畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：切削力和切削功率的分析與計(jì)算，滾珠絲杠副的選型與計(jì)算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預(yù)緊、潤滑和密封，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型與計(jì)算，壽命估算，聯(lián)軸器選型，X、Y、Z 軸定位精度的驗(yàn)算等，裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)：行程 X/Y/Z：400/200/300 mm，定位精度：X/Y 軸，0.022mm；Z 軸 0.032mm。重復(fù)定位精度：X/Y 軸，0.012mm；Z 軸0.015mm畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：（1）切削力和切削功率的分析與計(jì)算（2）滾珠絲杠副的選型與計(jì)算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預(yù)緊、潤滑和密封（3）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型與計(jì)算，壽命估算（4）聯(lián)軸器選型，X、Y、Z 軸定位精度的驗(yàn)算等（5）裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2016.2.29~2016.6.17指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 年 月 日論文答辯日期： 年 月 日摘要機(jī)械制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的支柱之一，一個(gè)國家如果沒有發(fā)達(dá)的機(jī)械制造業(yè)，就不會有國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平反映了國民經(jīng)濟(jì)的繁榮。數(shù)控機(jī)床技術(shù)在當(dāng)今世界具有更重要的經(jīng)濟(jì)地位和戰(zhàn)略地位，目前工業(yè)發(fā)展趨勢在世界經(jīng)濟(jì)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)的體現(xiàn)，現(xiàn)在的核心產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)都是建立在數(shù)控機(jī)床技術(shù)的，因此，數(shù)控機(jī)床技術(shù)是反映一個(gè)國家的工業(yè)水平和現(xiàn)代技術(shù)水平的成熟程度。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的高低，體現(xiàn)了國民經(jīng)濟(jì)的實(shí)力。目前，它是整個(gè)國家乃至全世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工和數(shù)控技術(shù)的目標(biāo)。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家現(xiàn)代化建設(shè)中的戰(zhàn)略地位。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國家戰(zhàn)略地位，反映了國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)與數(shù)控加工的生產(chǎn)過程，是當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展的方向。這項(xiàng)任務(wù)使我們能夠更熟練地運(yùn)用專業(yè)知識，并使我們的專業(yè)知識更實(shí)用。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床、切削功率、滾珠絲杠副。AbstractMachinery manufacturing industry is one of the pillars of China's economy, A country if there is no developed machinery manufacturing industry, Will not have the development of the national economy. And the level of the development of machinery manufacturing industry, Reflecting the prosperity of the country's economy. CNC machine tools in today's world has a more important economic status and strategic position, The industrial development trend and the trend of economic development in the world, The technology of the numerical control machine tool reflects the core objective of the industrial industry, Some of the modern technology is based on the technology of CNC machine tools, So, the technology of the numerical control machine tool is a reflection of the level of a country's industry and the maturity of the modern technology. And the level of the technical level of the numerical control machine tool reflects the strength of the national economy. At present, it is the first goal of the whole country and even the world to realize the machining of the machine tools and to make the numerical control technology.CNC technology and CNC machine tools in today's