毕业设计（论文）-立式加工中心横向、纵向进给机构与床身设计.docx

1、目录第一章绪论31.1 数控系统的发展简史31.2 数控系统的优点31.3 国外数控技术的发展现状31.4 我国数控系统的发展现状51.4.1 数控技术状况51.4.2 数控系统的发展趋势61.5 伺服系统的特点71.5.1 信息载体7152计算机数控系统71.5.3 伺服系统71.5.4 机床71.6 设计的内容、目的和方法9第二章立式加工中心总体设计102.1 设计目标102.2 机床的用途102.3 XH715D主要规格及技术参数102.4 立式加工中心结构布局122.6 设计计算思路13第三章与滚珠丝杆有关的理论计算133.1 横向滚珠丝杠的计算及选择143.1.1 滚珠丝杠导程的确定

2、143.1.2 确定丝杠的等效转速143.1.3 确定丝杠的等效负载153.1.4 确定丝杠所受的最大动载荷153.1.5 选择滚珠丝杠型号163.1.6 计算行程补偿值C和预拉伸力Ft163.1.7 校核183.1.8 伺服电机计算203.2 纵向滚珠丝杠的计算及选择213.2.1 滚珠丝杠导程的确定213.2.2 确定丝杠的等效转速213.2.3 确定丝杠的等效负载22324确定丝杠所受的最大动载荷223.2.5 校核223.2.6 伺服电机计算243.2.7 电机的选择24第四章圆锥齿轮计算25第五章导轨设计285.1 导轨简介285.2 导轨设计295.3 滚动直线导轨副的结构305.

3、4 滚动直线导轨副润滑与防尘305.4.1 润滑方式305.4.2 防尘措施30第六章床身设计316.1 床身结构的基本要求326.2 床身结构设计32第七章数控系统选择337.1 FANUC数控系统简介337.2 FANUC公司数控系统的产品特点357.3 FANUC数控系统特点36第八章数控编程36第九章结论39参考文献40致谢41附录42第一章绪论1.1 数控系统的发展简史1949年美国帕森公司首先提出了机床数字控制的概念。1952年第一代数控系统一一电子管数控系统的诞生。20世纪50年代末，完全由固定布线的晶休管元器件电路所组成的第二代数控系统一一晶体管数控系统被研制成功，取代了昂贵的

4、、易坏的、难以推广的电子管控制装置。随着集成电路技术的发展，1965年出现了第三代数控系统一一集成电路数控系统。1970年，在美国芝加哥国际机床展览会上，首次展出了第四代数控系统一一小型计算机数控系统，然后，随着微型计算机以其无法比拟的性能价格比渗透各个行业，1974年，第五代数控系统一一微型计算机数控系统也出现了。应用一个或多个计算机作为数控系统的核心组件的数控系统统称为计算机数控系统（CNC）。综上所述，由于微电子技术和计算机技术的不断发展，数控机床的数控系统也随着不断更新，发展非常迅速,几乎5年左右时间就更新换代一次（L1.2 数控系统的优点1）、环保、无污染。因为不会有油污及雾气喷出，

5、周围环境不受污染；2）、供油精确。可以通过增加调节阀，将油按照不同的需要输送到主轴及丝杠等润滑点；3）、不存在高粘度润滑油雾化困难的问题；适合于任何油品；4）、自动检测及监控。可以检测润滑油是否正常，如果润滑不良，可以报警停机，避免设备非正常运转。5）、特别适用于主轴的滚动轴承，具有一定的空气冷却效果，可降低轴承的运行温度，从而延长主轴的使用寿命；6）、耗油量小，节约成本。1.3 国外数控技术的发展现状数控机床涌现至今的60年，随科技、特别是微电子、盘算机技巧的前进而不断发展。美、德、日三国事当今世上在数控机床科研、设计、制作和应用上，技巧最先进、经验最多的国家。因其社会前提不同，各有特点。美

6、国的特点是，政府器重机床工业，美国国防部等部门不断提出机床的发展方向、科研任务和供给充分的经费，且网罗世界人才，特别讲究“效率”和创新，重视基础科研。因而在机床技巧上不断创新，如1952年研制降生界第一台数控机床、1958年创制出加工中心、70年代初研制成fms、1987年开创开放式数控系统等。由於美国起首联合汽车、轴承生产需求，充分发展了大批大批生产主动化所需的主动线，而且电子、盘算机技巧在世界上领先，因此其数控机床的主机设计、制作及数控系统基础扎实，且一贯器重科研和创新，故其高性能数控机床技巧在世界也一直领先。当今美国不仅生产宇航等应用的高性能数控机床，也为中小企业生产便宜实用的数控机床（

