数控龙门镗铣床设计论文

【摘要】数控龙门镗铣床是能源、航空、航天、船舶、舰船推进器、机车车辆、军工、汽车、机械工程、重型机床行业不可缺少的重要工艺加工设备。本文内容关于定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，包括机床的整体方案、传动系统结构、导轨、液压系统等方面的研究。通过对定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计使我们初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤，提高对数控机床结构的分析能力及设计计算能力，培养我们熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力以提高我们专业素养、敬业精神、团队合作精神，增强参与竞争的能力。【关 】 数控龙门镗铣床 溜板箱进给系统 导轨液压【Abstract】 CNC boring and milling machine gantry energy, aviation, aerospace, ship, ship propulsion, rolling stock, military, automotive, mechanical engineering, heavy machine tool industry an important and indispensable processing equipment. In this paper, the content on the fixed beam gantry CNC boring and milling machine crate slipped into the design of the system, including the machines overall program, transmission structures, rail, hydraulic systems research. Beams of CNC boring and milling machine gantry crate slipped into the design of the system so that we are familiar with numerical control machine tool main preliminary design methods movement, steps to improve the structure of the CNC machine tool design and calculation of analytical capacity and ability to nurture our familiar with available information, manuals and the use of information, the ability of the manual in order to improve our professionalism, dedication, team spirit and enhance the ability to compete.【Key Words】CNC boring and milling machine gantry； crate slipped into the system； Guide hydraulic目录1 体方案 、 1.1 要 .41.2 控 型 的 和分析1.2.1 进给 系统 . .41.2.2 与 进给 系统 . .41.3 动 的 和分析 .51.4 传动 的 和分析1.4.1 传动 .61.4.1传动 .61.4.3传动 .61.4.4传动 .61.4.5currency1“ .61.5 导轨1.5.1导轨的本fi型 .71.5.2导轨的本要 .71.5.3fl用的导轨及 .71.5.4导轨的 整、 .131.5.5 导轨的”fi定 .141.6 体方案的 .142 设计计算2.1 系统传动系统的设计 .152.1.1 的计算 .152.1.2 计算 .162.1.3 动机力计算 .182.1.4 机械传动系统的动分析 .212.1.5系统增K的定 .222.1.6 算动 能 的 加 22 .22主要参文 .23设计说明书数控龙门镗铣床是能源、航空、航天、船舶、舰船推进器、机车车辆、军工、汽车、机械工程、重型机床行业不可缺少的重要工艺加工设备。