橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、三、橫縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)1縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：拆去原機(jī)床的溜板箱、光桿與絲杠以及安裝裝置，縱向驅(qū)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)及減速箱安裝在車床的床尾，并不占絲杠的空間由于采用了滾珠絲杠可提高系統(tǒng)的精度和縱向進(jìn)給的剛度。1縱向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)已知參數(shù) 縱向脈沖當(dāng)量/脈沖?？v向最高進(jìn)給速度。CA6140車床工作臺(tái)質(zhì)量W根據(jù)圖形尺寸忽略計(jì)算W=20kg.縱向進(jìn)給切削切削力Fy的確定有參考文獻(xiàn)查得式中：進(jìn)給系統(tǒng)所需電機(jī)功率；主動(dòng)傳動(dòng)電機(jī)的功率;已知Pa為7.5kw，取比例系數(shù)為4%，則 式中：進(jìn)給系統(tǒng)效率，其范圍為0.150.20，?。贿M(jìn)給速度查得，取得出為安全起見，取安全系數(shù)為1.5則。2滾珠絲杠副

2、的設(shè)計(jì)滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。一般情況下設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，絲杠的長(zhǎng)度（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速（或平均轉(zhuǎn)速），滾道的硬度及絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。滾珠絲杠副的計(jì)算1 滾珠絲杠的最大動(dòng)負(fù)載壽命值： 其中 取工件直徑D=80mm，得： 最大動(dòng)負(fù)載： 得：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù)硬度系數(shù)，則： 根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠絲杠的型號(hào)。得此最大動(dòng)負(fù)載下絲杠型號(hào)為FFB5006內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)反相器單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊。滾珠絲杠直徑選擇50mm，其額定動(dòng)載荷是15KN，所以其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度足夠。2.支撐方式選用“單推單推”的支撐方式。臨界轉(zhuǎn)速的校核絲杠的名義直徑。支撐為“固定固定”支撐長(zhǎng)

3、度L=1788mm.L與n的交點(diǎn)線在左側(cè)，所以安全。3.效率計(jì)算式中：螺紋的螺旋升角，可查參考文獻(xiàn)，取 摩擦角，所以，則4.剛度計(jì)算 滾珠絲杠受工作負(fù)載P引起的導(dǎo)程變化量：式中：滾珠絲杠的截面積則 滾珠絲杠受扭矩引起的導(dǎo)程的變化量小，可以忽略，即：，所以差參考文獻(xiàn)知E級(jí)精度絲杠允許的螺距誤差（1m長(zhǎng)）為，故強(qiáng)度足夠。由于選用滾珠絲杠的直徑為50mm，支撐方式“單推帶推”，所以穩(wěn)定性完全可以保證。齒輪的設(shè)計(jì)齒輪的初選 傳動(dòng)比： 式中：步進(jìn)電機(jī)的步距角，選，計(jì)算出i=5，因此可以一級(jí)傳動(dòng)。大小齒輪均采用鋼調(diào)質(zhì)，選小齒輪硬度為，大齒輪硬度為，精度選六級(jí)，模數(shù)m=2,齒數(shù)，則 齒輪的疲勞強(qiáng)度校核彎曲疲

4、勞強(qiáng)度校核公式為式中：為載荷作用于齒頂?shù)膽?yīng)力校正系數(shù)； 為齒形系數(shù)； 為載荷系數(shù)； 為圓周力 彎曲疲勞許用應(yīng)力。載荷系數(shù)K：則齒輪1彎曲疲勞強(qiáng)度校核 圓周力計(jì)算 所以 得 齒輪1則 彎曲疲勞許用力計(jì)算：差參考文獻(xiàn)得。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，根據(jù)以上結(jié)果得，所以齒輪1滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。齒輪2彎曲疲勞強(qiáng)度校核 圓周力計(jì)算： 所以 齒輪2， 則 彎曲疲勞許用力計(jì)算： 查參考文獻(xiàn)得。取彎曲疲勞安全系數(shù)S=1.4，根據(jù)以上結(jié)果得，所以齒輪2滿足彎曲疲勞強(qiáng)度。齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核齒輪1齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算齒面接觸疲勞強(qiáng)度校核公式為：式中：輪齒在節(jié)點(diǎn)嚙合時(shí)，兩齒輪齒數(shù)的比值；區(qū)域系數(shù)；彈性影響系數(shù)；載荷系