7、如haas、fadal公司等）。其存在的教训是，着重於基础科研,疏忽利用技巧，且在上世纪80代政府一度放松了领导,致使数控机床产量增长缓慢，於1982年被落后的日本超过,并大批进口。从90年代起，纠正过去倾向,数控机床技巧上转向实用,产量又逐渐上升。德国政府一贯器重机床工业的重要战略地位,在多方面大力扶植。特别讲究“实际”与“实效”，保持“以人为本”，师徒相传，不断前进人员素质。在发展大批大批生产主动化的基础上，於1956年研制出第一台数控机床后，一直保持实事求是,讲究科学精力，不断稳步前进。德国特别重视科学实验,理论与实际相联合，基础科研与利用技巧科研并重。企业与大学科研部门紧密合作,对用户

8、产品、加工工艺、机床布局结构、数控机床的共性和特征问题进行深入的研究，在质量上千锤百炼。德国的数控机床质量及性能良好、先进实用、货真价实，出口遍及世界。尤其是大型、重型、精密数控机床。德国特别器重数控机床主机及配套件之先进实用,其机、电、液、气、光、刀具、测量、数控系统、各种功效部件，在质量、性能上居世界前列。如西门子公司之数控系统和heidenhain公司之精密光栅,均为世界驰名，竞相采用。日本政府对机床工业之发展异常器重，通过方案、法规（如“机振法”、“机电法”、“机信法”等）领导发展。在器重人才及机床元部件配套上学习德国，在质量管理及数控机床技巧上学习美国，甚至青出於蓝而胜於蓝。日本也和

9、美、德两国类似，充分发展大批大批生产主动化，继而全力发展中小批柔性生产主动化的数控机床。自1958年研制出第一台数控机床后,1978年产量（7,342台）超过美国（5,688台），至今产量、出口量一直居世界首位（2001年产量46,604台，出口27,409台，占59%）。战略上先仿后创，先生产量大而广的中档数控机床，大批出口，占逝世界宽大市场。在上世纪80年代开端进一步加强科研，向高性能数控机床发展。在策略上,起首通过学习美国全面质量管理（tqc）,变为职工自觉群体运动,保产品德量。进而加速发展电子、盘算机技巧,进入世界前列，为发展机电一体化的数控机床开道。日本在发展数控机床的过程中，狠抓要

10、害,突出发展数控系统。日本fanuc公司战略正确，仿创联合，针对性地发展市场合需各种低中高级数控系统，在技巧上领先，在产量上居世界第一。该公司现有职工3,674人,科研人员超过600人，月产能力7,000套，销售额在世界市场上占50%,在国内约占70%,对加速日本和世界数控机床的发展起了重大增进作用。中国数控机床现状及发展中的重要问题，数控机床的现状目前，中国机床工业厂多人众。2000年，金切机床制作厂约358家（20.6万人）,成形机床制作厂191家（约6.5万人），共计549家（27.1万人）。其中生产数控金切机床的约150家，生产数控成形机床的约30家,共计约180家,占厂家总数的1/3

11、。2001年金切机床产量19.2万台，内数控金切机床17,521台，约占9%。国外数控车床无论是在设计水平，还是制造水平，都要高出国内数控车床。机械件材质、加工精度、加工工艺、装配工艺比较好；软硬件设计有专门的标准，设计规范合理，配套齐全，标牌标示清楚齐全，使用的元器件质量，故障率低；新技术的应用及时并且领先；概括来说，精度及可靠性高、性能稳定故障率低。1.4 我国数控系统的发展现状1.4.1 数控技术状况目前，我国数控系统正处在由研究开发阶段向推广应用阶段过渡的关键时期，也是由封闭型向开放型过渡的时期。我国数控系统在技术上已趋于成熟，在重大关键技术（包括核心技术），已达到国际先进水平。自“七

