立式数控铣床工作台设计说明书.doc

目录一、总体设计方案的确定.21、工作台总体结构的确定.22、传动方案的确定.2二、机械部分设计计算.31、纵向进给系统设计计算.3(1)、切削力计算.3(2)、滚珠丝杆设计计算.4（3）、齿轮及转矩的有关计算.52、横向进给系统设计计算.8（1）、切削力计算.8(2)、滚珠丝杆设计计算：.8(3)、齿轮及转矩的有关计算.103、步进电机的选择.12(1)、纵向进给系统的电机的确定：.12(2)、横向进给系统步进电机的确定：.124、滚动导轨的选择.13(1)、摩擦力计算：.13(2)、寿命计算：.13三、数控部分设计及编程.14四、参考文献：.23一、总体设计方案的确定本次数控改造属于经济型的改造,为降低生产成本,在满足使用要求的前提下,对机床的改动要尽量的少.故确定总体设计方案如下:采用MSC-51单片机对数据进行计算处理，由I/O接口输出步进脉冲驱动步进电机，经一级齿轮减速后，带动滚珠丝杠转动，从而实现数控平台的纵向、横向进给运动。方案如下：1、工作台总体结构的确定初步采用（1）、步进电机2个（X、Y向分别控制）（2）、滚珠丝杆2套，由于所受的力以及行程长短不一样，所以要分别选择计算（3）、滚动导轨：双导轨、四滑块（分别为X、Y向，长短选择不同）（4）、带有三条“”槽的工作台面2、传动方案的确定步进电机（是否需要齿轮减速装置？减速比取多少？）滚珠丝杆工作台X、Y方向满足：stepmYX/2二、机械部分设计计算1、纵向进给系统设计计算已知条件：工作台重量：W=800N时间常数：T=25ms滚珠丝杆基本导程：L0=6mm行程：S=320mm脉冲当量：stepm/2步进角：step/75.0快速进给速度：min/1maxm电机功率：N=1.5kw(1)、切削力计算由机床设计手册可知，切削功率KNNc查机床说明书，得电机功率N=1.5kw；系统总效率6.05；系统功率系数K=0.96。则WNc936.096.065.05.16120zFNc；NcFz6120式中切削线速度V=100m/min主切削：NkgfFz83.527283.57100936.06120由金属切削原理可知，主切削力：FzYXPFzzKfaCFFzFz,1ZFX75.0ZFY,1ZFK则可计算出FZ如下所示：pamm111222fmm0.10.20.30.10.20.3ZF(N)33456276266811241524查表，可知当FZ=562.3N时，切削力深度1pamm，走刀量mmf2.0从机械设计手册中可知，在一般外团圆车削时；zxFF1.1,zyFF7.0即：NFFzx11.63083.5721.11.1NFFzy98.40083.5727.07.0(2)、滚珠丝杆设计计算：对于矩形槽：)(WFfKFPzxK=1.15,摩擦系数f=0.16NP3.944)80083.572(16.011.63015.11）、强度计算：寿命值：61060iiiTnL；001000DLvfLnfni取工件直径：D=80mm；查表T1=15000h110001000.213.3/min3.14806nr166013.31500011.9710L最大动负载：HwfPfLQ31查表：2.1wf；1Hf33111.97944.31.212549.6wHQLPffN根据Q选择滚珠丝杆型号：CMD25042.5E其额定动载荷Q=14462N，所以强度足够用。d1=22.5mm。螺母长度L=71mm,余程le=16mm,螺纹长度l=320+71+216=423mm.2)、效率计算：根据机械原理，丝杆螺母副的传动效率：)(tgtg其中摩擦角10，螺旋升角253因此：953.0)10253(253)(tgtgtgtg3）、刚度验算：受工作负载P引起导程变化量：EFPLL01L0=6mm=0.6cm,E=20.6106N/cm2220225.22dF60126944.30.66.91102.2520.6103.142PLLcmEF滚珠丝杆受扭矩引起的导程变化2L很小，可忽略。即1LL寻程变形总误差为：601001006.911011.52/0.6LmmL查表知E级精度丝杆允许的螺距误差（1m长）为mm/15故刚度足够。4）、稳定性验算：由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同，而支承方式不存在问题，故不验算。4）、稳定性验算：由于选用滚珠丝杆的直径与原丝杆直径相同，而支承方式不存在问题，故不用验算。（3）、齿轮及转矩的有关计算1）、有关齿