畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）數(shù)控雕銑機(jī)電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)

1、目錄1緒論 411 數(shù)控雕銑機(jī)的概述 412 數(shù)控雕銑機(jī)和數(shù)控銑床的區(qū)別 413 數(shù)控雕銑機(jī)和數(shù)控雕刻機(jī)的區(qū)別 514 數(shù)控雕銑機(jī)的發(fā)展與現(xiàn)狀 6 1.4.1 典型數(shù)控雕銑機(jī)的介紹 624040s數(shù)控模具雕銑機(jī)的簡(jiǎn)介 721 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)的工藝范圍 822 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)的特點(diǎn) 823 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)的主要技術(shù)參數(shù) 834040s數(shù)控模具雕銑機(jī)布局設(shè)計(jì)方案 931 機(jī)床總體布局設(shè)計(jì) 932 設(shè)計(jì)方案分析 104電主軸單元簡(jiǎn)介 1141 電主軸概述 1242 電主軸對(duì)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展的意義 1343 電主軸的基本結(jié)構(gòu) 145電主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 1551 z向主傳動(dòng)系

2、統(tǒng)的方案設(shè)計(jì) 15511 電主軸的冷卻與潤(rùn)滑 15512 3kw電主軸的安裝 1652 z向進(jìn)給系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 17521 滾珠絲杠副的選擇 17522 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu) 18523 支撐軸承的選擇 18524 滾珠絲杠的制動(dòng)裝置 19525 z向伺服電機(jī)與進(jìn)給絲杠的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu) 19526 z向?qū)к?196主軸系統(tǒng)零部件的計(jì)算與校核 2061 主軸系統(tǒng)的重力計(jì)算 2062 主軸切削力計(jì)算 2163 滾珠絲杠副的選擇計(jì)算 2264 z向進(jìn)給伺服電機(jī)功率的計(jì)算及選擇 317. 數(shù)控編程軟件mastercam簡(jiǎn)介 37小結(jié) 39致謝 40附錄：參考文獻(xiàn)典型零件數(shù)控加工程序相關(guān)專業(yè)英文翻譯圖紙4040s

3、數(shù)控雕銑機(jī)電主軸系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：調(diào)查研究了雕銑機(jī)的發(fā)展和電主軸對(duì)數(shù)控機(jī)床的發(fā)展意義。介紹4040s數(shù)控雕銑機(jī)床的設(shè)計(jì)過(guò)程，包括機(jī)床總體方案設(shè)計(jì)、主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)和z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。在主傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，主要分析了3kw主軸安裝座的機(jī)械機(jī)構(gòu)和電主軸的冷卻和潤(rùn)滑的方式。z向進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中主要分析了絲杠、導(dǎo)軌的安裝，以及相關(guān)固定和支承。計(jì)算主要有兩個(gè)方面：對(duì)滾珠絲杠和z軸伺服電機(jī)的選擇計(jì)算和校核。最后，通過(guò)模擬編程軟件mastercam,對(duì)相關(guān)零件進(jìn)行加工。關(guān)鍵詞: 數(shù)控雕銑機(jī)床；電主軸；滾珠絲杠；直線滾動(dòng)導(dǎo)軌；z軸the design of the electric spindle sys

4、tem in the 4040s cnc engraving and milling machineabstract:the development of the cnc engraving and milling and the meaning of the electric spindle to the nc machine was investigated. the process of design for 4040s cnc engraving and milling machine was introduced, including the design project of th

5、e machine, the design of main driving system and the mechanical structures of the feeding mechanism of z axis. in the section of main driving system, the 3kw fastening seat of the electril spindle and the coling and lubrication of the electric spindle was analysised. in the section of the feeding me

6、chansim of z axis , the assembly of the straight guide-way and the bearing of the ball screw and so forth was presented.the calculation mainly includes two aspects: choosing and verifying the ball screw and the servo-motor of z axis. at last, via the simulation programming software mastercam, the re

7、lated part was generated.keywords: cnc engraving and milling machine; electric spindle; ball screw; straight guide-way; z axis1緒論1.1 數(shù)控雕銑機(jī)的概述近年來(lái)，在模具加工行業(yè)中，人們一直在探索用一種比較完美的加工方式來(lái)替代電火花成型加工，以避免工件表面質(zhì)量因電加工后產(chǎn)生型面微觀裂紋。 深型腔加工優(yōu)勢(shì) 深槽窄縫加工傳統(tǒng)的電火花成型加工 微細(xì)復(fù)雜型腔加工 花紋加工 缺點(diǎn) 圖案型腔加工 大型面良好的表面粗糙度加工工藝較多、時(shí)間較長(zhǎng)高速銑削方式在這些模具加工中具有很大的優(yōu)勢(shì)

8、，同時(shí)，伴隨著加工高硬度材料刀具技術(shù)的發(fā)展，高速數(shù)控銑床在模具加工中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，但隨著模具加工業(yè)對(duì)加工表面質(zhì)量要求的提高，所需刀具半徑越來(lái)越小，于是高速銑削加工出現(xiàn)了另一種分支工具高速數(shù)控雕銑機(jī)。通過(guò)高速雕銑機(jī)的加工方式來(lái)彌補(bǔ)電火花成型加工的缺點(diǎn)。數(shù)控模具雕銑機(jī)的誕生為模具加工工業(yè)解決了這一問(wèn)題。高速數(shù)控模具雕銑機(jī)不僅具有高效率強(qiáng)力粗銑半精銑加工能力，同時(shí)具有高表面加工質(zhì)量的精細(xì)雕刻功能，使高效率和良好表面質(zhì)量得以有機(jī)統(tǒng)一。1.2 數(shù)控雕銑機(jī)和數(shù)控銑床的比較i. 機(jī)型上的區(qū)別： i） 數(shù)控銑床主要用于完成較大銑削量的產(chǎn)品的加工； ii） 雕銑機(jī)主要用于較小銑削量或者輕金屬的加工；或?qū)浗?/p>