本文内容关于定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，包括机床的整体方案、传动系统结构、导轨、液压系统等方面的研究。通过对定梁数控龙门镗铣床溜板箱进给系统的设计，使我们初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤，提高对数控机床结构的分析能力及设计计算能力，培养我们熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力以提高我们专业素养、敬业精神、团队合作精神，增强参与竞争的能力。2 1 总体方案比较、论证1.1 课题技术要求1.通过 业设计培养 合运用过 分析 、 的能力。2.初步熟悉数控机床主运动系统的设计方法、步骤 提高对数控机床结构的分析能 力及设计计算能力。3.培养 熟悉查阅资料、手册和运用资料、手册的能力。4.本 内容 ，参加 分 业设计过程 要 合作精神，以提高 专业素养、敬业精神 、团队合作精神，增强参与竞争的能力。1.2 控制型式的选择和分析1.2.1 开环进给伺服系统：系统 步进动机和步进动机 动 。数控 ， 过运算 给步进动机 动 ， 动工作 动 定 离。这” 系统 简单，工作稳定，容易掌握使用，但精和 的提高受限 。只用于 济型数控机床。 控 系统的数控机床结构简单， 本 低。但是，系统对动 的实际位不进行监测，也不能进行误差校正。因此，步进动机的失步、步 角误差、 与currency1等传动误差都将影响被加工零 的精。 控 系统仅适用于加工精要 不很高的 小型数控机床，别是简易 济型数控机床。 1.2.2 闭环与半闭环进给伺服系统：机构的工作原理和 与 机构相同，只是位 检测器安 工作 上，可直接测工作 的实际位 ，故反馈精高于 控 ，但掌握 的难 ，fl用于高精和 型数控机床。 机构 用 马 与 相同，位 检测器则用长光栅、长感应同步器或长磁栅。控 数控机床是 机床动 上直接安 直 位检测 ，直接对工作 的实际位进行检测，将测的实际位值反馈数控 ，与 的 位值进行 ，用差值对机床进行控 ，使动 按照实际需要的位运动，终实现动 的精运动和定位。 理 上讲， 系统的运动精主要取 于检测 的检测精，也与传动的误差无关，因此 控精高。控 数控机床的定位精高，但 和维修都 困难，系统复杂， 本高。：机构是 、 放 、 马 、 检测器和位 检测器 。位 检测器 currency1或 马 的端 ，利用currency1的回转角接3测工作 的位 。fl用的 马 宽 直流动机、宽 交流动机和液 马 。位 检测器旋转变压器、光 器和圆光栅等。这” 机构 能 的精、 和动优于 机构，为 数 小型数控机床 采用。控 数控系统的 方便，并且具很好的稳定。目前 将角检测 和 动机设计 体，这样，使结构更加紧凑。以 控 形 。图 11 系统结构图1.3伺服驱动装置的选择和分析进给 以数控机床的各坐标为控 对象，产 机床的切削进给运动。为此，要进给 能快 节坐标轴的运动 ，并能精地进行位 控 。具体要 范围宽、位精高、稳定好、动响应快。 系统使用的动机，进给 可细分为步进 、直流 、交流 和直 。 动元 为： FANUC30交流 动机交流 系统：对直流动机的缺 ， 将 的 理， 定 、转 为 磁 分， 转 轴上的 器测磁 位 ， 构 磁无动机，同 控 方法的实用 ，使交流 系统具 好的 。 宽 范围、高稳 精、快 动响应及 象限运行等 好的 能使 动、 可与直流 系统相。同 可实现磁高 控 ，宽 系统的 范围，适应 高能 动的要 。