12、五”以来，国家一直把数控系统的发展作为重中之重来支持，现己开发出具有中国版权的数控系统，掌握了国外一直对我国封锁的一些关键技术。例如，曾长期困扰我国、并受到西方国家封锁的多坐标联动技术对我们已不再是难题，0.1当量的超精密数控系统、数控仿型系统、非圆齿轮加工系统、高速进给数控系统、实时多任务操作系统都已研制成功。尤其是基于PC机的开放式智能化数控系统，可实施多轴控制，具备联网进线等功能既可作为独立产品，又是一代开放式的开发平台，为机床厂及软件开发商二次开发创造了条件。特别重要的是，我国数控系统的可靠性已有很大提高,MPBF值可以在15000h以上。同时大部分数控机床配套产品已能国内生产，自我配

13、套率超过60%。这些成功为中国数控系统的自行开发和生产奠定了基础川。我国进行改革开放后，由于政策的开放，使得金属切削行业得以和世界上先进的机床制造国家进行技术交流，并通过引进技术，到80年代初，国产数控机床进入实用化阶段，1991年数控机床的产值数控化率为14.3%,到1997年数控机床产值数控化率为24.5%。目前，我国数控机床（包括经济型机床）品种约有500个。但是，与国外数控车床相比，在性能、质量设计、制造等各方面存在较大差异，并存在许多不足：机械件的材质、加工精度、加工工艺存在较大差距，装配工艺也存在一定差距；主轴及卡盘刚性差，主轴定位准停不好；安全性较差，软硬件保护功能不够；刀片磨损

14、快，生产成本高，效率低；硬件设计方面不规范,不符合国标，比如使用电压等级、电线颜色使用、图纸资料的绘制装订、提交等等，有的机床厂家甚至仍然停留在十年二十年前的设计思想；程序设计方面缺乏标准，不规范，逻辑性不强，故障率高，在使用过程中需不断对程序进行修改；外围元件布置及走线不规范，标牌线号不清，图纸与实物不符，维修困难；使用的元器件本身质量差，使用寿命短，故障率高，有的机床厂家为了降成本却忘记了质量、忘记了可靠性，选用一些国产的轴承、接触器、继电器、接近开关等元件，在生产过程中小故障连绵不断；柔性化不强，多品种生产困难。而国外数控车床无论是设计水平，还是制造水平，都要高出国内数控车床。机械件材质

15、、加工精度、加工工艺、装配工艺比较好；软硬件设计有专门的标准,设计规范合理，配套件齐全，标牌标示清楚齐全；使用的元器件质量好，故障率低；新技术的应用及时领先；概括来说，精度及可靠性高、性能稳定故障率低。1.4.2 数控系统的发展趋势立式加工中心主要的用户层面为，以看好的汽车零部件行业为首，还有模具、飞机、医疗设备、IT、光学、设备等行业。在飞机制造业因绝大多数加工件为多品种、小批量的产品，因此五轴加工机为主的立式加工中心有潜在的需求。今后电子零部件、精密机枝零部件、半导体模具等行业也具有需求潜力。各生产厂家面对预期需求扩大的飞机、模具、半导体等行业，正在抓紧开发五轴加工机。和几年前的以生产一般

16、零部件为主的立式加工中心形成鲜明对比的是，突出以加工模具为主的设备方案不断从厂家出现，由此可明显地看出对高速、高效、高品位加工的需求正在增加。针对高精度加工，一些厂家比较注重研制对不易切削材质搞重切削加工的机型。同时，以减少工件更换时间和集中工序为目的的复合化加工技术也在不断创新。为进一步提高效率，有些厂家正在尝试在立式加工中心的控制轴方面再加上12个轴，形成五轴控制，这样对于形状复杂的工件和自由曲面等工件都可完成一次装卡加工。在产品开发方面，由于用户的要求更加严格,不得不在保持低价位的同时不断追求高性能的技术。由于正在加快适应环保要求的新技术开发，因此，更加需要可以调整品种、数量的可形成柔性

17、线结构的设备。现在干式切削也在研制之中，如已经出现的使用高纯度氮气的干式加工系统，以氧化来控制精度变化。同时为改善作业环境、提高经济效率，对于切屑的处理也采用了易于回收的方式。随着微电子技术和计算机技术的发展，数控系统性能日臻完善，数控系统应用领域日益扩大。为了满足社会经济发展和科技发展的需要,数控系统正朝着高精度、高速度、高可靠性、多功能、智能化及开放性等方向发展。1.5 伺服系统的特点数字控制，是一种自动控制技术，是用数字化信号对控制对象加以控制的一种方法。数控机床是采用了数控技术的机床，或者说是装备了数控系统的机床。数控机床是典型的数控化设备，它一般由信息载体、计算机数控系统、伺服系统和