9、屬的加工。ii. 從機(jī)床的主軸轉(zhuǎn)速分析i） 數(shù)控銑床對(duì)數(shù)控系統(tǒng)要求速度一般，主軸轉(zhuǎn)速08000rpm左右； ii） 雕銑機(jī)要求高速的數(shù)控系統(tǒng)，主軸轉(zhuǎn)速150030000rpm左右。 iii. 從機(jī)床采用的數(shù)控系統(tǒng)的角度來(lái)看 i） 數(shù)控銑床對(duì)數(shù)控系統(tǒng)的要求：穩(wěn)定可靠，操作方面，維修方便等，現(xiàn) 在市場(chǎng)上的數(shù)控系統(tǒng)主要集中在fanuc和西門子及mitisubish控制器； ii） 雕刻機(jī)大部分采用企業(yè)自主研發(fā)或者外購(gòu)的工業(yè)控制器。 綜上所述： 雕銑機(jī)大部分用于模具行業(yè)，也進(jìn)行一些小切削量的銑削。而數(shù)控銑床大部分在機(jī)械加工行業(yè)中使用，主要用于一些精密零件的加工和小批量多品種的加工。1.3 雕銑機(jī)與雕刻

10、機(jī)的比較對(duì)雕銑機(jī)(router)與雕刻機(jī)(engraver)的區(qū)別，很多人都不清楚。人們直觀上的感覺是小幅面的是雕刻機(jī)，大幅面的是雕銑機(jī)，或叫雕鑿機(jī)、鏤銑機(jī)，或干脆統(tǒng)稱大雕刻機(jī)。其實(shí)它們是兩類不同結(jié)構(gòu)的機(jī)器，但工作原理大致相同，都是由x、y、z三軸驅(qū)動(dòng)，由電子控制器控制移動(dòng)。i. 從用途上分：雕刻機(jī)主要是用于對(duì)板材的雕刻，大量應(yīng)用于雙色板或亞克力雕刻，雕刻一次進(jìn)刀深度約在1mm3mm左右，在標(biāo)志、標(biāo)牌方面應(yīng)用較為普遍。ii. 從機(jī)械構(gòu)造方面：雕刻機(jī)的設(shè)計(jì)輕巧，x、y軸移動(dòng)速度快，z軸行程較短，適合雕刻5mm8mm的材料。雕刻主軸頭裝有彈簧壓鼻，作用是在雕刻過(guò)程中壓平3mm以下的薄板材。雕刻主軸

11、通過(guò)皮帶連接到直徑較大的馬達(dá)上，以此使轉(zhuǎn)速增大，這樣雕刻出來(lái)的工件質(zhì)量就較為光滑。其使用的雕刻刀具較長(zhǎng)，長(zhǎng)度約在15.9cm，直徑為4.35mm左右。由于設(shè)計(jì)方面的限制，它適合做切削量很小的高轉(zhuǎn)速的雕刻工藝制作。雕銑機(jī)可以理解為既可做精細(xì)雕刻，又能做切割、鏤銑。例如做三維雕刻，盡管落差很大，但200mm寬材料可一次完成，一次進(jìn)刀量相當(dāng)大。雕銑機(jī)可供選用的刀具直徑規(guī)格從1mm16mm，其刀具長(zhǎng)度為5080mm。我們可以靈活使用，裝細(xì)刀干細(xì)活，裝粗刀干大活。由于機(jī)器設(shè)計(jì)注重重型負(fù)載，機(jī)架剛性大，z軸行程大，因此不僅可以做小型雕刻機(jī)的工藝，更可高速切割厚的板材，一次進(jìn)刀量可達(dá)20mm30mm，這是雕

12、刻機(jī)根本做不到的工藝制造。1.4 國(guó)內(nèi)數(shù)控雕銑機(jī)的發(fā)展和現(xiàn)狀隨著家具制造業(yè)、廣告招牌業(yè)、模具業(yè)的發(fā)展，尤其是模具業(yè)對(duì)表面加工要求的提高，以及傳統(tǒng)電火花加工的不足，最近的一兩年綜合銑削與高速雕刻優(yōu)點(diǎn)的cnc雕銑機(jī)在國(guó)內(nèi)有了較大的發(fā)展。國(guó)內(nèi)幾家著名的數(shù)控機(jī)床廠在這個(gè)領(lǐng)域里面都有較好的成績(jī)。比如北京精雕、廣東佳鐵、南京四開、上海洛克等都是國(guó)內(nèi)著名的數(shù)控雕銑機(jī)廠家。在雕刻cad/cam技術(shù)、cnc數(shù)控技術(shù)、精密雕刻機(jī)設(shè)計(jì)技術(shù)工藝等領(lǐng)域取得了重大的突破，并真正實(shí)現(xiàn)了先進(jìn)技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化的轉(zhuǎn)化。1.4.1 典型數(shù)控雕銑機(jī)的介紹北京精雕-睿雕系列carver600g_ucarver600g_u機(jī)械性能參數(shù)指標(biāo)主

13、要性能指標(biāo)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值工作臺(tái)尺寸700650mmx、y、z軸工作行程600500300mm快速移動(dòng)速度10m/min主軸轉(zhuǎn)速2100-24000rpm最高切削進(jìn)給速度6m/minx/y/z軸運(yùn)動(dòng)定位精度0.008/300mmx/y/z軸重復(fù)定位精度0.005mm機(jī)床外形尺寸204218902144mm圖1-1 carver600g_u模具雕刻機(jī)l 特點(diǎn)及應(yīng)用： carver600g_u在合理的工藝方法下，最大可以使用16的刀具進(jìn)行加工。carver600g_u使用精雕最新的jd45數(shù)控系統(tǒng)，各軸快速移動(dòng)速度達(dá)10m/min,進(jìn)給速度達(dá)6m/min；配備手輪，操作方便、控制平穩(wěn)。carver600g

