立式超声微细电解加工机床系统设计

青岛科技大学本科毕业设计(论文)

LZ?l1?b1?b2 (2-22)

d2?d2m?1010F0LZFL?0.0390Z??mE?m(2-23)

?0.039400?(140?3)?8.346(mm)

1.25∴Pn?5;d2?18mm;Ca=5343N。

(7)计算Dn值:精度等级为2

(2-24)

?20?15?300?7000 ∴ 满足要求

(8)确定预紧力Fp:

(2-25)

?440/3?146.7(N)?0.1?5243N?524.3N ∴满足要求

(9)行程补偿C,预紧拉伸力FT: 取?t?2

(2-26)

?120?20?70?210mm ?t????t?LU (2-27)

?6?3?12?10?2?210?5.04?10 C???t??0.00504mm

Ft?Dn?d0?mmaxFP?Fmax/3LU?LX?2La?Ln?t?A?ELu?6????t?E(?d2245) (2-28)

)?1778.16N

?12?10?2?2.1?10(?21.224(10)滚珠丝杠安装方式为固定——固定,选用角接触球轴承。 (11)丝杠三维图如2-6。

图2-6 丝杠实体造型 Figure2-6 3D model of screw

丝杠螺纹部分长度lu等于工作台最大行程100mm,加螺母长度70mm加两端余程30mm, 即:lu=100+70+2×15=200mm。

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根据JB/T3162.4-93,确定轴端形式如图2-7。

图2-7 丝杠的轴端 Figure2-7 Shaft end of the screw

键尺寸为28×5×5。

丝杠的两端长度分别为b1=16mm;b2=14mm。∴ 丝杠两轴承之间长度为L=l1+b2+ b1=230m。 (12)寿命计算

滚珠丝杠的额定寿命为Lh?15000(h),数控钻床的滚珠丝杠精度为3级,精度系数

fa?1,数控钻床载荷较稳定,取载荷系数fw?1.1。由滚珠丝杠样本得:直径32mm螺距5mm的滚珠丝杠,额动载荷为Ca?13675N。滚珠丝杠的额定转速为nm?100(r/min),滚珠丝杠的预期寿命为:

Lh?1.67?104/nm(Cafa/Ffw)3=40107?15000h (13)效率计算

根据《机械原理》的公式,丝杠螺母副的传动效率η为:

tan?(2-30)

?tan(???)

' (2-29)

??式中?—螺旋导程角;

??arctanPh?d05?arctan?3.045?

??25??—当量摩擦角,设当量摩擦因数???0.0025;

(2-31)

???arctan???arctan0.0025?0.143?

则??tan3.045??0.955

tan(3.045??0.143?)。

(14)与丝杠配合螺母的相关参数如表2-4所示。螺母副实体造型如图2-8。

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表2-4 螺母的相关参数 Table2-4 Parameters of screw nut

螺纹滚道 螺杆 螺母

公称直径 螺距 接触角 钢球直径 螺纹滚道法面半径 偏心距 螺杆外径 螺杆内径 螺母螺纹外径 螺母螺纹内径

d0 25mm 5mm

450p α d R e d

d1

2.83mm

R?0.52dp?1.238mm

0.04mm 24.5mm 21.1mm 25.5mm 28.9mm

D

D1

图2-8 螺母副实体造型 Figure2-8 3D model of screw nut

2.3.5 轴承的选用及润滑

根据轴颈(d=20mm)选择轴承,确定轴承型号规格。由于角接触球轴承是与滚珠丝杠配套的专用轴承根据轴颈(d=20mm),查《中国机械工业标准汇编》GB/T292-94表(0)2系列,取d?20选7204B/DF轴承。其三维实体造型如图2-9所示。

图2-9 轴承实体造型 Figure2-9 3D model of bearing

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2.3.5.1轴承的润滑

在电解加工的过程中,轴承的旋转速度并不大,因此本文选用脂润滑。润滑脂的性能指标如下:

(1)滴点:指在规定的条件下加热,达到一定流动性时的温度。它大体上可以决定润滑脂的使用温度(滴点比使用温度高15~30度)。

(2)锥入度:指在规定的温度和负荷下试验锥体在5s内自由垂直刺入油脂中的深度(单位为1/10mm)。它是润滑脂稠度和软硬程度的衡量指标。

(3)胶体安定性(析油性):指在外力作用下润滑脂能在其稠化剂的骨架中保存油的能力,用分油量来判定。当润滑脂的析油量超过5%~20%时,此润滑脂基本上不能使用。

(4)氧化安定性:指在储存和使用中抵抗氧化的能力。

(5)机械安定性:指在机械工作条件下抵抗稠度变化的能力。机械安定性差,造成润滑脂的稠度下降。

(6)蒸发损失:指在规定条件下,其损失量所占总量的百分数。它是影响润滑脂使用寿命的一项重要因素。

(7)抗水性:指在水中不溶解、不从周围介质中吸收水分和不被水洗掉等的能力。 (8)相似粘度:指其非牛顿流体流动时的剪应力与剪速之比值。转速高时其粘度低,反之则粘度较大。

选择润滑脂时,主要应考虑摩擦副的工况(负荷、速度、温度)、工作状态(连续运转、断续运转、有无振动和冲击等)和工作环境(湿度、气温、空气污染程度等)要注意以下事项:

(1)润滑脂的使用温度应至少低于其滴点20-30度。在使用温度高时,应选择抗氧化性能好、蒸发损失小和滴点高的脂;在使用温度低时,应选择低启动矩、相似粘度小的脂,如以合油为基础油的脂。

(2)所选的润滑脂应与被润滑摩擦副的使用速度相适应。在高转速时,要选用低粘度基础油制成的锥入度较大的润滑脂;对于低速用的脂,应选择以高粘度基础油制成的高锥入度牌号的润滑脂。

(3)所选润滑脂应与负荷大小相适应。重负荷时,应选择基础油粘度高、稠化剂含量高的润滑脂。负荷特别大时,应注意选择加有极压添加剂或填料(二硫化钼、石墨)的润滑脂;中低负荷时,一般选用2号稠度皂纤维结构短、中等粘度基础油的润滑脂。

(4)所选润滑脂应与所使用的环境条件相适应。在空气潮湿或与水接触的环境下,应选用如钙基、锂基、复合锂基等抗水性好的脂;尘埃多时,应选择较稠硬(即牌号高一些)的脂,这样密封性较好,可防止杂质混入摩擦副中。在强化学介质环境下,应选用如氟碳润滑脂这样的抗化学介质的合成油润滑脂。

(5)所选润滑脂应与摩擦副的供脂方式相适应。属集中供脂时,应选择00-1号润滑脂;对于定期用脂枪、脂杯等加注脂的部位,应选择1~3号润滑脂;对于长期使用而不换脂的部位,应选用2号或3号润滑脂。

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