数控铣床进给传动设计毕业设计论文

摘要机械制造业是我国经济的支柱之一，一个国家如果没有发达的机械制造业，就不会有国民经济的发展。而机械制造业的发展水平反映了国民经济的繁荣。数控机床技术在当今世界具有更重要的经济地位和战略地位，目前工业发展趋势在世界经济和数控机床技术的体现，现在的核心产业和现代技术都是建立在数控机床技术的，因此，数控机床技术是反映一个国家的工业水平和现代技术水平的成熟程度。而数控机床技术水平的高低，体现了国民经济的实力。目前，它是整个国家乃至全世界第一个实现机床加工和数控技术的目标。数控技术与数控机床在当今机械制造业中的重要地位和巨大效益，显示了其在国家现代化建设中的战略地位。数控技术是制造业实现自动化、柔性化、集成化生产的基础，是现代计算机辅助设计、计算机辅助设计等在数控技术中的应用。数控技术是一个国家战略地位，反映了国家综合国力水平的重要基础产业，是衡量一个国家制造业现代化程度的核心标志，实现加工机与数控加工的生产过程，是当今制造业发展的方向。这项任务使我们能够更熟练地运用专业知识，并使我们的专业知识更实用。关键词：数控机床、切削功率、滚珠丝杠副。AbstractMachinerymanufacturingindustryisoneofthepillarsofChina'seconomy,Acountryifthereisnodevelopedmachinerymanufacturingindustry,Willnothavethedevelopmentofthenationaleconomy.Andthelevelofthedevelopmentofmachinerymanufacturingindustry,Reflectingtheprosperityofthecountry'seconomy.CNCmachinetoolsintoday'sworldhasamoreimportanteconomicstatusandstrategicposition,Theindustrialdevelopmenttrendandthetrendofeconomicdevelopmentintheworld,Thetechnologyofthenumericalcontrolmachinetoolreflectsthecoreobjectiveoftheindustrialindustry,SomeofthemoderntechnologyisbasedonthetechnologyofCNCmachinetools,So,thetechnologyofthenumericalcontrolmachinetoolisareflectionofthelevelofacountry'sindustryandthematurityofthemoderntechnology.Andthelevelofthetechnicallevelofthenumericalcontrolmachinetoolreflectsthestrengthofthenationaleconomy.Atpresent,itisthefirstgoalofthewholecountryandeventheworldtorealizethemachiningofthemachinetoolsandtomakethenumericalcontroltechnology.CNCtechnologyandCNCmachinetoolsintoday'smachinerymanufacturingindustryinanimportantpositionandgreatbenefits,showingitsstrategicroleinthemodernizationofthecountry'sbasicindustries.CNCtechnologyisthemanufacturingindustrytoachieveautomation,flexible,integratedproductionbase,modernCAD/CAMandsoonareestablishedinthenumericalcontroltechnology.Thenumericalcontroltechnologyisanationalstrategicpositionandreflectedanimportantbasicindustryofthenationalcomprehensivenationalstrengthlevel,thelevelisameasureofnationalmanufacturingindustrymodernizationdegreeofcoremarkers,realizingtheprocessingmachineandtheproductionprocessofNC,istoday'smanufacturingindustrydevelopmentdirection.Thistaskallowsustomoreskilleduseofprofessionalknowledge,andtomakeourprofessionalknowledgemorepractical.Keywords:CNCmachinetools,cuttingpower,ballscrew.目录11.1122.122.24113.1XYZ113.213294.1294.2304.336365.1365.238394041沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论第一章 绪论1.1 现状中国机床工业自建国以来开始发展，到现在已经走过了 60多年的发展道路。中国的数控机床行业在过去三十年中，取得了快速发展，在技术和生产，而且还适用于各种行业。国内出口机械产品，并在四国际机床展览会上。在“十一五”期间，中国的一系列行业高端技术的突破，加上我国自主生产能力的提高，开始不再依赖国外生产，加入了高速数控机床的世界生产、高精度数控机床大国行列。从技术层面上看，随着主要高端数控机床的形成和基本生产设备的特殊任务， 国内机床工具对我国数控率从第十个“五年计划”35.5%，突然增加到了51.9%。在数控系统方面，我国已开发出一系列的产品，如多轴、多轨、总线型高档数控装置等。国产数控机床产品包括超高精度机床、重型机床、高精度机床、锻造设备和专用机床、机床等各类机床，尤其是在五轴联动数控机床、数控机床、立式铣床、数控车床、数控机床等机床的数控加工机床，一些技术已经达到世界先进水平。随着国内五轴数控机床的品种日益增多，一些较高的加工技术在国内的发展，改变了数控机床行业的垄断力量，加快我国从机床生产大国向机床制造强国的进程。从市场需求情况看，目前，我国是世界上最大的数控机床进口国和数控机床消费国。在2010，中国的机床消费量同比增长43%，达到$，进口数量约为94亿美元。虽然机床行业在五到第十一年的时间内实现快速发展，但是高档数控机床的产值仅占10至15%的金属加工机床行业的产值。面对如此庞大的消费市场，中国国内机床行业产能，仍无法满足快速增长的市场需求，高端数控机床产品的大多数仍需要大量进口。1.2 发展趋势及分析数控机床产业在我国的发展，将尝试解决主机的一系列问题，是关键技术差距大，1沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第一章 绪论产品质量不稳定，整个行业经济效益差，将培养核心竞争力，定量融合，一定高度，以提高自主创新和品牌建设， 实现在十元的大目标，在国内市场占有主导地位的长期目标，努力在国内市场占有主导地位的长期目标， 并努力实现“十二五”计划的目标。2沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率第二章 切削力及切削功率2.1 工件及刀具材料的选择2.1.1 切削加工对刀具的要求金属在切削的过程中，刀具的切削零件的部分是在比较大的切削压力和剧烈摩擦及较高的切削温度下工作的。