14、_u適合中小型注塑模具、紫銅電極、鋁合金產(chǎn)品以及非金屬材料等產(chǎn)品的加工。上海洛克meii-4540模具雕刻機(jī) meii-4540模具雕刻機(jī)技術(shù)參數(shù)表主要性能指標(biāo)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)值工作臺(tái)尺寸510x500mm最大雕刻尺寸(x、y、z)450x400x145mm高雕刻速度4.0 m/min主軸電機(jī)2200 w主軸電機(jī)最高轉(zhuǎn)速24000 r/min刀柄直徑4、6、3.175 mm外型尺寸1310x1330x1700 mm圖1-2 meii-4540模具雕刻機(jī)l 特點(diǎn)及應(yīng)用： 2003年最新推出的新型模具雕刻機(jī),機(jī)身采用雙立柱龍門式結(jié)構(gòu),裝夾進(jìn)料都十分方便.采用德國(guó)原裝滾珠絲桿,進(jìn)口矩形直線導(dǎo)軌副,精密細(xì)分驅(qū)動(dòng)

15、系統(tǒng),滿足模具加工所需要的剛性和精度要求,2.2kw意大利變頻電主軸使此款模具雕刻機(jī)擁有更大的切削率。特別適用于注塑模,冷沖模等各種鋼模以及滴塑模、燙金模、紫銅電極等銅模的制作加工。通過(guò)上述兩臺(tái)同類型數(shù)控雕銑機(jī)性能的綜合比較。目前，國(guó)內(nèi)雕銑機(jī)的最大主軸轉(zhuǎn)速一般都在24000r/min、主軸電機(jī)功率在2.2kw左右、最高切削速度在46m/min之間。2. 4040s數(shù)控雕銑機(jī)的簡(jiǎn)介：數(shù)控模具雕銑機(jī)是一款集雕刻機(jī)和銑床功能于一身的數(shù)控機(jī)床。它充分集合了兩種機(jī)床的優(yōu)勢(shì)，即能完成銑削任務(wù)，又能完成雕刻功能，使被加工工件達(dá)到高精度和高質(zhì)量表面。 圖2-1 4040s數(shù)控雕銑機(jī)2.1 4040s數(shù)控模具雕

16、銑機(jī)的工藝范圍：4040s是一款經(jīng)濟(jì)實(shí)用的高精密數(shù)控雕銑設(shè)備，該款設(shè)備外觀大方、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、易操作、通用性強(qiáng)，主要用于各種鋼模、注塑模、紫銅電極、精密滴塑模、燙金模，以及冷沖模等的加工，在合理的工藝條件下，可加工出表面極佳的效果。2.2 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)的特點(diǎn)： 床身整體鑄造，剛性好，減震好 采用高精密級(jí)直線導(dǎo)軌 采用日本三菱（mitsubishi）公司伺服系統(tǒng)，精度高，性能好 主軸配置2.2千瓦恒功率電機(jī)，大功率，可滿足加工要求 有一定模具剛的粗加工能力 定位精度0.01mm 重復(fù)定位精度0.005mm 使用英國(guó)renishaw公司激光干涉儀進(jìn)行精度保證 采用臺(tái)灣新代控制器，性能穩(wěn)定，

17、操作方便，支持g代碼，常用的cam軟件后處理，都可以運(yùn)行加工，獨(dú)有的手輪模擬功能和自動(dòng)對(duì)刀功能使在加工中保證了效率2.3 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)主要技術(shù)參數(shù)：表2-1名稱參數(shù)工作臺(tái)尺寸（x/y）500480mm最大行程(x/y/z)400400150mm最大工件尺寸（x/y/z）460600200mm最大刀具直徑（er20）13mm最大進(jìn)給速度5m/min主軸電機(jī)功率3kw主軸轉(zhuǎn)速范圍150024000r/min分辨率0.001mm/脈沖定位精度0.01mm重復(fù)定位精度0.005mm外型尺寸（長(zhǎng)/寬/高）150012001800機(jī)器總功率5 kw機(jī)器軸聯(lián)動(dòng)數(shù)33. 4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)總

18、體布局設(shè)計(jì)方案數(shù)控模具雕銑機(jī)是一種高效率、多功能的中小型經(jīng)濟(jì)型數(shù)控加工設(shè)備。它集雕刻與銑削功能為一體，既保證了銑削小型工件所需要的低轉(zhuǎn)速、大功率輸出、又具備了雕刻所需要高轉(zhuǎn)速的雙重要求。3.1 機(jī)床總體布局設(shè)計(jì)：數(shù)控雕銑機(jī)主要用于較小銑削量或軟金屬材料的工件的加工。不但要求加工精度較高，而且要求實(shí)現(xiàn)高速切削，其主軸轉(zhuǎn)速高達(dá)24 000rmin左右。其移動(dòng)部件不但要?jiǎng)傂院?，而且要盡可能輕巧，以保證其靈活性。對(duì)數(shù)控系統(tǒng)，要求其具有高的速度和極好的伺服電機(jī)特性。 對(duì)于數(shù)控雕銑機(jī)，從機(jī)械的角度分析，其結(jié)構(gòu)應(yīng)滿足：非移動(dòng)部件剛性要好，移動(dòng)部件在保證其具有良好剛性的前提下，盡可能輕巧，靈活性要好。要從機(jī)械

19、上滿足既輕巧又剛性好的要求，關(guān)鍵在于機(jī)械結(jié)構(gòu)的合理設(shè)計(jì)上。 理論設(shè)計(jì)上，4040s數(shù)控模具雕銑機(jī)總體結(jié)構(gòu)布局如圖所示。圖3-1 4040s數(shù)控雕銑機(jī)布局設(shè)計(jì)圖機(jī)床主要組成： 二維數(shù)控十字工作臺(tái)5( x-z向) 立柱4 一維數(shù)控工作臺(tái)1(y向) 主軸組件2 泵站3 操作及控制柜63.2 設(shè)計(jì)方案分析：本設(shè)計(jì)中，數(shù)控雕銑機(jī)選用龍門式結(jié)構(gòu)。龍門式結(jié)構(gòu)具有良好的剛性和對(duì)稱性，一直是高速切削設(shè)備的首選結(jié)構(gòu)。本機(jī)床總體布局采用龍門架式銑床結(jié)構(gòu)，并設(shè)計(jì)了較寬的立柱和橫梁。為克服不良力矩的問(wèn)題，盡量加寬了x、y、z三向的兩根直線滾動(dòng)導(dǎo)軌之間的跨距，從整體布置上有效保證了機(jī)床的剛性。因孕育鑄鐵（米漢那鑄鐵）具有