5、數(shù)K：得，則得，標(biāo)準(zhǔn)知齒輪時(shí)，所以 計(jì)算齒輪1接觸疲勞許用應(yīng)力：。取安全系數(shù)S=1，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度。齒輪1的齒面疲勞強(qiáng)度計(jì)算查參考文獻(xiàn)得，標(biāo)準(zhǔn)知齒輪時(shí)，所以 計(jì)算齒輪2接觸疲勞許用應(yīng)力：查參考文獻(xiàn)12得，取安全系數(shù)S=1，所以滿足接觸疲勞強(qiáng)度。步進(jìn)電機(jī)的確定步進(jìn)電機(jī)步距角的選擇 轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算慣量對(duì)運(yùn)動(dòng)特性有很大的影響，對(duì)加速能力、加速時(shí)驅(qū)動(dòng)力矩及動(dòng)態(tài)的快速反應(yīng)有直接關(guān)系，因此核算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很有必要。工作臺(tái)質(zhì)量折算到電機(jī)上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：其中L為螺紋長(zhǎng)度： 則 齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量：由于電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，所以可以忽略。因此，總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 所需轉(zhuǎn)動(dòng)力矩計(jì)算1. 快速空載啟動(dòng)時(shí)所需力

6、矩 最大切削負(fù)載時(shí)所需的力矩 快速進(jìn)給時(shí)所需力矩式中：空載啟動(dòng)時(shí)折算到電機(jī)軸時(shí)的加速度力矩；折算到電機(jī)軸時(shí)的摩擦力矩；由于絲杠預(yù)緊所引起，折算到電機(jī)軸時(shí)的附加摩擦力矩；切削時(shí)折算到電機(jī)軸上的加速度力矩；折算到電機(jī)軸上的切削負(fù)載力矩；當(dāng)時(shí)，則 當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，當(dāng)時(shí)，預(yù)加載荷則所以快速空載啟動(dòng)所需的力矩：切削時(shí)所需要力矩：快速進(jìn)給時(shí)所需的力矩：由以上計(jì)算可知：所需最大力矩發(fā)生在快速啟動(dòng)時(shí)，步進(jìn)電機(jī)最高的工作頻率啟動(dòng)頻率步進(jìn)電機(jī)通常是帶負(fù)載啟動(dòng)運(yùn)行，而步進(jìn)電機(jī)有空載啟動(dòng)頻率參數(shù)，步進(jìn)電機(jī)的負(fù)載頻率有經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行估算，也可以按估算。經(jīng)綜合考慮來(lái)選擇步進(jìn)電機(jī)若不合要求，還可以采取升降速環(huán)節(jié)加以解決。綜合考慮

7、，選用130BF001型直流步進(jìn)電機(jī)，能滿足使用要求。2橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)的改造：由于原橫向進(jìn)給絲杠的空間有限，一種方法是拆除橫向絲杠換是滾珠絲杠，但現(xiàn)有的滾珠絲杠系列中選出合適的絲杠副比較難，需特制絲杠副；另一種方法是仍采用原絲杠，這樣就避免了特質(zhì)滾珠絲杠副的麻煩，減少了成本，但需要采用電器補(bǔ)償絲杠精度和反向間隙的措施。而本方案采用前者，并且保留橫向原手動(dòng)機(jī)構(gòu)，橫向步進(jìn)電機(jī)和減速箱安裝在機(jī)床后側(cè)。橫向進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)參數(shù)已知條件：橫向脈沖當(dāng)量橫向最高進(jìn)給速度。溜板箱的重量橫向進(jìn)給切削切削力Fy的確定橫向進(jìn)給量為縱向進(jìn)給量的,取，安全系數(shù)為，則切削力Fy約為：滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化。因此滾珠絲杠副的設(shè)計(jì)歸結(jié)為滾珠絲杠副型號(hào)的選擇。一般情況下設(shè)計(jì)滾珠絲杠時(shí)，絲杠的長(zhǎng)度（或螺母的有效行程），絲杠的轉(zhuǎn)速（或平均轉(zhuǎn)速），滾道的硬度及絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)的情況。滾珠絲杠副的計(jì)算滾珠絲杠上的最大動(dòng)負(fù)載取則滾珠絲杠壽命值：得： 其中最大動(dòng)負(fù)載：根據(jù)最大動(dòng)負(fù)載Q的值，可選擇滾珠