在切削不均匀或者断续加工的时候，刀具会受到非常大的冲击力和振动，所以，刀具切削部分得材料应具备以下条件：高硬度。硬度是刀具材料中最基本的一种性能，硬度必须高于工件材料的硬度，工件上的切削量要超过切削量。高耐磨性。高耐磨性是刀具抗切削的能力，刀具磨损小的是在摩擦作用下的。当一个工具是一个很长的时间加工零件，如果刀具不耐用，磨损更迅速，它会影响工件的加工精度和加工质量。足够强的韧性。切削工件时，刀具要承受各种压力与冲击力。一般用冲击以及抗弯强度来衡量材料韧性的高低。化学稳定性与高耐热性。化学稳定性，是指不易指的高温和周围介质的材料或化学反应的处理，包括氧化能力。较低的化学稳定性，更快的刀具磨损，更粗糙的加工表面。耐热性高，指的是在高温条件下刀具仍能保持原有的强度、硬度、韧性和耐磨性。2.1.2 刀具的类型平面加工铣刀：铣平面离不开平面加工铣刀。常见的平面加工铣刀包括端面铣刀、圆柱铣刀以及立铣刀。（1） 圆柱铣刀圆柱铣刀通常采用的是整体式结构，主要由高速钢制成。圆柱铣刀一般采用螺旋形刀齿来提高切削工件时的平稳性，用于卧式铣床上半精铣平面以及粗铣。（2） 端面铣刀3沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率端面铣刀一般采用的是镶齿式结构，刀齿采用硬质合金钢制成，生产效率高，加工表面质量高，用于立式铣床上精铣、粗铣各种平面。（3） 立铣刀立铣刀用于立式铣床上铣削侧面以及阶台平面。立铣刀除了用于铣平面外，还可以用于铣螺旋槽、沟槽以及工件上各种孔，铣削各种圆柱凸轮与盘型凸轮，靠模铣内、外曲面等。沟槽加工铣刀：直槽有通槽和不通槽之分，较宽的通槽可以用三面刃铣刀加工，较窄的通槽可以用小尺寸立铣刀或锯片铣刀加工，不通槽则应该用立铣刀加工。（1） 三面刃铣刀三面刃铣刀包括错齿、镶齿和直齿等几种结构形式，因为刀具的圆周和两个侧面都有刀刃，可以获得更高的表面质量，主要用于铣各种槽、阶台平面、凸台平面及工件表面等。（2） 槽铣刀槽铣刀用于铣各种槽及棒料、板料和各种材料的切断，但作为一对切割边，对维修的光没有影响，所以铣槽的侧面质量相对较差（3） 键槽铣刀主要用于铣削键槽铣削键槽铣刀，具有很高的精度。（4） 燕尾槽铣刀燕尾槽铣刀主要用于铣面机，如车上的燕尾槽。（5） 角度铣刀将角铣刀分为单角铣刀、对称双角铣刀和非对称双角铣刀。单角铣刀用于各种刀具外圆的齿槽和各种锯齿形离合器以及棘轮的齿形加工；双角铣刀用于铣削各种尖锐齿的槽、梯形齿形离合器齿形；非对称双角铣刀主要用于各种角度的铣削加工。成形面加工铣刀普通铣床的成形面不能与成形铣刀进行分离， 专用铣刀，如半圆形铣刀、异型刃形曲4沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率面和异形根沟。成形铣刀的缺点是制造成本较大，切削性能较差。2.1.3 刀具的参数选择（1） 切削参数的选用切削速度的选择主要取决于工件的材料，进给速度的选择主要取决于工件的材料和铣刀的直径。工具样品的一些工具制造商选择与切割参数。但切削参数的选择受机床、刀具系统、工件形状等因素的影响，并影响了刀具的夹紧方式。应根据实际情况调整切削速度和进给速度。当刀具寿命是一个优先级，切削和进给速度的程度可以降低；当芯片边缘是不是好时，切削速度可以提高。（2） 切削方式的先择光滑研磨是用来防止损坏的刀片，并提高生活的工具。但有两点要注意： 1，如使用普通机械加工，应尽可能消除之间的差距的进料机构。2、当工件表面铸造、锻造过程中要形成氧化膜或其它硬化层，宜采用逆铣。（3） 硬质合金立铣刀的使用高速钢端铣刀的应用范围和适用范围比较广，即使选择切削条件也不是一点，也不会是一个大问题。硬质合金铣刀在高速切削时具有良好的耐磨性，但在高速钢铣刀中却没有得到广泛的应用，切削条件必须严格符合刀具使用的要求。2.2切削力及切削功率的计算2.2.1 切削力的分解Fc——切削力（主切削力或切向分力） 切于加工表面，与基面垂直，用于计算刀具强度，确定机床功率，设计机床零件等。Fp——背向力（切深分力或径向分力）处于基面内，与进给方向垂直，用于计算与加工精度有关的工件挠度，机床、刀具零件强度等，也可以作为在工件切削过程中产生振动的主要作用力。Ff——进给力（轴向分力或走刀分力） 处于基面内，同于进给方向，用于计算进给功率，并设计机床进给机构等。5沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率2.2.2 计算切削功率切削功率错误！未找到引用源。：由《机床设计手册》可知切削功率：错误！未找到引用源。 （2—1）式中 P—主轴电动机功率，P=11kW；η—主传动系数总功率，一般为 0.75-0.85，取η=0.8；K—进给系统功率系数，取 K=0.96则错误！未找到引用源。切削功率应按在各种加工情况下遇到的最大铣削力（或转矩）和最大切削转速（或转速）来计算。若按最大切削速度来算，取切削速度v=100m/min，根据公式：错误！未找到引用源。式中 Fz—主切削力（N）；v—切削速度（m/min）；主切削力为：错误！未找到引用源。根据《机床设计手册》可得：纵向切削分力： 错误！未找到引用源。横向切削分力： 错误！未找到引用源。取 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。进给牵引力Fm可根据《机床设计手册》中进给牵引力的实验公式计算则：错误！未找到引用源。（2—2）式中 Fx—切削分力（N）；K—颠覆力矩影响的实验系数， K=1.15；f—滑动导轨摩擦因数，f=0.15-0.18，取f=0.16；G—工作台承重，G=4000N6沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率则错误！未找到引用源。2.2.3 计算切削力计算切削力的指数公式：常用的指数公式如下：式中 Fc、Fp、Ff─分别为主切削力、背向力、进给力；CFc、CFp、CFf─决定于被加工材料和切削条件的系数；xFc、yFc、nFc、xFp、yFp、nFp、xFf、yFf、nFf─公式中切削用量的指数；KFc、KFp、KFf─三个分力计算中，当实际加工条件与求得经验公式的条件不同时，各种因素对切削力影响的修正系数之积。各系数、指数及修正系数之值可查阅《金属切削手册》 。用单位切削力算主切削力 已取得了不同刀具、工件材料及不同加工条件下的单位切削力和单位切削功率的实验统计数据。从手册中可查到这些数据。表 3-2几种常用材料的单位切削力、单位切削功率，由式 (3-13)计算出Fc。表3—2 硬质合金外圆车刀切削常用金属材料的单位切削力、单位切削功率工件材实验条件料制硬度单位切削造/HBS单位切削功率力热/[KW/(mm3/s名/(N/mm2牌号处)]刀具几何参数切削用量范围称)理状态热187196210-61962轧或br1=0正火229230510-62305=1前调5°刀Vc=1.5~1.75m/质=面s钢45(带75°ap=1~5mm淬卷f=0.1~0.5mm/r火=0屑br1=0.1~0.15mm高°槽温回火)7沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率淬44(HRC264910-62649硬)(淬火r01=-20°低温回火)热212196210-61962轧或br1=0正火调285230510-62305质40Cr(淬火r01=-20°br1=0.1~0.15高mm温回火)灰HT20退Vc=1.17~1.42m170111810-61118br1=0平前刀面,无卷屑槽/s铸0火ap=2~10mm铁f=0.1~0.5mm/r指数形式的切削力经验公式应用比较广泛，其形式如下：错误！未找到引用源。（2—3）错误！未找到引用源。（2—4）错误！