立式加工中心工作臺(tái)X軸Y軸進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)

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1、 一、概述 1.1 數(shù)控機(jī)床進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的特點(diǎn) 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)是數(shù)字控制的直接對(duì)象，不論是點(diǎn)位控制還是輪廓控制，工件的最后坐標(biāo)精度和輪廓精度都受到進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)精度、靈敏度和穩(wěn)定性影響。為此，數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)一般具有以下特點(diǎn)。 1）摩擦阻力小 為了提高數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能和運(yùn)動(dòng)精度，必須減小運(yùn)動(dòng)件數(shù)間的摩擦阻力和動(dòng)、靜摩擦力之差。為滿足上述要求，在數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中，普遍采用滾珠絲杠螺母副、靜壓絲杠螺母副；滾動(dòng)導(dǎo)軌、靜壓導(dǎo)軌和塑料導(dǎo)軌。與此同時(shí)，各運(yùn)動(dòng)部件還考慮有適當(dāng)?shù)淖枘?，以保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 2）傳動(dòng)精度和剛度高

2、 進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)精度和剛度，從機(jī)械結(jié)構(gòu)方面考慮主要取決于傳動(dòng)間隙和絲杠螺母副、蝸輪蝸桿副及其支撐結(jié)構(gòu)的精度和剛度。傳動(dòng)間隙主要來自傳動(dòng)齒輪副、蝸輪副、絲杠螺母副及及其支撐部件之間，因此進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)廣泛采取施加預(yù)緊力或其他消除間隙措施?？s短傳動(dòng)鏈和在傳動(dòng)鏈中設(shè)置減速裝置。加大絲杠直徑以及對(duì)絲杠螺母副、支承部件、絲杠本身施加預(yù)緊力是提高傳動(dòng)剛度的有效措施。 3）運(yùn)動(dòng)部件慣量小 運(yùn)動(dòng)部件的慣量對(duì)伺服機(jī)構(gòu)的啟動(dòng)和制動(dòng)特性有影響，尤其是處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的零部件。因此，在滿足部件強(qiáng)度和剛度的前提下，盡可能減小運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量、減小旋轉(zhuǎn)零件的直徑和質(zhì)量。以降低其慣量。 1.2 設(shè)計(jì)內(nèi)容及

3、要求 設(shè)計(jì)立式加工中心工作臺(tái)（ X 軸、 Y 軸）進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng) 1） 工作臺(tái)、工件和夾具總質(zhì)量 m=1200kg（所受重力 N=12000N）選取工作臺(tái)質(zhì)量 m 0 800kg ( 所受重力 N 0 8000N ) 工作臺(tái)最大行程 LP 600mm 2） 工作臺(tái)快速進(jìn)給速度 Vmax 2000mm / min 3） 工作臺(tái)采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌， 導(dǎo)軌的動(dòng)、靜摩擦系數(shù)均為 u 0 0.1工作臺(tái)定位精度 20 m ， 重復(fù)定位精度為 8 m ，機(jī)床壽命為 20000h（10 年） 4）

4、 機(jī)床主軸伺服電動(dòng)機(jī)，額定功率 PE 6.5kW 5） 機(jī)床采用斷面銑刀進(jìn)行強(qiáng)力切削，銑刀直徑 D 125mm，主軸轉(zhuǎn)速 n 272r / min ，切削 狀況如表所示 表 1 立式加工中心切削情況 切削方式 進(jìn)給速度（ m/min） 時(shí)間比例（％） 備注 強(qiáng)力切削 0.6 10 主電動(dòng)機(jī)滿功率條件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速進(jìn)給 20 10 空載條件下工作臺(tái)快速進(jìn)給 總體設(shè)計(jì)方案 1）工作臺(tái)工作面尺寸確定， 長(zhǎng) 寬 =400m

5、m 1200mm 2）工作臺(tái)導(dǎo)軌采用滾動(dòng)直線導(dǎo)軌 3）對(duì)滾球絲杠螺母副進(jìn)行預(yù)緊 4）采用伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng) 5）采用錐環(huán)套筒聯(lián)軸器將伺服電動(dòng)機(jī)的 二、設(shè)計(jì)計(jì)算 2.1 主切削力及其切削分力計(jì)算 1）計(jì)算主切削力 FZ 主軸具有最大扭矩并且能傳遞主電動(dòng)機(jī)全部功率，此時(shí)切削速度為 Dn 3.14 125 10 3 272 v 60 m / s 1.78m / s 60 取機(jī)械效率 m 0.8 ，則由 [1] 中式（ 2-6 ）得 Fz mPE 10