目前， 机床进给 采用的主要是 磁同步交流 系统，”fi型：形 、数currency1形 和 形 。 用“单 ，只接，位控 通fl 上位机实现。数currency1 可实现 机 用， 、力、位 控 可接 和 ，各”参数fi以数currency1方 设定，稳定好。具 fl的、 能。 是于 理器的 数currency1 系统。 将各”控 方 和不同、”的 机的监控程以 实现。使用 可 用设定 与相关的数 动进 工作 。数currency1接 ，变工作方 、更动机 ，只需重设 可，故也能 。4交流 机床进给 的主导地位，并 的 不，具体体现 方面。 是系统” 动 的力 器 不高 方， 能 ”及与应用 是于 理器 的 熟，将 进 进控 算法的应用 是 的推 及现的 熟，将使于 的 控 为可能。步进 机 进给系统 济型数控机床直流 机 进给系统 数控机床交流 机 进给系统 高 数控机床直 动机 进给系统 高 机床1.4传动部件的选择和分析1.4.1齿轮传动装置 传动是应用 fl 的 ”机械传动，各”机床的传动 都 传动。 数控机床 进给系统 采用 传动 的目的 。 是将高转 的转的 机 步进机、直流和交流 机等 的 变为低转 转的行 的 是使currency1和工作 的转动 系统 专 小的 重。此 ，对于 系统 可以 要 的运动精。 为 小 对数控机床加工精的影响， fl 结构上采取，以小或 的空程误差。 采用 法、利用 整 或采用轴 整法 。 与采用同步 形相 ， 数控机床进给传动 采用 ，更易产 低 ，因此 机构 fl 器 动能。 1.4.2带传动传动 ”应用很 的机械传动。传动主动， 动和适 紧 上的 传动 ， 利用传动作为 的 ， 传动与 的 力 传递运动的。1.4.3链传动 传动是 合的挠 形 条和主， 动说 ， 殊 形的 ， 的节的啮合 传递运动和动力，传动 属于 挠的啮合传动。1.4.4蜗杆传动 传动是用 传递空年交 轴 的运动与动力，般 轴交角为90。传动方 为 传动 体方案 定 。1.4.5滚珠丝杠螺母副 为 提高进给系统的灵敏、定位精和止爬行，必须低数控机床进给系统的 并少 、动 系数 差。因此，形 不太长的直 运动机构fl用currency1。 currency1的传动效”高 85% 98%，是通动currency1的2 4倍。currency1的 角小于1，因此不锁。 currency1 动升运动 主轴箱5或升 的升 ，则必须 动 。 currency1的 、动 系数实际上 没什么差别。可以 反并加预载，助于提高定位精和刚。currency1 专门工厂 。 数控加工 ，需将旋转运动转变 直 运动，故采用currency1“传动机构。数控机床上 般采用currency1，可将动 变为动 ，满足进给系统少 的本要 。该传动传动效”高， 力小，并可 ，无反空行程 但 本高，不能锁，尺寸亦不能太 ， 般用于 小型数控机床的直 进给。动currency1“用于旧机床的数控 、 济型数控机床等 currency1“用于 、高 数控机床 压currency1“用于高精数控机床、重型机床。currency1“循 方 fl用 ”： 循 与内循 。以 currency1传动 。1.5导轨的选择与设计导轨的主要能是导和承载。导轨使运动 沿 定的轨迹运动， 各 的相对位 精。导轨主要 机床上 相对运动 的合 对导轨， ，不动的合面为支承导轨，运动的合面为运动导轨。1.5.1导轨的基本类型导轨按运动轨迹可以分为直 运动导轨和圆周运动导轨 按 质可以分为动导轨和动导轨。 动导轨通动导轨、液体动压导轨、液体 压导轨 分。动导轨按动体的形 可以分为导轨和柱导轨。动导轨 进给运动导轨 使用 。1.5.2导轨的基本要求1 导精。导精主要是运动 沿导轨运动轨迹的直 对直 运动导轨 或圆对圆周运动导轨 导轨的 何精直接影响导精，因此 导轨检标准 对纵直 及 导轨面 行都定。影响导精的主要因素 误差 ， 与导轨的结构形 、 质、导轨及 支承 的刚和热变形等关。2 耐磨。耐磨直接影响机床的精寿命，是导轨设计、 的关 ，也是衡机床质好坏的重要标志。