未找到引用源。（2—5）式中：Fc、Ff、Fp——切削力、进给力和背向力；错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。——取决于工件材料和切削条件的系数；错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。——三个分力公式中背吃刀量ap、进给量f和切削速度vc的指数；错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。、错误！未找到引用源。 ——当实际8沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率加工条件与求得经验公式的试验条件不符时，各种因素对各切削分力的修正系数。式中各种系数和指数都可以在切削用量手册中查到。用切削层单位面积切削力计算切削力切削层单位面积切削力 kc（N/mm2）可按下式计算：错误！未找到引用源。（2—6）各种工件材料的切削层单位面积切削力kc可在有关手册中查到。根据式可得到切削力Fc的计算公式：错误！未找到引用源。（2—7）式中：错误！未找到引用源。 ——切削条件修正系数。用切削层单位面积切削力计算切削力工作功率工作功率Pe可分为两部分：A．主运动消耗的功率 Pc(w)（切削功率）B．进给运动消耗的功率 Pf(w)（进给功率）所以，工作功率可以按下式计算：错误！未找到引用源。 （2—8）式中：Fc、Ff--切削力和进给力（N）；vc—切削速度（m/s）；nw—工件转速（r/s）；—进给量（mm/r）。由于进给功率 Pf相对于Pc一般都很小（<1%～2%），可以忽略不计。所以， Pe可以用Pc近似代替。在计算机床电动机功率 Pm时，还应考虑机床的传动效率 m，按下式计算：错误！未找到引用源。（2—9）2.2.4 影响切削力的因素（1） 工件材料的影响工件材料的物理力学性能、加工硬化程度、化学成分、热处理状态和切削加工状态都受切削力大小的影响。9沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率工件材料的强度、硬度、冲击韧性、塑性和硬化程度都较大，切削力越大。工件材料的化学成分、热处理状态等因素都直接影响其物理力学性能，因而也影响切削力。（2） 刀具几何参数的影响① 前角对切削力的影响加工塑性材料时，前角 γ0增大，变形系数 Λh减小，因此切削力降低；加工脆性材料（加铸铁、青铜）时，由于切屑变形很小，所以前角对切削力的影响不显著。② 主偏角对切削力的影响主偏角kr对切削力Fc的影响较小，影响程度不超过10%。主偏角kr在60°～75°之间时，切削力Fc最小。主偏角kr对背向力Fp和进给力Ff的影响较大。由图3-21b可知错误！未找到引用源。；（2—10）错误！未找到引用源。（2—11）式中：FD--切削合力F在基面内的分力。可见Fp随kr的增大而减小，Ff则随kr的增大而增大。（3） 刀尖圆弧半径对切削力的影响刀尖圆弧半径re增大，使切削刃曲线部分的长度和切削宽度增大，但切削厚度减薄，各点的kr减小。所以re增大相当于kr减小时对切削力的影响。（4） 刃倾角对切削力影响① 刃倾角λs在很大范围（-40°～+40°）内变化时对切削力 Fc没有什么影响。② 刃倾角λs对Fp和Ff影响较大，随着 λs的增大，Fp减小，而Ff增大。（5） 负倒棱对切削力的影响在前刀面上磨出的负倒棱br的宽度与进给量f之比增大，切削力随之增大。但当切削钢错误！未找到引用源。，或切削灰铸铁错误！未找到引用源。时，切削力趋于稳定，接近于负前角刀具的切削状态。10沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率（6） 切削用量的影响① 背吃刀量对切削力的影响背吃刀量ap增大，切削力成正比增加，背向力和进给力近似成正比增加。② 进给量对切削力的影响进给量f增大，切削力也增大，但切削力的增大与 f不成正比。③ 切削速度对切削力的影响切削速度vc对切削力的影响分为有积屑瘤阶段和无积屑瘤阶段两种：A．在积屑瘤增长阶段，随着 vc增大，积屑瘤高度增加，切屑变形程度减小，切削层单位面积切削力减小，切削力减小。反之，在积屑瘤减小阶段，切削力则逐渐增大。B．在无积屑瘤阶段，随着切削速度 vc的提高，切削温度增高，前刀面摩擦系数减小，变形程度减小，使切削力减小，如图 3-22所示。图2—1切削速度对切削力的影响（7） 刀具材料的影响由于刀具材料与工件材料之间的摩擦，材料与切削力之间的摩擦直接影响切削力。一般来说，根据立方碳化硼（CBN）为工具、陶瓷刀具、涂层刀具，硬质合金刀具，高速钢刀具，切削力依次增加。（8） 切削液的影响切削液具有润滑作用，使切削力降低。切削液的润滑作用愈好，切削力的降低愈显著。在较低的切削速度下，切削液的润滑作用更为突出。（9） 刀具后刀面磨损的影响11沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第二章 切削力及切削功率刀具后刀面磨损带中间部分的平均宽度以 VB表示。磨损面上后角为 0°。VB愈大，磨擦愈强烈，因此切削力也愈大。 VB对背向力Fp的影响最为显著。12沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算第三章 滚珠丝杠副的选型与计算3.1 XYZ滚珠丝杠副的选型3.1.1 选型的主要参数公称直径,导程,循环方式,预紧方式,各段轴径的长度,行程精度,螺母安装尺寸,润滑密封方式，预拉伸，校核。3.1.2 各参数的确定（1） 确定滚珠丝杠规格滚珠丝杠副设计时一般根据不同的使用条件和要求来确定滚珠丝杠副的尺寸规格。当滚珠丝杠副在高速运行时，常见的失效形式为钢球或线滚动接触疲劳点蚀。通常用动态负载额定值表示螺杆的耐点蚀性，所以我们根据动态载荷的额定值来确定滚珠丝杠副的尺寸。额定动载荷是一组相同规格的滚珠丝杆，运行一百万次后，90%的螺旋副（螺纹表面或球）不产生疲劳剥落（点蚀）时的轴向载荷。在实际使用中，可按额定动载值计算：错误！未找到引用源。d（3—1）P式中:Fh为寿命系数，按滚珠丝杠预期寿命选取；Fd为载荷性质系数,按工作载荷性质选取;FH为动载荷硬度影响系数,按滚珠及滚道表面硬度选取;Fn为转速系数, 按丝杠平均转速nd选取;Pd为平均轴向载荷。在不同条件下，平均轴向载荷和平均速度计算方法有多种，对于加工中心来说，这是一种通用型设备，对于不同的用户和不同的工况、工作条件和工作时间和工作时间有一定的规律，平均轴向载荷和平均速度可以根据以下公式计算Pd=(2Pmax+Pmin)/3（3—2）nd=(nmax+nmin)/2（3—3）式中:Pmax最大轴向载荷;nmax为最高转速;Pmin为最小轴向载荷;nmin为最小13沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算转速。工作台和工件的最小轴向载荷作用下的摩擦轨迹，最大轴向载荷的计算，最大载荷滚珠丝杠副驱动力，在滚珠丝杆的轴向力与摩擦轨迹的同时（在同一时间内，摩擦轨迹为工作台，工件与夹具的总重量和切削力的垂直方向上的共同原因）。在额定载荷计算后，可根据额定动载荷对球螺杆的公称直径和类型进行选择。额定负载额定动载荷比计算稍大规格。当滚珠丝杠副在低转速（n＜10R／min）的操作，常见的失效形式是球滚道产生较大的塑性变形或螺纹。通常额定静载荷测量传动螺旋抵抗塑性变形的能力，所以我们根据额定静负荷确定冷轧滚珠丝杠副的尺寸。额定静载荷是指在接触点的塑性变形或螺旋线滚动接触点和轴向载荷的球头1/10000。它与负载的大小、载荷、振动、轧辊硬度等有关。可参照相关公式计算。（2） 丝杠导程的确定丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最高速度为vmax、伺服电机的最高转速nmax及电机与丝杠的传动比i来确定,基本丝杠导程应满足下式为：P≥vmax/i*nmax（3） 循环方式根据球周逆过程，将其分为内外循环。