數(shù)控安裝于調(diào)試課件

數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝調(diào)制做人：陶芮——工作臺(tái)模塊的裝配與調(diào)試數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝調(diào)制做人：陶芮——工作臺(tái)模塊的裝配與調(diào)試1工作任務(wù)㈠工作臺(tái)的組成零件㈡工作臺(tái)的選型及其計(jì)算步驟立式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)臥式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)工作任務(wù)㈠工作臺(tái)的組成零件立式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)臥式數(shù)2㈠工作臺(tái)的概述及其組成工作臺(tái)含義：支撐工件通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的回轉(zhuǎn)、直線曲線、角度分度等運(yùn)動(dòng)，并配有夾緊裝置。功能：支撐工件傳遞運(yùn)動(dòng)定位基準(zhǔn)功能要求：尺寸容量形體尺寸應(yīng)能容納加工零件的最大輪廓尺寸性能要求靜剛度要高動(dòng)剛度要好溫度分布均勻受力合理耐磨性好㈠工作臺(tái)的概述及其組成工作臺(tái)含義：支撐工件通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成相3工作臺(tái)的組成工作臺(tái)螺釘支座定位銷大齒輪活塞步進(jìn)電機(jī)軸承螺栓底座擋塊液壓缸矩形工作臺(tái)彈簧工作臺(tái)的組成工作臺(tái)軸承4設(shè)計(jì)流程根據(jù)加工形式選型確定工作臺(tái)的參數(shù)支撐結(jié)構(gòu)傳動(dòng)形式（消隙機(jī)構(gòu)）潤(rùn)滑密封裝置定位結(jié)構(gòu)計(jì)算校核設(shè)計(jì)流程根據(jù)加工形式選型確定工作臺(tái)的參數(shù)支撐結(jié)構(gòu)傳動(dòng)形式（消5一.工作臺(tái)的形式根據(jù)機(jī)床的不同，工作臺(tái)有三種外型方形工作臺(tái):工作面上可加工V形，T形U型槽和圓孔，長(zhǎng)孔等.一般適用于鏜床鉆床銑床轉(zhuǎn)臺(tái)：適用于磨床立式車床專用機(jī)床移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)：

適用于鏜銑加工中心等一.工作臺(tái)的形式根據(jù)機(jī)床的不同，工作臺(tái)有三種外型6二.工作臺(tái)參數(shù)

HTK160x180面積mm1600×1800承重kg10000行程mm2000(選項(xiàng)1000,3000,4000)轉(zhuǎn)數(shù)r/min1移動(dòng)速度mm/min1-6000定位精度mm0.026B(4×90°)"18(4)重復(fù)定位精度mm0.015B(4×90°)"10(4)外形尺寸mm5000×2300×1110重量kg13000技術(shù)參數(shù)：承載、尺寸、行程、轉(zhuǎn)速、定位精度、移動(dòng)速度二.工作臺(tái)參數(shù)

HTK160x180面積mm1600×187三. 支撐結(jié)構(gòu)臺(tái)面材料：以大型和重型化為目標(biāo)的機(jī)床，材料的力學(xué)性能起著決定性的作用；以超速、超精加工為目標(biāo)的現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床，其結(jié)構(gòu)材料還要求具備高的減震性、熱穩(wěn)定性和抗腐性等綜合的性能。灰鑄鐵材料：易于鑄造，且切削加工性好，制造成本低，并具有良好的耐磨性和減震性，是傳動(dòng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)材料三. 支撐結(jié)構(gòu)臺(tái)面材料：以大型和重型化為目標(biāo)的機(jī)床，材料的8數(shù)控安裝于調(diào)試課件9四.定位機(jī)構(gòu)分度工作臺(tái)：分度工作臺(tái)的功能只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的多種工序，提高工作效率.分度工作臺(tái)的分度精度要求較高（普通級(jí)±10″精密級(jí)±5″高精密級(jí)±3″）常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等幾種。齒盤可承受很大的外載，定位剛度高，精度保持性好。四.定位機(jī)構(gòu)分度工作臺(tái)：分度工作臺(tái)的功能只是將工件轉(zhuǎn)位換面，10數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)控圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。注：常用有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件(圓光柵或圓感應(yīng)同步器)，由伺服電機(jī)控制使轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度更高。分度定位機(jī)構(gòu)又分為：

插銷定位反靠定位齒盤定位鋼球定位數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)控圓周11⑴插銷定位基本定位機(jī)構(gòu)是定位銷和定位套。操縱定位銷的插入和拔出，有的是用杠桿或凸輪并與分度回轉(zhuǎn)、夾緊等動(dòng)作一起實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)制控制，有的則是用單獨(dú)的油缸控制。⑴插銷定位基本定位機(jī)構(gòu)是定位銷和定位套。操縱定位銷的插入和拔12⑵齒盤定位定位精度高、剛性好、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、改變分度工位時(shí)調(diào)整方便。在花盤底面和底座頂面上都裝有齒盤，由齒盤的嚙合使工作臺(tái)定位。工作臺(tái)轉(zhuǎn)位時(shí)，須將花盤抬起，使兩個(gè)齒盤脫開。注：承受軸向力，徑向力，切向力⑵齒盤定位定位精度高、剛性好、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、改變分度工位時(shí)調(diào)整方13⑶反靠定位用兩個(gè)定位塊，一個(gè)固定不動(dòng)，另一個(gè)由彈簧和不動(dòng)定位塊的作用上下移動(dòng)。

