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1、概述1.技术要求工作台、工件和夹具的总质量m=918kg(所受的重力W=9000N) ，其中，工作台的质量m0=510kg（所受的重力W0p=5000N）；工作台的最大行程Lp=600mm；工作台快速移动速度Vmax=15000mm/min；工作台采用贴塑导轨，导轨的东摩擦系数=0.15，静摩擦系数0=0.2；工作台的定位精度为30m，重复定位精度为20m；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P=5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径D=125mm，主轴转速n=272r/min，切削状况如表数控铣床的切削状况切削方式进给速度/（m/m
2、in）时间比例/（%）备注强力切削0.610主电动机满功率条件下切削一般切削0.830粗加工精加工切削150精加工快速进给1510空载条件下工作台快速进给2.总体方案设计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x长度）确定为400mmx1200mm。（2） 工作台的导轨采用矩形导轨，在与之相配的动导轨滑动面上贴聚四氟乙烯（PT-FE）导轨板。同时采用斜镶条消除导轨导向面得间隙，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塑。（3） 对滚珠丝杠螺母副采用预紧措施，并对滚珠丝杠进行预拉伸。（4） 采用伺服
3、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直连。设计计算1.主切削力及其切削分力计算(1)计算主切削力F。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V=Dn/60=(3.14x0.125x272)/60m/s=1.78m/s若主传动链的机械效率=0.8，可计算主切削力F：F=P0.001/V=0.8x5.5x0.001/1.78N=2471.9N(2)计算各切削分力。工作台纵向切削力F、横向切削力F和垂向切削力F分别为F=0.4F=0.4x2471.91N=988.76
4、NF=0.95F=0.95x2471.91N=2348.31NF=0.55F=0.55x2471.91N=1359.55N2.导轨摩擦力的计算（1） 计算在切削状态下的导轨摩擦力F。此时，导轨动摩擦系数=0.15，查表的镶条紧固力f=1500NF=(W+f+F+F) =0.15x(9000+1500+2348.31+1359.55)N=2131.18N（2） 计算在不切削状态下的导轨摩擦力F和导轨静摩擦力FF=(W+f）=0.15x(9000+1500)N=1575NF=(W+f)=0.2x(9000+15000)N=2100N3.计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力F。（1） 计算最大轴向负载力F
5、F=F+F=（988.76+2131.18）N=3119.94N（2） 计算最小轴向负载力F。F=F=1575N4.滚珠丝杠的动载荷计算与直径估算1） 确定滚珠丝杠的导程确定已知条件，取电动机大的最高转速n=1500r/min，得L=v/in=15000/（1x1500）mm=10mm2） 计算滚珠丝杠螺母副的平均转速和平均载荷（1） 估算在各种切削方式下滚珠丝杠的轴向载荷。将强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷F，快速移动和钻镗定为时的轴向载荷定为最小轴向载荷F。一般切削（粗加工）和精细切削（精加工）时，滚珠丝杠螺母副的轴向载荷F、F分别按下式计算：F=F+20%F，F=F+5%F数控铣床滚
6、珠丝杠的计算切削方式轴向载荷/N进给速度/（m/min）时间比例/（%）备注强力切削3119.94v=0.610F=F一般切削（粗加工）2198.99v=0.830F=F+F精细切削（精加工）1731v=150F=F+F快移和钻镗定位1575v=v10F=F(2)计算滚主丝杠螺母副在各种切削方式下的转速n。n=v/L=0.6/(10x0.001)r/min=60r/minn=v/L=0.8/(10x0.001)r/min=80r/minn=v/L=1/(10x0.001)r/min=100r/minn=v/L=15/(10x0.001)r/min=1500r/min(3)按式计算滚珠丝杠螺母副的平均转速n
