìn)，本電動(dòng)機(jī)均滿足驅(qū)動(dòng)力矩要求。</p><p>　　(2)慣量匹配驗(yàn)算.。</p><p>　　為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，系統(tǒng)的負(fù)載慣量與伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量之比一般應(yīng)滿足式（2-6

56、7），即</p><p><b>　　0.25≤≤1</b></p><p>　　而==0.91∈【0.25，1】故滿足慣量匹配要求。</p><p>　　7. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)分析</p><p>　　7.1 計(jì)算絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率</p><p>　　已知滾珠絲杠螺母副的

57、綜合拉壓剛度==333.33× N /m，滾珠絲杠螺母副和機(jī)床執(zhí)行部件的等效質(zhì)量為=+，其中m、分別為機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺母副的質(zhì)量，已知m=918Kg,則</p><p>　　=××123.9×7.8×Kg=12.14Kg</p><p><b>　　=+=922Kg</b></p><

58、p>　　==635rad/s</p><p>　　7.2計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率</p><p>　　折算到滾珠絲杠軸上的系統(tǒng)總當(dāng)量轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為</p><p>　　=+=(21.43+11.62)Kg·=33.05Kg·=0.003Kg·</p><p>　　又絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度==8844.5N

59、3;m/rad，</p><p><b>　　則</b></p><p>　　==1637.1rad/s</p><p>　　由以上計(jì)算知道，絲杠-工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率=635rad/s，扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率=1831rad/s都比較高。一般按=300rad/s 的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度，故滿足要求。</p>

60、<p>　　8. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算與分析</p><p>　　8.1 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反向死區(qū)△</p><p>　　已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最小值=371.27×N/mm，導(dǎo)軌的靜摩擦力=1575N，由式（2-52）得</p><p>　　△=2=×mm=8.48×mm</p><p&

61、gt;　　即△=8.48m＜10m，滿足要求。</p><p>　　8.2 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)由綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差</p><p><b>　　由式（2-53）得</b></p><p><b>　　=0.675×mm</b></p><p>　　即 =0.675m＜6m, 故滿

62、足要求。</p><p>　　8.3 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差</p><p>　　(1)計(jì)算由快速進(jìn)給扭矩引起的滾珠絲杠螺母副的變形量。</p><p>　　已知負(fù)載力矩T= =2990Nmm。由圖1得扭矩作用點(diǎn)之間的距離=919.5mm，絲杠底徑 =34.3mm，由式(2-49)得</p><p><b>　　=7.2

63、1×=</b></p><p>　　(2)由該扭矩變形量引起的軸向移動(dòng)滯后量將影響工作臺(tái)的定位精度。有式(2-50)得</p><p>　　==0.0042mm=4.2m</p><p>　　9. 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級和規(guī)格型號</p><p>　　(1)確定滾珠絲杠螺母副的精度等級。</p>&l

64、t;p>　　本機(jī)床工作臺(tái)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)， 應(yīng)滿足下列要求：</p><p>　　≤0.8×(定位精度--)=0.8×(30-0.9-4.2)m=19.9m</p><p>　　≤0.8×(定位精度--)=19.9m</p><p>　　滾珠絲杠螺母副擬采用的精度等級為2級，查表2-20得 =8 m＜19.9m；查表2-21

65、得，當(dāng)螺紋長度為850mm時(shí)， =15m＜19.9m，故滿足設(shè)計(jì)要求。</p><p>　　(2)確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號</p><p>　　滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號為FFZD4010-5-P2/1140×850，其具體參數(shù)如下。公稱直徑與導(dǎo)程：40mm，10mm；螺紋長度850mm，絲杠長度1140mm；類型與精度：P類，2級精度。</p><p>

66、;<b>　　課程設(shè)計(jì)總結(jié):</b></p><p>　　通過此次數(shù)控編程課程設(shè)計(jì)，我對立式數(shù)控銑床的進(jìn)給系統(tǒng)有了個(gè)基本的了解，加深了對立式數(shù)控銑床的認(rèn)識(shí)。通過立式數(shù)控銑床進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使我在裝配結(jié)構(gòu)和制造結(jié)構(gòu)的各種方案以及在機(jī)械設(shè)計(jì)制圖、零件計(jì)算和編寫技術(shù)文件等方面得到了綜合訓(xùn)練，培養(yǎng)了我的初步的結(jié)構(gòu)分析與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)計(jì)算能力。</p><p>　　雖然只有一周的時(shí)間

67、，在很倉促的情況下完成了這次數(shù)控編程的課程設(shè)計(jì)，但收獲卻很大，使我初步具備了設(shè)計(jì)的能力，并且我相信我在這方面的設(shè)計(jì)能力會(huì)逐漸成熟起來。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.范超毅．?dāng)?shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì)．武漢：華中科技大學(xué)出版社，2006</p><p>　　2.王愛玲．機(jī)床數(shù)控技術(shù)．北京：高等教育出版社，2006&