数控机床进给系统说明书

主切削力及其切削分力计 导轨摩擦力的计 计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载 确定进给传动链的传动比i和传动级 滚珠丝杠的动载荷计算与直径估 滚珠丝杠螺母副承载能力校 计算机械传动的刚 驱动电机的选型与计 机械传动系统的动态分 机械传动系统的误差计算与分 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型 滚珠丝杠螺母副的设 齿轮传动副的设 齿轮箱的设 床身及导 中间轴的设 轴承端盖的设 【】车床、数控、传动系Thisprojectistoalterthecommonlatheintotheeconomicallathe.convenientoperation,andadapttothesituationofourcountryandhasinstalledcncsystem.Duringtheprojectweparticularlydealtwiththechoiceandcalculationofeveryassembly.Suchas:Thechoiceandcalculationofguideway,ballscrewnutpairanddriveelectromotor.Caculatetheinflexibilityoffeedtransmissionsystem.ysetheerroroffeedsystem.Junctionbetweendriveelectromotorandballscrew.Dynamicysisofdriveelectromotorandfeedtransmissionsystem.【】Lathe；CNC；Transmission1（1)（3)替原机的T型丝杠。也可对原车T型丝杠加以修复，但此时必须相应修配2.1：机机

0.8～0.9。机械机构的复杂程度，选择电动机额定转速。此外，还要考虑节能、可靠性、供货情况、价格、等等因素。11.1高加,起制动能低价格,低价格,低服务价耐用性,可性,安全可靠感应电机交流主轴驱动系统是当 主轴驱动系统的主流，其功率范围零点几个kW到上百kW，广泛地应用于各种数控机3.13.1/min4-60.2s方式全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处由于影响定位精度的机械传动装置的磨损、惯性及间隙的存在，故开环系统的精度和快速性较差。高，且造价也较昂贵。闭环系统中采用的位置检测装置有：脉冲编、旋转变压器、感应同步器、磁尺、光栅尺和激光仪等。最大进给速度：Vmax工作速度：Vmax转速n=85r/m。在此转速下，主轴具有最大扭矩和功率， 3.14400103v 1.78m/ 取机床的机械效率0.8FPm103N 走刀方向的切削分力FxFyFx0.25Fz0.253370.79NFy0.4Fz0.43370.79NFvFz3370.79NFcFy1348.32N，fg2000N，取导轨动摩擦系数0.15F(WfgFvFcF0(Wfg)F00(Wfg)0.2(300FamaxFyFFaminF0取步进电动机的步距角1.5L06mm的脉冲当量p0.004mm/P，则有i

1.5 6.253602i13、i22.1。z120、z260、z320、z442，m=2，b=20mm。Lh15000hFmFa2370.34Nfw1.33fa1fc1。取滚珠丝杠的当量转速nmnmax，已知vmax1mminL06mm，则

10001166.67360n360nmh100fa360166.6715000有

m

1)16m 551)40m 4取上述计算结果的较小值，即max5.33m估算允许的滚珠丝杠的最小螺纹底径L=行程+安全行程+2×≈（1.2～1.4）行程+（25～30）460

根据以上计算所得的L0、Cam、d2m和结构的需要，初步选择工艺装备公动载荷Ca和螺纹底径d2如下：d0 L0Ca20200NCamd227.9mmd2m已知滚珠丝杠螺母副的螺纹底径d227.9mm，已知滚珠丝杠螺母副的最大受L1300mmK113K22，则有d

2FcK1K2221

323002

NFamax2401.19N，远Fc的值，故满足要求。L2300mmE5MPa17.8105Nmm3g9.8103mmgId43.1427.9464 Ad23.1427.924 22K122nc 0.8 滚珠丝杠螺母副额定的校核,滚珠丝杠的额定动载荷Ca20200N，已FaFamax2401.19Nnnmax166.67rminfw1.2，则有L

Fafw

)3106

LL

h

2E2.1105MPa，滚珠丝杠的底径d27.9mm。当滚珠丝杠的螺母中心至固定端支承中心的距离aLY300mm时，滚珠丝杠螺母副Ksmin2d Ksmin 10 当aLJ100mmKsd 3.1427.92Ksmax

dQ6.75mm，Z=1560。轴承FBmaxFamax2401.19NKb aK22.343dZ a22.3436.75152

32查表得滚珠与滚道的接触刚度K683Nm，滚珠丝杠的额定动载Ca20200NFamax2401.19N KcK(amax)3

11

Ks

11

Ks

L2355mm，滚珠丝杠的剪切模量G2104MPa，滚珠丝杠的底径d27.9mm2d4GK

3.1427.9410128.11047.8103kgcm30.7810DJ J j

1.38kgL=0.6cmJm(L)2

2

z J 0.78103442kgcm20.4kgcm2 0.781031242kgcm2z Jz

5Jd

1i2zi2z

)1 z

JrJL 计算折算到电动机轴上的切削负载力矩FaFamax2401.19N，丝杠每转一圈，机床=0.85，Tc

FaL

2401.1923.140.85

Nm0.43N计算折算到电动机上的摩擦负载力矩F0345NTF0L

34523.140.85

0.062NFp产生的并折算到电动机轴上的附加负载力矩已知滚珠丝杠螺母副的效率00.98FpF1

3aTFpL0(12)

