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1、数控车床典型零部件图册第二局部：两轴进给、乙前言随着市场竞争的加剧，设计周期越来越短。为到达快速适应市场要求的目的。我们选择规格适中、技术成熟、生产量大、构造具有代表性的K系列产品作为基型，在充分研究现行构造的合理性根底上，确定零部件的构造形式，编制了数控车床典型零部件图册。编制典型零部件图册的意义在于防止目前存在的以下问题：具有一样功能或类似功能同系列产品，构造设计不一致，造成方案的重复论证。有些件能通用而不通用，给生产组织带来不利。并造成工卡刀量具浪费。标注方式不统一，标注数值不合理存在过高现象，实际生产和检测中难以满足要求。材料的选用不统一，给采购带来不便。通过典型零部件图册的应用将减少
2、设计、工艺、制造的重复劳动，提高年轻设计人员的设计质量，缩短设计与制造周期。数控车床典型零部件图册由主轴箱、尾座、进给等假设干局部组成。本局部为第二局部：两轴进给。1. 本局部的编制原那么a) 以K系列机床为根底，对该模块的构造、零件尺寸和形位公差标注、零件加工与装配的工艺性进展分析，在满足功能、强度、精度的前提下，对局部构造进展合理的改良。b) 零件的尺寸和形位公差标注在满足机床功能、不影响表达设计要求的前提下，兼顾我厂工艺和检测的需要。c) 将原借用件全部改为专用件。专用件的件号重新编号，编号顺序以根底大件为起始编号。d) 尽可能提高图面质量，使图形表达清楚，尺寸线位置间隔均匀，并尽量防止
3、尺寸线的隔断和穿插。到达识图容易、图面整洁。2. 本局部的适用范围本局部可供设计员在进展斜床身数控车床设计时参考使用。同时也可供检图、标准化审查、工艺审查时参考使用。3. 本局部与K系列两轴进给的主要件修改变化情况说明见附件1。4. 本局部零件一览表见附件2。5. 本局部的构造分析见附件3。本图册的编制，是在技术部主管所长领导下，由标准化牵头，邀请了技术部具有丰富经历的设计、工艺方面的专家参加。并经过反复认真的讨论，经屡次修改后定稿。因此，本图册具有一定的指导意义，希望大家广为利用。对使用中发现的问题，欢送及时反应到信息标准化，以便修改和维护。参加本图册编制的主要人员有：；图样绘制：为本图册编
4、制提出珍贵意见的还有：。附件1：本局部与K系列数控车床主要件的变化说明1 装配图（ 1） 丝杠螺母安装方式改为法兰安装；（ 2） 取消锥销与自制销过定位方式，只采用锥销定位方式；（ 3） 丝杠轴承锁紧螺母由原来的专用件改为外购件；（ 4） Z轴采用大一号轴承，可以增加z轴支撑刚度；（ 5） 两端压盖及隔套可以通用，减少零件种类；2 零件图除上述主要变化外，还从改善零件的加工和装配工艺性考虑，对局部零件的构造、尺寸、公差进展了调整。（ 1） 06101L与07101L电机座根据实际情况和轴承外环与轴承孔的间隙要求确定轴承孔的公差为JS6；（ 2） 06102L与07102L轴承座根据实际情况和轴
5、承外环与轴承孔的间隙要求确定轴承孔的公差为J6；（ 3） 06111L与07111L丝杠丝杠两端减少轴肩面数量，提高了丝杠刚度；附件2：本局部零件一览表件号名称材料件号名称材料06101L电机座HT20007101L电机座HT20006102L轴承座HT20007102L轴承座HT20006103L压盖4507103L压盖4506104L隔套4507104L隔套4506105L隔套4507105L隔套4506106L隔套;4507106L隔套4506111LX轴丝杠50CrMn07111LZ轴丝杠50CrMn附件3进给系统设计和构造分析一、滚珠丝杠副选择和计算作为传动滑动丝杠的进一步延伸开展，