6、3 0.8 6.5 103 N 2.92 103 N v 1.78 2）計(jì)算各切削分力 由[1] 表（ 2-1 ）得 縱向切削力 F1 0.4 Fz 1.17 103 N 橫向切削力 Fc 0.95Fz 2.77 103 N 垂向切削力 Fv 0.55Fz 1.61 103 N 2.2 導(dǎo)軌摩擦力計(jì)算 1）由 [1]  式（ 2-8a ）計(jì)算切削狀態(tài)下的導(dǎo)軌摩擦力  F ，此時(shí)導(dǎo)軌摩擦系數(shù)  0.01 。查 [1] 表（ 2-3 ）得，  fg  1

7、00N F (W  f g  Fc  Fv)  0.01 (12000  100  2770  1610)  164.8N 2）由 [1] 式（ 2-9a ）得 不切削狀態(tài)下導(dǎo)軌摩擦力 F 0 (W f g ) 0.01 (12000 100) N 121N 導(dǎo)軌靜摩擦力 F0 F 0 121N 2.3 計(jì)算滾球絲杠螺母副的軸向負(fù)載力 1）由 [1] 式（ 2-10a ） 最大軸向負(fù)載力 Fa max F1 F (117

8、0 166.8) N 1136.8N 2）由 [1] 式（ 2-11a ） 最小軸向負(fù)載力 Fa min F 0 121N 2.4 滾珠絲杠的動(dòng)載荷計(jì)算與直徑估算 1）確定滾珠絲杠的導(dǎo)程 L 電動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速 nmax 2000r / min ，由 [1] 式（ 2-10 ）得 L0 vmax 10mm in max 2) 計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速和平均載荷 （ 1）估算在各種切削方式下滾珠絲杠的軸向載荷，將結(jié)果填入表 [2] 表 2 立式加工中心滾珠絲杠的計(jì)算

9、 （ 2）計(jì)算滾珠絲杠螺母副在各種切削方式下的轉(zhuǎn)速 ni v1 0.6 r / min 60r / min n1 10 10 3 L0 v2 0.8 r / min 80r / min n2 10 10 3 L0 v3 1 r / min 100r / min n3 10 10 3 L0 v4 20 3 r / min 2000r / min n4 10 10 L0 （3）由 [

10、1] 式（ 2-17 ）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均轉(zhuǎn)速 nm nm q1 n1 q2 n2 L qn nn 100 100 100 ( 10 60 30 80 50 100 10 2000) r / min 280r / min 100 100 100 100 （4）由 [1] 式（ 2-18 ）計(jì)算滾珠絲杠螺母副的平均載荷 Fm 。 Fm3 F13 n1 q1 F23 n2 q2 LFn3 nn qn nm 10

11、0 nm 100 nm 100 3 1136.83 60 10 348.36 3 80 30 177.84 3 100 50 1213 2000 10 N 280 100 280 100 280 100 280 100 3 1136.83 0.021 348.363 0.086 177.843 0.179 1213 0.714N 332.5N 3）確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷 Cam （1）由預(yù)定工作時(shí)間按 [1] 式（ 2

12、-15 ）計(jì)算。查 [1] 表(2-28) 得載荷性質(zhì)系數(shù) fw 1.3 。查[1] 表（2-29 ）滾珠絲杠的精度等級(jí)為 2 級(jí)，取精度系數(shù) fa 1 ，查表 [1] （2-30 ），一般情況下可 靠性達(dá) 97%，取可靠性系數(shù) f c 0.44 ， C 3 Fm f w 60nmLh 100 f a fc am1 3 60 280 20000 332.5 1.3 N 6829.602N 100 1 0.44 （2）因?qū)L珠絲杠螺母副將實(shí)施預(yù)緊，所以可按 [1] 式（ 2-21 ）估

13、算最大軸向載荷。查表（2-31 ）得預(yù)加載荷系數(shù) f e 4.5 ，則 Cam2 f eFa max 4.5 1136.8 N 5115.6 N （3）確定滾珠絲杠預(yù)期的額定動(dòng)載荷 Cam 。 取以上兩種結(jié)果的最大值，即 Cam 6829.602 N 。 4）按精度要求確定允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 d2m 。 （1）根據(jù)定位精度和重復(fù)定位精度的要求估算允許的滾珠絲杠的最大軸向變形。 已知工作臺(tái)的定位精度為 20 m ，重復(fù)定位精度為 8 m ，根據(jù) [1] 式（2-23 ）、（ 2-24