20、良好的穩(wěn)定性、吸振性和耐沖擊性，可使床身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛性有顯著提高，故本機(jī)床整體式床身底座采用孕育鑄鐵鑄造而成。它為箱形結(jié)構(gòu)，內(nèi)部筋板采用米字型筋配合的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，確保了對(duì)y軸工作臺(tái)和兩立柱的剛性支承，使機(jī)床動(dòng)態(tài)加工的穩(wěn)定性可達(dá)最好。因機(jī)床的剛性主要用于克服移動(dòng)部分在高速移動(dòng)時(shí)對(duì)非移動(dòng)部分的強(qiáng)大沖擊，所以導(dǎo)軌和絲桿在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)盡量要求粗一些，以加強(qiáng)剛性。由于采取了這些措施，所設(shè)計(jì)的數(shù)控雕銑機(jī)的最大優(yōu)點(diǎn)是能進(jìn)行比較細(xì)小的加工，加工精度比較高，對(duì)軟金屬可進(jìn)行高速切削。4 電主軸單元簡(jiǎn)介4.1 電主軸概述高速數(shù)控機(jī)床是裝備制造業(yè)的技術(shù)基礎(chǔ)和發(fā)展方向之一，是裝備制造業(yè)的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。高速數(shù)控機(jī)床的工作性能，

21、首先取決于高速主軸的性能。數(shù)控機(jī)床高速主軸單元包括主軸動(dòng)力源、主軸、軸承和機(jī)架等幾個(gè)部分，它影響加工系統(tǒng)的精度、穩(wěn)定性及應(yīng)用范圍，其動(dòng)力學(xué)性能及穩(wěn)定性對(duì)高速加工起著關(guān)鍵的作用。高速高精度主軸單元系統(tǒng)，應(yīng)該具有剛性好、回轉(zhuǎn)精度高、運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫升小、穩(wěn)定性好、功耗低、壽命長(zhǎng)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)，制造及操作成本也應(yīng)適中。要滿足這些要求，主軸的制造及動(dòng)平衡、主軸的支承（軸承）、主軸系統(tǒng)的潤(rùn)滑和冷卻、主軸系統(tǒng)的剛性等是很重要的。高速主軸單元的類型主要有電主軸、氣動(dòng)主軸、水動(dòng)主軸等。不同類型的高速主軸單元輸出功率相差較大。高速加工機(jī)床主軸要求在極短的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)升降速，并在指定位置快速準(zhǔn)停。這就需要主軸有較高

22、的角減速度和角加速度。如果通過(guò)傳動(dòng)帶等中間環(huán)節(jié)，不僅會(huì)在高速狀態(tài)下打滑，產(chǎn)生振動(dòng)和噪聲，而且增加轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，給機(jī)床快速準(zhǔn)停造成困難。目前，隨著電氣傳動(dòng)技術(shù)（變頻調(diào)速技術(shù)、電動(dòng)機(jī)矢量控制技術(shù)等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機(jī)床主傳動(dòng)系統(tǒng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡(jiǎn)化，基本上取消了帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)。機(jī)床主軸由內(nèi)裝式電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，從而把機(jī)床主傳動(dòng)鏈的長(zhǎng)度縮短為零，實(shí)現(xiàn)了機(jī)床的“零傳動(dòng)”。這種主軸電動(dòng)機(jī)與機(jī)床主軸“合二為一”的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)形式，使主軸部件從機(jī)床的傳動(dòng)系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對(duì)獨(dú)立出來(lái)，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。它在英文中有多種稱謂，如electric spindle, motor

23、spindle和motorized spindle等等。由于當(dāng)前電主軸主要采用的是交流高頻電動(dòng)機(jī)，故也稱為“高頻主軸”（high frequency spindle）。由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)，有時(shí)又稱它為“直接傳動(dòng)主軸”（direct drive spindle）。電主軸是一種智能型功能部件，它采用無(wú)外殼電動(dòng)機(jī)，將帶有冷卻套的電動(dòng)機(jī)定子裝配在主軸單元的殼體內(nèi)，轉(zhuǎn)子和機(jī)床主軸的旋轉(zhuǎn)部件做成一體，主軸的變速范圍完全由變頻交流電動(dòng)機(jī)控制，使變頻電動(dòng)機(jī)和機(jī)床主軸合二為一。電主軸具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕、慣性小、振動(dòng)小、噪聲低、響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，還具有一系列控制主軸溫升與振動(dòng)等機(jī)床運(yùn)行參數(shù)的功

24、能，以確保其高速運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性與安全性。使用電主軸可以減少帶輪傳動(dòng)和齒輪傳動(dòng)，簡(jiǎn)化機(jī)床設(shè)計(jì)，易于實(shí)現(xiàn)主軸定位，是高速主軸單元中的一種理想結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，將電動(dòng)機(jī)內(nèi)置也會(huì)帶來(lái)不少麻煩，但在高速加工時(shí)，采用該舉措幾乎是惟一的選擇，也是最佳的選擇。原因如下：（1）如果電動(dòng)機(jī)不內(nèi)置，仍采用電動(dòng)機(jī)通過(guò)帶輪或齒輪等方式傳動(dòng)，則在高速運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，由此產(chǎn)生的振動(dòng)等，勢(shì)必影響高速加工的精度、加工表面粗糙度，而產(chǎn)生的噪聲導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量的惡化，這些問(wèn)題都很難解決。（2）高速加工的最終目的是為了提高生產(chǎn)率，相應(yīng)地要求在最短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速的速度變化，即要求主軸回轉(zhuǎn)時(shí)具有很高的角加速度和角減速度。達(dá)到這個(gè)要求的最經(jīng)濟(jì)的辦法是將