6、滚珠丝杠由于其高效率、温升少、高精度、高速度、高刚性、可逆性、长寿命、低能耗、同步性、高灵敏度、无间隙、维护简单等优点而在当代数控机床进给伺服机构中得到广泛应用，为了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，并进展必要的校核计算。滚珠丝杠的选择包括其精度选择、尺寸规格（包括导程与公程直径）、支承方式等几个方面的内容。1、精度选择滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度影响最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300mm行程变动量V300P应小于目标设定位的定位精度值的1/31/2,在最后精度验算中确定。
7、2、确定滚珠丝杠副的导程P丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最高速度为vmax、伺服电机的最高转速nmax及电机与丝杠的传动比i来确定，根本丝杠导程应满足下式为：P=VmaxinmaxVmax；床鞍最高移动速度nmax；电机最高转速i;传动比3、滚珠丝杠副的承载能力计算滚珠丝杠副所承受的轴向载荷:Fn mg fl f2:重力加速度fl(0.2 0.5) fz:丝杠预紧力Na Vmax tt=(0.050.2)sma：工作面的摩擦系数m：工作台白质量kgg(9.8m/s2)f1 :轴向切削分力Nf2f :主切削力N za :工作台加速度Vmax :最高速度(m/s)：t加速时间(s) (m
8、/s2)由于机床的加速时间很短，一般取0.050.2秒，因此加速时产生的轴向力可以分配到机床强力切削中。不同的工作情况滚珠丝杠副所承受的轴向载荷也有所不同，主要分成以下三段时间内所承受的轴向载荷：a、机床强力切削粗加工和加速启停F1mgf1f2b、机床一般切削精加工：F2mg110 f1f2c、机床快速移动:F3mgf2额定静载荷C0的计算：C025fs.Famaxfs：静态平安系数，一般载荷取12,有冲击或振动的载荷取23Famax-:最大轴向载荷，取三种工况中最大值。动载荷的相关计算参照所选厂商的样本计算。滚珠丝杠寿命计算：LLh=nmX60Lh：小时L:回转次数nm：平均转速min1临界
9、转速（nk）的计算：60飞,，EIgnk=277A丫l二未支撑长度mm二杨氏模量2.06X105N/mm2I=丝杠最小断面惯性矩mm4.d4I=642=丝杠直径d2A=丝杠断面面积mm2A=4丫二比重7.65X10-5N/mm3g二重力加速度9.8X103mm/s2丝杠安装方式的选择包括丝杠支承方式和丝杠专用轴承的选择，滚珠丝杠不同的支承方式对丝杠的刚度、回转精度，临界转速有很大的影响，一般根据丝杠的长度、回转精度、刚度要求及转速选择不同的安装方式。4、丝杠稳定性、临界转速、刚度的核算丝杠稳定性的核算是对按照额定动载荷选定的名义直径的丝杠，在给定的支承条件下承受最大的轴向压缩载荷时，核算丝杠有
10、没有产生纵向弯曲的危险。对于机床设计来说，机床所受的轴向压缩载荷相对与其它机器比拟小，因此可不进展丝杠稳定性的核算。5、滚珠丝杠副的安装支撑方式为了满足高精度、高刚度进给系统的需要，除了采用高精度、高刚度的滚珠丝杠副外，还必须充分重视支承的设计。螺母座、丝杠轴承及支座等刚性缺乏，将严重影响滚珠丝杠副的传动刚度，进而影响进给系统的传动刚度。滚珠丝杠副的支承，主要是约束丝杠的轴向窜动，其次才是径向约束。较短的丝杠或垂直安装的丝杠，可以采用单支承形式一端固定，一端自由；水平安装丝杠较长时，可以一端固定，一端游动；对于精细和高精细机床的滚珠丝杠副，为了提高丝杠的拉压刚度，可以两端固定；为了补偿热补偿和
