CA6140数控机床改造计算部分.docx

2.2.1确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量，它是衡量数控机床加工精度的一个基本技术参数。因此，脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为0.01mm/脉冲~0.005mm/脉冲。前述 CA6140的技术参数中，要求纵向脉冲当量为0.01mm/脉冲，横向脉冲当量为0.005mm/脉冲。2.2.2切削力计算在进给系统的传动计算、选用步进电机时，都要用到切削力（机床的主要负载），切削力的分析和计算可以参考以下简单而实用的经验公式。纵切外圆时，车床的主切削力Fz可以用下式计算：N式中：D为在车床床面上加工的最大直径（mm）。横切断面时，主切削力约为。走刀方向的切削分力和垂直走刀方向的切削分力可按以下比例求出：切削力的示意图见图2-3图2-3 纵车外圆及横切端面切削力示意2.3滚珠丝杠的设计计算与选用2.3.1滚珠丝杠简介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。滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。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用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。3)微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。4)无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。5)高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。2.3.2纵向滚珠丝杠的设计与计算以下公式参考自《实用机床设计手册》工作台重量=80KG=800N 工件及夹具最大重量=200N 工作台最大行程=1000mm工作台导轨的摩擦系数为u=0.05 快速进给速度=2.4m/min 定位精度为15um/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）。丝杠螺母副材料硬度50-60HRC，工作温度小于100℃，温升=4℃，可靠性要求96%，采用双推-双推（F-F）支承组合方式，运转一般。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Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)进给速度Vi(m/min)工作时间百分比%丝杠轴向载荷(N)丝杠转速r/min强力切削200012000.610220060一般切830115080精切削500200150620100快速进给002.451000375（1）计算负荷与转速导轨摩擦力: ==0.05(800+200)=50N不计重负荷引起的导轨摩擦力，丝杠轴向负荷分别为：强力切削：2050；一般切削：1050；精切削：550；快速进给：50伺服电机最高工作转速：=1500r/min丝杠转速： =600r/min丝杠导程：=4mm表3.7-21 得5mm丝杠转速: 由上表查的=0.6m/min,=0.8m/min,=1m/min,=2.4m/min代入得120r/min，160r/min，200r/min，480r/min 等效转速：数据代入得184r/min等效载荷带入数据得＝984.5N（2）初选滚珠丝杠副由公式《实用机床设计手册》（3.7－24）知查《实用机床设计手册》表（3.7－51）—表（3.7－54）得＝1，＝1，＝1，＝0.53，=1.3，＝10000h代入数据可求得＝11584.38N=11.6KN初选丝杠为内循环，浮动反相器，双螺母垫片预紧。公称直径d0=40mm,基本导程=5mm。滚珠直径 =3.5,5列。型号为FFZD40*5-5,查《实用机床设计手册》表3.7-61序号8，额定动载荷=22KN大于算出的（11.6KN），预紧力=0.25=925N，大于