machinery manufacturing industry in an important position and great benefits, showing its strategic role in the modernization of the country's basic industries. CNC technology is the manufacturing industry to achieve automation, flexible, integrated production base, modern CAD / CAM and so on are established in the numerical control technology. The numerical control technology is a national strategic position and reflected an important basic industry of the national comprehensive national strength level, the level is a measure of national manufacturing industry modernization degree of core markers, realizing the processing machine and the production process of NC, is today's manufacturing industry development direction.This task allows us to more skilled use of professional knowledge, and to make our professional knowledge more practical.Keywords: CNC machine tools,cutting power, ball screw.目錄第一章 緒論…………………………………………………………11.1 現(xiàn)狀發(fā)展趨勢及分析…………………………………………1第二章 切削力及切削功率…………………………………………22.1 工件及刀具材料的選擇………………………………………22.2 切削力及切削功率的計(jì)算……………………………………4第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算…………………………………113.1 XYZ 滾珠絲杠副的選型………………………………………113.2 滾珠絲杠副的計(jì)算……………………………………………13第四章 安裝、調(diào)整、密封…………………………………………294.1 安裝方式及位置………………………………………………294.2 設(shè)計(jì)軸承座結(jié)構(gòu)………………………………………………304.3 調(diào)整、潤滑……………………………………………………36第五章 估算壽命，選擇電機(jī)及設(shè)計(jì)圖……………………………365.1 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌壽命估算………………………………………365.2 伺服電機(jī)聯(lián)軸器………………………………………………38第六章 協(xié)調(diào)檢查，工作總結(jié)……………………………………39參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………40致謝 …………………………………………………………………410第一章 緒論1.1 現(xiàn)狀中國機(jī)床工業(yè)自建國以來開始發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)走過了 60 多年的發(fā)展道路。中國的數(shù)控機(jī)床行業(yè)在過去三十年中，取得了快速發(fā)展，在技術(shù)和生產(chǎn)，而且還適用于各種行業(yè)。國內(nèi)出口機(jī)械產(chǎn)品，并在四國際機(jī)床展覽會上。在“十一五”期間，中國的一系列行業(yè)高端技術(shù)的突破，加上我國自主生產(chǎn)能力的提高，開始不再依賴國外生產(chǎn)，加入了高速數(shù)控機(jī)床的世界生產(chǎn)、高精度數(shù)控機(jī)床大國行列。從技術(shù)層面上看，隨著主要高端數(shù)控機(jī)床的形成和基本生產(chǎn)設(shè)備的特殊任務(wù)，國內(nèi)機(jī)床工具對我國數(shù)控率從第十個(gè)“五年計(jì)劃” 35.5%，突然增加到了 51.9%。在數(shù)控系統(tǒng)方面，我國已開發(fā)出一系列的產(chǎn)品，如多軸、多軌、總線型高檔數(shù)控裝置等。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品包括超高精度機(jī)床、重型機(jī)床、高精度機(jī)床、鍛造設(shè)備和專用機(jī)床、機(jī)床等各類機(jī)床，尤其是在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、立式銑床、數(shù)控車床、數(shù)控機(jī)床等機(jī)床的數(shù)控加工機(jī)床，一些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。隨著國內(nèi)五軸數(shù)控機(jī)床的品種日益增多，一些較高的加工技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，改變了數(shù)控機(jī)床行業(yè)的壟斷力量，加快我國從機(jī)床生產(chǎn)大國向機(jī)床制造強(qiáng)國的進(jìn)程。從市場需求情況看，目前，我國是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國和數(shù)控機(jī)床消費(fèi)國。在 2010，中國的機(jī)床消費(fèi)量同比增長 43%，達(dá)到$，進(jìn)口數(shù)量約為 94 億美元。雖然機(jī)床行業(yè)在五到第十一年的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，但是高檔數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值僅占 10 至 15%的金屬加工機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)值。面對如此龐大的消費(fèi)市場，中國國內(nèi)機(jī)床行業(yè)產(chǎn)能，仍無法滿足快速增長的市場需求，高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的大多數(shù)仍需要大量進(jìn)口。