内循环螺母尺寸小，适用于中、小型试验范围，适用于中低速。外环结构包括气管插管和端座式、套筒和螺旋槽型等多种结构，我公司主要采用的是气管插管， 大尺寸的螺母安装，以及广泛的应用，特别是对于大的丝杠。（4） 预紧方式根据重复定位的精度，选择合适的预载模式。只有从传输，可用于在差距，有定位的要求，根据负载的大小和安装的位置的限制，选择预载。包括双螺母齿差分型、双螺母螺型、双螺母垫片类型、单螺母变铅预紧、单螺母增加钢球预紧力。预紧力的大小根据最大轴向载荷的1/3计算，当最大载荷无法计算时，取额定动载荷的1/20-1/10。（5） 各段轴径的长度14沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算丝杠滚珠螺纹段长度=有效行程+余程（3-4个导程）丝杠全长=丝杠滚珠螺纹段长度+两端轴径长度（6） 行程精度滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度 ,在滚珠丝杠精度参数中 ,其导程误差对机床定位精度影响最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意 300mm行程变动量V300p应小于目标设定位的定位精度值的 1/3～1/2,在最后精度验算中确定。（7） 螺母安装尺寸根据安装外圆直径，法兰盘安装位置等选择。3.2 滚珠丝杠副的计算3.2.1：滚珠丝杠滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动， 或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆由一个螺钉、一个螺母和一个球组成。它的功能是将旋转运动转化为直线运动，这是滚珠丝杠的进一步推广和发展，这一发展的重要意义是滚动作用于滑动作用。由于摩擦阻力小，滚珠丝杠在各种工业设备和精密仪器中得到广泛应用。滚珠丝杠传动装置为机床和精密机械， 最常用的，其主要功能是将旋转运动转化为直线运动，或将扭矩转换为轴向力，它具有高精度、可逆性和有效性。（1） 与滑动丝杠副相比驱动力矩为 1/3由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动 ,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到 1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的 1/3。在省电方面很有帮助。（2） 高精度的保证滚珠丝杠副是日本世界上最高水平的机械和设备的一致性，特别是在研磨，组装，检查过程中的工厂环境，对温度和湿度进行严格控制，因为完美的质量管理系统，使精度可以得到充分保证。15沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算（3） 微进给可能滚珠丝杠副是使用球运动的，所以启动力矩很小，不会有一个滑动运动的爬行现象，可以保证实现精确的微进给。（4） 无侧隙、刚性高滚珠丝杆可以增加压力，由于轴向间隙的压力可以达到负的值，并获得较高的刚度（在球内通过滚珠丝杠和预压，当在实际使用机械装置时，由于排斥力球可以提高刚性的螺丝螺母）。（5） 高速进给可能滚珠丝杆在高速下可以实现高效率、低热量的实现。3.2.2 滚珠丝杠副特性（1） 传动效率高滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍，如图1.1.1所示，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。（2） 运动平稳滚珠丝杆传动系统为点接触和滚动运动，小摩擦阻力小，灵敏度高，无振动在启动时，低速无爬行现象，因此可精确控制微进给。（3） 高精度在滚珠丝杠传动系统中，温度上升很小，且轴向间隙和丝杠可预紧，以补偿热伸长，从而获得高定位精度和重复定位精度。（4） 高耐用性钢球的滚动接触的硬化处理（HRC58~63），和循环系统的过程是滚动，而磨损比较小，具有很高的使用寿命和精度。（5） 同步性好由于运动平稳，反应灵敏，无阻滞，无滑移，与多套相同的滚珠丝杆驱动系统在同一时间驱动几个相同的部件或装置，可以得到良好的同步效果。16沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算（6） 高可靠性与其他传动机械相比，液压传动、滚珠丝杠传动系统故障率很低，保养简单，只有一般的润滑和防尘。在没有润滑的情况下工作。（7） 无背隙与高刚性哥特式建筑哥特式弓槽形滚珠丝杆传动系统（参见图），钢球与沟实现易操作的最佳接触。如果适当的预紧力，消除轴向间隙，可以使球具有较好的刚度，降低球和螺母，螺杆的弹性变形，达到较高的精度。3.2.3纵向滚轴丝杠副计算与设计已知条件：工作台重量 W1=80KG=800N 工件及夹具最大重量 W2=200N工作台最大行程LK=950mm工作台导轨的摩擦系数为 μ=0.1快速进给速度 Vmax=4m/min定位精度为20μm/300mm,全行程25μm,重复定位精度为 10μm要求寿命为10000小时（单班制工作十年）表一 各种切削方式的纵向切削力 Fa,速度V和时间比例 q切削方式纵向切削力垂向切削力进给速度工作时间百分比丝杠轴向载荷丝杠转速Pxi(N)Pzi(N)Vi(m/min)%(N)r/min强力切削200012000.610220060一般切削10005000.830115080精切削500200150620100快速进给00４５100037517沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算图3—2 进给用滚珠丝杠转配图（1） 确定滚珠丝杠副的导程Ph=Vmax/i*nmax（3—4）Vmax：工作台最高移动速度nmax：电机最高转速：传动比电机与丝杠间为齿轮连接式，i=4（取一级减速齿轮）由上表查得w1=4m/min，nmax=1500r/min代入得Ph=0.67mm （查《现代机床设计手册》取 Ph=5mm）（2） 确定当量转速与当量载荷①各种切削方式下，丝杠转速niih=V/P查表可得：v1=0.6,v2=0.8,v3=1,Ph=4代入得n1=120，n2=160，n3=200，n4=800②各种切削方式下，丝杠轴向载荷ixi12zi）/10（3—5）F=P+（w+w+PFi：丝杠轴向载荷，Pxi：纵向切削力，Pzi：垂向切削力Fi=Pxi+(W1+W2+Pzi)Fi：丝杠轴向载荷 N i=1,2，^，nPxi：纵向切削力 N i=1,2，^，n18沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算Pzi：垂向切削力 N i=1,2，^，n查表可得：Pxi（i=1,2,3,4）分别为2000N，1000N，500N，ONPzi（i=1,2,3,4）分别为1200N，500N，200N，ON已知W1=800N，W2=200N代入得：Fi（i=1,2,3,4）分别为2200N，1150N，620N，1000N③ 当量转速nm：当量转速 r/mint1，t2，^，tn：工作时间百分比nm=n1（t1/100）+n2（t2/100）+^+nn（tn/100）数据代入可得：nm=240r/min④ 当量载荷错误！未找到引用源。（3—6）代入数据得：Fm=1057N（3） 初选滚珠丝杠副由公式《现代机床设计手册》（3.7－24）知错误！未找到引用源。 )3查《现代机床设计手册》表（ 3.7－51）—表（3.7－54）得：ft=1，fh=1，fa=1，fk=0.53，fw=1.3，Lh=10000h代入数据得：ca=13589N=13.58KN（4） 确定允许的最先螺纹底径① 估算丝杠允许的最大轴向变形量错误！