内容发布更新时间 : 2024/5/1 21:53:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

（二）、导轨副的选用

要设计的X-Y工作台是用来配套轻型的立式数控铣床，需要承受的载荷不大，但脉冲当量小、定位精度高，因此，决定选用直线滚动导轨副。它具有摩擦系数小、不易爬行、传动效率高、结构紧凑、安装预紧方便等优点。

（三）、伺服电动机的选用

定位精度未达到微米级，空载最快移动速度也只有3000mm/min。因此，本设计不必采用高档次的伺服电动机，如交流伺服电动机或直流伺服电动机等，可以选用性能好一些的步进电动机，如混合式步进电动机，以降低成本，提高性/价比。

根据以上比较，方案一比较合适，所以选择方案一。

第二节 机动传动部件的计算与选型

一、导轨上移动部件的重量估计

根据给定的有效行程,估算X向和Y向工作台承载重量WX和WY。 XY工作台如图所示:

X-Y数控工作台外形

按照下导轨上面移动部件的重量来进行估算，包括工件、夹具、工作平台、上层电动机、减速箱、滚珠丝杆副、直线滚动导轨副、导轨座等，估计重量约为800N。

二、计算切削力

根据设计任务，加工材料为碳素钢或有色金属及如下参数： 立铣刀 最大直径d=15mm 立铣刀齿数z=3

最大切削宽度aC=15mm

最大背吃刀量ac=8mm

设零件的加工方式为立式加工，采用硬质合金铣刀，工件材料为碳素钢，由查是《简明切削手册》表3-1式选用硬质合金铣刀 由表3-17表3-27查的最大切削参数如下：

每齿进给量fZ?0.23mm 铣刀转速 n=1875r/ min 查表3-28的立铣刀的切削时的切削力计算公式为：

xFuFCFapfzyFaezFc?dnaF0wFkFc

代如上式得： Fc?1166

采用立铣刀进行圆柱铣削时，各铣削力之间的比值可由查得，各铣削力之间的比值范围如下：

Ff/Fc=(1.0~1.2) 取1.1

Ffn/Fc=(0.2~0.3) 取0.25

Fe/Fc=（0.35~0.4） 取0.38

考虑逆铣时的情况，因为逆铣的情况的受力最大的情况，为了安全考虑这种最危险的工况。由此可估算三个方向的铣削力分别为：

.6N（与丝杠轴线平行） Ff?1.1Fc?1282 Fe?0.38Fc?443.8N（与工作台面垂直） Ffn?0.25Fc?291.5N（与丝杠轴线垂直）

考虑立铣，则工作台受到垂直方向的铣削力Fz，受到水平方向的铣削力分别为Ff和Ffn，今将水平方向较大的铣削力分配给工作台的纵向，则纵向铣削力Fx，径向铣削力为Fy。

Fx?Ff?1282.6 Fz?Fe?443.08N

三、滚珠丝杠传动的设计计算及效验

（一）、最大工作载荷的计算

已知移动部件总重量G=800N，按滚动导轨计算，滚动导轨上的摩擦系数查《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中P170可知u=0.0025—0.005,现取u=0.005，求得滚珠丝杠副的最大工作载荷：

Feq?Fx?u(Fy?Fz?G)

=1282.6+0.0053(291.5+443.08+800) =1291N

（二）、最大计算动载荷的确定

设工作台在承受最大铣削力时的最快进给速度v=400mm/min，初选丝杠导程P=6mm,则此时丝杠转速neq=v/P=100/3 r/min。

预计滚珠丝杠的工作5年,每年算300天，每天工作8小时，由此得使用寿命为：

T?5?300?8?12000h

根据《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中P100，公式5—4得：

T?'60neqT106

其中 T——使用寿命 12000 h

N——循环次数

neq——滚珠丝杠的当量转速 80r/min

求得：

60?100?3?12000?24（106r） 610查《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京化工出版社，2005.）中P99，表

T'?5-1、5-2得，受中等冲击载荷取值范围fd?1.2~1.5，现取fd?1.3，滚道硬度为60HRC时，硬度影响系数取值fh?1.0，由《数控机床系统设计》（文怀兴、夏田 北京：北京

化工出版社，2005.）中P99，式5-3

Cc?3T'fdfhFeq

代入数据得： Cc?324?1.3?1?1291?4841

(三)、规格型号的初选

根据计算出的最大动载荷和初选的丝杠导程，查网上生产该型号的生产厂家的资料，选择佛山市南海区中森精密机械有限公司DFU02506-4型滚珠丝杠副，为内循环固定反向器双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副，其公称直径为25mm，导程为6mm，循环滚珠为3圈32系列，精度等级取5级，螺母安装尺寸L=105mm，额定动载荷为11921N，大于最大计算动载荷Cc=4841N，满足要求。

滚珠丝杠螺母副几何参数 （单位mm）

丝杠滚道 丝杆 丝杠底径 径 丝杠螺母 径 螺母内径（内循环） （四）、传动效率的计算

将公称直径d0=25mm,导程P=6mm,代入λ=arctan[P/(?d0)]，得丝杠螺旋升角λ=10°62′。将摩擦角ψ=10′，代入η=tanλ/tan(λ+ψ),得传动效率η=98.4%。

（五）、刚度的验算

X-Y工作台上下两层滚珠丝杠副的支承均采用“一端固定—-一端游动”的轴承配置形式。可知这种安装适用于较高精度、轻等载荷的丝杠，一端采用深沟球轴承，一端

名 称 公称直径 螺距 钢球直径 偏心距 丝杠外径 符 号 计算公式和结果 25 6 3.969 e?0.0449 d0 P dw e d1 24.6 22.7 d2 螺杆接触直螺母螺纹外dz D dz?dw?dbcos??17.75 D?d0?2e?2R?23.212 20.14 D1 表一