14、 ）以及定 位精度和重復(fù)定位精度的要求，得 max1 (1 : 1) 8 m (2.67 : 4) m 3 2 max 2 ( 1 : 1) 20 m (4 : 5) m 5 4 取上述計(jì)算結(jié)果的最小值，即 max 2.67 m 。 （2）估算允許的滾珠絲杠的最小螺紋底徑 d2 m 。 本機(jī)床工作臺(tái)（ X 軸）滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用一端固定方式，一端的游動(dòng)支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為 L

15、行程 安全行程 +2 余程 螺母長(zhǎng)度 支承長(zhǎng)度 (1.2 : 1.4)行程 （25 : 30） L 。 取 L 1.4 行程 30L0 (1.4 600 30 10) mm 1140mm 又 F0 Fu 0 121N ，由 [1] 式（ 2-25）得 d2m 0.078 F0 L 0.078 121 1140mm 17.66mm max 2.67 5）初步確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 根據(jù)計(jì)算所得的 L0 、 Cam 、 d2m ，由 [1] A-3 選型號(hào)為 FFZD4010-3 的滾

16、珠絲杠螺母副 ,其公稱直徑 d0 、基本導(dǎo)程 L0 、額定動(dòng)載荷 C a 和絲杠底徑 d2 如下： d0 40mm, L0 10mm Ca 30kN Cam d2 34.3mm d2m 故滿足要求。 6）確定滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊力 Fp 由[1](2-29) 得 Fp 1 Fa max 1 1136.8 378.93 N 3 3 7）確定滾珠絲杠螺母副支撐用軸承的規(guī)格型號(hào) ⑴由公式計(jì)算軸承所承受的最大軸向載荷 FBmax 。 FBmax Famax 1136.

17、8N ⑵計(jì)算軸承的預(yù)緊力 FB p 。 FBp  1 FBmax 3  378.93 N ⑶計(jì)算軸承的當(dāng)量軸向載荷 FBam 。 FBam FBp Fm 378.93 332.5 711.43 N ⑷由 [1] 式 (2-15) 計(jì)算軸承的基本額定動(dòng)載荷 C 。 已知軸承的工作轉(zhuǎn)速與滾珠絲杠的當(dāng)量轉(zhuǎn)速 nm 相同 n nm 280r / min ，軸承所承受的當(dāng) 量軸向載荷 FBa FBam 711.43N ，軸承的基本額定壽命 Lh 20000h 。 軸承的

18、徑向載荷 Fr 和 軸向載荷 Fa 分別為 Fr FBam cos60o 355.725N F F Bam sin60 o 616.12N a 因?yàn)?Fa 1.732 2.17 ，所以查 [1] 表(2-25) 得，徑向系數(shù) X=1.9 ，軸向系數(shù) Y=0.54 ，故 Fr p XFt YFa (1.9 355.725 0.54 616.12) N 1008.58 N C P 3 60nLh 1008.58 3 60 2

19、80 20000 N 7011.71N 100 100 ⑸確定軸承的規(guī)格型號(hào)。查 [1] 附表（ A-2 ） 因?yàn)闈L珠絲杠采用一端固定， 一端游動(dòng)支承方式， 所以將在固定端選用 60角接 觸球軸承組背對(duì)背安裝，以承受兩個(gè)方向的軸向力，由于滾珠絲杠螺紋底徑 d2 34.3mm ，所以選取軸承 內(nèi)徑 d 30mm，以滿足滾珠絲杠結(jié)構(gòu)需要。查《手冊(cè)》取型號(hào)為 760206TNI/P4DFA ，尺寸（內(nèi)徑 外 徑 寬 度 ） 為 30mm 62mm 16mm 的 角 接 觸 球 軸 承 選 用脂 潤(rùn)滑 ，該 軸承 的負(fù) 載能 力

20、 FBP 1450 FBP 378.93 N 。在油脂潤(rùn)滑狀態(tài)下的相對(duì)轉(zhuǎn)速為 2200 r min nmax 2000 r min ， 故滿足要求。軸承的額定動(dòng)載荷 C 26000n C7011.71N 故滿足要求 三、工作臺(tái)部件的裝配圖設(shè)計(jì) 圖 1 、工作臺(tái) (X 軸 ) 部件裝配圖

