CA6140车床进给系统的设计改造(共29页)

1、=Ca,查表选FYC1D2505-2.5型,Ca=9610N由表得丝杠副的有关数据7公称直径 D0=25mm, 导程 P=5mm，螺旋角 , 滚珠直径 do=3.175mm按表中尺寸公式计算7：滚道半径偏心距为: 丝杠内径3.5.5稳定性验算(采用F-S)（1)由于一端轴向固定的长丝杠在工作是可能发生失稳，所以设计是应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数S，丝杠不会发生失稳的最大载荷称为临界载荷(N)。式中，E为丝杠材料的弹性模量，E=206GPa；为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（m2）；为长度系数，依题意取=2/3时，安全系数S=Fcr/Fm=2.01105

2、/1100.7=182.68S1.53.3.（2）高速长丝杠工作时可能发生共振，因此需验算其不会发生共振的最高转速临界转速,需求丝杠的最大转速maxTS1,TS2,所以按给定要求步进电机可以正常启动,不会发生失步现象。(4）系统刚度计算取L=290mm,l=90mm.按所列公式，可求的丝杠最大、最小抗压刚度为假定丝杠轴向支承经过预紧并忽略轴承座和螺母座刚度影响，查表根据所列公式可求的丝杠螺母机构的综合抗压刚度考虑到所需的轴承既要能承受横向载荷，又要能承受径向载荷，故选角接触球轴承（46000型）（GB292-83）则其中，d0=10mm, D=35mm，(个)，计算出丝杠最低扭转刚度，按下式计

3、算：因此，代入数值，(5)固有频率计算丝杠质量为：代入数值，工作台抗震系统的最低固有频率为计算到丝杠轴上系统的总当量转动惯量为如果忽略电动机轴及减速器中的扭转变形，则系统的最低扭振固有频率为代入数值，和都较高，说明系统动态特性较好。(6)死区误差计算设齿轮传动和丝杠螺母机构分别采取了消隙和预紧措施，可求的由摩擦力引起的最大反向死区误差为所以系统满足单脉冲进给的要求。(7)由系统刚度化引起的定位误差计算按式可求得由丝杠螺母机构综合抗压刚度的变化所引起的最大定位误差，代入数值，由于系统要求的定位精度0.01与-0.01，及允许定位误差为=+-0.02mm，=4.610-5 mm1/5，=410-3

4、mm,因而，系统刚满足定位精度的要求。综上所述，150BF步进电机各项条件都符合，故可以选用。3.7.2纵向步进电动机的计算和选型1等效转动惯量计算传动系统折算到电机轴上的总的传动惯量可由下式计算 ：式中 步进电机转子转动惯量;齿轮的转动惯量滚珠丝杠转动惯量参考同类型机床，初选反应式步进电机150BF，其转子转惯量。代入上式：考虑步进电机与传动系统量匹配问题。基本满足惯量匹配的要求。2电机力矩计算机床在不同的情况下,其所需转距不同,下面分别按各阶段计算6:(1)快速空载启动力矩在快速空载起动阶段,加速力矩占的比例较大,具体计算公式如下:将前面数据代入,式中个符号意义同前。起动加速时间 =折算到

5、电机轴上的摩擦力矩:上述三项合计:(2)快速移动时所需力矩(3)最大切削负载时所需力矩从上面计算可以看出,三种情况下,以快速空载起动所需力矩最大,以次项作为初选步进电机的依据。3.8轴承的选择和验算轴承选择成对安装角接触球轴承，46300型，其额定动载荷Cr=6800N。取1/3,=3。（角接触球轴承）代入数值，寿命h=L106/60nv=4.63106/6030=65814(h)所以选46300型GB292-83的轴承满足条件。3.9刀架的选用数控机床使用的回转刀架是最简单的自动换刀装置，有四方刀架、六角刀架，即在其上装有四把、六把或更多的刀具。回转刀架必须具有良好的强度和刚度，以承受粗加工