18、机床四部分组成。1.5.1 信息载体信息载体又称控制介质，用于记录数控机床上加工一个零件所必需的各种信息，以控制机床的运动，实现零件的机械加工。常用的信息载体有穿孔带等，通过相应的输入装置将信息输入到数控系统中。数控机床也可采用操作面板上的按钮和键盘将加工信息直接输入，或通过窜行口将计算机上编写的加工程序输入到数控系统。高级的数控系统可能还包含一套自动编程机或者CAD/CAM系统。1.5.2 计算机数控系统计算机数控系统是数控机床的核心，它的功能是接受载体送来的加工信息，经计算和处理后去控制机床的动作。它由硬件和软件组成。硬件除计算机外，其外围设备主要包括光电阅读机、CRT、键盘、面板、机床接

19、口等。软件由管理软件和控制软件组成。数控装置控制机床的动作可概括为：机床主运动、机床的进给运动、刀具的选择和刀具的补偿、其它辅助运动等。1.5.3 伺服系统它是数控系统的执行部分，包括驱动机构和机床移动部件，它接受数控装置发来的各种动作命令，驱动受控设备运动。伺服电动机可以是步进电机、电液马达、直流伺服电机或交流伺服电机。1.5.4 机床它是用于完成各种切削加工的机械部分，是在普通机床的基础上发展起来的，但也做了很多改进和提高，它的主要特点是：由于大多数数控机床采用了高性能的主轴及伺服传动系统，因此数控机床的机械传动结构得到了简化，传动链较短；为了适应数控机床连续地自动化加工，数控机床机械结构

20、具有较高的动态刚度、阻尼精度及耐磨性，热变形较小；更多地采用高效传动部件，如滚珠丝杠副、直线滚动导轨等；不少数控机床还采用了刀库和自动换刀装置以提高机床工作效率数控机床集中了传统的自动机床、精密机床和万能机床三者的优点，将高效率、高精度和高柔性集中于一体。而数控机床技术水平的提高首先依赖于进给和主轴驱动特性的改善以及功能的扩大，为此数控机床对进给伺服系统的位置控制、速度控制、伺服电机、机械传动等方面都有很高的要求。伺服系统是指以机械位置或角度作为控制对象的自动控制系统。在数控机床中，伺服系统主要指各坐标轴进给驱动的位置控制系统。伺服系统接受来自CNC装置的进给脉冲，经变换和放大，再驱动各加工坐

21、标轴按指令脉冲运动。这些轴有的带动工作台，有的带动刀架，通过几个坐标轴的综合联动，使刀具相对于工件产生各种复杂的机械运动，加工出所要求的复杂形状工件。进给伺服系统是数控装置和机床机械传动部件间的联系环节，是数控机床的重要组成部分。它包含机械、电子、电机（早期产品还包含液压）等各种部件，并涉及到强电与弱电控制，是一个比较复杂的控制系统。要使它成为一个既能使各部件互相配合协调工作，又能满足相当高的技术性能指标的控制系统，的确是一个相当复杂的任务。提高伺服系统的技术性能和可靠性，对于数控机床具有重大意义，研究与开发高性能的伺服系统一直是现代数控机床的关键技术之一。数控机床伺服系统的一般结构如下图所示

22、：由于各种数控机床所完成的加工任务不同，它们对进给伺服系统的要求也不尽相同，但通常可概括为以下几方面：可逆运行；速度范围宽；具有足够的传动刚度和高的速度稳定性；快速响应并无超调；高精度；低速大转矩。伺服系统对伺服电机的要求：1）从最低速到最高速电机都能平稳运转，转矩波动要小，尤其在低速如O.lr/min或更低速时，仍有平稳的速度而无爬行现象。2）、电机应具有大的较长时间的过载能力，以满足低速大转矩的要求。一般直流伺服电机要求在数分钟内过载4-6倍而不损坏。3）、为了满足快速响应的要求，电机应有较小的转动惯量和大的堵转转矩,并具有尽可能小的时间常数和启动电压。电机应具有耐受4000rad/s2以