21、 圖 2 、工作臺(tái)零件圖、 圖 3 立式加工中心工作臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖 四、滾珠絲杠螺母副林解壓縮在和 Fc 的校驗(yàn) 4.1 滾珠絲杠螺母副林解壓縮在和 Fc 的校驗(yàn) 由工作臺(tái)計(jì)算簡(jiǎn)圖，滾珠絲杠螺母副的最大受力長(zhǎng)度L1 766mm 。絲杠桿水平安裝時(shí)， k1 1 ，查表 2-44，取 k 2

22、 2 由式 2-35 得 3 d2 4 Fc k1k 2 2 157263.41N L1 求工作臺(tái)滾珠絲杠最大軸向壓縮載荷為Fmax 1136.8N 遠(yuǎn)小于臨界載荷 Fc 的值，故滿足 要求 4.2. 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速 nc 的校驗(yàn) 由圖 3 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度 L2 780mm 其彈性模量 E 2.1 105 MP 已知 a 材料密度 1 7.8 10 5 N mm3 重力加速度 g 10

23、 103 mm s2 。安全系數(shù) k1 0.8 ，由表取 g 3.927 滾珠絲杠的最小慣性矩為 4 3.14 4 4 I 64 d2 64 34.3 67909mm 滾珠絲杠最小截面積 A 4 d2 2 923.54mm2 由 公 式 2-26 得 60 2 EI 60 3.9272 2.1 10567909 9.8 10 3 nc k1 2 L2 A 0.8 2 3.14 7

24、802 7.8 10 5 923.54 8533r min 工作臺(tái)滾珠絲杠額定動(dòng)載荷 Ca 30000 N ，軸向載荷 =1136.8N 運(yùn)轉(zhuǎn)條件函數(shù) fw 1.2 ， 滾珠絲杠轉(zhuǎn)速 n 2000 r min 根據(jù)公式 2-37 或 2-38 得 Ca 3 L L 106 10.64 109 r Lh 88667h Fa fw 60n 一般來講在設(shè)計(jì)數(shù)控機(jī)床時(shí)，應(yīng)保證滾珠絲杠

25、螺母副的總工作壽命 Lh 2000h 故滿足要 求 五、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度計(jì)算 5.1. 機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度計(jì)算 (1) 計(jì)算滾珠絲杠的拉壓剛度 k s 本機(jī)創(chuàng)工作臺(tái)支撐方式為一端固定一端游動(dòng)， 由圖 3 可知，滾珠絲杠的螺母中心至固定端 支 撐 中 心 距 離 a LY 時(shí) ， 滾 珠 絲 杠 具 有 最 小 拉 壓 剛 度 kSmin ， 有 公 式 2-43a 得 d2 2 E k Smin 253.42 N m 當(dāng) a LJ 166mm 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最大拉壓剛度 4LY

26、 k Sm ax 由公式 2-43b 得 k Smax 1162.59 N m (2) 計(jì)算滾珠絲杠支撐的剛度 k b 已知軸承接觸角  60。，滾動(dòng)體直徑  d  - 7.144mm ，滾動(dòng)體個(gè)數(shù)  Z=17，軸承的最大軸向 工作載荷  FBmax   由表  2-45 和表  2-46  得： k b  2 2.34  3 dQ Z 2 FBmax sin 5  496.04 N 

27、m (3) 計(jì)算滾珠絲杠與軌道的接觸剛度 k c 查附表 A-3 得滾珠絲杠的剛度 k=973 N m .額定動(dòng)載荷 Ca 30000 N ，滾珠絲杠上所承受 最大軸向載荷 Famax 1136.8N ，由公式 2-46b 得 1 3 k c k Famax 704.1N m 0.1Ca （4）計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 k 由 公 式 2-47a 傳動(dòng)系統(tǒng)綜合拉壓剛度最大值為 1 1 1 1 0.0043 即 k max

28、ksmax ks k c k max 231N m 故 k min 135.46 N m 5.2.滾珠絲杠螺母副的扭轉(zhuǎn)剛度計(jì)算 由圖 1 知扭矩作用點(diǎn)之間的距離 L2 1048mm ，剪切模量 G=8.1 104 M pa 滾珠絲杠底徑 d2 34.3mm 故由公式 2-48 得 d2 4G k 10497.35 N m rad 32L2 六、驅(qū)動(dòng)電機(jī)的造型與計(jì)算 6.1．計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載慣量 （1）計(jì)算滾珠絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jr