1.2 發(fā)展趨勢及分析1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展，將嘗試解決主機(jī)的一系列問題，是關(guān)鍵技術(shù)差距大，2產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，整個(gè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，將培養(yǎng)核心競爭力，定量融合，一定高度，以提高自主創(chuàng)新和品牌建設(shè)，實(shí)現(xiàn)在十元的大目標(biāo)，在國內(nèi)市場占有主導(dǎo)地位的長期目標(biāo)，努力在國內(nèi)市場占有主導(dǎo)地位的長期目標(biāo)，并努力實(shí)現(xiàn)“十二五”計(jì)劃的目標(biāo)。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率0第二章 切削力及切削功率2.1 工件及刀具材料的選擇2.1.1 切削加工對刀具的要求金屬在切削的過程中，刀具的切削零件的部分是在比較大的切削壓力和劇烈摩擦及較高的切削溫度下工作的。在切削不均勻或者斷續(xù)加工的時(shí)候，刀具會受到非常大的沖擊力和振動(dòng)，所以，刀具切削部分得材料應(yīng)具備以下條件：高硬度。硬度是刀具材料中最基本的一種性能，硬度必須高于工件材料的硬度，工件上的切削量要超過切削量。高耐磨性。高耐磨性是刀具抗切削的能力，刀具磨損小的是在摩擦作用下的。當(dāng)一個(gè)工具是一個(gè)很長的時(shí)間加工零件，如果刀具不耐用，磨損更迅速，它會影響工件的加工精度和加工質(zhì)量。足夠強(qiáng)的韌性。切削工件時(shí)，刀具要承受各種壓力與沖擊力。一般用沖擊以及抗彎強(qiáng)度來衡量材料韌性的高低。化學(xué)穩(wěn)定性與高耐熱性。化學(xué)穩(wěn)定性，是指不易指的高溫和周圍介質(zhì)的材料或化學(xué)反應(yīng)的處理，包括氧化能力。較低的化學(xué)穩(wěn)定性，更快的刀具磨損，更粗糙的加工表面。耐熱性高，指的是在高溫條件下刀具仍能保持原有的強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性。2.1.2 刀具的類型平面加工銑刀：銑平面離不開平面加工銑刀。常見的平面加工銑刀包括端面銑刀、圓柱銑刀以及立銑刀。（1） 圓柱銑刀圓柱銑刀通常采用的是整體式結(jié)構(gòu)，主要由高速鋼制成。圓柱銑刀一般采用螺旋形刀齒來提高切削工件時(shí)的平穩(wěn)性，用于臥式銑床上半精銑平面以及粗銑。（2） 端面銑刀沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率1端面銑刀一般采用的是鑲齒式結(jié)構(gòu)，刀齒采用硬質(zhì)合金鋼制成，生產(chǎn)效率高，加工表面質(zhì)量高，用于立式銑床上精銑、粗銑各種平面。（3） 立銑刀立銑刀用于立式銑床上銑削側(cè)面以及階臺平面。立銑刀除了用于銑平面外，還可以用于銑螺旋槽、溝槽以及工件上各種孔，銑削各種圓柱凸輪與盤型凸輪，靠模銑內(nèi)、外曲面等。溝槽加工銑刀：直槽有通槽和不通槽之分，較寬的通槽可以用三面刃銑刀加工，較窄的通槽可以用小尺寸立銑刀或鋸片銑刀加工，不通槽則應(yīng)該用立銑刀加工。（1） 三面刃銑刀三面刃銑刀包括錯(cuò)齒、鑲齒和直齒等幾種結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)榈毒叩膱A周和兩個(gè)側(cè)面都有刀刃，可以獲得更高的表面質(zhì)量，主要用于銑各種槽、階臺平面、凸臺平面及工件表面等。（2） 槽銑刀槽銑刀用于銑各種槽及棒料、板料和各種材料的切斷，但作為一對切割邊，對維修的光沒有影響，所以銑槽的側(cè)面質(zhì)量相對較差（3） 鍵槽銑刀主要用于銑削鍵槽銑削鍵槽銑刀，具有很高的精度。（4） 燕尾槽銑刀燕尾槽銑刀主要用于銑面機(jī)，如車上的燕尾槽。（5） 角度銑刀將角銑刀分為單角銑刀、對稱雙角銑刀和非對稱雙角銑刀。單角銑刀用于各種刀具外圓的齒槽和各種鋸齒形離合器以及棘輪的齒形加工；雙角銑刀用于銑削各種尖銳齒的槽、梯形齒形離合器齒形；非對稱雙角銑刀主要用于各種角度的銑削加工。成形面加工銑刀沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率2普通銑床的成形面不能與成形銑刀進(jìn)行分離，專用銑刀，如半圓形銑刀、異型刃形曲面和異形根溝。成形銑刀的缺點(diǎn)是制造成本較大，切削性能較差。2.1.3 刀具的參數(shù)選擇（1） 切削參數(shù)的選用切削速度的選擇主要取決于工件的材料，進(jìn)給速度的選擇主要取決于工件的材料和銑刀的直徑。工具樣品的一些工具制造商選擇與切割參數(shù)。但切削參數(shù)的選擇受機(jī)床、刀具系統(tǒng)、工件形狀等因素的影響，并影響了刀具的夾緊方式。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整切削速度和進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒邏勖且粋€(gè)優(yōu)先級，切削和進(jìn)給速度的程度可以降低；當(dāng)芯片邊緣是不是好時(shí)，切削速度可以提高。（2） 切削方式的先擇光滑研磨是用來防止損壞的刀片，并提高生活的工具。但有兩點(diǎn)要注意：1，如使用普通機(jī)械加工，應(yīng)盡可能消除之間的差距的進(jìn)料機(jī)構(gòu)。2、當(dāng)工件表面鑄造、鍛造過程中要形成氧化膜或其它硬化層，宜采用逆銑。（3） 硬質(zhì)合金立銑刀的使用高速鋼端銑刀的應(yīng)用范圍和適用范圍比較廣，即使選擇切削條件也不是一點(diǎn)，也不會是一個(gè)大問題。硬質(zhì)合金銑刀在高速切削時(shí)具有良好的耐磨性，但在高速鋼銑刀中卻沒有得到廣泛的應(yīng)用，切削條件必須嚴(yán)格符合刀具使用的要求。2.2 切削力及切削功率的計(jì)算2.2.1 切削力的分解Fc ——切削力（主切削力或切向分力） 切于加工表面，與基面垂直，用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，確定機(jī)床功率，設(shè)計(jì)機(jī)床零件等。Fp ——背向力（切深分力或徑向分力） 處于基面內(nèi)，與進(jìn)給方向垂直，用于計(jì)算與加工精度有關(guān)的工件撓度，機(jī)床、刀具零件強(qiáng)度等，也可以作為在工件切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的主要作用力。