23、上的角加速度的能力，才能保证电机可在0.2s以内从静止启动到额定转速。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，数控机床的伺服系统已开始采用高速、高精度的全数字伺服系统。使伺服控制技术从模拟方式、混合方式走向全数字方式。由位置、速度和电流构成的三环反馈全部数字化、软件处理数字PID,使用灵活，柔性好。数字伺服系统采用了许多新的控制技术和改进伺服性能的措施，使控制精度和品质大大提高。速度控制单元工作台 小位置检测I位置反馈速度环,_. 1IU二伺服电邮能 速度检测测量与反馈图1.1伺服系统结构图1.6 设计的内容、目的和方法本次设计的内容是机床总体方案

24、设计及总体布局图绘制、纵向及横向进给机构的理论计算、结构设计及绘制装配图、典型零件绘制、数控系统设计、典型零件的数控车削加工程序编制及外文资料文献翻译，并撰写毕业设计论文。设计的目的是培养综合运用基础知识和专业知识，解决工程实际问题的能力，提高综合素质和创新能力，受到本专业工程技术和科学研究工作的基本训练,使工程绘图、数据处理、外文文献阅读、程序编制、使用手册等基本技能得到训练和提高，培养正确的设计思想、严肃认真的科学态度，加强团队合作精神。在设计中，先通过参观及查阅等了解有关系统的工作原理，作用及结构特点。选择合适的算法，根据计算结果查阅手册，得出相关的结构或零件。在图纸的绘制中，充分利用软

25、件的先进性。最后，完成硬件连接设计，编制典型零件的车削程序，撰写说明书。24第二章立式加工中心总体设计2.1 设计目标机床结构可以布置成卧式、立式、倒立式及斜置式等，根据设计任务一一此次设计内容为XH715D立式加工中心。2.2 机床的用途XH715D立式加工中心机床，是吸收国外先进制造技术，经过多次改进升级的产品。该产品工艺手段成熟，产品质量稳定，技术指标和软硬件配置均处于国内先进水平。采用三维同步设计，FEM有限元分析等一流研发手段，拥有自主知识产权。XH715D是工作台不升降，十字滑座型的立式加工中心。可以实现三坐标联动控制，进行直线和圆弧插补的运动。适用于小型零件如板件、盘件、壳体、模

26、具等复杂零件的切削加工。2.3 XH715D主要规格及技术参数表2.1产品型号单位XH715D工作台工作台尺寸（长义宽）mm1200X500工作台最大承重kg800T型槽（个数-宽度X间距）个一mm5-18X100加工范围工作台左右行程（X轴）mm880工作台前后行程（Y轴）mm500主轴箱上下行程（Z轴）mm610主轴端面至工作台面距离mm125735主轴中心至立柱导轨面距离mm578主轴主轴电机功率及扭矩配FANUC-B8kw7.5/11Nm35.8/70.03主轴转速范围rpm608000主轴锥孔ISONO.40刀具刀柄型号MAS403BT40(45)拉钉型号MAS403P40T-1进给

27、快速移动速度:X/Y/Z轴mm/min20000进给速度:X/Y/Z轴mm/min55000进给电机扭矩配FANUC系统时：X/Y/Z轴Nm6定位精度GB/T20957.4-2007X/Y/Z轴mm0.016/0.01/0.013JISB6330X/Y/Z轴mm0.005/300重复定位精度GB/T20957.4-2007X/Y/Z轴mm0.011/0.008/0.01JISB6330X/Y/Z轴mm0.003反向差值X/Y/Z轴mm0.005刀库刀库容量24把机械手换刀方式随机地址换刀时间(T-T)3刀具最大尺寸mm6100X350刀具最大重量Kg82.4 立式加工中心结构布局立式加工中心是

28、指主轴轴心线为垂直状态设置的加工中心，其结构形式多为固定立柱式，工作台为长方形，无分度回转功能，具有3个直线运动坐标（沿X、Y、Z轴方向），适合加工盘类零件如在工作台上安装一个水平轴的数控回转台，就可用于加工螺旋线类零件。图2.1立式加工中心结构布局1、主轴箱；2、刀库；3、工作台；4、床身；5、纵向进给主轴电机；6、电器柜；7、控制台；8、横向进给主轴电机；9、主轴电机；10、立柱；11垂直进给主轴电机2.6设计计算思路数控机床的伺服系统是连接数控系统和机床主体的重要部分，在设计中，在伺服方式上选择最广泛应用的半闭环方式。采用螺旋传动，计算滚珠丝杠副尺寸规格,接着进行丝杠的校核并进行精度等验