提高导轨的耐磨是提高导轨使用寿命的重要“径。影响导轨耐磨的主要因素导轨的 质、材料、热 理及 加工方法、受力情况、和 等。3 刚。导轨受力后变形会影响 的相对位 和导精，因此要 导轨足够高的刚。导轨变形包括导轨受力后的接触变形、扭转变形、弯曲变形以及 于导轨支承 的变形 引起的导轨变形。导轨变形主要取 于导轨的形 尺寸及与支承 的连接方 与受力情况等。4 低 运动 稳。运动 低 动 易产 爬行现象。进给运动 现爬行，会使工艺系统产 动，增 被加工表面的粗糙 定位运动 现爬行，会低定位精，故要 导轨低 运动 稳。影响导轨低 运动 稳的因素： 、动 系数的差值，传动系统的刚，运动 的质及导轨的结构和情况。1.5.3常用的导轨及其特点61滑动导轨1)动导轨的结构动导轨fl见的截面形 图11 示。 各 面 起的作用各不相同形和角形导轨 ，M面主要起支撑作用，N面是 直 动精的导面，J面是止运动 抬起的压板面 燕尾形导轨 ，M面起导和压 板 作 用 ， J 面 起 支 撑 作 用 。图12动导轨fl见的截面形 (a)形导轨 (b)角形导轨 (c)燕尾槽导轨 (d)圆柱形导轨 形导轨。图11 示的形导轨 简单，刚和承载力 ，水 方和竖直方上的位互不影响，因此安 、 整都 方便。M面是 垂直面内直 动精的导面，是承受载荷的主要支承面 N面是 水 面内直 动精的导面。因N面磨损后不能动补偿， 以需要 整。 角形导轨。图11 示的山形导轨及V形导轨fi为角形导轨，当 水 布 ， 竖直载荷的作用下，导轨磨损后能动补偿，不会产 ，因此导好。但压板面仍需要 整 。导能与顶角关，顶角越小，导越好 顶角加 ，承载能力增加。支承导轨为凸角形 ，不易积存切削，也不易积存油。 燕尾槽导轨。图11 示的燕尾导轨可视为角形导轨的变形，磨损后不能动补偿，需用镶条 整。 燕尾面起压板面作用，用 镶条 可以 整水 、竖直方的。这”导轨 、检和修理fi 复杂， 力 。当承受竖直作用力 ，以支承面为主要工作面， 刚与形导轨的相近 当承受颠覆力 ， 斜面为主要工作面， 刚 低。燕尾形导轨 般用于高小的 层动 。 导轨面的 角为55。圆柱形导轨。图11 示的圆柱形导轨 简单，内 可 磨， 圆 过磨削可 精 合，但磨损后 整困难。为止转动，可 圆柱表面上 槽或加工 面，但不能承受 的转。圆柱形导轨主要用于承受轴载荷的合，适用于同 作直 运动和转动的 合， 床、 磨机及机械手等。2 动导轨的 合形 与应用动导轨 般 条导轨 ，不同的 合形 是为 满足不同机床的工作要 。 数控机床上，动导轨的 合形 主要是角形形 和形形 。只少 分结构采用燕尾 。71 角形 合。这”导轨同 起支承、导作用，磨损后相对位 不变能行补偿竖直方及 水 方的磨损，导精高，但要 表面 削或磨削后接触，工艺 差。床 与运动 热变形不 样，不易 表面同 接触。这”导轨fl用于龙门 床与高精车床。2 V形 导轨 合。V形 导轨 合，不需要用镶条 整，导精高，加工 也 方便， 变 不会变导轨面的接触情况，但热变形会使动 水 ，fl用于磨床、精 镗床上。3 形导轨是用 导，当采用 条导轨的 导 为 导图12a ， 分别采用 条导轨的 面 导则为宽 导图12b 。 导 容易，受热变形影响小。图13 导与宽 导(a) 导 (b)宽 导角形 形 合。角形 形 合导轨 导好、 方便等优，应用为 ，fl用于车床、磨床、精 镗床、 机等机床上。角形导轨作主要导面， 导 形 合导轨要好。角形导轨磨损后不能 整对位 精影响。角形 合。当龙门铣床工作 宽 于3000 、龙门 床工作 宽 于5000 ，为 不使工作 挠过 ，可用导轨的 合导轨。该导轨是重型龙门 床工作 导轨的 ”形 ，角形导轨主要起导作用， 导轨主要起承载作用，不需要镶条 整。3 圆周运动导轨。这”导轨主要用于圆形工作 、转 和转 等旋转运动 ，fl用的圆周运动导轨 面圆 导轨、 形圆 导轨、V形圆 导轨。 面圆 导轨。这”导轨容易 ，热变形后仍能接触，适用于 直径的工作 和转 ，便于镶 耐磨材料及采用动压、 压导轨，少 。