缺點(diǎn)：移動(dòng)導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套仍有磨損。⑶反靠定位用兩個(gè)定位塊，一個(gè)固定不動(dòng)，另一個(gè)由彈簧和不動(dòng)定位14(4)鋼球定位除了用一圈相互擠緊的鋼球代替了端面齒盤外，其分度傳動(dòng)的工作原理、分度延續(xù)時(shí)間、可調(diào)性及自動(dòng)化程度等，均與前面介紹的齒盤定位分度相似，分度精度高于齒盤。(4)鋼球定位除了用一圈相互擠緊的鋼球代替了端面齒盤外，其分15五、傳動(dòng)形式—兩種伺服電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)⒈靜壓蝸桿蝸母條副傳動(dòng)能滿足加工中心進(jìn)給元件沒有間隙、磨損小、剛度高、阻尼性好、傳動(dòng)效率高的要求,它是絲杠螺母機(jī)構(gòu)的一種特殊形式,適用于龍門鏜銑床、數(shù)控落地銑鏜床。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在摩擦阻力小、使用壽命長(zhǎng)、抗振性能好,且有足夠的軸向剛度,蝸母條能無限接長(zhǎng)。五、傳動(dòng)形式—兩種伺服電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)⒈靜壓蝸桿蝸母條副傳動(dòng)能滿16數(shù)控安裝于調(diào)試課件17滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)⒉滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置,一般應(yīng)用于機(jī)械加工的高速加工中心和經(jīng)濟(jì)型高速數(shù)控機(jī)床,它具有以下特點(diǎn)：①傳動(dòng)效率高,摩擦損失小;②給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊,可消除絲杠和螺母螺紋間隙;③運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象,傳動(dòng)精度高;④有可逆性;⑤磨損小,使用壽命長(zhǎng)。滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)⒉滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)18滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副19齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)形式多應(yīng)用廣泛，其主要特點(diǎn)是：工作可靠傳動(dòng)比穩(wěn)定等。漸開線齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)形式多應(yīng)用廣泛，其主要特點(diǎn)是：工作可靠傳動(dòng)比20六、潤(rùn)滑密封裝置回轉(zhuǎn)部分的潤(rùn)滑：一般采用循環(huán)噴油潤(rùn)滑，可以沖掉傳動(dòng)過程中齒輪嚙合區(qū)的磨粒、減少磨損、延長(zhǎng)使用壽命、對(duì)渦輪蝸桿進(jìn)行很好的冷卻與潤(rùn)滑等。密封裝置：為防止工作過程中切屑與雜質(zhì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)部分與下箱之間要用密封圈封好，這樣還能起到潤(rùn)滑軸承的作用。密封圈：依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。六、潤(rùn)滑密封裝置回轉(zhuǎn)部分的潤(rùn)滑：一般采用循環(huán)噴油潤(rùn)滑，可以沖21數(shù)控安裝于調(diào)試課件22七、計(jì)算校核數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的計(jì)算圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：材料選擇、精度及參數(shù)選擇、螺旋角選擇、齒寬系數(shù)確定、計(jì)算齒輪各個(gè)直徑、中心距、齒輪寬度、齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、校核彎曲疲勞強(qiáng)度等等。渦輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：渦輪蝸桿材料、硬度、頭數(shù)、齒數(shù)、螺旋升角、渦輪齒寬、彎曲疲勞強(qiáng)度校核、效率計(jì)算、熱平衡計(jì)算等等。七、計(jì)算校核數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的計(jì)算23工作臺(tái)設(shè)計(jì)舉例圖臺(tái)面密封裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)底座靜壓塊工作臺(tái)設(shè)計(jì)舉例圖臺(tái)面密封裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)底座靜壓塊24設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3最大銑削寬度ac=15mm最大背吃刀量ap=8mm加工材料為碳素鋼或有色金屬X、Y方向的脈沖當(dāng)量=0.01mm

X、Z方向的定位精度均為±0.04mm工作臺(tái)面尺寸為250mm×250mm加工范圍為300mm×120mm工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速度：Vxmax=Vymax=1500mm/min，工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度:加減速0.3s。例題解析設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：25設(shè)計(jì)主要步驟1確定設(shè)計(jì)總方案機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算計(jì)算切削力滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)

設(shè)計(jì)主要步驟26一、確定設(shè)計(jì)總方案

1、機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇

1）絲杠螺母副的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足初選0.01mm脈沖當(dāng)量，因?yàn)槎ㄎ痪取?.04mm，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)要有一定的精度損失，大約是1/3-1/2的定位精度，現(xiàn)取為1/2，即是±0.02mm和±0.04mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無法做到，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。

一、確定設(shè)計(jì)總方案

1、機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇27

同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高。由于定位精度不高，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙方式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，裝卸方便。由于工作臺(tái)最快的移動(dòng)速度Vxmax=Vymax=1500mm/min所需的轉(zhuǎn)速不高，故可以采用一般的安裝方法，即一端固定，一端游動(dòng)的軸承配置形式。同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損282）、導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。2）、導(dǎo)軌副的選用293）、伺服電機(jī)的選用選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說還是偏低，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用開環(huán)控制，任務(wù)書初選的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有1500mm/min,故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。3）、伺服電機(jī)的選用304）、減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。4）、減速裝置的選用312、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)，選用MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床32二、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇

1）工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算根據(jù)給定的有效行程,估算X向和Y向工作臺(tái)承載重量WX和WY。XY工作臺(tái)如圖所示:二、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇

1）工作臺(tái)外形尺寸及重量初步33X向拖板(上拖板)尺寸為:長(zhǎng)*寬*高=320*270*40重量:按重量=體積*材料比重估算為:=N=270NY向拖板(下拖板)尺寸為:長(zhǎng)*寬*高=重量=N=320N上導(dǎo)軌(含電機(jī))估算重量為：240N夾具及工件重量:150NX-Y工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為:270N+320N+240N+150N=800N 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。X向拖板(上拖板)尺寸為:34

2）計(jì)算切削力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數(shù)：立銑刀最大直徑的d=15mm立銑刀齒數(shù)Z=3最大切削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm設(shè)零件的加工方式為立式加工，采用硬質(zhì)合金銑刀，工件材料為碳素鋼。d=15mm的硬質(zhì)合金立銑刀最大的切削參數(shù)如下：每齒進(jìn)給量fz=0.1mm銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min立銑時(shí)切削力計(jì)算公式為：代入上式得：

2）計(jì)算切削力35采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值范圍如下：Ff/Fc=(1.0~1.2)取1.1/Fc=(0.2~0.3)取0.25Fe/Fc=（0.35~0.4）取0.38考慮逆銑時(shí)受力最大的情況，為了安全考慮這種最危險(xiǎn)的情況。由此可估算三個(gè)方向的銑削力分別為： （與絲杠軸線平行） （與工作臺(tái)面垂直） （與絲杠軸線垂直）考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為Ff和Ffn將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力Fx，徑向銑削力為Fy。

采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值范圍如下：36

3)滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算1、工作載荷的計(jì)算工作載荷是影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素，對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)多采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為：

其中，移動(dòng)部件重量G=800N,外加載荷外加載荷得最大工作載荷

3)滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算372、小時(shí)額定工作壽命的計(jì)算預(yù)期工作臺(tái)的工作壽命為5年，一年365天，取工作時(shí)間為360天，每天工作8小時(shí)，因此得到小時(shí)額定工作壽命2、小時(shí)額定工作壽命的計(jì)算383、距離額定壽命計(jì)算由公式，從而得到式中：為小時(shí)額定工作壽命。n為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)（4—6）取5S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度，由加工范圍為300mm×120mm取330mm代入數(shù)據(jù)得：L=2851km.3、距離額定壽命計(jì)算394、額定動(dòng)載荷計(jì)算由公式從而得到：式中：Ca為額定動(dòng)載荷L為距離工作壽命，由上式可知為2851kmF為滑塊的工作載荷，由上式可知為668N代入數(shù)據(jù)得：Ca=5120N4、額定動(dòng)載荷計(jì)算405、產(chǎn)品選型根據(jù)額定動(dòng)載荷，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌，查滾動(dòng)導(dǎo)軌生產(chǎn)廠家，選用南京工藝裝備制造有限公司的GGB16BA型，相關(guān)尺寸如下所示可知其額定動(dòng)載荷C=6.07KN，大于4580N，故可知滿足要求。5、產(chǎn)品選型可知其額定動(dòng)載荷C=6.07KN，大于4580N41

4)滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)1、最大工作載荷的計(jì)算已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按滾動(dòng)導(dǎo)軌計(jì)算，取顛覆力影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)u=0.0025—0.005,現(xiàn)取u=0.005，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1.1×1352+0.005×(307+468+800) =1495N

4)滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)422、最大計(jì)算動(dòng)載荷的確定設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程P=5mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速=v/P=80r/min。預(yù)計(jì)滾珠絲杠的工作5年,每年算360天，每天工作8小時(shí)，由此得使用壽命為：T=5×360×8=14400h，公式得：= 其中T——使用壽命14400h N——循環(huán)次數(shù) ——滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速80r/min 求得：≈69（）2、最大計(jì)算動(dòng)載荷的確定43受中等沖擊載荷取值范圍，現(xiàn)取，滾道硬度為60HRC時(shí)，硬度影響系數(shù)取值，由式代入數(shù)據(jù)得：≈7971N受中等沖擊載荷取值范圍443、規(guī)格型號(hào)的初選根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查網(wǎng)上生產(chǎn)該型號(hào)的生產(chǎn)廠家的資料，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的GDM系列2005-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠副，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為3圈×2系列，精度等級(jí)取5級(jí)，螺母安裝尺寸L=80mm，額定動(dòng)載荷為9309N，大于最大計(jì)算動(dòng)載荷Cc=7971,滿足要求。3、規(guī)格型號(hào)的初選根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查45名稱符號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果