未找到引用源。（1/3—1/4）重复定位精度错误！未找到引用源。(1/4—1/5)定位精度错误！未找到引用源。：最大轴向变形量μm已知重复定位精度10μm定位精度25μm错误！未找到引用源。，②错误！未找到引用源。 ＝6μm19沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算取两种结果最小值错误！未找到引用源。＝3μm②估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式错误！未找到引用源。（3—7）错误！未找到引用源。：最小螺纹底径mmL＝（1.1—1.2）行程+(10—14)错误！未找到引用源。静摩擦力错误！未找到引用源。已知行程950mm，错误！未找到引用源。 ＝800N,错误！未找到引用源。 =0.2代入数据得L=1110mm，错误！未找到引用源。＝160N,错误！未找到引用源。=9.5mm（5） 确定滚珠丝杠副得规格代号选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式由计算出的错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。，错误！未找到引用源。在《现代机床设计手册》中选取相应规格的滚珠丝杠副 FFZD4005-5P=5,ca=22000N>cam=13589Nh（6）确定滚珠丝杠副预紧力错误！未找到引用源。（3—8）其中错误！未找到引用源。＝2200错误！未找到引用源。＝733N（7）行程补偿值与拉伸力①行程补偿值错误！未找到引用源。式中错误！未找到引用源。（3—9）查《现代机床设计手册》错误！未找到引用源。＝950错误！未找到引用源。 ＝110，错误！未找到引用源。 ＝（2—4）Ph＝15温差取2.5℃代入数据得C=32μm预拉伸力20沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算错误！未找到引用源。（3—10）代入得错误！未找到引用源。 ＝4807N（8） 确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格① 轴承所承受得最大轴向载荷FBmax＝4807＋2200＝7007② 轴承类型两端固定的支承形式，选背对背 600c角接触推力球轴承轴承内径d略小于d2＝40，FBP=1/3FBmax，取d＝30带入数据得FBP＝2336N轴承预紧力：预力负荷≥ FBP按《现代机床设计手册》选取轴承型号规格当d＝30mm，预加负荷为：≥FBP所以送7602030TVP轴承d＝30，预加负荷为2900>FBP＝2336N（9） 滚珠丝杠副工作图设计① 丝杠螺纹长度错误！未找到引用源。由表查得余程错误！未找到引用源。② 两固定支承距离 L1，丝杠L③ 行程起点离固定支承距离 L0错误！未找到引用源。 ＝1290，L1＝1350错误！未找到引用源。 ＝1410，L0＝30（10） 传动系统刚度① 丝杠抗压刚度丝杠最小抗压刚度错误！未找到引用源。（3—11）错误！未找到引用源。:丝杠底径21沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算错误！未找到引用源。：固定支承距离代入数据错误！未找到引用源。 ＝782N/μm② 丝杠最大抗压刚度错误！未找到引用源。 （3—12）代入数据得9000N/μm③ 支承轴承组合刚度一对预紧轴承的组合刚度错误！未找到引用源。 （3—13）错误！未找到引用源。：滚珠直径mm，Z：滚珠数错误！未找到引用源。：最大轴向工作载荷 N轴承接触角由《现代机床设计手册》查得7602030TVP轴承错误！未找到引用源。是预加载荷得3倍kamax＝8700N/ m 错误！未找到引用源。 =375N/μm支承轴承组合刚度 kb=2kboKb=750N/μm滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度kckc'(Fp)1/3（3—13）0.1cakc：《现代机床设计手册》上的刚度kc＝2150N/m,ca=2200N,Fp=733N代入数据得kc＝1491N/m（11）刚度验算及精度选择dQ=3.5，Z＝17，β＝600错误！未找到引用源。（3—14）代入前面所算数据错误！未找到引用源。 ＝1/30错误！未找到引用源。（3—15）代入前面所算数据得 1/kmin=1/47622沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算F0=μ0W1已知W1＝800N,μ0=0.2,F0=160NF0:静摩擦力，μ0：静摩擦系数，W1：正压力验算传动系统刚度1.6F0kmin＝ ；已知反向差值或重复定位精度为10反向差值kmin＝30>25.6传动系统刚度变化引起得定位误差k＝F0（1－1），代入k＝5m（3—16）kminkmax确定精度v300p：任意300mm内行程变动量对系统而言v300p 0.8×定位精度－ k定位精度为20m/300v300p<14.3m,丝杠精度取为3级v300p＝12m<14.3m确定滚珠丝杠副得规格代号已确定得型号：FFZD公称直径：40，导程：5螺纹长度1290，丝杠长度1410P类3级精度所选规格型号：FFZD4005-3-P3/1410×1290（12） 验算临界压缩载荷丝杠所受大轴向载荷 Fmax小于丝杠预拉伸力 F不用验算（13） 验算临界转速错误！未找到引用源。（3—17）错误！未找到引用源。：临界转速n/min23沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算：与支承形式有关的系数错误！未找到引用源。：丝杠底径Lc2：临界转速计算长度 mm由《现代机床设计手册》得 f＝21.9, d2=40,Lc2=l1l0可得nc＝5028>nmax=15003.2.4 横向滚轴丝杠副的计算与设计已知条件：工作台重量 W1=80KG=800N 工件及夹具最大重量 W2=200N工作台最大行程LK=950mm工作台导轨的摩擦系数为 u=0.1快速进给速度 VMAX=2m/min 定位精度为20um/300mm,全行程25um,重复定位精度为 10um 要求寿命为10000小时（单班制工作十年）。各种切削方式的纵向切削力 Fa,速度V和时间比例q及其他见下表表二切削方式的纵向切削力Fa,速度V和时间比例q切削方式纵向切削力垂向切削力进给速度工作时间百分比丝杠轴向载荷丝杠转速Pxi(N)Pzi(N)Vi(m/min)%(N)r/min强力切削200012000.610292060一般切削10005000.830185080精切削5002001501320100快速进给002５8001500确定滚珠丝杠副的导程Vmax—Vmax：（3—18）Phi*nmaxVmax工作台最高移动速度；nmax：电机最高转速：传动比电机与丝杠间为齿轮连接式i=4（取一级减速齿轮）由上表查得Vmax=2m/min，nmax=1500r/min代入得Ph 0.33mm查《现代机床设计手册》取 Ph 5mm24沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算（1） 确定当量转速与当量载荷各种切削方式下，丝杠转速niViph由上表查的v1=0.6,v2=0.8,v3=1,v4=2代入得n1120，n2160，n3200，n4400各种切削方式下，丝杠轴向载荷Fipxi(w1w2pzi)/10Fi：丝杠轴向载荷，pxi：纵向切削力，pzi：垂向切削力由上表得pxi(i=1,2,3,4)分别为2000N,1000N,500N,0Npzi(i=1,2,3,4)分别为1200N,500N,200N,0N已知 w1＝800N，w2＝200N代入得 Fi(i=1,2,3,4)分别为2200N，1150N，620N，1000N① 当量转速nm n1*t1/100+n2*t2/100+n3*t3/100+n4*t4/100数据代入得nm 200r/min② 当量载荷Fm=3F13*n1*t1F23*n2*t2+F33*n3*t3+F43*n4*t4nm*100nm*100nm*100nm*100带入数据得 Fm＝1097N初选滚珠丝杠副，由公式《现代机床设计手册》 （3.7－24）知L106*(ca*ft*fh*fa*fk)3h60nmFmfw查《现代机床设计手册》表（ 3.7－51）—表（3.7－54）得ft＝1，fh＝1，fa＝1，fk＝0.53，fw=1.3，Lh＝10000h代入数据可求得ca＝13272N=13.27KN（2） 确定允许的最小螺纹底径① 估算丝杠允许的最大轴向变形量

