横纵向进给机构的设计

1、三、横纵向进给机构设计1纵向进给机构的设计纵向进给机构的改造：拆去原机床的溜板箱、光杆与丝杠以及安装装置，纵向驱动的步进电机及减速箱安装在车床的床尾，并不占丝杠的空间由于采用了滚珠丝杠可提高系统的精度和纵向进给的刚度。1纵向进给系统设计参数已知参数 纵向脉冲当量/脉冲。纵向最高进给速度。CA6140车床工作台质量W根据图形尺寸忽略计算W=20kg.纵向进给切削切削力Fy的确定有参考文献查得式中：进给系统所需电机功率；主动传动电机的功率;已知Pa为7.5kw，取比例系数为4%，则 式中：进给系统效率，其范围为0.150.20，取；进给速度查得，取得出为安全起见，取安全系数为1.5则。2滚珠丝杠副

2、的设计滚珠丝杠副已经标准化。因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。一般情况下设计滚珠丝杠时，丝杠的长度（或螺母的有效行程），丝杠的转速（或平均转速），滚道的硬度及丝杠运转的情况。滚珠丝杠副的计算1 滚珠丝杠的最大动负载寿命值： 其中 取工件直径D=80mm，得： 最大动负载： 得：运转系数硬度系数，则： 根据最大动负载Q的值，可选择滚珠丝杠的型号。得此最大动负载下丝杠型号为FFB5006内循环浮动反相器单螺母变位导程预紧。滚珠丝杠直径选择50mm，其额定动载荷是15KN，所以其结构强度足够。2.支撑方式选用“单推单推”的支撑方式。临界转速的校核丝杠的名义直径。支撑为“固定固定”支撑长

3、度L=1788mm.L与n的交点线在左侧，所以安全。3.效率计算式中：螺纹的螺旋升角，可查参考文献，取 摩擦角，所以，则4.刚度计算 滚珠丝杠受工作负载P引起的导程变化量：式中：滚珠丝杠的截面积则 滚珠丝杠受扭矩引起的导程的变化量小，可以忽略，即：，所以差参考文献知E级精度丝杠允许的螺距误差（1m长）为，故强度足够。由于选用滚珠丝杠的直径为50mm，支撑方式“单推带推”，所以稳定性完全可以保证。齿轮的设计齿轮的初选 传动比： 式中：步进电机的步距角，选，计算出i=5，因此可以一级传动。大小齿轮均采用钢调质，选小齿轮硬度为，大齿轮硬度为，精度选六级，模数m=2,齿数，则 齿轮的疲劳强度校核弯曲疲

4、劳强度校核公式为式中：为载荷作用于齿顶的应力校正系数； 为齿形系数； 为载荷系数； 为圆周力 弯曲疲劳许用应力。载荷系数K：则齿轮1弯曲疲劳强度校核 圆周力计算 所以 得 齿轮1则 弯曲疲劳许用力计算：差参考文献得。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，根据以上结果得，所以齿轮1满足弯曲疲劳强度。齿轮2弯曲疲劳强度校核 圆周力计算： 所以 齿轮2， 则 弯曲疲劳许用力计算： 查参考文献得。取弯曲疲劳安全系数S=1.4，根据以上结果得，所以齿轮2满足弯曲疲劳强度。齿面接触疲劳强度校核齿轮1齿面疲劳强度计算齿面接触疲劳强度校核公式为：式中：轮齿在节点啮合时，两齿轮齿数的比值；区域系数；弹性影响系数；载荷系

5、数K：得，则得，标准知齿轮时，所以 计算齿轮1接触疲劳许用应力：。取安全系数S=1，所以满足接触疲劳强度。齿轮1的齿面疲劳强度计算查参考文献得，标准知齿轮时，所以 计算齿轮2接触疲劳许用应力：查参考文献12得，取安全系数S=1，所以满足接触疲劳强度。步进电机的确定步进电机步距角的选择 转动惯量的计算惯量对运动特性有很大的影响，对加速能力、加速时驱动力矩及动态的快速反应有直接关系，因此核算转动惯量很有必要。工作台质量折算到电机上的转动惯量： 丝杠转动惯量：其中L为螺纹长度： 则 齿轮的转动惯量：由于电机的转动惯量很小，所以可以忽略。因此，总的转动惯量： 所需转动力矩计算1. 快速空载启动时所需力

6、矩 最大切削负载时所需的力矩 快速进给时所需力矩式中：空载启动时折算到电机轴时的加速度力矩；折算到电机轴时的摩擦力矩；由于丝杠预紧所引起，折算到电机轴时的附加摩擦力矩；切削时折算到电机轴上的加速度力矩；折算到电机轴上的切削负载力矩；当时，则 当时，当时，当时，预加载荷则所以快速空载启动所需的力矩：切削时所需要力矩：快速进给时所需的力矩：由以上计算可知：所需最大力矩发生在快速启动时，步进电机最高的工作频率启动频率步进电机通常是带负载启动运行，而步进电机有空载启动频率参数，步进电机的负载频率有经验公式进行估算，也可以按估算。经综合考虑来选择步进电机若不合要求，还可以采取升降速环节加以解决。综合考虑

7、，选用130BF001型直流步进电机，能满足使用要求。2横向进给机构的设计横向进给机构的改造：由于原横向进给丝杠的空间有限，一种方法是拆除横向丝杠换是滚珠丝杠，但现有的滚珠丝杠系列中选出合适的丝杠副比较难，需特制丝杠副；另一种方法是仍采用原丝杠，这样就避免了特质滚珠丝杠副的麻烦，减少了成本，但需要采用电器补偿丝杠精度和反向间隙的措施。而本方案采用前者，并且保留横向原手动机构，横向步进电机和减速箱安装在机床后侧。横向进给系统设计参数已知条件：横向脉冲当量横向最高进给速度。溜板箱的重量横向进给切削切削力Fy的确定横向进给量为纵向进给量的,取，安全系数为，则切削力Fy约为：滚珠丝杠副的设计滚珠丝杠副已经标准化。因此滚珠丝杠副的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。一般情况下设计滚珠丝杠时，丝杠的长度（或螺母的有效行程），丝杠的转速（或平均转速），滚道的硬度及丝杠运转的情况。滚珠丝杠副的计算滚珠丝杠上的最大动负载取则滚珠丝杠寿命值：得： 其中最大动负载：根据最大动负载Q的值，可选择滚珠