絲杠滾道公稱直徑d020螺距P5接觸角β鋼球直徑dw3.175螺紋滾道法面半徑R偏心距e螺紋升角γ絲桿絲杠外徑d119.3絲杠底徑d216.2螺桿接觸直徑dz絲杠螺母螺母螺紋外徑D螺母內(nèi)徑（內(nèi)循環(huán)）D120.14滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù)（單位mm）名稱符號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果公稱直徑d020螺464、傳動(dòng)效率的計(jì)算將公稱直徑d0=20mm,導(dǎo)程P=5mm,代入λ=arctan[P/(d0)]，得絲杠螺旋升角λ=4°33′。將摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得傳動(dòng)效率η=96.4%。5、剛度的驗(yàn)算X-Y工作臺(tái)上下兩層滾珠絲杠副的支承均采用“一端固定—-一端游動(dòng)”的軸承配置形式。可知這種安裝適用于較高精度、中等載荷的絲杠，一端采用深溝球軸承，一端采用一對(duì)背對(duì)背角接觸球軸承,這樣能承受集中力。4、傳動(dòng)效率的計(jì)算47絲杠螺母的剛度的驗(yàn)算可以用接觸量來校核。a、滾珠絲杠滾道間的接觸變形量δ根據(jù)公式求得單圈滾珠數(shù)Z=20；該型號(hào)絲杠為雙螺母，滾珠的圈數(shù)×列數(shù)為3×2，代入公式Z×圈數(shù)×列數(shù)，得滾珠總數(shù)量=120。絲杠預(yù)緊時(shí)，取軸向預(yù)緊力/3=498N。查相關(guān)公式，得，滾珠與螺紋滾道間接觸變形

式中Pa==因?yàn)榻z杠有預(yù)緊力，且為軸向負(fù)載的1/3，所以實(shí)際變形量可以減少一半，取=0.0007mm。絲杠螺母的剛度的驗(yàn)算可以用接觸量來校核。48b)絲杠在工作載荷作用下的抗拉壓變形絲杠采用的是一端采用深溝球軸承，一端采用一對(duì)背對(duì)背角接觸球軸承的配置形式，軸承的中心距a=500mm,鋼的彈性模量E=2.1×105MPa,滾珠直徑=3.175mm,絲杠底徑=16.2mm，則絲杠的截面積S==206.12由公式其中最大工作載荷=1495N中心距a=500mm彈性模量E=2.1×105MPa截面積S==206.12代入以上數(shù)據(jù)，得=0.0172mm則δ總=δ1+δ2=0.0007+0.0172=0.0179mm=17.9b)絲杠在工作載荷作用下的抗拉壓變形49本例中，絲杠的有效行程取330mm，由表知，5級(jí)精度滾珠絲杠有效行程在315~400mm時(shí)，行程偏差允許達(dá)到25可見絲杠剛度足夠。本例中，絲杠的有效行程取330mm，由表知，5級(jí)精度滾珠絲杠506)穩(wěn)定性的驗(yàn)算根據(jù)公式取支承系數(shù)=2；由絲杠底徑d2=16.2mm求得截面慣性矩3380mm；壓桿穩(wěn)定安全系數(shù)K取3（絲杠臥式水平安裝）；滾動(dòng)螺母至軸向固定處的距離L取最大值415mm。代入公式，得Pa=27089N=F大于CC=7533N，故不會(huì)失穩(wěn)，滿足使用要求。6)穩(wěn)定性的驗(yàn)算517)臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算 對(duì)于絲杠有可能發(fā)生共振，需驗(yàn)算其臨界轉(zhuǎn)速，不會(huì)發(fā)生共振的最高轉(zhuǎn)速為臨界轉(zhuǎn)速，

其中20-1.2×3.175=16.19mm Lc為臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 f2為絲杠支承方式系數(shù)=3.927（一端固定，一端游動(dòng)） 代入數(shù)據(jù)得：nc=9428r/min 臨界轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)大于絲杠所需轉(zhuǎn)速，故不會(huì)發(fā)生共振7)臨界轉(zhuǎn)速的驗(yàn)算528）滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定 由以上驗(yàn)算可知，選用GDM2005型的絲杠，完全符合滿足所需要求，故確定選用該型號(hào)

8）滾珠絲杠的選型及安裝連接尺寸的確定53數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝調(diào)制做人：陶芮——工作臺(tái)模塊的裝配與調(diào)試數(shù)控機(jī)床的機(jī)械結(jié)構(gòu)裝調(diào)制做人：陶芮——工作臺(tái)模塊的裝配與調(diào)試54工作任務(wù)㈠工作臺(tái)的組成零件㈡工作臺(tái)的選型及其計(jì)算步驟立式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)臥式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)工作任務(wù)㈠工作臺(tái)的組成零件立式數(shù)控機(jī)床工作臺(tái)臥式數(shù)55㈠工作臺(tái)的概述及其組成工作臺(tái)含義：支撐工件通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成相應(yīng)的回轉(zhuǎn)、直線曲線、角度分度等運(yùn)動(dòng)，并配有夾緊裝置。功能：支撐工件傳遞運(yùn)動(dòng)定位基準(zhǔn)功能要求：尺寸容量形體尺寸應(yīng)能容納加工零件的最大輪廓尺寸性能要求靜剛度要高動(dòng)剛度要好溫度分布均勻受力合理耐磨性好㈠工作臺(tái)的概述及其組成工作臺(tái)含義：支撐工件通過傳動(dòng)機(jī)構(gòu)完成相56工作臺(tái)的組成工作臺(tái)螺釘支座定位銷大齒輪活塞步進(jìn)電機(jī)軸承螺栓底座擋塊液壓缸矩形工作臺(tái)彈簧工作臺(tái)的組成工作臺(tái)軸承57設(shè)計(jì)流程根據(jù)加工形式選型確定工作臺(tái)的參數(shù)支撐結(jié)構(gòu)傳動(dòng)形式（消隙機(jī)構(gòu)）潤(rùn)滑密封裝置定位結(jié)構(gòu)計(jì)算校核設(shè)計(jì)流程根據(jù)加工形式選型確定工作臺(tái)的參數(shù)支撐結(jié)構(gòu)傳動(dòng)形式（消58一.工作臺(tái)的形式根據(jù)機(jī)床的不同，工作臺(tái)有三種外型方形工作臺(tái):工作面上可加工V形，T形U型槽和圓孔，長(zhǎng)孔等.一般適用于鏜床鉆床銑床轉(zhuǎn)臺(tái)：適用于磨床立式車床專用機(jī)床移動(dòng)轉(zhuǎn)臺(tái)：

