纵向进给系统的改造

纵向进给系统改造设计纵向进给系统改造设计拆除原机床纵向进给部分的进给箱、溜板箱、滑动丝杠、光杠等，在原安装丝杠托架处布置步进电动机和减速箱。则步进电机经减速后驱动丝杠螺母机构运动,带动大拖板左右移动,步进电机安装在纵向丝杠的右端。其结构示意图见图3-2所示。图3-2纵向结构示意图纵向进给系统的设计计算已知条件：工作台重（根据图纸粗略计算）W=30kg=300N时间常数T=25ms滚珠丝杠基本导程L=4mm左旋行程S=650mm0100010000.6/min0.550/min6svmmnrLmm脉冲当量p=0.010mm/step步距角=0.36°/step快速进给速度νmax=2mm/min(1)切削力的计算最大切削功率:W1L2005P切=P主η则P切=（7.5×0.8）kW=6kW切削功率应按在各种加工情况下经常遇到的最大切削力（或转矩）和最大切削速度（或转速）来计算，即P切=60103vFc在一般外圆车削时，Ff=(0.1～0.55)Fc,Fp=(0.15～0.65)Fc，取Ff=0.48Fc=0.48×3600N=1728NFp=0.58Fc=0.58×3600N=2088N(2)滚珠丝杠副的计算和选型纵向进给为综合性导轨，则丝杠轴向进给切削力。其中K=1.15，取f′=0.16，则NNWffkFFmcf2.2691)8003600(16.0172815.1)(最大切削力下的进给速度sV可取最高进给速度的1/2～1/5（取为1/2），纵向最大进给速度为0.6m/min，丝杠导程L0=6mm，则丝杠转速为'00arc244Ltgd(2）滚珠丝杠副的计算和选型丝杠使用寿命时间取为T=15000h。则丝杠的计算寿命L为)10(45101500min/50601060666rhrnTL根据工作负载Fm、寿命L，则滚珠丝杠副承受的最大动载荷Cm，取fw=1.2，fa=1NNfFfLcamwm7.1148612.26912.14533由Cm参照某厂滚珠丝杠副产品样本，可采用W1L4006外循环螺纹调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，1列2.5圈，其额定动负载为16400N，强度足够用，精度等级选为5级。其几何参数如下：公称直径d0=40mm，导程L0=6mm，螺纹升角，钢球直径dW=3.969mm，螺杆内径d1=35.984mm。校验丝杠螺母副的传动效率94.0)01442(442)(ootgtgtgtg支承间距L=1500mm。丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3。丝杠的变形量计算如下：滚珠丝杠截面积,按丝杠螺纹的底径确定:2229.1016984.354mmmmA工作负载Fm引起的导程L0的变化量△L0可用下式计算40062691.260.7711020.6101016.9mFLLmmmmEA'21110.48104mm则丝杠的拉伸后压缩变形量δ1mmmmmmlLL240011092.11500610771.0由于两端均采用角接触轴承，且丝杠又进行了预紧，故其拉压刚度可比一端固定的丝杠提高4倍。其实际变形量为滚珠与螺纹滚道间接触变形δ2mmmmZFdFym0093.0)969.3405.2(2088969.329.26910013.00013.02202因丝杠加有预紧力，且预紧力为轴向最大负载的1/3时，可减少一半，因此实际变形量为：mm22100465.02/0093.0支承滚珠丝杠的轴承为8107型推力球轴承，几何参数为：d1=35mm，滚动体直径mmdQ35.6，滚动体数量18QZ。轴承的轴向接触变形δ1mmmmZdFQQm0078.01835.61.2690024.00024.03223223因施加预紧力，故实际变形量mmmm0039.00078.02/12/13'3根据以上计算，总变形量为mm01335.00039.000465.00048.0321三级精度丝杠允许的螺距误差为15um/m，故刚度足够。因为滚珠丝杠两端都采用推力球轴承并预紧，因此不会产生失稳现象，故不需做稳定性校核。(3)减速齿轮设计根据给定的纵向进给脉冲当量0.02mm，滚珠丝杠导程L0=6mm，及初选的步进电动机距角1.50°，可计算出传动比8.065.102.0360i选取齿轮齿数为z1=40、z2=40，模数m=2.步进电动机的选择根据计算及综合考虑，纵向进给系统选用150BF002型步进电动机。