29、 已知滾珠絲杠的密度 7.8 10-3 kg cm3 故由公式得 n J r 0.78 10-3 D 4 j Lj 18.84kg cm 2 j 1 （2）計(jì)算聯(lián)軸器的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 J0 J0 0.78 10-3 D 4 - d4 L 7.39 kg cm2 （3）由公式 2-65 計(jì)算折算到電動(dòng)機(jī)軸上的移動(dòng)部件轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 Jd 2 Jd m L 30.43kg cm2 2 (4)由公式 2-66 計(jì)算加在電動(dòng)機(jī)軸上總的負(fù)載轉(zhuǎn)動(dòng)慣

30、量 Jd Jr J0 J L 56.66 kg cm2 6.2 計(jì)算這算電動(dòng)機(jī)軸上的負(fù)載力矩 （ 1）由公式 2-54 計(jì)算怯薛負(fù)載力矩 Tc 切削狀態(tài)下坐標(biāo)軸的軸向負(fù)載力 Fa Famax 1136.8N 電動(dòng)機(jī)每轉(zhuǎn)一圈，機(jī)床執(zhí)行部件在軸 向移動(dòng)距離 L 10mm 0.01mm ，緊急給傳動(dòng)系統(tǒng)總效率 0.90 Fa L 2.01N m 則 Tc 2 （2）由 [1] 式（ 2-55 ）計(jì)算摩擦負(fù)載力矩 F 0 L 121 0.01 g ，故 T

31、f 2 3.14 0.9 0.21N m 2 F 0 L 121 0.01 T 2 3.14 0.21ngm 2 0.9 （3）由 [1] 式（ 2-56）計(jì)算由滾珠絲杠的預(yù)緊力而產(chǎn)生的附加負(fù)載力矩 Tf 滾珠絲杠螺母副 的預(yù)緊力 Fp 372.2 N ,滾珠絲杠螺母副的基本導(dǎo)程 L1 10 mm 0.01m 滾珠絲杠螺母副效率 0 0.94 ，則 Tf F 0L (1 0 ) 2 0.08N gm 2 6.

32、3 計(jì)算機(jī)坐標(biāo)軸折算到電動(dòng)機(jī)軸上各種所需的力矩 （1）由 [1] 式（ 2-58）計(jì)算線性加速力矩 T a1 已知機(jī)床執(zhí)行部件以最快速度運(yùn)行時(shí)， 電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速為 nmax 2000 r min ，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量為 Jm 62kg ? cm2 。坐標(biāo)軸負(fù)載慣量 J d 56.66kg ? cm2 ，進(jìn)給伺服系統(tǒng)的位置環(huán)增益 K s 20 HZ ，則加速時(shí)間 ta 3 0,15s 。 K s 故： T a 2 nmax ( Jm )(1 ksta) =15.73Nm 60 980ta

33、 J d e （2）由 [1] 式（ 2-59）計(jì)算階躍加速力矩 1 1 0.05s 加速時(shí)間 ts K s20 2 nmax 故 T a 60 980ta ( J m Jd ) 49.69Nm （3）計(jì)算坐標(biāo)軸所需的折算到電動(dòng)機(jī)軸上的各種力矩 ①由 [1] 式（ 2-61）計(jì)算線性加速度時(shí)的空載啟動(dòng)力矩 T q Ta1 T T f 15.73 0.21 0.08 16.02Nm ②

34、由 [1] 式（ 2-61）計(jì)算階躍加速度時(shí)的空載啟動(dòng)力矩 T q T ap T T f 49.69 0.21 0.08 49.98Nm ③由 [1] 式（ 2-57a）計(jì)算空載時(shí)的加速力矩 T kg T T f 0.21 0.08 0.29Nm ④由 [1] 式（ 2-57）計(jì)算切削是工進(jìn)力矩 TGJ T c T f 2.01 0.08 2.09Nm 6.4 選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) （1）選擇驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的型號(hào) 根據(jù)以上計(jì)算和 [1] 式（ 2-4），選擇 FANUC 12