適用于鏜銑加工中心等一.工作臺(tái)的形式根據(jù)機(jī)床的不同，工作臺(tái)有三種外型59二.工作臺(tái)參數(shù)

HTK160x180面積mm1600×1800承重kg10000行程mm2000(選項(xiàng)1000,3000,4000)轉(zhuǎn)數(shù)r/min1移動(dòng)速度mm/min1-6000定位精度mm0.026B(4×90°)"18(4)重復(fù)定位精度mm0.015B(4×90°)"10(4)外形尺寸mm5000×2300×1110重量kg13000技術(shù)參數(shù)：承載、尺寸、行程、轉(zhuǎn)速、定位精度、移動(dòng)速度二.工作臺(tái)參數(shù)

HTK160x180面積mm1600×1860三. 支撐結(jié)構(gòu)臺(tái)面材料：以大型和重型化為目標(biāo)的機(jī)床，材料的力學(xué)性能起著決定性的作用；以超速、超精加工為目標(biāo)的現(xiàn)代化數(shù)控機(jī)床，其結(jié)構(gòu)材料還要求具備高的減震性、熱穩(wěn)定性和抗腐性等綜合的性能。灰鑄鐵材料：易于鑄造，且切削加工性好，制造成本低，并具有良好的耐磨性和減震性，是傳動(dòng)的機(jī)床結(jié)構(gòu)材料三. 支撐結(jié)構(gòu)臺(tái)面材料：以大型和重型化為目標(biāo)的機(jī)床，材料的61數(shù)控安裝于調(diào)試課件62四.定位機(jī)構(gòu)分度工作臺(tái)：分度工作臺(tái)的功能只是將工件轉(zhuǎn)位換面，和自動(dòng)換刀裝置配合使用，實(shí)現(xiàn)工件一次安裝能完成幾個(gè)面的多種工序，提高工作效率.分度工作臺(tái)的分度精度要求較高（普通級(jí)±10″精密級(jí)±5″高精密級(jí)±3″）常用的定位元件有插銷定位、反靠定位、齒盤定位和鋼球定位等幾種。齒盤可承受很大的外載，定位剛度高，精度保持性好。四.定位機(jī)構(gòu)分度工作臺(tái)：分度工作臺(tái)的功能只是將工件轉(zhuǎn)位換面，63數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)控圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。注：常用有轉(zhuǎn)動(dòng)角度的測(cè)量元件(圓光柵或圓感應(yīng)同步器)，由伺服電機(jī)控制使轉(zhuǎn)臺(tái)定位精度更高。分度定位機(jī)構(gòu)又分為：

插銷定位反靠定位齒盤定位鋼球定位數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)：除了分度和轉(zhuǎn)位的功能之外，還能實(shí)現(xiàn)數(shù)控圓周64⑴插銷定位基本定位機(jī)構(gòu)是定位銷和定位套。操縱定位銷的插入和拔出，有的是用杠桿或凸輪并與分度回轉(zhuǎn)、夾緊等動(dòng)作一起實(shí)現(xiàn)機(jī)械強(qiáng)制控制，有的則是用單獨(dú)的油缸控制。⑴插銷定位基本定位機(jī)構(gòu)是定位銷和定位套。操縱定位銷的插入和拔65⑵齒盤定位定位精度高、剛性好、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、改變分度工位時(shí)調(diào)整方便。在花盤底面和底座頂面上都裝有齒盤，由齒盤的嚙合使工作臺(tái)定位。工作臺(tái)轉(zhuǎn)位時(shí)，須將花盤抬起，使兩個(gè)齒盤脫開。注：承受軸向力，徑向力，切向力⑵齒盤定位定位精度高、剛性好、機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、改變分度工位時(shí)調(diào)整方66⑶反靠定位用兩個(gè)定位塊，一個(gè)固定不動(dòng)，另一個(gè)由彈簧和不動(dòng)定位塊的作用上下移動(dòng)。