6、的切削力：同时要保证回转刀架在每次转位的重复定位精度11。电动刀架的安装较方便，普通车床已备有连接孔，将卧式车床的原刀架拆下，将电动刀架装上即可12。单安装时注意以下两点：1）电动刀架的两侧面应于车床纵向和车床横向的进给方向平行。2）电动刀台与系统的连线应如下安装：沿横向工作台右侧面先走线到车床后面，再沿车床后导轨下方拉出的铁丝滑线，走线到系统。其好处在于：避免走线杂乱无章，而使得加工时切屑、冷却液以及其他杂物磕碰到电动刀架连线13。 回转刀架除了采用液压缸转位和定位销定位之外，还可以采用电动机带动离合器定位，以及其他转位和定位机构。4总结经过这次毕业设计,我体会到任何一向技术革新都是不容易的

7、。要经过严格的计算、选择，重要的是要与实际相结合，才能设计出经济、实用的产品，这也是设计的主要目的之一。同时我也意识到自己还有许多不足之处，知识掌握得不够牢固，今后需要不断的努力来弥补自己的不足。通过分析设计题目和要求之后，特别是机械部分的计算，有时不只一次计算，还要进行多次反复的计算和校核，可能才能符合要求。同时还必须不断翻阅多本参考书目，查找所需的相关信息。所以通过这次毕业设计我又重新学习了很多知识，对我以后的发展已到了非常重要的作用。参 考 文 献1 戴曙.金属切削机床M.北京：机械工业出版社，1992，10.2 赵如福.金属机械加工工艺人员手册M.上海：上海科技出版社，1995，25-

8、26.3 王爱玲现代数控机床结构与设计M北京：兵器工业出版社，1999：30-32.4 贾亚洲.金属切削机床概论M.机械工业出版社，2004：58-61.5 赵先仲.机电一体化系统M.高等教育出版社，2002：22-29.6 邓星钟机电传动控制M武汉：华中科技大学出版社，2001，112-120.7 郑堤，唐可洪.机电一体化设计基础M.机械工业出版社，2004：21-28.8 卜云峰机械工业及自动化简明设计手册上下册M北京：机械工业出社，1999，32.9 孙恒，陈作模.机械原理.高等教育出版社M，1997：78.10 芮延年.机电一体化原理及应用M.苏州大学出版社，2004：80-83.11

9、 张新义.经济型数控机床系统设计M.北京：机械工业出版社，1998：10-16.12 张建民.机电一体化原理及应用M.北京：国防工业出版社，1992150-153.13 林述温.机电装备设计M.北京：机械工业出版社，2002：45-48.14 邹慧君.机械系统概念设计M.北京:机械工业出版社，2003：61-63.15 董玉红.机床数控技术M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2003：18-20.16 Devdas Shetty.Mechatronics System Design. LondonM：Thomson,2006.17 彭玉才.传动链-对数功率谱比较法诊断齿轮箱的噪声源J.哈尔滨工业

10、大学学报，1989，9（3）：1-2.附录1 CA6140纵向进给系统装配图2 CA6140横向进给系统装配图3 CA6140纵向进给主轴4 CA6140横向进给主轴5 滚珠丝杠零件图6 蜗杆致谢 本论文是在工程学院机械系的多位老师的悉心关怀和指导下完成的。田相克老师渊博的专业知识，严谨务实的治学态度，对学术执着的追求精神，日常生活中豁达的人生态度，以及日常管理中的领导艺术，都给学生留下深刻印象，学生自觉受益匪浅。对于老师的教诲，学生将受用终生。在此谨对老师的辛勤培养和悉心关怀致以最诚挚的谢意！回首半年的论文设计工作,组里融洽的工作环境、浓厚的学习氛围将使我终生难忘。同时感谢我周围同学，感谢他们给予我的无私帮助，祝愿他们在今后的学习生活中一帆