普通X62W铣床的数控化改造设计.docVIP

3.3纵向进给系统的设计计算 3.3.1滚珠丝杠螺母副的设计计算 1.铣削力的计算 根据在《切削用量简明手册》表3.28，对高速钢圆柱铣刀，切削力的计算公式： 式中：CF—系数，其值取决于切削条件和工作材料，当工件为碳钢时，查《切削用量简明手册》表3.28，取CF=65，aF—铣削宽度，ae---被吃刀量，Z—铣刀齿数；do---铣刀直径；xf yf uf和wf---公式中各个系数的指数。Kfc----切削条件改变时，切削力的修正指数，其中参数按实际加工过程中的平均铣削条件为标准来选择，查《切削用量简明手册》表1.28取do=27mm,ae=4mm,z=4,aF=30mm；fF=0.1; n取r/min；其中xf=1.0；yf=0.72；uf=0.86； wf=0；qf=0.73；KFC=1 利用圆柱铣刀进行逆铣时，工作台的工作载荷： 工作台纵向进给方向载荷：F1=(1~1.2)FX 工作台横向进给方向载荷：FC=(0.3~0.4) FX 工作台垂向进给方向载荷：FV=(0.2~0.3) FX 各系数分别取中间值，则：F1=1.1 FX =1.1*4313=4744N FC =0.375 FX =0.375*4313=1617N FV =0.25 FX =0.25*4313=1078N 由此可以算出周向铣削力 2.强度校核计算： 根据《机床设计手册》，燕尾槽导轨工作时轴向力： 式中：k---考虑力矩影响的系数 f---导轨上的摩察系数 因为导轨为燕尾槽导轨，所以可取：K=1.4 f=0.2 FX、Fy、FC-----分别为沿铣刀轴向的轴向铣削力，沿铣刀径向的径向铣削力，沿铣刀切向的切向铣削力，其中FX也是沿铣刀主运动方向的分力，它消耗铣床主电机功率最多。 代入计算：FX =2/3F=2×4865/3=3243N Fy = 0N FC = 1617N G----工作台重量（纵向）+夹具和工件的重量 G=（100+200）×9.8=2940N 由此得：F=1.4×3243+0.2(2×1617+2940)=4540+1234=5774N 寿命值为： 式中：L—工作寿命以106r为1个单位 n----滚珠丝杠的转速n=10r/min t----使用寿命时间，一般取t=15000h 则有：L=60×10×15000/106=9(106r) 滚珠丝杠最大动载荷C: 式中：Kp为载荷系数，一般取1.2~1.5，本例取Kp=1.2 Ka为精度系数，对于本丝杠取Ka=1 根据最大动载荷C的值，初选滚珠丝杠螺母副代号为： WCh2506—3.5×1，表示外循环方式，公称直径为25mm，基本导程为6mm，螺纹旋向为右旋，负荷钢球圈数为3.5，精度等级为3的传动滚珠丝杠副。 查表为基本参数： 滚珠丝杠的额定动载荷CD=16500N; 滚珠丝杠的额定静载荷CDEL=49700N; 滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转（N≤10r/min）下工作并受载，那么还需要考虑另一种失效方式------滚珠丝杠接触面上的塑性变形。即考虑滚珠丝杠的额定静载荷CDEL是否大大超过了滚珠丝杠的工作载荷，CDEL=49700N＞3F a,所以强度足够。 选用 FC1-4020-2.5型丝杠，由表2-9得丝杠副数据： 公称直径 导程 滚珠直径 按表种尺寸公式计算： 滚道半径 偏心距 丝杠内径 3.稳定性验算 丝杠一端轴向固定，采用深沟球轴承和双向球轴承，可分别承受径向和轴向的负荷。另一端游动，需要径向约束，采用深沟球轴承，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩，如下图。 a由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S,其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[S] 丝杠不会失稳的最大载荷称为临界载荷,并按下式计算 式中，E为丝杠材料的弹性模量，对于钢E=206Gpa；l为丝杠工作长度（m）；为丝杠危险截面的轴惯性矩（）；为长度系数，取。 安全系数 查表，[S]=2.5～3.3 ,S[S],丝杠是安全的，不会失稳。 b高速丝杠工作时有可能发生共振，因此需验算其不发生共振的最高转速——临界转速。要求丝杠的最大转速。 临界转速按下式计算： 式中：为临界转速系数，见表2-10，本题取，