800.4

(10.982)0.0057N 23.140.85折算到电动机轴上的负载力矩T空载时（快进力矩），TKJT

(0.0620.0057)Nm0.068N切削时（工进力矩），

(0.430.0057)Nm0.436N130BF001 J4.6kgcm2J2.8kgcm2；对于开环系统，一般取加速时间ta0.05s。当机床以最快进给速度v1000mmmin

260

(JmJd23.141041.676.25(4.62.8)609800.05计算空载启动力矩TqTqTap(TTf)(10.080.0620.0057)Nm10.15N计算快进力矩TKJT计算工进力矩

(0.0620.0057)Nm0.068N

(0.430.0057)Nm0.44N确定最大静转矩Ts机械传动系统空载启动力矩Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts1

T 10.15Nm10.67N 机械传动系统空载启动力矩Tq与所需的步进电动机的最大静转矩Ts2的关系T

0.44Nm1.47N 取Ts1和Ts2中的较大者为所需的步进电动机的最大静转矩Ts10.67Nm。本Jm0.25Jd

4.7250.436[0.25,1]，故满足惯量匹配要求。 KK191106Nm量和滚珠丝杠螺母副的质量分别为m、ms，滚珠丝杠螺母副和机床执行部件的等效质量为mdm13m m3.22647.8103 mm1m(30.6114.01)kg

rad/s

2445rad/JsJi(9.84.275)6.25kgcm288kgcm20.0088kgKsK13566.04Nm 系统的最低固有频率nt都比较高。一般按n300rads计算机械传动系统的反向死区已知进给传动系统的综合拉压刚度的最小值K 191106N/mm，导轨的静摩擦力为F0460N，则

103

2

103mm4.82103即4.82m8m计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差k F( 1)k

即kmax0.71m6m已知负载力矩TTKJ68NmmL2355mm，丝杠底径d227.9mm，则有7.21102TL27.2110268355d2 d2由该扭转变形引起的轴向移动滞后量L60.0029mm0 V300pep0.8(定位精度kmax)0.8(400.710.05)mepVup0.8(定位精度-kmax)m3V300p12m350mmep13m，Vup12m；V300pep25m31.39mepVup25m滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，在丝杠并在滚道内装满滚珠，当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，因而迫使螺母轴向移动。3-41/4-/3.磨损小，使用长3滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此对丝杠的轴向精度和轴向刚度应有较高要求，其两端支承的配置情况有：一端轴向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短丝杠和垂直进给丝杠；一端固定一端浮动的方式，常用于较长的卧式安装丝杠；以及两端固定的安装方式，常用于长丝杠或高转速、高刚度、高精度的丝杠，这种配置方式可对丝杆进行预拉伸。因60°角接触轴承的组合配置形式有面对面的组合、背靠背组合、同向组合、一对同向与左边一个面对面组合。由于螺母与丝杠的同轴度在制造安装的过程中难实现自动调整较易。因此在进给传动中面对面组合用得较多。5.1

5.1对传动装置的总要求是传动精度要求高、稳定性好和灵敏度高（或响应速度快），在设计齿轮传动装置时，也应从有利于提高这三个指标的角度来提出设计要求。对于开环控制系统而言，传动误差直接影响数控装备的工作精度，因而应齿轮传动装置完全在伺服回路中，给系统增加了惯性环节其性能参数将直接影响整个系统的稳定性。无论是开环控制系统还是闭环控制系统，齿轮传动装置都将影响整个系统的灵敏度（响应速度），从这个角度考虑应注意减少摩擦和转动惯量，以提高传动装置的加速度。5.2

5.25.3：5.4

的加工质量；还影响着车床所具的耐用度，同时也影响着机床的工作效率和数控车床工作时，受切削力的作用，床身发生弯曲，其中，影响最大的是床身水平面内的弯曲。因此，在床身不太长的情况下，主要应提高床身在水平面内的弯曲刚度。所以，在设计床身时，采用与水平面倾斜45°的斜面床身。这种结(1)(3)由于在床身上无需开排屑孔，就可以增加与底座连接的床身底面的整体性，从而可增加床身底面的刚性。基于以上特点使得床身抵抗来自切削力在水平和垂直面内的分力所产生的弯曲变形能力，以及它们的合力产生的扭转变形能力显著增强。从而大幅度提高了床身的抗弯和抗扭刚度。床身在弯曲、扭荷作用下，床身的变形与床身的截面的抗弯惯性矩和抗扭惯性矩有关。材料、截面相同，但形状不同的在工艺允许的情况下，尽可能减小壁厚，可以大大提高截面的抗弯和抗扭刚度；矩形截面的抗弯刚度高于圆形截面，但圆形截面的抗扭刚度较高；封闭截面的刚度显著高于不封闭截面的刚度。为此，在设计床身截面时，综合考虑以上因素，在满足使用、工艺情况下，采用空心截面，加大轮廓，减小壁厚，采