缺點(diǎn)：移動(dòng)導(dǎo)向桿和導(dǎo)向套仍有磨損。⑶反靠定位用兩個(gè)定位塊，一個(gè)固定不動(dòng)，另一個(gè)由彈簧和不動(dòng)定位67(4)鋼球定位除了用一圈相互擠緊的鋼球代替了端面齒盤外，其分度傳動(dòng)的工作原理、分度延續(xù)時(shí)間、可調(diào)性及自動(dòng)化程度等，均與前面介紹的齒盤定位分度相似，分度精度高于齒盤。(4)鋼球定位除了用一圈相互擠緊的鋼球代替了端面齒盤外，其分68五、傳動(dòng)形式—兩種伺服電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)⒈靜壓蝸桿蝸母條副傳動(dòng)能滿足加工中心進(jìn)給元件沒有間隙、磨損小、剛度高、阻尼性好、傳動(dòng)效率高的要求,它是絲杠螺母機(jī)構(gòu)的一種特殊形式,適用于龍門鏜銑床、數(shù)控落地銑鏜床。其優(yōu)點(diǎn)表現(xiàn)在摩擦阻力小、使用壽命長(zhǎng)、抗振性能好,且有足夠的軸向剛度,蝸母條能無限接長(zhǎng)。五、傳動(dòng)形式—兩種伺服電機(jī)進(jìn)給機(jī)構(gòu)⒈靜壓蝸桿蝸母條副傳動(dòng)能滿69數(shù)控安裝于調(diào)試課件70滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)⒉滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置,一般應(yīng)用于機(jī)械加工的高速加工中心和經(jīng)濟(jì)型高速數(shù)控機(jī)床,它具有以下特點(diǎn)：①傳動(dòng)效率高,摩擦損失小;②給予適當(dāng)?shù)念A(yù)緊,可消除絲杠和螺母螺紋間隙;③運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象,傳動(dòng)精度高;④有可逆性;⑤磨損小,使用壽命長(zhǎng)。滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)⒉滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)71滾珠絲杠螺母副滾珠絲杠螺母副72齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)形式多應(yīng)用廣泛，其主要特點(diǎn)是：工作可靠傳動(dòng)比穩(wěn)定等。漸開線齒輪傳動(dòng)錐齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)齒輪傳動(dòng)形式多應(yīng)用廣泛，其主要特點(diǎn)是：工作可靠傳動(dòng)比73六、潤(rùn)滑密封裝置回轉(zhuǎn)部分的潤(rùn)滑：一般采用循環(huán)噴油潤(rùn)滑，可以沖掉傳動(dòng)過程中齒輪嚙合區(qū)的磨粒、減少磨損、延長(zhǎng)使用壽命、對(duì)渦輪蝸桿進(jìn)行很好的冷卻與潤(rùn)滑等。密封裝置：為防止工作過程中切屑與雜質(zhì)進(jìn)入旋轉(zhuǎn)臺(tái)，回轉(zhuǎn)部分與下箱之間要用密封圈封好，這樣還能起到潤(rùn)滑軸承的作用。密封圈：依靠密封件發(fā)生彈性變形，在密封接觸面上造成接觸壓力，接觸壓力大于被密封介質(zhì)的內(nèi)壓，則不發(fā)生泄漏，反之則發(fā)生泄漏。六、潤(rùn)滑密封裝置回轉(zhuǎn)部分的潤(rùn)滑：一般采用循環(huán)噴油潤(rùn)滑，可以沖74數(shù)控安裝于調(diào)試課件75七、計(jì)算校核數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的計(jì)算圓柱齒輪傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：材料選擇、精度及參數(shù)選擇、螺旋角選擇、齒寬系數(shù)確定、計(jì)算齒輪各個(gè)直徑、中心距、齒輪寬度、齒面接觸強(qiáng)度設(shè)計(jì)、校核彎曲疲勞強(qiáng)度等等。渦輪蝸桿傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算主要包括：渦輪蝸桿材料、硬度、頭數(shù)、齒數(shù)、螺旋升角、渦輪齒寬、彎曲疲勞強(qiáng)度校核、效率計(jì)算、熱平衡計(jì)算等等。七、計(jì)算校核數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)傳動(dòng)部分的計(jì)算76工作臺(tái)設(shè)計(jì)舉例圖臺(tái)面密封裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)底座靜壓塊工作臺(tái)設(shè)計(jì)舉例圖臺(tái)面密封裝置傳動(dòng)機(jī)構(gòu)底座靜壓塊77設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：立銑刀最大直徑的d=15mm，立銑刀齒數(shù)Z=3最大銑削寬度ac=15mm最大背吃刀量ap=8mm加工材料為碳素鋼或有色金屬X、Y方向的脈沖當(dāng)量=0.01mm

X、Z方向的定位精度均為±0.04mm工作臺(tái)面尺寸為250mm×250mm加工范圍為300mm×120mm工作臺(tái)空載進(jìn)給最快移動(dòng)速度：Vxmax=Vymax=1500mm/min，工作臺(tái)進(jìn)給最快移動(dòng)速度:加減速0.3s。例題解析設(shè)計(jì)一套供立式數(shù)控銑床使用的X-Y數(shù)控工作臺(tái)，主要參數(shù)如下：78設(shè)計(jì)主要步驟1確定設(shè)計(jì)總方案機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算計(jì)算切削力滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)

