1、 数控铣床纵向进给轴设计数控铣床纵向进给轴设计 The Design of the Longitudinal Axis CNC Milling Machine The Design of the Longitudinal Axis CNC Milling Machine 班班 级级: : 组组 员员: : 指导老师：指导老师： 20112011 年年 7 7 月月 2 目录目录 课程设计任务要求3 设计计算4 工作台部件的装配图设计10 滚珠丝杠螺母副的承载能力校验10 计算机械传动系统的刚度11 驱动电动机的选型与计算13 机械传动系统的动态分析17 机械传动系统的误差计算与分析18 确定滚
2、珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号19 设计总结 组员分工 参考文献 致谢词 3 课程设计任务要求课程设计任务要求 1.1.技术要求技术要求 工作台、工作和夹具的总质量 m=840kg，其中，工作台的质量 m0=440kg；工作台最大行程 LP=550mm；工作台快速移动速度 Vmax=15000mm/min；工作台采用滚动直线导轨，导轨的动摩擦系数 =0.01、静摩擦系数0.01；工作台的定位精度为 25m,重复定位 精度为 18m；机床的工作寿命为 20000h（即工作时间为 10 年） 。 机床采用主轴电动机，额定功率 PE=5kw，机床采用端面铣刀进行强 力切削，铣刀直径 D=100mm
3、，主轴转速 n=300r/min，切削状况如下 表所示： 切削方式 进给速度（m/min） 时间比例（%） 备 注 强力切削 0.6 10 主电动机满功率条件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速进给 15 10 空载条件下工作台快速进给 2.2.总体方案设计总体方案设计 为了满足以上技术要求，采用以下技术方案。 （1）工作台工作面尺寸（宽度长度）确定为 400mm1200mm。 （2）工作台导轨采用滚动直线导轨。 （3）对滚珠丝杠螺母副进行预紧。 （4）采用伺服电动机驱动。 （5）采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。 4 设计计算设计计算 1主切
4、削力及其切削分力计算 （1）计算主切削力 FZ。 根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削 （铣刀直径 D=100mm） ， 主轴具有最大扭矩并能传递主电动机的全部 功率， 此时铣刀的切削速度为： V= 601000 D n = 3.14100300 601000 m/s=1.57m/s 若机械效率m=0.8，则可以计算主切削力 FZ： FZ= mE P v 103= 0.85 1.57 103N=2547.77N （2）计算各切削分力。 工作台纵向切削力 Fl、横向切削力 Fc和垂直切削力 Fv分别为： Fl=0.4FZ=0.42547.77N=1019.11N Fc=0.95
5、FZ=0.952547.77N=2420.38N Fv=0.55FZ=0.552547.77N=1401.27N 2.导轨摩擦力的计算 （1） 在切削状态下的导轨摩擦力 F， 此时导轨摩擦系数=0.01， 查得导轨紧固力 fg=75N，则 F=（W+fg+Fc+Fv） =0.01(8200+75+2420.38+1401.27) =120.27N （2） 计算在不切削状态下的导轨摩擦力 F0和导轨静摩擦力 F0。 F0=（W+fg）=0.01(8200+75)N=82.75N F0=F0=82.75N 5 3.计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力 （1）计算最大轴向负载力 Famax。 Famax=Fl +F=(1019.11+120.97)N=1140.08N （2）计算最小轴向负载力 Famin。 Famin= F0=82.75N 4.滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算 1）确定滚珠丝杠的导程 L0 根据已知条件，取电动机的最高转速 nmax=1500 4000r/min 得： L0= m ax m ax v in = 15000 11500 mm=10mm 2)计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷 （1）估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷，见下表： 立式加
