普通车床进给系统数控化改造设计

（1）疲劳强度计算

滚珠丝杠的当量动载荷Cm为:

Cm?式中

L——工作寿命，L?3LfwfmfH fa60nT60?V快?1000T??750(106转)。n为丝杠转速，6610Ph?10Ph为导程

T为实用时间寿命，数控机床取T?15000(h)。

fw——运载系数，取1.2；

fa——精度系数，取1

fH---硬度系数，取1

因此滚珠丝杠的当量动负荷：

Cm?3LfwfmfHfa3?750?1430.878?1.2?1?15698.6N

1由该当量动载荷应小于丝杠的额定动负荷，且使用条件为纵向进给，故选择丝杠CMD3206-3。 （2）刚度验算

滚珠丝杠的刚度按照下式校核：

???1??2??3????

丝杠的支撑方式为两端端固定。 故丝杠拉压弹性位移：

Fl1439.878?1284?1?m1??3.6um

?4AE4?（32）2?2.1?1054其中：l1?1.2S?10T?1.2?1000?14?6?1284mm

丝杠副內滚珠与滚道的接触变形:

?2?Fm1439.878??1.52?m， k2950其中k2是预紧力为额定载荷的1/3时的接触刚度，查手册得k2=950N/um。

滚动轴承的接触变形：

?3?0.52（

12/31/3）?F， mDwZ29

普通车床进给系统数控化改造设计

初选推力球轴承51106,T=11，D=47，d=30；

T?(D?d) Dw??5.5mm，Z??3?18，代入上式得，?3?7.24?m

2T丝杠精度取4级，故???1??2??3?12.36?????16，合格。

3.2.4、交流伺服电机的选择

（1）负载转矩ML

ML?180???Fm ??式中

?—— 电机到丝杠的总传递效率，查机械设计手册取齿轮传递效率为

0.99，滚动轴承0.99，推力轴承0.99，联轴器0.99

s5导程角：??tan?1()?tan?1()?4.550。

?d??20效率： ??tan?tan4.550??0.965 'tan(???)tan(4.550?10)因此总效率：?总?0.99?0.994?0.99?0.965?0.908

故

?Fm1800.01?10?3?1439.878ML?????1.21N?m

????0.75?0.909180（2）滚珠丝杠副预紧引起的附加转矩M0 式中

M0?180K???F0?

??1F0——丝杠螺母的预紧力，F0?Fm?478N，

3K ——预紧螺母内部的摩擦系数，取0.2

180K???F01800.2?0.01?10?3?478M0?????0.073N?m

???0.75因此

（3）加速度转矩Ma

Ma?f1?f0)J

180t(??式中

f1—— 电机工作频率。

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普通车床进给系统数控化改造设计

切削进给时：f1?v进?1000?360?i?2500Hz

60Ph?0.75空行程时：f1?v进?1000?360?i?8333Hz

60Ph?0.75f0——突跳起动频率,f0?200Hz。

t ——加速时间,t?0.1s。 Ph----为导程。 I------传动比。

对于一级齿轮传动系J ——传动系统折算到电机轴上的等效转动惯量。

统，按下式计算：J?(J0?J1)?(Z12180?2)[(J2?J3)?m()] Z2?d式中，J0为电机转子惯量；对于材料为钢的圆 柱形零件，其转动惯量可按下式计算：J?7.8?10?4D4L

齿轮转动惯量：

J1?7.8?10?4?5.64?2?1.534?10?4kg?cm2

J2?7.8?10?4?74?2?3.75?10?4kg?m2

丝杆转动惯量：

J3?7.8?10?4?3.24?128.4?10.5?10?4kg?m2

电机初选为GS系列，120MB075A型号

电机转子惯量J0为13.2kg.cm2,额定转矩M为7.16N.m

J?13.2?10?4?3.75?10?4352180?0.01?10?32?4?4?()?(10.5?10?1.534?10)?120?()?3.65?10?328??0.75 切削进给时：

Ma?空行程时：

??0.75180?(2500?200)?3.65?10?3?1.099N?m 0.18333?200)?3.65?10?3?3.886N?m 0.1Ma???0.75180?(故总转矩：

M?1.21?0.073?3.886?5.169N?m

交流伺服电机M'=1.1M~1.5M=5.686N.m~7.753N.m 所选电机的额定转矩在M'范围内，能够满足要求。

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普通车床进给系统数控化改造设计

3.3横向进给伺服系统机械部分的计算与选型

进给伺服系统机械部分的计算与选型内容包括：计算切削力、滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。

已知条件： 工作台重量： 滚珠丝杆导程： 行程： 脉冲当量： 快速进给速度： 切削进给速度： 时间常数：

W＝450（粗估）

T＝5~10mm（后面取的5mm） S＝270mm ?＝0.005mm

V快＝2.5m/min V进＝1m/min

t≤100ms

3.3.1、传动计算

uT 360其中： α——步距角（本设计取0.75?），

?——脉冲当量（本设计是0.005mm） T——丝杠螺距（本设计取5mm）。

??3600.01?360所以 u???0.48

??T0.75?6确定齿轮参数： 取 Z1=24mm,Z2=50，b=20mm 则 d1=mZ1=1.5x24=36mm

d2=mZ2=1.5x50=75mm b=20mm

???3.3.2、切削力计算

横向进给量为纵向的进给量的1/2，则切削力也约为纵向的1/2.

3.3.3、滚珠丝杠设计计算

横向进给量为纵向的1/2，则切削力约为纵向的1/2.

三角形—矩形综合导轨车床的轴向力按下列实验公式计算：

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