3—19）（3—20）25沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算（1/3—1/4）重复定位精度(1/4—1/5)定位精度m：最大轴向变形量 m已知重复定位精度 10 m，定位精度25m，m＝3 mm＝6 m取两种结果最小值 m＝3 m② 估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式d2m1010*F0*L0.039F0*L（3—21）*m*Emd2m：最小螺纹底径mmL＝（1.1—1.2）行程+(10—14)Ph静摩擦力F0=0W1已知行程950mm，W1＝800N,0=0.2代入数据得L=1110mm，F0＝160N,d2m=9.5mm（3） 确定滚珠丝杠副得规格代号选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式由计算出的 Ph，cam，d2m在《现代机床设计手册》中选取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4005-5Ph=5, ca=22000N>cam=13272N（4） 确定滚珠丝杠副预紧力FP=1Fmax 其中Fmax＝22003FP＝733N（5） 行程补偿值与拉伸力26沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算① 行程补偿值C=11.8 tlu*103，式中lu＝Lk Ln 2La查《现代机床设计手册》Lk ＝950，Ln＝110，La＝（2—4）P＝15ht温差取2.50c代入数据得C=32 m② 预拉伸力Ft＝1.95 t d22代入得Ft＝4807N（6） 确定滚珠丝杠副支承用得轴承代号，规格① 轴承所承受得最大轴向载荷FBmax＝4807＋2200＝7007② 轴承类型两端固定的支承形式，选背对背 600c角接触推力球轴承轴承内径略小于d2＝40，FBP=1FBmax，取d＝303带入数据得FBP＝2336N轴承预紧力：预力负荷 FBP按《现代机床设计手册》选取轴承型号规格当d＝30mm，预加负荷为： FBP所以送7602030TVP轴承d＝30，预加负荷为2900>FBP＝2336N（7） 滚珠丝杠副工作图设计① 丝杠螺纹长度Ls Lu 2Le由表查得余程 Le② 两固定支承距离L1，丝杠L27沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算③ 行程起点离固定支承距离 L0Ls ＝1290，L1＝1350，Le＝1410，L0＝30（8） 传动系统刚度① 丝杠抗压刚度丝杠最小抗压刚度2d 2ksmin＝6.6* 2*10d2:丝杠底径l1：固定支承距离代入数据ksmin＝782N/m丝杠最大抗压刚度ksmax＝6.6*d22*l1*1024l0(l1l0)代入数据得9000N/m②支承轴承组合刚度一对预紧轴承的组合刚度KB0 2*2.34* 3dQz2Famaxsin5dQ ：滚珠直径mmFamax ：最大轴向工作载荷 N轴承接触角由《现代机床设计手册》查得 7602030TVP轴承Famax是预加载荷得3倍kamax＝8700N/mKB0=375N/m支承轴承组合刚度

3—22）（3—23）28沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算kb2KB0kb＝750N/m③滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度kckc'(Fp)1/3（3—24）0.1cakc：《现代机床设计手册》上的刚度kc'＝2150N/m,ca=2200N,Fp=733N代入数据得kc＝1491N/m（9）刚度验算及精度选择dQ=3.5，Z＝17，＝6001111（3—25）kminksminkbkc代入前面所算数据得1＝1kmin301111（3—26）kmaxksmaxkbkc代入前面所算数据得11kmax476F00w1已知w1＝800N,0=0.2,F0=160NF0:静摩擦力，0：静摩擦系数，w1：正压力验算传动系统刚度1.6F0kmin＝反向差值已知反向差值或重复定位精度为 10kmin＝30>25.629沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第三章 滚珠丝杠副的选型与计算传动系统刚度变化引起得定位误差k＝F0（1－1），代入k＝5mkminkmax确定精度v300p：任意300mm内行程变动量对系统而言v300p0.8×定位精度－k；定位精度为20m/300v300p<14.3m,丝杠精度取为3级；v300p＝12m<14.3m确定滚珠丝杠副得规格代号已确定得型号：FFZD公称直径：40，导程：5螺纹长度1290，丝杠长度1410P类3级精度所选规格型号：FFZD4005-3-P3/1410×1290（10）验算临界压缩载荷丝杠所受大轴向载荷 Fmax小于丝杠预拉伸力 F不用验算（11） 验算临界转速d7（3—27）ncf22*10Lc2nc：临界转速n/minf：与支承形式有关的系数d2：丝杠底径Lc2：临界转速计算长度mm由《现代机床设计手册》得f＝21.9,d2=40,Lc2=l1l0可得nc＝5028>nmax=150030沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封第四章 安装、调整、密封4.1 安装方式及位置数控铣床一般由数控系统、机床基础部件、主轴箱、进给伺服系统及辅助装置等几大部分组成。4.1.1 数控系统数控系统是机床运动控制的中心， 数控铣床一般都配有高性能、 高精度和集成化的微机控制系统，具有直线插补、圆弧插补、刀具补偿、固定循环、用户宏程序功能，可以完成最基本的铣削和镗削、钻床和螺纹加工周期。4.1.2 机床基础部件通常是指底坐、立柱、工作台、横梁等，是整个机床的基础和框架。4.1.3 主轴箱包括主轴箱和主轴驱动系统， 用于安装工具和驱动的工具旋转， 主要驱动力主要用于特殊的无级调速电机驱动。4.1.4 进给伺服系统由进料电机和进给机构，按照编程进给速度来实现刀具与工件之间的相对运动，主轴垂直方向进给运动和横向和纵向进给运动均由各自的交流伺服电机驱动。4.1.5 辅助装置包括液压、气动、润滑、冷却系统和排屑、防护等装置。31沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封图4—1 X502型立式铣床外形及传动系统1－电动机；2－万向接头；3－离合器；4－手轮；5－手柄；6－传动轴 ；7－轴承主轴不能进行起升运动。工作台的升降只能由轴 7进行操作，并通过万向节 2实现纵向机动。而水平和垂直的手动操作是通过手柄5和手轮4。