当只能承受轴力，不能单 承受径力，需与径动轴承的主轴相合 承受径力。此”导轨 损失小，精高，目前使用 ， 用于 机、 车床等。 形圆 导轨。这”导轨能承受轴力与 的径力，但不能承受的颠覆力，热变形也不影响导轨接触， 导 面圆 导轨的好，但要 面和主轴的同轴 困难， 斜角 般为30，fl用于径力 的机床。 V形圆 导轨。这”导轨能承受 的轴力、径力和颠覆力，能 很好的，当 复杂，需 V形 面和主轴同 。V形 般用 对形 。当床 热变形和工作 的热变形不同 ， 导轨面将不同 8接触。4 料动导轨。传统的 和 的导轨， 系数 ，且动 系数 变 变 ， 损失 ，低 易现 爬行 现象，影响运动 稳和定位精，因此 数控机床上 很少采用，取 的是 料动导轨或镶 料动导轨。目前， 料导轨的材料可分为 ”： 材料和材料。目前 内 产使用的 材料主要 料导轨板和 料导轨 ”，们是 和 ”属材料 的复合材料。 ， 料导轨板采用的是 currency1 板上“结 层 ， 层 及fi料，fl 适当 理形 属 料的复合体导轨板。这”材料的导轨板的 系数小 为004008 ，并具 好的作用，别适用于垂直导轨。料导轨是以 F 为体，加 和”等”fi料 构 的复合材料。 油 下， 系数 为00，使用寿命为通 导轨的810倍。 料导轨各”，长与宽 用行 ，采用 的方法定。 于 料导轨 ，容易被 ，因此要 好的 。括起 ， 料导轨与 导轨相 ，以下：1 系数低 稳定， 导轨低 数。 2 动、 系数相近，运动 稳和爬行能 导轨好。3 动，具 好的，优于接触刚 低的动导轨和易 的 压导轨。4 耐磨好， 作用，无也能工作， 磨的 好。5 稳定好，耐低 ，耐强、强、强 及各”机 。 维修理方便，耐磨，损坏后更容易。 济好，结构简单， 本低， 为动导轨 本的1 20。 图14镶 料 属导轨结构料动导轨可分为 ”： 导轨。导轨 的材料或耐磨 料的材料是以 和为体，加 增 ， 合 为 分， 为 分的 分9 料。这” 料 力强，具 好的可加工，可 车削、铣削、 削、 削、磨削和 削加工，也 好的 和耐磨， 且 压强 导轨的要高， 体积不 ，尺寸稳定。这”导轨的 是可 整好定导轨和运动导轨的相关位 精后 料，因此可节 加工工 ，别适用于重型机床和不能用导轨的复杂合型面。 导轨。这”导轨是 导轨动面上 层耐磨的 料导轨，对与 相的导轨动面进行 和磨削加工。 料导轨以 为材，加合和 。 料导轨可切 小和形 ，用 接 导轨面上。 于这fi导轨用 接方法加工，故为 导轨。的 工艺工程是： 将导轨 面加工表面粗糙 a 为32 1 (为 对起定位作用，导轨 面应加工 05 10 的槽)，fl以 面，用 槽上，加压初 1 2小后，合 对的定导轨或专用 具 上，加 定的压力，并 下 24 ， 后取下对的导轨， ， 上面 油槽，进行精加工。2滚动导轨1 动导轨的结构形 1 动导轨。这是 ”以动体作循 的动体。动 动 ，动体沿 轨 作循 运动。动体为或柱。数控机床上采用的柱 动导轨 图14 示， 用于 等荷导轨。动导轨 专业厂 产， ”、形 用 用。使用 ，导轨 运动 上， 导轨应少用 或更 ，导轨的数目取 于导轨的长和载的 小。与 相对的导轨 用镶 导轨。图15柱 动导轨(a)单元动 (b) 加工 上的应用(2)直 动导轨。直 动导轨单元直 动导轨。 导 能承受颠覆力， 精高，可高 运行，并能长 精，通过预加载可提高刚，具 的能力，安 面 误差 。直 动导轨的 形和结构 图15 示。导轨体定 不动 上，定 运动 上。当沿导轨体动 ， 导轨体和 的圆 直槽内动，并通过端内的 ， 工作荷 工作荷， 后fl动回工作载，不循 ， 动体和 的动变 的动。为止 和进导轨 ， 端及下 fi 料 。上 油 油，只要10定 将 放 油 油 可实现。图1直 动导轨的 形和结构2 动导轨的fi型动导轨 动体的形 不同，可以分为导轨、柱或 导轨等。1 导轨。这”导轨的结构为与导轨 接触， 力小，承载能力 差，刚低， 结构紧凑、 容易、 本 低。通过合理设计圆 可 低接触应力，提高承载能力。