25、主軸傳動(dòng)系統(tǒng)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量盡可能地減至最小。而只有將電動(dòng)機(jī)內(nèi)置，省掉齒輪、帶輪等一系列中間環(huán)節(jié)，才有可能達(dá)到這一目的。（3）電動(dòng)機(jī)內(nèi)置于主軸兩支承之間，與用帶輪、齒輪等作末端傳動(dòng)的結(jié)構(gòu)相比，可提高主軸系統(tǒng)的剛度，也就提高了系統(tǒng)的固有頻率、從而提高了其臨界轉(zhuǎn)速值。這樣，電主軸即使在最高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，仍可確保低于其臨界轉(zhuǎn)速，保證高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的安全。（4）由于沒有中間傳動(dòng)環(huán)節(jié)的傳動(dòng)沖擊等外力作用，主軸高速運(yùn)行更為平穩(wěn)，使得主軸軸承的使用壽命相應(yīng)得到延長(zhǎng)。（5）電主軸與傳統(tǒng)的主軸傳動(dòng)系統(tǒng)相比有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊等優(yōu)點(diǎn)，這樣便于把它用在多軸聯(lián)動(dòng)機(jī)床、多面體加工機(jī)床和并聯(lián)（虛擬軸）機(jī)床上。電主軸內(nèi)置于主軸部件后，不可

26、避免的將會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱的問(wèn)題，從而需要設(shè)計(jì)專門用于冷卻電動(dòng)機(jī)的油冷或水冷系統(tǒng)。高頻電動(dòng)機(jī)要有變頻器類的驅(qū)動(dòng)器，以實(shí)現(xiàn)主軸轉(zhuǎn)速的變換。高速軸承有時(shí)要有專門的潤(rùn)滑裝置。另外為了保證高速回轉(zhuǎn)部件的安全，還要有報(bào)警及停車因此，“電主軸”的概念不應(yīng)簡(jiǎn)單地理解為只一根主軸套筒，而是一個(gè)完整的、在機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)監(jiān)控下的子系統(tǒng)，如圖4-1所示。圖4-1 完整的電主軸系統(tǒng)4.2 電主軸對(duì)現(xiàn)代數(shù)控機(jī)床發(fā)展的意義采用電主軸高速加工的優(yōu)勢(shì)：（1）加工時(shí)間大幅度縮短，加工節(jié)拍只有原來(lái)的1/4，這意味著一臺(tái)高速機(jī)床可以代替4臺(tái)普通cnc機(jī)床。（2）表面質(zhì)量很高，不用在進(jìn)行比如打磨等表面處理工序。（3）零件可換性好，有利于模具行

27、業(yè)制造（4）零件變形小，可以加工很薄的零件。（5）從管理角度看，高速機(jī)床的投資可以很快收回，并能縮短交貨期，占地面積小，人工數(shù)量可減少。表4-1 高速加工與傳統(tǒng)加工的比較機(jī)床類別技術(shù)參數(shù)普通cnc機(jī)床hsc高速機(jī)床刀具直徑/mm66主軸轉(zhuǎn)速/(r/min)200024000計(jì)算進(jìn)給速度/(mm/min)60010000切削速度/(mm3/min)12004800表面粗糙度/m62.4加工時(shí)間/h9.422.36由表4-1 可見，電主軸帶給數(shù)控機(jī)床的是高切削速度、高進(jìn)給速度、高加工精度。這將會(huì)是數(shù)控雕銑機(jī)及各類機(jī)床的主要發(fā)展方向。4.3 電主軸的基本結(jié)構(gòu)高速電主軸要獲得好的動(dòng)態(tài)性能和使用壽命，必

28、須對(duì)電主軸各個(gè)部分進(jìn)行精心設(shè)計(jì)和制造。電主軸基本結(jié)構(gòu)原理如圖所示。 圖4-2 電主軸的結(jié)構(gòu)原理圖軸殼 軸殼是高速電主軸的主要部件。軸殼的尺寸精度和位置精度直接影響主軸的綜合精度。通常將軸承座孔直接設(shè)計(jì)在軸殼上。電主軸為加裝電動(dòng)機(jī)定子，必須開放一端。大型或特種電主軸，為方便制造、節(jié)省材料，可將軸殼兩端均設(shè)計(jì)成開放型。高速、大功率和超高速電主軸，應(yīng)該嚴(yán)格控制整機(jī)裝配精度。轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)軸是速電主軸的主要回轉(zhuǎn)主體，其制造精度直接影響電主軸的最終精度。成品轉(zhuǎn)軸的形位公差和尺寸精度要求都很高。當(dāng)轉(zhuǎn)軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，由偏心質(zhì)量引起的振動(dòng)，嚴(yán)重影響其動(dòng)態(tài)性能。因此，必須對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行嚴(yán)格的動(dòng)平衡，部分安裝在轉(zhuǎn)軸上的零件也應(yīng)

29、隨轉(zhuǎn)軸一起進(jìn)行動(dòng)平衡。軸承高速電主軸的核心支承部件是高速精密軸承。這種軸承具有高速性能好、動(dòng)載荷承載能力高、潤(rùn)滑性能好、發(fā)熱量小等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，相繼開發(fā)研制了陶瓷軸承、動(dòng)靜壓軸承和磁浮軸承。5 電主軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案5.1 z向主傳動(dòng)系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)主傳動(dòng)系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)主運(yùn)動(dòng)的系統(tǒng)，它的轉(zhuǎn)速高，傳遞的功率大，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件之一。數(shù)控雕銑機(jī)轉(zhuǎn)速高，不適合采用傳統(tǒng)的“主電機(jī)+皮帶傳動(dòng)+齒輪變速” 的傳動(dòng)方式，因而采用了銑削電主軸。電主軸是為高速數(shù)控機(jī)床而開發(fā)的一種新型的主軸部件， 目前在高速切削機(jī)床上得到了廣泛的應(yīng)用。它結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，慣最小，可提高啟動(dòng)、停止的響應(yīng)特性，且利于控制振動(dòng)和噪聲。5.

