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1、丝杠和惯量计算12N M,转速3000r/min,转动惯量。 X 向丝杠导程 t=1000v/n =1000x24/3000=8 mm工作台的转动惯量JgJg=M_1丫 =(250+500)X0228丫 Q Kgm22兀)2兀JM:工作台与工件的重量和t:导程 丝杠转动惯量JsJs= np d4l/32= 3223 Kgcm2Q Kgm2p :丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度 联轴器转动惯量JlJs= np d4l/32= Kgcm2Q Kgm2P :联轴器密度d :联轴器直径l :联轴器长度总的转动惯量Jx=Jg+Js+Jl=Kgm21 JxJm=1=,符合惯性匹配要求故符合X轴定载加速
2、转速。3312N M,转速3000r/min,转动惯量。 Y 向丝杠导程 t=1000v/n =1000x24/3000=8 mm工作台和滑座的转动惯量JgJg=M_12 =(250+500+360+13)X02282 Kgm22兀)2兀/M:X作台与工件及滑座、伺服电机的重量和t:导程 丝杠转动惯量JsJs= np d4l/32= 3218 Kgcm2 Kgm2p :丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度 联轴器转动惯量JlJs= np d4l/32= Kgcm2 Kgm2P :联轴器密度d :联轴器直径l :联轴器长度加长杆转动惯量JjJj= np d14l/32 +np d：l/32=22
3、9+= Kgcm2 Kgm2总的转动惯量Jy=Jg+Js+Jl=Kgm21 JyJm=1=,符合惯性匹配要求,故符合Y轴定载加速转速。3312N M,转速3000r/min,转动惯量。 Z 向丝杠导程 t=1000v/n =1000x18/3000=6 mm主轴箱和滑座的转动惯量JzJz=M_1丫 = 2X(96+184+80+6+30)x1 006)2 Kgm22兀)2兀JM:主轴箱、滑座、主轴电机、螺母座、主轴的总重量t:导程 丝杠转动惯量JsJs= np d4l/32= 10-3X44X103/3221 Kgcm2 Kgm2p :丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度 联轴器转动惯量JlJ
4、s= np d4l/32= Kgcm2 Kgm2P :联轴器密度d :联轴器直径l :联轴器长度总的转动惯量Jz=Jz+Js+Jl1 JzJm=1=,符合惯性匹配要求,故符合Z轴定载加速转速。33最大扭矩计算：每齿进给量：af=r 切削深度：a =2mm 主轴转速n=600r/min进给量：Vf= afzn=600mm/min切削宽度：a =72mm切削速度：V=ndn/1000=1000=min0由机械加工工艺手册第一卷表查得：C=7550 xf=1 yf=puf= wf= qf= kfz=1Fz=C a xfafyfa ufz/（d0qfnwf）=扭矩 M:M=Fzd /2000=2384
5、x80/2000=95NM 0功率？：P=Fz V/6x104=60000=6KW由机械加工工艺师手册查表30-22得：不对称端铣的各分力为（逆铣）：水平方向：Fh/Fz=Fh=垂直方向：Fv/Fz=Fv=Z 向：Fa/Fz=Fa=不对称端铣的各分力为（顺铣）：水平方向：Fh/Fz=Fh=575N垂直方向：Fv/Fz=Fv=Z向：Fa/Fz=Fa=X向产生的加速度ax： ax= _K_ = _24_ =2m/s260 XAT 60 X 0.2Y向产生的加速度ay：ay= _K_ = _24_ =2m/s260 XAT 60 X 0.2Z向产生的加速度az：二 V =18 -az 60xm 6Q
6、Y0.2 S2X向滚珠丝杠选择(逆铣)：设选定滚珠丝杠选择副为FFZD-4008-3，公称直径40mm，导程8mm，丝杠 外径，钢珠直径5mm，底径，循环数3,基本额定动负荷，基本额定动静负 荷51KN，刚度系数1004。确定当量载荷Fm最大载荷Fmax:Fmax=Fh+u (250+500) g+Fa+Fv+f=+(250+500)+20=2320NU :摩擦系数f :导轨滑块总阻力Fh：水平方向力Fa： Z向力最小载荷Fmin：Fmin= U 250 g+250 ax二当量载荷 Fm：Fm=(2Fmax+Fmin)/3=(2X2320+/3=1725N预定基本额定动负荷Cam：LS Fm