29、算，根据计算的扭矩选择伺服电机。第三章与滚珠丝杆有关的理论计算滚珠丝杠螺母副传动有许多的优点，因而在当代数控机床进给伺服机构中得到广泛应用。为满足数控机床高进给速度、高定位精度、高平稳性和快速响应的要求，必须合理选择滚珠丝杠副，并进行必要的校核计算。滚珠丝杠的选择包括其精度选择、尺寸规格、支撑方式等几方面的内容。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷和额定静载荷来表示，在加工中心的设计中一般按额定动载荷来确定滚珠丝杆副的尺寸规格，对细长而又承受压缩载荷的滚珠丝杠要校核压杆稳定性校核；对转速高、支撑距离大的滚珠丝杠副要校核临界转速；对精度要求高的滚珠丝杠则要进行刚度校核。3.1 横向滚珠丝杠的计算及选

30、择3.1.1 滚珠丝杠导程的确定在本设计中，电机和丝杠直接相连，传动比为i=l,设电机的最高工作转速为max=300。min，则丝杠导程为：VPh-(3.1)式中，匕3为工作台最高移动速度，这里取20000mm/min；max为电机最高转速(r/min)；i为传动比。(3.2)3.1.2 确定丝杠的等效转速由公式(3.2),最大进给速度时丝杠的转速:n=r/minPhmix=500r/minmaxp10最小进给速度时丝杠的转速:n. = = 0.5r/minmm r j0丝杠等效转速：(取t1=2t2)n=.注4+更近?-r/min(3.3)4，G转速max，min作用下的时间G)。n=333

31、.5mint,+t,3.1.3 确定丝杠的等效负载工作负载是指机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向压力，它的数值可用进给牵引力的试验公式计算。选定导轨为滑动导轨，取摩擦系数为0.03,K为颠覆力矩影响系数，一般取现取为1.1,则丝杠所受的力为：耳“ax=KFx+f(-G+Fz)-FY+-G=1.1x1200+0.03x(x2000+4800)+1920-x2000(3.4)=2013N5n=0N其等效负载可按下式估算(取2r2=t):tht2轴向载荷“,4nhi作用下的时间(s)。nl,n2轴向载荷4n稣，熊布作用下的转速任/min)。Fm=练;业逼Y=20002V(3.5)、11rim12

32、，”J3.1.4 确定丝杠所受的最大动载荷Cum=#60/“(3.6)am丫卬”00于于.、zfw负荷性质系数；(查表：当一般运转时，fw为1.21.5,取fw=1.5。)ft温度系数；(查表：)fh硬度系数；(查表：滚道实际硬度2HRC58时，fh=k)fa一一精度系数；(查表：当精度等级为3时，fa=1.0。)fk可靠性系数；（查表：可靠性为90%时，fk=1.00o）Fm等效负荷（N）；nm等效转速（r/min）；Tn工作寿命（h）。（查表得：数控机床：Th=15000。）由公式（3.6）607；%,=60x15000x333.5=300.15x106%=18009N3.1.5 选择滚珠

33、丝杠型号由机械设计手册查表可得，选定丝杠为外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型，型号：CDM4010-3-P3o丝杠公称直径为640mm,基本导程8=1根根，其额定动载荷Q=32537N,额定静载荷Q“=80485N,循环列数2XL5X2,丝杠螺母副的接触刚度为a=847N/，丝杠底径32.4mm,取丝杠的精度为3级。在本设计中采用双螺母垫片预紧。本设计中丝杠采用两端固定的支承方式。选用成对丝杠专用轴承组合。滚珠丝杠支承用专用轴承：轴承特点：1）、刚性大。由于采用特殊设计的尼龙成形保持架，增加了钢球数，且接触角为60轴向刚性大。2）、不需要预调整。对每种组合形式，生产厂家已作好了能得到最佳预紧力的

34、间隙，故用户在装配时不需要再调整，只要按厂家作出的装置序列符号（）排列后，装紧即可。3）、起动力矩小。与圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承相比，起动力矩小。为了易于吸收滚珠螺母与轴承之间的不同轴度，推荐采用正面组合形式。（DF、DFD、DFF等）3.1.6 计算行程补偿值C和预拉伸力Ft丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。所以设计中采用两端固定的支承方式。考虑到丝杆运转过程中温升对丝杆副导程精度的影响，在精度要求较高的场合，应对滚珠丝杆副适当的预拉伸。对预拉伸的滚珠丝杆副规定目标行程值C,并计算预拉伸力C=a加4=11.8加Lu-

