立式数控系统铣床进给传动系统设计操作手册.pdf

立式数控铣床进给传动系统设计 1.概述 1.1 技术要求 工作台、工件和夹具的总质量 m=918kg，其中，工作台的质量 510kg；工作台的最大行 程 Lp=600 mm;工作台快速移动速度 18000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的动摩擦系数 为 0.15，静摩擦系数为 0.12；工作台的定位精度为 30μm，重复定位精度为 15μm；机床的 工作寿命为 20000h （即工作时间为 10 年）。机床采用主轴伺服电动机，额定功率为 5.5kw， 机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径 125mm，主轴转速 310r/min。切削状况如下： 数控铣床的切削状况 切削方式 进给速度 时间比例（%） 备注 强力切削 0.6 10 主电动机满功率条件下切削 一般切削 0.8 30 粗加工 精加工切削 1 50 精加工 快速进给 20 10 空载条件下工作台快速进给 1.2 总体设计方案 为了满足以上技术要求，采取以下技术方案： （1） 工作台工作面尺寸（宽度×长度）确定为400mm×1200mm。 （2） 工作台导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动画面上贴聚四氟乙烯导轨板。同 时采用斜镶条消除导轨导向面的间隙，在背板上通过设计偏心轮结构来消除导轨背面 与背板的间隙，并在与工作台导轨相接触的斜镶条接触面上和背板接触面上贴膜。 （3） 对滚珠丝杠螺母副采用预紧，并对滚珠丝杠进行拉伸预。 （4） 采用伺服电动机驱动。 （5） 采用膜片弹性联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠连接。 2.滚珠丝杠螺母副的选型和计算 2.1 主切削力及其切削分力计算 （1）计算主切削力Fz。 根据已知条件，采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削（铣刀直径 D 125mm）， 主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率，此时铣刀的切削速度为：（已知机床主电 动机的额定功率 P 为 5.5kw，主轴计算转速n=310r/min。） m  根据公式得刀具的切削速度为：  -3 pDn  3 . 14 ¥ 125 ¥ 10  ¥ 310  v = = m / s = 2 . 03 m / s  60  60  取机床的机械效率为：h  = 0 . 8 ，则由式得主切削力：  m h P  3  0 . 8 ¥ 5 . 5  3  F  = m E  ¥ 10  = ¥ 10 N = 2167 . 49 N  z  v  2 . 03  （2）计算各切削分力 工作台的纵向切削力、横向切削力和垂向切削力分别为  F = 0.4F = 0 . 4 ¥ 2167 .49   = 867 N  1 z  F  = 0 . 9 5 F  = 0 . 9 5 ¥ 2167.49 = 2059.12N  C  z  F  = 0 . 55 F  = 0 . 55