設(shè)計(jì)主要步驟79一、確定設(shè)計(jì)總方案

1、機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇

1）絲杠螺母副的選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過絲杠螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，需要滿足初選0.01mm脈沖當(dāng)量，因?yàn)槎ㄎ痪取?.04mm，對(duì)于機(jī)械傳動(dòng)要有一定的精度損失，大約是1/3-1/2的定位精度，現(xiàn)取為1/2，即是±0.02mm和±0.04mm的定位精度，滑動(dòng)絲杠副無法做到，只有選用滾珠絲桿副才能達(dá)到要求，滾珠絲桿副的傳動(dòng)精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長(zhǎng)、效率高、預(yù)緊后可消除反向間隙。

一、確定設(shè)計(jì)總方案

1、機(jī)械傳動(dòng)部件的選擇80

同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損失小，傳動(dòng)效率高，徑向尺寸結(jié)構(gòu)緊湊，軸向剛度高。由于定位精度不高，故選擇的調(diào)隙方式是墊片調(diào)隙方式，這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，裝卸方便。由于工作臺(tái)最快的移動(dòng)速度Vxmax=Vymax=1500mm/min所需的轉(zhuǎn)速不高，故可以采用一般的安裝方法，即一端固定，一端游動(dòng)的軸承配置形式。同時(shí)選用內(nèi)循環(huán)的形式，因?yàn)檫@樣摩擦損812）、導(dǎo)軌副的選用要設(shè)計(jì)數(shù)控銑床工作臺(tái)，需要承受的載荷不大，而且脈沖當(dāng)量小，定位精度高，因此選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小，不易爬行，傳動(dòng)效率高，結(jié)構(gòu)緊，安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。2）、導(dǎo)軌副的選用823）、伺服電機(jī)的選用選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)作為伺服電動(dòng)機(jī)后，可選開環(huán)控制，也可選閉環(huán)控制。任務(wù)書所給的精度對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)來說還是偏低，為了確保電動(dòng)機(jī)在運(yùn)動(dòng)過程中不受切削負(fù)載和電網(wǎng)的影響而失步，決定采用開環(huán)控制，任務(wù)書初選的脈沖當(dāng)量尚未達(dá)到0.001mm，定位精度也未達(dá)到微米級(jí)，空載最快移動(dòng)速度也只有1500mm/min,故本設(shè)計(jì)不必采用高檔次的伺服電機(jī)，因此可以選用混合式步進(jìn)電機(jī)，以降低成本，提高性價(jià)比。3）、伺服電機(jī)的選用834）、減速裝置的選用選擇了步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和滾珠絲桿副以后，為了圓整脈沖當(dāng)量，放大電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)矩，降低運(yùn)動(dòng)部件折算到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，可能需要減速裝置，且應(yīng)有消間隙機(jī)構(gòu)，如果要選用減速裝置，則應(yīng)選用無間隙齒輪傳動(dòng)減速箱。4）、減速裝置的選用842、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床上，其控制系統(tǒng)應(yīng)該具有輪廓控制，兩坐標(biāo)直線插補(bǔ)與圓弧插補(bǔ)的基本功能，所以控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成連續(xù)控制型。2）對(duì)于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的開環(huán)控制系統(tǒng)，選用MCS-51系列的8位單片機(jī)AT89S52作為控制系統(tǒng)的CPU，能夠滿足任務(wù)書給定的相關(guān)指標(biāo)。3）要設(shè)計(jì)一臺(tái)完整的控制系統(tǒng)，在選擇CPU之后，還要擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器，I/O接口電路，D/A轉(zhuǎn)換電路，串行接口電路等。4）選擇合適的驅(qū)動(dòng)電源，與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)配套使用。2、控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1）設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)準(zhǔn)備用在數(shù)控銑床85二、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇

1）工作臺(tái)外形尺寸及重量初步估算根據(jù)給定的有效行程,估算X向和Y向工作臺(tái)承載重量WX和WY。XY工作臺(tái)如圖所示:二、機(jī)械傳動(dòng)部件的計(jì)算和選擇

1）工作臺(tái)外形尺寸及重量初步86X向拖板(上拖板)尺寸為:長(zhǎng)*寬*高=320*270*40重量:按重量=體積*材料比重估算為:=N=270NY向拖板(下拖板)尺寸為:長(zhǎng)*寬*高=重量=N=320N上導(dǎo)軌(含電機(jī))估算重量為：240N夾具及工件重量:150NX-Y工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)部分總重量為:270N+320N+240N+150N=800N 按照下導(dǎo)軌上面移動(dòng)部件的重量來進(jìn)行估算。包括工件、夾具、工作平臺(tái)、上層電動(dòng)機(jī)、減速箱、滾珠絲杠副、直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副、導(dǎo)軌座等，估計(jì)重量約為800N。X向拖板(上拖板)尺寸為:87

2）計(jì)算切削力根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，加工材料為碳素鋼或有色金屬及如下參數(shù)：立銑刀最大直徑的d=15mm立銑刀齒數(shù)Z=3最大切削寬度=15mm最大背吃刀量=8mm設(shè)零件的加工方式為立式加工，采用硬質(zhì)合金銑刀，工件材料為碳素鋼。d=15mm的硬質(zhì)合金立銑刀最大的切削參數(shù)如下：每齒進(jìn)給量fz=0.1mm銑刀轉(zhuǎn)速n=300r/min立銑時(shí)切削力計(jì)算公式為：代入上式得：