30、1.1 電主軸的冷卻與潤(rùn)滑電主軸的工作轉(zhuǎn)速極高，為了盡快給高速運(yùn)行的電主軸散熱，通常對(duì)電主軸的外壁通以循環(huán)冷卻劑。本機(jī)床電主軸采用水冷卻，其冷卻裝置配置在機(jī)床的后部。電主軸的潤(rùn)滑方式有脂潤(rùn)滑、油霧潤(rùn)滑和油氣潤(rùn)滑三種方式，可以根據(jù)不同情況下的需要任選其一。當(dāng)采用脂潤(rùn)滑時(shí)，一般其相應(yīng)的速度相對(duì)油霧潤(rùn)滑、油氣潤(rùn)滑要低。因本機(jī)床主軸要求的最高轉(zhuǎn)速相對(duì)較低(最高轉(zhuǎn)速為24000rmin)，故采用脂潤(rùn)滑。5.1.2 3kw電主軸的安裝3kw電主軸安裝座的3維造型如圖5-1所示圖5-1 3kw電主軸安裝座的3d建模在電主軸系統(tǒng)上的安裝如圖5-2所示。通過(guò)三個(gè)m10內(nèi)六角圓柱頭螺釘3將電主軸鎖緊，這種鎖緊方式

31、，操作簡(jiǎn)單，夾緊可靠。在兩個(gè)m10內(nèi)六角圓柱頭鎖緊螺釘之間，分別打兩個(gè)m10的螺紋孔6。其作用是在拆卸的時(shí)候，通過(guò)擰入m10的內(nèi)六角圓柱頭螺釘，將距離為2mm的安裝間隙擴(kuò)大，從而起到方便拆卸的作用。 1. 電主軸 2. 3kw主軸安裝座 3. m10內(nèi)六角螺釘3 4. z向滑座5. z向拖板 6. m10螺紋孔圖5-2 電主軸安裝圖5.2 z向進(jìn)給系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)在數(shù)控機(jī)床中，為確保數(shù)控系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和工作平穩(wěn)性，在設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝置時(shí)，通常需滿足低摩擦、低慣量、高精度、無(wú)間隙，高諧振以及有適宜阻尼比的要求。機(jī)床的精度很大程度取決于進(jìn)給絲杠的精度和機(jī)床導(dǎo)軌的精度，因此，4040s數(shù)控雕銑機(jī)z向進(jìn)給系

32、統(tǒng)采用內(nèi)循環(huán)浮動(dòng)式墊片預(yù)緊滾珠絲杠副，z軸方向上采用高精度直線導(dǎo)軌。5.2.1 滾珠絲杠副的選擇本設(shè)計(jì)中z向工作臺(tái)的絲桿選用的是滾珠絲桿副。滾珠絲杠副是由絲杠、螺母、滾珠等零件組成的機(jī)械元件，其作用是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，它是傳統(tǒng)滑動(dòng)絲杠的進(jìn)一步延伸發(fā)展。選定進(jìn)給傳動(dòng)用滾珠絲杠副時(shí)，主要考慮的內(nèi)容是：與機(jī)床定位精度要求相適應(yīng)的絲杠精度、絲杠的剛性與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。在開環(huán)和半閉環(huán)數(shù)控機(jī)床中，滾珠絲杠的精度將直接影響機(jī)床的定位精度和隨動(dòng)精度。為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，應(yīng)選用精度高的滾珠絲杠傳動(dòng)副。但是，隨著絲杠精度的提高，其價(jià)格也將大大上升。本機(jī)床z向進(jìn)給方向的滾珠絲

33、杠副的精度等級(jí)為4級(jí)。4級(jí)精度的絲杠經(jīng)采用一些如消隙、螺距誤差補(bǔ)償?shù)却胧?，完全能滿足機(jī)床的定位精度要求。絲杠的剛度與直徑的大小直接相關(guān)，直徑大、剛度就好。要想使進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)有足夠的剛性，就要選用直徑粗大的絲杠。但是，隨著直徑的增大，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也大大增大。本機(jī)床經(jīng)設(shè)計(jì)計(jì)算后選定z軸滾珠絲杠的公稱直徑為25mm，導(dǎo)程為5mm。 5.2.2 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu)因?yàn)闄C(jī)床在加工工件時(shí)會(huì)產(chǎn)生熱量，引起絲杠發(fā)熱產(chǎn)生熱變形。如果絲杠兩端都進(jìn)行固定預(yù)緊，雖然提高了絲杠的軸向剛度，但絲杠就沒有了熱變形的伸縮余量，會(huì)導(dǎo)致絲杠的扭曲變形，失去原本的直線度，影響機(jī)床的精度。4040s數(shù)控雕銑機(jī)的z向滾珠絲杠副的支承結(jié)構(gòu)

34、如圖5-3所示。1. 伺服電機(jī)2. 聯(lián)軸器3. 角接觸球軸承4. 滾珠絲杠 圖5-3 z向滾珠絲杠支承和聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)5.2.3 支承軸承的選擇為了獲得高精度、高剛度的進(jìn)給系統(tǒng)，不僅應(yīng)選用高精度高剛度的滾珠絲杠副，而且必須十分重視滾珠絲杠支承的設(shè)計(jì)。因滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷，徑向載荷來(lái)自于臥式絲杠的自重，因此，滾珠絲杠的軸向精度和剛度要求很高。因數(shù)控雕銑機(jī)的進(jìn)給系統(tǒng)要求運(yùn)動(dòng)靈活，對(duì)微小位移(絲杠微小轉(zhuǎn)角)響應(yīng)要靈敏，因此應(yīng)選用運(yùn)轉(zhuǎn)精度高、軸向剛度高、摩擦力矩小的滾動(dòng)軸承。目前，各類軸承中用得最多的是推力角接觸球軸承。數(shù)控機(jī)床選用這種角接觸球軸承，通常需要把2個(gè)以上的軸承組合起來(lái)，且施加預(yù)緊力來(lái)