35、10-6(/zm)(3.(11)式中，C行程补偿值(um)；加一温度变化值23。；a丝杆的线膨胀系数11.8x10-6/度；人-滚珠丝杆副的有效行程(mm)”行程+(814)月取4=2。04=880+14月=880+14x10(3.(12)=1020(mm)C=11.8ArLM10-6=11.8x2xll20xW6=0.0264(mm)=26.4/mMAEa乃dj1cuA2Fr-a,Az=1LL2(3.(13)式中，一预拉伸力(N)；%一滚珠丝杆螺纹底径(mm)；E一杨氏弹性模量2.lxIO，(N/mm)；滚珠丝杆温升23。0；dad。-,()：刚球直径、do丝杠外径)d=32.4mm取ZV=

36、2则，耳=1.95加石=1.95x2x32.4=4094N3.1.7校核(1)临界压缩负荷校核临界压缩负荷按下式计算1用：(3.7)式中E材料的弹性模量E钢=2.1X1011(N/m2)；L0最大受压长度(m)；K1安全系数，取Kl=l/3；Fmax最大轴向工作负荷(N)；fl丝杠支承方式系数；(支承方式为双推双推时，fl=4,f2=4.730)I丝杠最小截面惯性矩(m4)：二祭=京-1.2dh6464(3.8)式中dO丝杠公称直径(mm)；dw滚珠直径(mm)oI=21x(39-1.2x6.35)4xlO_12=4.76x1O-8m464余程4=40加巴安全行程心=10m，螺母长度心=137

37、加H丝杠螺纹部分长度Llt=彳亍程+Lix2+Lzx2+L3=880+137+26x2+10x2=12mm9丝杠全长L=1200mm皿pp长席A=4TS+Li+L2+Ln/2=10由公式(3.7)131408/VR =2000/V10002xl04x3.142x2.1x10x4.76x10-81可见也远大于电,临界压缩负荷满足要求。(2)临界转速校核(3.9)式中A一一丝杠最小横截面：A=工片=-x32.4?x1(T6=8.24x1(T4病44L,临界转速计算长度：Lc=1m取Lc=L=m,k2安全系数，一般取心二。-8；p材料的密度：夕=7.85xl()3侬/；f2丝杠支承方式系数，查表得人

38、=4.730,()0324nc9900x4.7302x9=7176r/minx=3000r/minCr2lliux(3)刚度校核1)传动系统刚度计算7rdEL.d：L.2K,=6.6xlO-4a(L.a)4a(L一a)(3.10)式中，K,一滚珠丝杆副的拉压刚度;4一两支承间的距离当。=乙/2时(即处在两支承的中点时)刚度最小Ks.=6.62xIO2L二3?42=6.6xxlO2=577.4N/am1250当a=4时(在行程两端处)刚度最大=6.6xlO26.6xxlO232.42x12504x46.5(1250-46.5)=4323N/加2)传动系统刚度验算(3.(11)“111m，n趣11

39、axKhKc(3.(12)111=F14323847+847309=0.00417则摩擦死区误差A=2/Amin(3.(13)=2x250*0.00417=2.085(/”)nmm=1500mineriiiaX满足要求。(3)传动精度计算j2min=6.6-xl023242,=6.6x-x10=686A/Lim9506.6生4xlO244Q4)6.6x32495。4x50(950-50)=3656N/加传动系统刚度验算111K=+(KhKc(3.(18)“111=11Ks1raxKhKc(3.(19)111=113656712+712309=0.00421则摩擦死区误差=2为“(3.20)=2

40、x250x0.00421=2.105(/m),/2/?-)x(1-72)/7x10-3=(450x10/2%)x(1-0.92)/0.9xl0-3=0.15(Nz)(2)最大动态摩擦力矩对于3级滚珠丝杠，AP=40%,由式(3.18)Tp=(1+40%)/=0.21(N加)*niaxru(3)驱动最大负载所耗转矩由公式方=心片XKT3/2叼=1350x10x10-3/(2)x0.9)=2.36(Nm)19.2.7 机的选择根据以上计算的扭矩铳削功率，及适应FUNAC0数控系统的电机，选择电机型号为ALPHA5o第四章圆锥齿轮计算齿轮传动是机械传动中最重要的传动之一，形式很多，应用广泛，传递的功率可达数十万千瓦。圆锥速度可达200M/S。本说明书主要应用圆锥齿轮起