导轨 般适用于运动 质小于200 g，切削力和颠覆力都 小的机床。2 柱导轨。这”导轨的结构为动体与导轨 是 接触，承载能力 同导轨高 数，刚高。柱导轨对导轨面的 面敏感精要 导轨高，适用于载荷 的机床。3)动导轨的预紧为 提高动导轨的刚，应对动导轨进行预紧。预紧可提高接触刚， 动导轨上，预紧可止动体脱落和歪斜。fl见的预紧方法以下 ”：1 采用过盈合。预加载荷 于 载荷，预紧力产 过盈23 ，过 会使牵引力增加。 运动 重， 重力可起预加载荷作用， 刚满足要 ，可不预加载荷。2 整法。 整“钉、斜或 进行预紧。图1为动导轨的预紧方法。图1 动导轨的预紧方法11(a)柱或 导轨 支撑(b)柱或 导轨预加载荷 (c)交叉 柱导轨 (d)循 动导轨3液压导轨液压导轨 机床上的使用主要是 压导轨。 压导轨 相对运动的导轨面通 压力油，可使运动 起。 工作过程 ，导轨面上油腔 的油压能 加载的变 动 节，以 衡 加载， 导轨面始终 于纯液体 。 以 压导轨的 系数 小 00005 、” 耗小、导轨不会磨损，因 导轨的精 好，寿命长。油膜 不受 的影响，油膜承载能力 、刚高、 好，导轨运行 稳，无爬行，也不会产 动。但压导轨结构复杂，并需要 好过滤效 的液压 ，因此 本 高。目前， 压导轨 应用 型、重型数控机床上。压导轨按导轨形 可分为 和 ”，数控机床用 的 压导轨。压导轨按 油方 可分为恒压 定压 油和恒流 定 油 ”。恒压 油方 以毛细管节流和单面薄膜反馈节流用 ， 原理 图1 示。 图18 压导轨恒压 油原理1.5.4导轨间隙的调整、润滑与防护1导轨的1)方法导轨简单的方 是 工定 加油或用油 油。这”方法简单、 本低，但不可 ， 般用于 节辅助导轨及运动 低、工作不繁的动导轨。对运动 高的导轨 都采用泵，以压力油强 。这样不但可连续或歇 油给导轨进行， 且可利用油的流动 和冷却导轨表面。为实现强，机床必须备专门的 油系统。图18为某加工 导轨的系统。12图19加工 导轨的系统2)对油的要 工作 变 ，油 变 要小，要 好的能和足够的油膜刚，油 杂质 少且不浸蚀机 。fl用的 损耗系统用油L AN10、15、32、42、8，精 机床导轨油L HG8，汽机油L SA32、4等。2导轨的为 止切屑、磨或冷却液散落 导轨面上 引起磨损、 和锈蚀，导轨面上应可 的 。fl用的 板 、卷帘 和叠层 罩， 用于长导轨机床上， 龙门 床、导轨磨床等。 ， 手风琴 的伸 罩等。 机床使用过程 应止损坏罩，对叠层 罩应 fl用 蘸机油理动接缝，以避免 碰壳现象。3 整方法：1 采用压板 整并承受颠覆力。2 采用镶条 整形和燕尾形导轨的3 采用压条镶条 整。这”方法 标准 1.5.5选择导轨的种类确定阻尼比进给系统 力的 小主要 定于导轨fi型。为 可能少 力，采用各”fi型的 导轨。 虑进给系统的稳定，并为适当增加导轨 ，flfl采用动导轨加预载的结构以及采用动、动复合导轨和 压卸荷导轨等等。 动、动复合导轨同 具动和动导轨的优，也 是具 小的 系数，很好的刚和力，因此近 年 应用日增 。导轨 导轨”fi 等价 动导轨 00203 般015 压导轨 002动导轨 002005于我们设计是数控龙门镗铣床的溜板箱进给系统，数控龙门镗铣床属于重型机床，承载能力 ，导精要 好， 以可以 用截面是 形的 合导13轨，同 料动导轨具 好的定位精和运动 稳，维维修方便， 济好，可以采用 导轨。数控龙门镗铣床承受的颠覆力 ，故采用 导轨形 。以 导轨。1.6总体方案的选择采用 控 型 导轨为 导轨 currency1“ ：10mm 动元 为FANUC30交流 动机。 ：初 currency1“ ：12mm 动元 为FANUC30R交流 动机。 校核不满足要 ，计算过程 略，后 方案计算过程 下 第2章 设计计算2.1 伺服系统传动系统的设计动元 为FANUC30交流 动机，这”型的 动机参数 下：”：3.3 kW 额定转：37.2 Nm 转：225 Nm转 ：0.025 2N m s贩 机械 fl数：5ms 高转 ：1200r/min 2.1.1 降速比的计算：对于 ，工作原理和 相似，主要是 动马 的额定 或转与机床要 的进给 或载转 定。