7、fw 10 -3 顽 1725X 2X10 -3 Cam= 3 = v=3 t fa fc 3 80.9X0.65Ls：预期形成250Kmfa :精度系数fc：可靠性系数fw：负荷系数底径d2m：血至 = 232。X964 =26mm 6 m 5d2m=34mmL：滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支撑的最大距离，详见样本表述滚珠丝杠副的最大轴向变形6 m：6 m=(1/31/4)重复定位精度=1/=5 um6 m=(1/41/5)定位精度=1/=10u m取 6m=5um滚珠丝杠副的预紧力Fp：Fp=1/3 Fmax=766N行程补偿值C和预拉伸力FtC=118At Lu 10-6=118X2X812
8、 X10-6=20umAt：温度变化值2C3CLu：滚珠丝杠副的有效行程。Ft= t dan=4508N 滚珠丝杠副的螺纹长度Is：Ls=Lu+2Le=700+163+2X21=904mmLu:行程加螺母长度Le:余程详见滚珠丝杠副样本丝杠全长L=1115mm电机选择：I .由NSK样本查得轴承总摩擦扭矩T2为,有伺服电机样本查得电机静摩擦扭 矩Td为。滚珠丝杠副承受外加载荷摩擦F：F=f+(Fa+Fv)u + u (250+500) g=20+ (250+500)=175N外加载荷产生的摩擦力矩Tf：Tf= Ft X10-3+T2+Td= 175 X 8_ X10-3+二2兀叩2X3.14X
9、0.85t：滚珠丝杠副导程n：未预紧的滚珠丝杠副效率II .加速扭矩Tamax：传动系统转动惯量J：J=Jm+Jx=+二Jm：电机转动惯量Jx： X向转动惯量T= 2兀 n j = 2X3.14X3000X0.01327 =21NmX 60 Ta60 X 0.2Ta :加速时间n:伺服电机最高转速III.预紧力矩Tp：T = Fp t 1 -n 2 = 766X0.008 X1 - 0.852 二P 2i2X3.140.852W.切削负载扭矩T：X轴进给力Fx：Fx=Fh+u Fv+Fa+(250+500) g=+=2300N折算到电机轴的切削负载扭矩(等速时驱动扭矩)T：T= Fx t +T
10、 +Tf = 2300X 0.008 +=2 兀门P2 X 3.14 X 0.85V.电机工作的最大扭矩Tmax:Tmax=T+Tmax=+21= Nm传动系统刚度计算：I .支撑轴承的组合刚度Kbo：3列组合轴承Kboi=1520N/ u m2列组合轴承Kbo2=1030N/ u mKb= Kboi+Kbo2=1520+1030=2550N/umII.滚珠丝杠副抗压强度：最小抗压强度 Ksmin二上 102= 34L =792N/umL9641最大抗压强度 Ksmax=d22 L1 102= 342 X964X 10 =1482N/ u m4 L0 L - L0)4X 153(964 -15
11、3)L1：两支撑间的跨距L0：详见滚珠丝杠样本表-2,两端固定形式接触强度Kc由样本查得：umKc=k _ f3 = 1004X f_766_f3 =732N/um(0.1C ) 0.1X 19800 I、a yK:刚度值，详见滚珠丝杠样本Fp：滚珠丝杠副预紧力Ca:基本额定动负荷Ca,详见滚珠丝杠样本III.刚度验算及精度选择：上二+上+上二工+二+上= K . K .气 K7922250732Kmin=333N/ u m工二，+ 上 + 上二+ 二 + = K KKb K 14822250732smanKmax=400N/ u m计算摩擦力F0：F0= f+u(250+500) g=20+
12、KminlN 星实虹=16 *130.25反向差值 12Kmin=333N/ u mNKmin1验算传动系统刚度Kminl：=17N/um传动系统刚度引起的定位精度误差6: k6 = F0 P上、k IK K , min maxV300P二定位精度-6 k=精度确定：考虑到实际情况与计算的差别因而取V300p=29验算临界压缩载荷F预拉伸力Ft=4508N最大载荷Fmax=2320N 3000 n/min(12) Dn值验算：Dn=Dpw nmax=124200 r/min 7000 r/minDpw :滚珠丝杠副的节圆直径(13) 基本轴向额定静载荷C0a：fs - Fmax=3X2320=
13、6960 NC0a=51KNfs Fmax Fmaxt= 15701960MPa1570X -X3.14X342 = 1424712N Fmax=2320 4Y向滚珠丝杠选择（顺铣）：设选定滚珠丝杠选择副为FFZD-4008-3，公称直径40mm，导程8mm，丝杠外径，钢珠直径5mm，底径，循环数3,基本额定动负荷，基本额定动静负荷51KN，刚度系数1004。确定当量载荷Fm最大载荷Fmax:Fmax=Fv+u (250+500+360+13) g+Fh+Fa+f=+(250+500+360+13) +575+20=2360NU :摩擦系数f :导轨滑块总阻力Fh：水平方向力Fa： Z向力最小载荷Fmin：Fmin=u (250+360+13) - g+(250+360+13)ay=当量载荷 Fm：Fm=(2Fmax+Fmin)/3=(2X2360+790)/3=1836N预定基本额定动负荷Cam：一3_ .250 1836X2X10 -3 _一 _ ” t 80.9X0.