Ff ——進(jìn)給力（軸向分力或走刀分力） 處于基面內(nèi)，同于進(jìn)給方向，用于計(jì)算進(jìn)給沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率3功率，并設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。2.2.2 計(jì)算切削功率切削功率 ：由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》可知切削功率：（2—1）式中 P— 主軸電動(dòng)機(jī)功率， P=11kW； η—主傳動(dòng)系數(shù)總功率，一般為 0.75-0.85，取 η=0.8；K—進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 K=0.96則切削功率應(yīng)按在各種加工情況下遇到的最大銑削力（或轉(zhuǎn)矩）和最大切削轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速）來計(jì)算。若按最大切削速度來算，取切削速度 =100m/min，根據(jù)公式： v式中 F z—主切削力（N） ；v—切削速度（m/min） ；主切削力為：根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》可得：縱向切削分力： 橫向切削分力： 取 進(jìn)給牽引力 Fm可根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》中進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算則：（2—2）式中 F x—切削分力（ N） ；K—顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，K=1.15；f—滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，f=0.15-0.18，取 f=0.16；沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率4G—工作臺承重，G=4000N則2.2.3 計(jì)算切削力計(jì)算切削力的指數(shù)公式：常用的指數(shù)公式如下：式中 Fc、Fp 、F f ─ 分別為主切削力、背向力、進(jìn)給力；CFc、CFp、CF f ─ 決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)；xFc、yFc、nFc、xFp、yFp 、nFp、xFf、yFf、nFf ─公式中切削用量的指數(shù)；KFc、KFp、KFf ─ 三個(gè)分力計(jì)算中，當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的條件不同時(shí)，各種因素對切削力影響的修正系數(shù)之積。各系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)之值可查閱《金屬切削手冊》 。用單位切削力算主切削力 已取得了不同刀具、工件材料及不同加工條件下的單位切削力和單位切削功率的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。從手冊中可查到這些數(shù)據(jù)。表 3-2 幾種常用材料的單位切削力、單位切削功率，由式(3-13)計(jì)算出 Fc。表 3—2 硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬材料的單位切削力、單位切削功率工 件 材 料 實(shí) 驗(yàn) 條 件名稱 牌號制造熱處理狀態(tài)硬度/HBS 單位切削功率/[KW/(mm3/s)]單位切削力/(N/mm2) 刀具幾何參數(shù) 切削用量范圍鋼 45熱軋或正火187 196210-6 1962 =15°=75°=0°前刀面帶卷屑槽br1=0Vc=1.5~1.75m/sap=1~5mmf=0.1~0.5mm/r沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率5調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)229 230510-6 2305br1=0.1~0.15mm淬硬(淬火低溫回火)44(HRC)264910-6 2649r01=-20°熱軋或正火212 196210-6 1962br1=040Cr調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)285 230510-6 2305r01=-20°br1=0.1~0.15mm灰鑄鐵HT200退火 170 111810-6 1118 br1=0 平前刀面,無卷屑槽Vc=1.17~1.42m/sap=2~10mmf=0.1~0.5mm/r指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用比較廣泛，其形式如下：（2—3）（2—4）（2—5）式中：F c、F f 、F p——切削力、進(jìn)給力和背向力；、 、 ——取決于工件材料和切削條件的系數(shù)；沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率6、 、 、 、 、 、 、 、 ——三個(gè)分力公式中背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 和切削速度 vc 的指數(shù)；、 、 ——當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的試驗(yàn)條件不符時(shí)，各種因素對各切削分力的修正系數(shù)。式中各種系數(shù)和指數(shù)都可以在切削用量手冊中查到。用切削層單位面積切削力計(jì)算切削力切削層單位面積切削力 kc（N/mm 2）可按下式計(jì)算：（2—6）各種工件材料的切削層單位面積切削力 kc 可在有關(guān)手冊中查到。根據(jù)式可得到切削力 Fc 的計(jì)算公式：（2—7）式中： ——切削條件修正系數(shù)。用切削層單位面積切削力計(jì)算切削力工作功率工作功率 Pe 可分為兩部分：A．主運(yùn)動(dòng)消耗的功率 Pc(w)（切削功率）B．進(jìn)給運(yùn)動(dòng)消耗的功率 Pf(w)（進(jìn)給功率）所以，工作功率可以按下式計(jì)算：（2—8）式中：F c、F f --切削力和進(jìn)給力（N） ；vc—切削速度（ m/s） ；nw—工件轉(zhuǎn)速（r/s） ；f —進(jìn)給量（mm/r） 。