11、减少丝杠因自重下垂，两端固定丝杠还可以进展预拉伸。三种支承构造各有特点，结合大滑板部件中滚珠丝杠的工况水平放置、刚度和位移精度要求高、丝杠较长、耐拉不耐压、受压时会出现压杆稳定问题与三种支承形式各自不同的特点，我厂目前选用的是两端固定的支承形式两端固定形式的特点：丝杠一般不会受压，只要轴向无间隙，丝杠的轴向刚度为一端固定的4倍，固有频率比一端固定要高，可以预拉伸，预拉伸后可减少丝杠自重的下垂和补偿热膨胀，使用于刚度和位移精度要求高的场合.6、滚动轴承类型确实定丝杠轴承的载荷主要是轴向载荷，径向除丝杠自重外，一般无外载荷，对丝杠轴承主要要求轴向精度和刚度较高，摩擦力矩要尽量小。在众多的丝杠可采用
12、的轴承中，60推力角接触球轴承具有轴向刚度大、轴承安装简单、不需要进展预载调整、摩擦力矩小等特点，在此选用作为支承轴承。7、轴承的组配两个轴承DF面对面进展组配时，其支承的物理模型为一个“钱链支承；两个轴承DB背靠背进展组配时，其支承的物理模型相似于一个“固定支承。所以，当支承较短而且需要进展自动调心时，一般用DF面对面；当支承较长，面临“压杆问题时，一般用DB背靠背。有时，为了增加轴承支承的可靠性，在两个轴承的根底上，可以进展单个轴承的串联和轴承组配的串联。1丝杠与伺服电机相连接一端丝杠与伺服电机相联一端是对轴承装配要求较高的一端，此端通过弹性联轴器与伺服电机轴相连。轴承支承在刚性与强度上如
13、果不能到达要求，将引起滚珠丝杠发生轴向窜动和径向摆动。这些运动都会直接传递给伺服电机轴，引起伺服电机编码器精度的下降，最终导致机床加工零件精度的下降。从功能出发，在这一端，我们需要轴承支承能够尽量的提高丝杠的径向刚度，尽量的减小丝杠的轴向的跳动和给电机的干扰。从丝杠副所承受的载荷来分析，我们选择3个轴承按照“一对背对背+1个串联的方式进展组配。2.丝杠另一端的支承方式从理论上来说，仅有电机轴这一端的支承就满足需求了，但是当丝杠高速旋转时，另一自由端非常容易发生径向的摆动。所以，我们在丝杠另一端也必须有支承上文中已经提到先前已经确定了为两端固定的支承形式。从功能的角度出发，这一端首先采用一个60
14、推力角接触球轴承进展支承，同时考虑到丝杠在装配时定心的方便，在其后面增加一个深沟球轴承深沟球轴承能承受一定的双向轴向载荷，极限转速高。8、丝杠的预拉伸滚珠丝杠工作时会发热。发热使丝杠热膨胀，从而加大导程，影响传动和定位精度。对要求很精细传动的丝杠，需要补偿热膨胀。丝杠预拉伸就使常用的补偿方法。在制造时，使丝杠螺纹局部的长度小于公称长度导程乘螺纹圈数一个预拉伸量。预拉伸量略大于热膨胀量。装配时，通过一定拉伸构造，将丝杠拉长一个预拉伸量，使丝杠螺纹局部到公称长度。工作时，热膨胀量抵消局部预拉伸量，丝杠拉应力下降，但长度不变。从而保证螺距精度不受热膨胀的影响。二、伺服电机计算1 、进给伺服系统的设计要求机床的位置调节对进给伺服系统提出了很高的要求：静态设计要求：1 、能够克制摩擦力和负载。2 、很小的进给位移量!目前最小的分辨率为0.1微米。3、高的静态扭转刚度。4、足够的调速范围。5、进给速度要均匀，在速度很低时无爬行现象。动态设计要求1、具有足够的加速和制动转矩，以便快速地完成启动和制动过程