currency1传动 公 为： maxmaxn liv=：机 转 max 1200 /minn r=currency1“ 0 10L mm= 进给 max 4000 /minv mm= 数 则： maxmax1200 /min 10 34000 /minn l r mmiv mm= = =按小的要 ，该 器采用1传动，传动 为i=3。 结构需要，定传动 的 数分别为 1z =20、 2z =60，数m=4， 宽 1b=40mm、 2b =35mm，那么14小 1z 的直径 1 1 4 20 80d mz mm= = 2z 的直径 2 2 4 60 240d mz mm= = 啮合 的 1 21 1( ) 4 (20 60) 1602 2a m z z mm= + = + =创小 顶圆直径 1 1( 2) 4 (20 2) 88ad m z mm= + = =小 圆直径 1 1( 2.5) 4 (20 2.5) 70fd m z mm= = = 顶圆直径 2 2( 2) 4 (60 2) 248ad m z mm= + = = 圆直径 2 2( 2.5) 4 (60 2.5) 230fd m z mm= = =2.1.2 惯量计算： 必须对 进行算，以满足折算机轴上的载不能过 的要 。对于 ，应满足以下的匹：交流机 动 ：2 23 tMJJ： MJ 机本 的tJ 折算机轴上的 实践 ， MrJJ 值具 定的范围。这 值不能太 ，也不能太小。值太小，则机床动主要 定于载，此 不同质和行程的各坐标的将很 别，并且很容易受切削力、 力等干的影响。 以为便于 整以及为 稳定运行，应定 MrJJ 的小值。 MrJJ 也不能过 。1 计算currency1的转动 sJ般计算公 为 212J mR=currency1 转动为：151 2 3 4 54 44 4 22(1.3394 10 7.0037 1033.8246 10 6.17057 10 0.10722)0.11205sJ J J J J JN m sN m s = + + + + =+ = 贩2 工作 折算currency1上的转动20( )2LWJg pi=：W工作 重，W=50000N 0L currency1的“ ， 0L =10mm g=9.8m/ 2s 数 计算：202 2 2( )250000 0.01( ) 0.012939.8 2LWJgN m s N m spipi= 捶 贩3 计算各 的转动的转动计算公 为： 412J R L pi=：质 2,m V V R L pi= = ， 3 37.8 10 /kg m =1 小 转动 1J为：414 21J212.58 10R LN m s pi= 捶2 转动 2J 为 ： 4221J20.084R LN m s pi= 贩4 计算折算机轴上的 currency1传动 传动系统折算机轴上的载 tJ 为：16201 221( ) ( ) 2t sLWJ J J Ji g pi= + + +： 1J 小 及 轴的转动2J 及 轴的转动sJ currency1的转动20( )2LWg pi 工作 折算currency1上的转动201 224 2 2221( ) ( ) 2112.58 10 (0.084 0.0922) 0.012930.0223t sLWJ J J Ji gN m s N m sN m spi= + + += + +捶 贩= 贩currency1传动 传动系统折算机轴上的 rJ 为：r t MJ J J= +： tJ 为currency1传动 传动系统折算机轴上的载，MJ 为机本 的，20.025MJ N m s= 贩2 220.0223 0.0250.0473r t MJ J J N m s N m sN m s= + = +贩 贩= 贩0.0223 20.892 ,20.025 3tMJJ = =符合匹2.1.3 电动机力矩计算：快 空载启动 需力：max 0a fM M M M= + + 切削载 需力：0at f tM