35、使用。其組合形式有背靠背組配(db方式)、面對(duì)面組配(df方式)、串聯(lián)組配(dt方式)。在數(shù)控機(jī)床上選用此種軸承時(shí)，為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，一般采用df組配方式。5.2.4 滾珠絲杠的制動(dòng)裝置由于滾珠絲杠副的逆?zhèn)鲃?dòng)效率很高，逆向傳動(dòng)不能自鎖，因此當(dāng)它處于垂直安置時(shí)必須另外設(shè)有制動(dòng)裝置，以防止伺服電機(jī)在停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件由于自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃?dòng)，也可以防止因偶然因素造成的事故。4040s雕銑機(jī)采用拉伸彈簧和伺服電機(jī)的制動(dòng)來(lái)作為滾珠絲杠副的制動(dòng)裝置。z向伺服電機(jī)經(jīng)連軸器帶動(dòng)z軸絲杠，實(shí)現(xiàn)z向工作臺(tái)的升降。防止z向工作臺(tái)及其主軸組件由于自重而產(chǎn)生逆?zhèn)鲃?dòng)的關(guān)鍵部件是z向彈簧拉板裝置(

36、由彈簧拉板、拉伸彈簧、m8內(nèi)六角圓柱頭螺釘?shù)冉M成)和伺服電機(jī)的制動(dòng)器。當(dāng)工作臺(tái)上升時(shí)，拉伸彈簧無(wú)逆止作用，伺服電機(jī)帶動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)從而帶動(dòng)工作臺(tái)向上運(yùn)動(dòng)。當(dāng)伺服電機(jī)停止轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)(電機(jī)帶制動(dòng))，工作臺(tái)及其主軸組件由于自重而要下滑，這時(shí)，z向彈簧拉板裝置對(duì)工作臺(tái)及其主軸組件自重的反作用力和伺服電機(jī)的制動(dòng)作用，阻礙其下滑的運(yùn)動(dòng)，從而防止了逆?zhèn)鲃?dòng)。這種結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。5.2.5 z向伺服電機(jī)與進(jìn)給絲杠的聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，伺服電機(jī)與滾珠絲杠聯(lián)結(jié)要保證傳動(dòng)無(wú)間隙，這樣才能準(zhǔn)確執(zhí)行脈沖指令，而不會(huì)丟掉脈沖造成“失步”，影響機(jī)床的加工精度和傳動(dòng)精度。在4040s數(shù)控雕銑機(jī)床中，z軸采用直聯(lián)式，即

37、通過(guò)非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器（屬于帶彈性元件擾性聯(lián)軸器）把伺服電機(jī)和滾珠絲杠聯(lián)結(jié)起來(lái)。帶彈性元件擾性聯(lián)軸器除有補(bǔ)償性能外，還具有緩沖和減震作用，此外非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器能保證伺服電機(jī)與絲杠的同軸度，即使伺服電機(jī)與絲杠安裝時(shí)的同軸度不是很精確，也可通過(guò)非金屬?gòu)椥栽B軸器來(lái)調(diào)節(jié)。非金屬?gòu)椥栽?lián)軸器制造方便，易獲得各種結(jié)構(gòu)形狀，更重要的是，它具有較高的阻尼性能，而高的阻尼性能，又可以提高機(jī)床的抗震性。彈性聯(lián)軸器的裝卸也非常方便。絲杠和伺服電機(jī)的聯(lián)結(jié)可參看圖5-35.2.6 z向?qū)к壱驍?shù)控雕銑機(jī)床要求有良好的靈活性以滿足機(jī)床的高速雕刻要求，本機(jī)床z軸方向上采用艾必希sbg 25 fl（帶法蘭形flan

38、ge type）型高精度直線導(dǎo)軌。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌通常兩條成對(duì)使用，可以水平安裝，也可以垂直或傾斜安裝。為保證兩條導(dǎo)軌平行，通常把一條導(dǎo)軌作為基準(zhǔn)導(dǎo)軌。其安裝形式有單導(dǎo)軌定位和雙導(dǎo)軌定位，數(shù)控雕銑機(jī)床x、y、z三軸方向上均采用雙導(dǎo)軌定位，數(shù)控雕銑機(jī)床直線導(dǎo)軌的安裝結(jié)構(gòu)如圖5-4所示。1. 內(nèi)六角圓柱頭螺釘 2. 基準(zhǔn)導(dǎo)軌 3. z向拖板 4. 非基準(zhǔn)導(dǎo)軌圖5-4 直線導(dǎo)軌的安裝結(jié)構(gòu)對(duì)z向工作臺(tái)，導(dǎo)軌2和4均采用臺(tái)肩定位，基準(zhǔn)側(cè)導(dǎo)軌2用內(nèi)六角圓柱頭螺釘頂緊定位，使基準(zhǔn)導(dǎo)軌的基準(zhǔn)側(cè)面緊貼滑座的的側(cè)基面(臺(tái)肩)；非基準(zhǔn)側(cè)的導(dǎo)軌6在用螺釘頂緊定位時(shí)，側(cè)面只需輕靠在定位臺(tái)肩上，不能頂緊，以避免因過(guò)定位影響運(yùn)

39、行的靈活性和精度。基準(zhǔn)側(cè)滑塊座和非基準(zhǔn)側(cè)滑塊座的安裝均采用螺釘頂緊定位，使滑塊座的基準(zhǔn)側(cè)面緊靠在拖板3的基準(zhǔn)面上。這種雙導(dǎo)軌定位方式，能有效抵抗高速加工時(shí)的振動(dòng)和沖擊，且安裝調(diào)整簡(jiǎn)單方便。6 主軸系統(tǒng)零部件的計(jì)算與校核6.1 主軸系統(tǒng)的重力計(jì)算主軸系統(tǒng)主要由三部分組成：3kw主軸安裝座、滑塊及拖板。根據(jù)附錄中的圖紙分別計(jì)算3kw主軸安裝座、滑塊的體積v及其重力g。u 查12表1-8 p5，可知工業(yè)用鋁合金的密度鋁合金=2.7103(kg/m3);灰鑄鐵的密度ht250=7.0 103(kg/m3)。u 3kw主軸安裝座的體積v1及重力g1計(jì)算： v1=（268155200-502200-212