可以看出，设计的进给轴与主轴的设计是一样的。其结果是，设计的进料轴应驱动，充分考虑在2个方面，位置精度可以满足要求的这一标准。在数控铣床进给系统的设计中，根据水平和垂直方向的不同精度要求，不同的运动质量和转动惯量等，解决了系统设计中的主要矛盾。预期的设计结果能满足性能指标的要求，达到预期的效果，即满足设计任务的要求。4.2设计轴承座结构4.2.1 零件的作用轴承座是用于支承轴的零件，镗是要满足滚动轴承外圈和轴承座的要求，或与滑动轴承外圈和轴承孔，2个孔是固定轴承座的单方面固定是安装位置。32沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封图4—2安装位置图0.021mm轴线）的垂直度公差为0.03mm。①侧视图右侧面对基准C（φ300②俯视图上、下两侧面平行度公差为0.03mm。0.021mm轴线）的平行度公差为0.03mm。③主视图上平面对基准C（φ300④主视图上平面平面度公差为0.008mm，只允许凹陷，不允许凸起。⑤铸造后毛坯要进行时效处理。⑥未注明倒角×45°。材料HT200。4.2.2材料安全HT200灰铸铁零件的材料，生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性差，脆性大，不适用于以下的磨削轴承加工表面和加工表面之间的位置要求的安全需要：0.021① φ300 mm轴承孔可以用车床加工、也可以用铣床镗孔。② 轴承孔两侧面用铣床加工，以便加工 2mm×1mm槽。33沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封0.022③两个φ80mm定位销孔，与销要过渡配合，精度达到IT8，要先钻后铰才能达到要求。.021侧视图右侧面对基准C（φ300mm轴线）的垂直度检查，可将工件用φ30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这时转动心轴，百分表最大与最小差值为垂直度偏差值。0.021⑤ 主视图上平面对基准 C（φ300 mm轴线）的平行度检查，可将轴承座 φ0.021300 mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。⑥俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百分表测出。加工基加工简图本加工面尺余量余量说明代号等级寸A11583单侧加工A28283单侧加工A33883单侧加工A41583双侧加工A54283双侧加工B130815×2双侧加工B235817.5双侧加工×24.2.3选择定位基准：34沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封（1） 粗基准的选择以轴承孔两侧毛坯为主要的定位粗基准（2） 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以已加工底面为主要的定位精基准,φ13mm的螺栓孔为定位精基准。4.2.4 粗铣底平面底面由粗铣和精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀（高速钢），铣刀的规格为Ф120x12，机床的型号,,,专用机床刀具：YG6硬质合金端铣刀。由于铣刀在工作时，是断续切削，刀齿受很大的机械冲击，在选择几何角度时，应保证刀齿具有足够的强度。由金属切削原理与刀具可取γo＝５0 λs＝-100Kr=600 0=100。加工要求:粗铣轴承座的下底面。确定加工余量由毛坯图可知：总加工余量为3mm，《工艺设计简明手册》表 1.4-8和表2.3-21可知精加工余量为 1mm。确定每齿进给量，由《切削加工简明实用手册》表 3.5，YG6硬质合金端铣刀所允许的进给量为 f=0.14-0.24mm/z。但采用的不对称铣，f=0.14mm/z，ap=2mm。计算切削用量由《切削加工简明实用手册》表3.16，当d=125mm时，Z=12,ap<3.5mm,f<0.24mm/z时，Vt=97m/min，nt=248r/min，Vft=333mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmv=0.89Ksv=Ksn=Ksv=1故：Vc=Vt*0.89*1=86.33m/minn=nt*0.89*1=220.7r/minVf=Vft*0.89*1=296.4mm/min由机床可得：n=235r/minVf=375mm/min则实际切削速度和进给量为：v粗dn125x235＝92.3m/min1000100035沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封Vfz375Fz0.13mm/zncz235*12校核该机床功率（只需校核粗加工即可） 。由《切削简明手册》表 3.24得当174<HBS<207，ae≦100mm，ap≦2.0mmd=125mm，z=12，Vf=475mm/min切削功率为Pm=3.8kw<4.5kw其所消耗量功率小于机床功率，故可用。计算基本工时L357tm0.15minvf3004.2.5 精铣底平面刀具和机床不变由《切削加工简明实用手册》表3.5得，要使表面粗糙度达到 Ra1.6时，f=0.4-0.6mm/z，ap=1mm决定切削速度和进给量由《切削加工简明实用手册》表 3.16，当d=125mm时，Z=12,ap<1.5mm,f<0.1mm/z时，Vt=124m/min，nt=316r/min，Vft=304mm/min。各修正系数为：Kmv=Kmn=Kmv=0.89Ksv=Ksn=Ksv=1故：Vc=Vt*0.89*1=110.4m/minn=nt*0.89*1=281.2r/minVf=Vft*0.89*1=270.6mm/min由机床X52K可得：n=300r/minVf=300mm/min则实际切削速度和进给量为：3.14125300V精=dn/1000=1000=117.75m/minVfz 300Fz=ncz=300*12=0.08mm/z计算基本工时36沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封l 88 12tm=vf = 300

0.33min钻Ф9孔及锪Ф13的沉头孔钻Ф9孔确定加工余量刀具采用直柄麻花钻（硬质合金），麻花钻规格为 d=9mm查《机械制造工艺设计简明手册》（以下简称《简明手册》）表2.3-8可得，精加工（铰）的加工余量为 0.2mm。确定进给量按加工要求决定进给量根据《切削用量简明手册》表 2.7，知当加工要求为 HT12精度等级，材料为 HT200、d0=9mm时f=0.47～0.57mm/r由于l/d=38/9=4.1=5 故修正系数为0.9则f=（0.47～0.57）x0.9=0.423～0.513mm/r按钻头强度决定进给量根据表2.8，当材料为HT200，d0 7.8mm时，得钻头强度允许的进给量f=1.0mm/r按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9，当HBS=200，d10.2mm，F=7848<8330得机床进给量f=1.6mm/r故综合所述：进给量f=0.41mm/r轴向力校核可由表2.19可查出钻孔时当f=0.41mm/r、d<12mm时Ff2500N，轴向力的修正系数均为0.85故Ff2125N根据Z3025钻床机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax。故f=0.41mm/r可=7848N用。