M M M M= + + +快 进给 需力：170fM M M= +： maxaM 空载启动 折算动机轴上的加 力N m fM 折算动机轴上的 力N m 0M 于currency1预紧引起的折算动机轴上的 加 力N matM 切削 折算动机轴上的加 力N m tM 折算动机轴上的切削载力N m 对数控机床 言，因为动要 高， 以动机力主要是用 产 加的，载力的 重很小， 以通fl可 按 max 0a fM M M M= + + 动机，要快 空载启动力小于动机 转， maxaM M ， maxaM为动机 转的 值， 峰值转。1 计算空载启动 折算动机轴上的加 力空载启动 ，折算动机轴上的加 力公 为：2109.6raJ nM N mT= 捶： rJ 折算动机轴上的 2N m s贩 T系统 fl数s n动机转 r/min 当 maxn n= ，计算 maxaM 当 tn n= ，计算 atM 。当 maxn n= ， 于 的是FANUC30型的交流 机， 转 maxn =1200r/min ，20.0473rJ N m s= 贩 ，那么2 230.0473 120010 10 11.8259.6 9.6 5 10raJ nM N m N m N mT = = =捶 捶创2 计算折算动机轴上的 力折算动机轴上的 力公 为：0 02fF LMipi =：180F 空载 的导轨 力N ， 0 0.04 50000 2000F W N = = 0L currency1的“ ， 0L =10mm 传动效”， =0.8 那么0 0 2000 0.01 1.332 2 0.8 3fF LM N m N m N mipi pi= 创3 计算 currency1预紧力 pF 产 的并折算动机轴上的 加 力currency1预紧力 pF 产 的并折算动机轴上的 加 力公 为：00 0(1 )2pF LMi pi = ： pF currency1预加载荷N ，10000pF N=0L currency1“ ， 0L =10mm 传动 效”， =0.8 0 currency1未预紧 的效”， 0 0.9 ，取 0 0.9 = 00 010000 0.01(1 ) (1 0.9) 0.66352 2 0.8 3pF LM N mi pi pi= = =创4 计算折算动机轴上的切削力折算动机轴上的切削力的计算公 为：02atF LM N mipi =： aF 切削 下的轴载力N ， 30000aF N= 0L currency1“ ， 0L =10mm 传动的 效”， =0.8 i 的 ，i=3 tM =(30001210 )/(2pi 083)10=199N m则动机快 空载启动 的力M为：19max 011.825 1.33 0.663513.8185a fM M M MN m N m N mN m= + += =快 进给 需力：0 1.33 0.66351.9935fM M M N m N mN m= + = = 切削载 需力：011.825 1.33 0.6635 19.933.7185a f tM M M M MN m N m N m N mN m= + + += =FANUC 30型的交流 机， 转 max 225M N m= ， 额定转 37.2M N m= 。进给系统 需的折算动机轴上的各”力都要小于动机的额定转和 转，符合转匹。2.1.4 机械传动系统的动态分析：1 计算currency1 工作 纵系统的低” nc0 /ncK rad sm =： 0K currency1“的 合 压刚N/m ，取 0K =6min 1055 10 /K N m= Mcurrency1“和机床行 的等效质kg ，1 213m m m= + 1m 、 2m 分别是机床行 的质和currency1“的质 150000 51029.8m kg= =( ) ( ) ( ) ( )2 2 2 232 3.14 7.8 10 0.025 0.028 0.0275 0.1 0.03 0.341 0.04 3.42143.82mkg轾= 创 臌=1 21 (