2）計(jì)算切削力88采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值范圍如下：Ff/Fc=(1.0~1.2)取1.1/Fc=(0.2~0.3)取0.25Fe/Fc=（0.35~0.4）取0.38考慮逆銑時(shí)受力最大的情況，為了安全考慮這種最危險(xiǎn)的情況。由此可估算三個(gè)方向的銑削力分別為： （與絲杠軸線平行） （與工作臺(tái)面垂直） （與絲杠軸線垂直）考慮立銑，則工作臺(tái)受到垂直方向的銑削力，受到水平方向的銑削力分別為Ff和Ffn將水平方向較大的銑削力分配給工作臺(tái)的縱向，則縱向銑削力Fx，徑向銑削力為Fy。

采用立銑刀進(jìn)行圓柱銑削時(shí)，各銑削力之間的比值范圍如下：89

3)滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算1、工作載荷的計(jì)算工作載荷是影響導(dǎo)軌副壽命的重要因素，對(duì)于水平布置的十字工作臺(tái)多采用雙導(dǎo)軌、四滑塊的支承形式?？紤]最不利的情況，即垂直于臺(tái)面的工作載荷全部由一個(gè)滑塊承擔(dān)，則單滑塊所承受的最大垂直方向載荷為：

其中，移動(dòng)部件重量G=800N,外加載荷外加載荷得最大工作載荷

3)滾動(dòng)導(dǎo)軌的設(shè)計(jì)計(jì)算902、小時(shí)額定工作壽命的計(jì)算預(yù)期工作臺(tái)的工作壽命為5年，一年365天，取工作時(shí)間為360天，每天工作8小時(shí)，因此得到小時(shí)額定工作壽命2、小時(shí)額定工作壽命的計(jì)算913、距離額定壽命計(jì)算由公式，從而得到式中：為小時(shí)額定工作壽命。n為移動(dòng)件每分鐘往復(fù)次數(shù)（4—6）取5S為移動(dòng)件行程長(zhǎng)度，由加工范圍為300mm×120mm取330mm代入數(shù)據(jù)得：L=2851km.3、距離額定壽命計(jì)算924、額定動(dòng)載荷計(jì)算由公式從而得到：式中：Ca為額定動(dòng)載荷L為距離工作壽命，由上式可知為2851kmF為滑塊的工作載荷，由上式可知為668N代入數(shù)據(jù)得：Ca=5120N4、額定動(dòng)載荷計(jì)算935、產(chǎn)品選型根據(jù)額定動(dòng)載荷，選擇滾動(dòng)導(dǎo)軌，查滾動(dòng)導(dǎo)軌生產(chǎn)廠家，選用南京工藝裝備制造有限公司的GGB16BA型，相關(guān)尺寸如下所示可知其額定動(dòng)載荷C=6.07KN，大于4580N，故可知滿足要求。5、產(chǎn)品選型可知其額定動(dòng)載荷C=6.07KN，大于4580N94

4)滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)1、最大工作載荷的計(jì)算已知移動(dòng)部件總重量G=800N，按滾動(dòng)導(dǎo)軌計(jì)算，取顛覆力影響系數(shù)K=1.1，滾動(dòng)導(dǎo)軌上的摩擦系數(shù)u=0.0025—0.005,現(xiàn)取u=0.005，求得滾珠絲杠副的最大工作載荷：=1.1×1352+0.005×(307+468+800) =1495N

4)滾珠絲杠傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)算及校驗(yàn)952、最大計(jì)算動(dòng)載荷的確定設(shè)工作臺(tái)在承受最大銑削力時(shí)的最快進(jìn)給速度v=400mm/min，初選絲杠導(dǎo)程P=5mm,則此時(shí)絲杠轉(zhuǎn)速=v/P=80r/min。預(yù)計(jì)滾珠絲杠的工作5年,每年算360天，每天工作8小時(shí)，由此得使用壽命為：T=5×360×8=14400h，公式得：= 其中T——使用壽命14400h N——循環(huán)次數(shù) ——滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速80r/min 求得：≈69（）2、最大計(jì)算動(dòng)載荷的確定96受中等沖擊載荷取值范圍，現(xiàn)取，滾道硬度為60HRC時(shí)，硬度影響系數(shù)取值，由式代入數(shù)據(jù)得：≈7971N受中等沖擊載荷取值范圍973、規(guī)格型號(hào)的初選根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查網(wǎng)上生產(chǎn)該型號(hào)的生產(chǎn)廠家的資料，選擇濟(jì)寧博特精密絲杠制造有限公司生產(chǎn)的GDM系列2005-3型滾珠絲杠副，為內(nèi)循環(huán)固定反向器雙螺母墊片預(yù)緊式滾珠絲杠副，其公稱直徑為20mm，導(dǎo)程為5mm，循環(huán)滾珠為3圈×2系列，精度等級(jí)取5級(jí)，螺母安裝尺寸L=80mm，額定動(dòng)載荷為9309N，大于最大計(jì)算動(dòng)載荷Cc=7971,滿足要求。3、規(guī)格型號(hào)的初選根據(jù)計(jì)算出的最大動(dòng)載荷和初選的絲杠導(dǎo)程，查98名稱符號(hào)計(jì)算公式和結(jié)果

絲杠滾道公稱直徑d020螺距P5