40、554200-24040200）10-93.7210-3m3 g1=m1g=鋁合金 v1g=2.71033.7210-39.898nu 滑塊體積v2及重力g2計(jì)算： v2=（27096730-16081246-24048570-12981570-2973157）10-97.2510-3m3 g2=m2g=ht250 v2g=7.0 1037.2510-39.8=493.75nu 拖板體積v3及重力g3計(jì)算 v3=（24227505+4907212-1802006-1208642-702554）10-93.2410-3m3 g3=m3g=ht250 v3g=7.0 1033.2410-39.82

41、22.26n主軸系統(tǒng)的重力計(jì)算值 表6-13kw主軸安裝座98.43n滑塊493.75n拖板222.26n6.2 主軸銑削力計(jì)算4040s數(shù)控雕銑機(jī)加工方式與數(shù)控銑床相似，因此按計(jì)算銑床的銑削公式計(jì)算其銑削力。u 主銑削力fc計(jì)算：4040s數(shù)控雕銑機(jī)屬于立銑加工，刀具選用材料為硬質(zhì)合金鋼，加工材料為鋼材，查8表，選用公式： fc=cfkfae0.86af0.72d0-0.86zap （1）式（1）中，cf：切削系數(shù)。查8表3020 p1020取cf=669kf：修正系數(shù)。查8表3021 取cf=1.08ae：銑削寬度。查8表3035取ae=1.5mmaf：每齒進(jìn)給量。查8表3035取af =

42、0.1mmd0：銑刀直徑。 查8表3035取d0 =8mmz： 銑刀齒數(shù)。查8表3035取z =6ap：銑削深度。查8表3035取ap=0.5mm 代入式（1）得： fc=6691.081.50.860.10.728-0.8660.5 97.89nu 垂直分力、橫向分力，縱向分力計(jì)算：根據(jù)7表8-6 p202，各銑削分力的比值可得：； ； 計(jì)算可得：=37.20n; =83.21n; =75.38n主軸銑削力相關(guān)計(jì)算值 表6-2主銑削力fc97.89n垂直分力37.20n橫向分力83.21n縱向分力75.38n6.3 滾珠絲杠副的選擇計(jì)算1)確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程ph ph = （2）ph：滾珠

43、絲杠副的導(dǎo)程mmvmax: 工作臺(tái)最高移動(dòng)速度m/minnmax: 電機(jī)最高轉(zhuǎn)速r/mini: 傳動(dòng)比因4040s雕銑機(jī)伺服電機(jī)與滾珠絲杠副通過(guò)聯(lián)軸器直接傳遞力矩，因此傳動(dòng)比i=1根據(jù)表2-1的技術(shù)參數(shù)可知，vmax =5m/min ;根據(jù)電動(dòng)機(jī)功率為400w, 查得nmax =3000r/min 代入式（2）得 ph = =1.67mm 根據(jù)16表1 p1選擇導(dǎo)程為5mm的滾珠絲杠副2）確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷當(dāng)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速接近正比變化時(shí)，各種轉(zhuǎn)速使用機(jī)會(huì)均等時(shí)，可采用下列公式計(jì)算。l 當(dāng)量轉(zhuǎn)速nm = （3）nm:當(dāng)量轉(zhuǎn)速r/minnmax：滾珠絲杠副的最高轉(zhuǎn)速。因4040s雕銑機(jī)伺服電機(jī)與滾

44、珠絲杠副采用直聯(lián)方式連接，傳動(dòng)比i=1。電動(dòng)機(jī)所能達(dá)到的最高轉(zhuǎn)速即為滾珠絲杠副的最高轉(zhuǎn)速，所以nmax =3000r/minnmin：滾珠絲杠副的最低轉(zhuǎn)速。nmin =0代入式（3）得nm =1500r/minl 當(dāng)量載荷 fm = （4）fm：當(dāng)量載荷n；fmax：機(jī)器承受最大負(fù)荷時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)力。fmax= g1+g2+g電主軸+=690.18+0.175.38=697.718n。 fmin：機(jī)器空載時(shí)滾珠絲杠副的傳動(dòng)力。因所計(jì)算的絲杠帶動(dòng)z軸方向的運(yùn)動(dòng)。所以fmin=g1+g2+g電主軸 =（98.43 +493.75+98）n=690.18n代入式（4）得 fm = 695.21n

45、3）確定預(yù)期額定動(dòng)載荷l 按滾珠絲杠副的預(yù)期工作時(shí)間lh（小時(shí)）計(jì)算： cam = （n） （5） cam：確定預(yù)期額定動(dòng)載荷n lh：預(yù)期工作時(shí)間（小時(shí)）。查14表-6 p19 取lh=20000h。 fa：精度系數(shù)。根據(jù)初定的精度等級(jí)p4，查14表-7 p19 取fa=0.9。 fc：可靠性系數(shù)。一般情況下為fc=1。在重要場(chǎng)合，要求一組同樣的滾珠絲杠副在同樣條件下使用壽命超過(guò)希望壽命的90%以上時(shí)fc根據(jù)14表-8 p19選。 fw：負(fù)荷系數(shù)。根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)選擇，查14表-9取fw=1。代入式（5）得cam= 9396nl 擬采用預(yù)緊滾珠絲杠副，按最大載荷fmax計(jì)算 cam =fefmax （6）fe：預(yù)加負(fù)荷系數(shù)。查14表-10 p19 取fe=4.5代入式（6）得 cam =4.5697.718=3139n取以上2種結(jié)果的最大值 cam =9396n4）按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑d2ml 估算滾珠絲杠的最大允許軸向變形量mm （）重復(fù)定位精度m （）定位精度m：最大軸向變形量m由表2-1可知，重復(fù)定位精度為0.005mm，定位精度為0.01mmm=1.5mm=2m取兩種結(jié)果的小值m=1.