35、 系列交流伺服電動(dòng)機(jī)。主要技術(shù)參數(shù)： 3000i 額定功率 3Kw 。 額定力矩 12Nm。最高轉(zhuǎn)速 3000 r 。 .轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 62Kg 2 質(zhì)量 min m ,18Kg. 交流伺服電機(jī)的加速度力矩一般為額定功率的 5---10 倍，按 5 倍計(jì)算，該電動(dòng)機(jī)的加速度力 矩 60Nm。均大于本工作臺(tái)線性加速的時(shí)的啟動(dòng)力矩或階躍加速度時(shí)空載啟動(dòng)力矩。所以，不管采用何種加工方式，本電動(dòng)機(jī)均滿足加速力矩要求。 （2）滾兩匹配演算 為了使機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的慣量達(dá)到較合理的匹配，應(yīng)滿足（2-67

36、） 0.25 J d 1 J m 而本題中 0.25 J d 56.66 1，故滿足慣性匹配要求。 J m 62 七、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)分析 7.1. 計(jì)算絲杠 - 工作臺(tái)縱向傳動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率  nc 已知滾珠絲杠螺母副的綜合拉壓剛度 k 0 k min 135 106 N m 滾珠絲杠螺母副和機(jī)床 1 執(zhí)行部件的等效質(zhì)量 md m m s 其中 m m s 分別為機(jī)床執(zhí)行部件的質(zhì)量和滾珠絲杠螺 3 母副質(zhì)量， i 和 m=1200kg 1 m s

37、1203.61kg 則： m s 4 42 110.5 7.5 10-3 10.831g md m 3 nc k 0 334.91rad s md 7.2. 計(jì)算扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率nt Js Jr J 0 0.0027kg m 2 又，絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 k s k10497.35 N m rad 由以上計(jì)算可知，絲杠 - 工作臺(tái)縱向振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 nc 334.9 rad s 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)系統(tǒng)的最低固有頻率 nt 197

38、2 rad s 都比較高，一般按 n 300 rad s 的要求來設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)剛度 故滿足要求 八、機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的誤差計(jì)算分析 8.1. 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的反響壓死 已知進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)拉壓剛度 k min 135 10 6 N m 主軸靜摩擦為 F0 121N 由公式 2-52 得 2 2F0 10 3 1.79 10-3 mm 即 1.79 m 2.67 m 故滿足要求 k min 8.2. 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系

39、統(tǒng)綜合拉壓剛度變化引起的定位誤差 k m ax 由公式 2-53 得 1 1 10 3 0.37 10 3 mm 即 k max F0 kmin kmax k max 0.37 4 m 故滿足要求 8.3. 計(jì)算滾珠絲杠因扭轉(zhuǎn)變形產(chǎn)生的誤差 （1）由公式 2-49 計(jì)算由扭矩引起的滾珠絲杠傳動(dòng)副的變形量 。負(fù)載力矩 T Tkj 0.29N m

40、290 N mm 。 由 圖 3 得扭矩作用點(diǎn)之間的距離 ep 0.8 （定位精度 kmax ） 15.4 m ，絲杠底徑 d2 34.3mm 則 7.21 10 2 TL2 0.016o d2 4 2）由該扭轉(zhuǎn)變形量 引起的軸向移動(dòng)滯后量 δ將影響工作臺(tái)的定位精度。由 [1] 式(2-50)得 L0 360 0.0004mm 0.4 m 九.確定滾珠絲杠螺母副的

41、精度等級(jí)和規(guī)格型號(hào) 9.1 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 本機(jī)床工作臺(tái)采用半閉環(huán)控制系統(tǒng)， V300P 、 ep , 應(yīng)滿足 ep 15 m 15.5 m ep 0.8 （定位精度 kmax ） 15.4 m 查[1] 表(2-20) 滾珠絲杠螺母副采用的精度等級(jí)為 2 級(jí) V300P 8 m 15.5 查[1] 表（ 2-21） 當(dāng)螺紋長(zhǎng)度為為 850mm時(shí)， ep 15 m 15.5 m ，固滿足設(shè)計(jì)要求。 9.2 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 查[1] 表（A-3 ）選取規(guī)格型號(hào)為 FFZD4010-3的滾珠絲杠螺母副，其公稱直徑與導(dǎo)程： 40mm,10mm; 螺紋長(zhǎng)度： 850mm;絲杠長(zhǎng)度： 1105mm;類型與具體精度： P 級(jí)， 2 級(jí)精度。 十、主要參考文獻(xiàn)： [1] . 范超毅 . 數(shù)控技術(shù)課程設(shè)計(jì) . 武漢 : 華中科技大學(xué)出版社 , 2007.5 [2]. 范云漲 . 數(shù)控編程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè) . 北京 : 機(jī)械工業(yè)出版社 ,1994.7