确定钻头磨钝标准及寿命由表2.12可得，当d<20mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm，寿命T=35min确定切削速度37沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第四章 安装、调整、密封由表2.14，HBS=200，加工属性四类由表2.13得，f=0.36mm/r标准d09.6mm时Vc=19m/min＝K1.0KLV0.85切削速度的修正系数为Ktv1.0CV见表2.31V＝VtKV191.01.00.851.016.15m/min1000vn571r/mind根据机床取Nc=630r/min基本工时计算L184tm6300.09minnf0.41锪Ф13孔保证孔的深度为 8刀具的选择：硬质合金带导柱直柄平底锪钻 d=2.5由于刀具材料和机床与钻孔时完全一样， 则切削速度和进给量与钻孔一致。 只有基本工时不同：L84tm6300.05minnf0.414.3 调整、润滑数控机床导轨一般采用集中润滑，在机门安装润滑泵，润滑时间根据时间或行程控制移动部件，各润滑油量测量的科学配置，控制系统实现自动润滑一般不经常运动的部件，用手油润滑油。38沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 估算寿命、选择电机及设计图第五章 估算寿命，选择电机及设计图5.1直线滚动导轨寿命估算直线滚动导轨的寿命在选用直线滚动导轨时，应对其本身的寿命进行初步验算。当滚动直线导轨轴承载荷和滚动运动，导轨面和滚动钢球或滚子将不断的循环应力的作用。一旦达到临界值，滚动表面会产生疲劳损伤，在身体的某些部位产生水垢脱落。这种现象称为表面剥落。所谓直线滚动导轨寿命，即导轨表面或滚动部分的材料由于滚动疲劳而发生表面剥落，总运行距离。直线滚动导轨的寿命非常大。即使在同一批产品，在相同的经营条件下，生活将是一个很大的差距。因此，为了确定直线滚动导轨的寿命，一般采用额定寿命的参数。所谓额定寿命是指同一直线滚动导轨在相同条件下，总行驶距离可达到90%的表面不剥落。对于使用钢珠的直线滚动导轨，额定寿命 L为：错误！未找到引用源。 （5—1）对于使用滚柱的直线滚动导轨，额定寿命为：错误！未找到引用源。（5—2）式中L：额定寿命．km；C：基本额定动负荷，kN；PC：计算负荷，LN；f H：硬度系数；f T：温度系数；f C：接触系数，f W：负荷系数。由上述两式可以看出，直线滚动导轨的额定寿命受硬度系数 fH、温度系数fT、接触系数fC、负荷系数fW的直接影响。5.2伺服电机联轴器39沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 估算寿命、选择电机及设计图5.2.1 伺服系统对伺服电机的要求（1） 从低速到最高速电机运行平稳，转矩脉动小，特别是在低转速，如 /分钟0.1r或慢，还有一个稳定的速度和无爬行现象。（2） 电机应具有大、长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。在几分钟内一般直流伺服电机过载 4-6次无损坏。（3） 为了满足快速响应的要求，电机应具有较小的转动惯量和较大的转矩转矩，并具有最佳的时间常数和起动电压。电机应该承受最终选择 /S2以上的角加速度的能力，为了保证电机可以小于 0.2s从静态到额定转速。（4） 电机应能随频繁启动、制动和反转。随着微电子技术、计算机技术和伺服控制技术的发展， 数控机床伺服系统已应用于高速、高精度的数字伺服系统中。 将伺服控制技术从模拟模式、 混合模式到全数字模式。按位置、速度和电流三环反馈全数字、软件处理数字控制器，灵活、灵活、良好。数字伺服系统采用了大量的新的控制技术， 提高了测量的性能，大大提高了控制精度和质量。交流伺服已占据了机床伺服的主导地位，并随着新技术的发展和不断完善，在三个方面。一种是电力系统驱动装置在电力电子设备不断向高频方向和智能功率模块得到普及和应用；二是基于微处理器的嵌入式系统技术成熟度，将推动应用先进控制算法；第三是网络化制造模式的推广和现场总线技术的成熟，将使网络伺服控制的可能。5.2.2 联轴器选择与刚性联轴器和挠性联轴器，主题是弹性 wk4-01定位十字滑块联轴器使用。所提供的十字滑块联轴器是由两个半联轴器组成， 其中有一个端面上的凹槽和一个凸齿的中间板。由于凸齿可以在槽中滑动，两者之间的相对位移补偿安装和操作。这种耦合部件的材料可用 45钢，工作表面需要进行热处理，以提高其硬度；要求低，也可用 Q275钢，不进行热处理。为了减少摩擦和磨损，润滑油孔从中间的光盘是用于润滑。WK4-01定位十字滑块联轴器主要性能特点有 :① 高扭距刚性和灵敏度② 零回转间隙40沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 第五章 估算寿命、选择电机及设计图③ 弹性十字滑快补偿较大的径向、角向、轴向偏差④ 结构简单、抗油腐蚀和电气绝缘⑤ 定位螺丝固定⑥ 铝合金材料41沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 总结总结数控机床伺服电机直接驱动滚珠丝杠位置控制， 减少中间传动环节，提高传动系统的动态特性，避免了累积误差的多级传动。机床的改造完全加工圆柱、锥度、螺纹、另一端的自动控制，高精度加工的零件，同样大小的好，自动化程度高，提高了原机，生产效率，降低了劳动强度，而且使用方便，改造成本低，对原企业进行改造，经济型数控机床是工业和矿山企业技术创新的有效途径。对于这种设计，整体布局是非常重要的。本次设计由于整体安排在开始时没有很合理的提法，所以对实际工作的具体性质和工作的工作量也不是很清楚， 在最初几天没有任何实质性的进展。在随后的工作中，我们已经注意到了这一点，所以急于赶上的进展，但时间仍然是有点紧。但在结束的努力完成设计任务。当然，由于我有限的经验，在设计和改造过程中不可避免的缺陷和不足，有待进一步改进和完善。42沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 参考文献参考文献林宋,现代数控机床 ,北京:化学工业出版社 ,2003.11;杜君文,机械制造技术装备及设计 ,天津:天津大学出版社 ,2007.10;王爱玲,数控编程择术,北京:化学工业出版社 ,2006.2;刘治平,机电传动控制,天津:天津大学出版社 ,2007.9;王彪,现代数控机床实用操作技术 ,北京:国防工业出版社 ,2009.3;文怀兴,数控铣床设计,北京:化学工业出版社 ,2005.11.43沈阳化工大学科亚学院学士学位论文 致谢致谢毕业设计，在设计过程中，王老师付出了极大的努力，从制定设计方案、图纸绘图指令完成，在导师的指导方法。经过这段时间的学习，不仅拓宽了知识，也巩固了大学学习机械专业知识。最重要的是锻炼自己的设计能力，学会独立思考，解决问题。毕业设计是一个系统的过程，通过这个过程。我们学习问题分析和解决问题的一些基本方法，让我们回顾大学四年的学习知识，也为我们今后的工作打下了基础，可谓是一个非常有收获的。当然，这和老师的指导是分不开的，首先，我要感谢我的导师王老师，耐心地为我们纠正我们的错误，在老师的指导下，在所有11个问题中遇到的所有问题都解决了。我要感谢学校的老师，谢谢你在学校这么多年对我的教育和教学，有了你的帮助，我成为一个合格的大学毕业生，成为国家实现四个现代化的支柱。在平时的设计中，老师邓老师给了我们很多的自学时间， 充分发挥了我们自己的能力，使我们四年的学习知识做了一个彻底的总结。 针对设计过程中存在的问题及时提出改进建议，同时针对设计中存在的问题，及时给予详细、准确的解答，并始终不忘监督我们按设计进度设计。 正是由于这些努力，引导王老师，才能保证我们的毕业设计顺利进行。感谢老师渊博的专业知识，严谨务实的学术精神也深深感染着我们，为我们未来的生活和工作提供了很好的榜样。在这里，我要向老师最衷心的感谢。此外，在设计过程中，也得到了其他老师的指导帮助，在此也表达了