由于進(jìn)給功率 Pf 相對于 Pc 一般都很小（ =13589NPhacamc（6） 確定滾珠絲杠副預(yù)緊力（3—8）其中 ＝2200＝733N（7） 行程補(bǔ)償值與拉伸力① 行程補(bǔ)償值式中 （3—9）查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》 ＝950＝110， ＝（2—4）P h＝15Δt 溫差取 2.5℃沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算8代入數(shù)據(jù)得 C=32μm② 預(yù)拉伸力（3—10）代入得 ＝4807N（8） 確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號，規(guī)格① 軸承所承受得最大軸向載荷FBmax＝4807＋ 2200＝7007② 軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背 60 角接觸推力球軸承0c軸承內(nèi)徑d 略小于 d2＝40，F(xiàn) BP =1/3FBmax，取 d＝30帶入數(shù)據(jù)得 FBP＝2336N軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷≥F BP按《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》選取軸承型號規(guī)格當(dāng) d＝30mm，預(yù)加負(fù)荷為：≥F BP 所以送 7602030TVP 軸承d＝30，預(yù)加負(fù)荷為 2900FBP＝2336N（9） 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)① 絲杠螺紋長度由表查得余程② 兩固定支承距離 L1，絲杠 L③ 行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0＝1290，L 1＝1350＝1410，L 0＝30（10） 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度① 絲杠抗壓剛度沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算9絲杠最小抗壓剛度（3—11）:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù) ＝782N/μ m② 絲杠最大抗壓剛度 （3—12）代入數(shù)據(jù)得 9000 N/μm③ 支承軸承組合剛度一對預(yù)緊軸承的組合剛度（3—13）：滾珠直徑 mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷 N 軸承接觸角由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》查得7602030TVP 軸承 是預(yù)加載荷得 3 倍kamax＝ 8700N/ =375 N/μmm?支承軸承組合剛度 kb=2kboKb=750N/μm滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度（3—13）'1/3()0.pcaFk?kc：《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》上的剛度kc＝ 2150 N/ , ca=2200N, Fp=733Nm?代入數(shù)據(jù)得 kc＝1491 N/ m（11） 剛度驗(yàn)算及精度選擇dQ=3.5，Z＝17，β＝ 06沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算10（3—14）代入前面所算數(shù)據(jù) ＝1/30（3—15）代入前面所算數(shù)據(jù)得 1/kmin=1/476F0=μ0W1已知 W1＝800N, μ0=0.2, F0=160NF0:靜摩擦力， μ0：靜摩擦系數(shù)，W 1：正壓力驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度＝ ；已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10mink01.6反 向 差 值＝30 25.6i傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差＝ 0F（ － ） ，代入 ＝5 （3—16）k?min1axkk?m?確定精度：任意 300mm 內(nèi)行程變動(dòng)量對系統(tǒng)而言30pv0.8×定位精度－?k?定位精度為 20 /300m?=1500cnmax3.2.4 橫向滾軸絲杠副的計(jì)算與設(shè)計(jì)已知條件：工作臺重量 W1=80KG=800N 工件及夾具最大重量 W2=200N 工作臺最大行程LK=950mm 工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u=0.1 快速進(jìn)給速度 VMAX=2m/min 定位精度為 20um/300mm,全行程 25um,重復(fù)定位精度為 10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表二 切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式 縱向切削力 Pxi(N) 垂向切削力 Pzi(N) 進(jìn)給速度Vi(m/min) 工作時(shí)間百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min強(qiáng)力切削 2000 1200 0.6 10 2920 60一般切削 1000 500 0.8 30 1850 80精切削 500 200 1 50 1320 100快速進(jìn)給 0 0 2 ５ 800 1500確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程— ： （3—18）max*VPhin?Vmax 工作臺最高移動(dòng)速度；：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速axn沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算12I ：傳動(dòng)比電機(jī)與絲杠間為齒輪連接式i=4（取一級減速齒輪）由上表查得 =2m/min， =1500r/min maxVmaxn代入得 0.33mmPh?查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》取 5mmPh?（1） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 Vinph?由上表查的 =0.6, =0.8, =1, =21v23v4代入得 120， 160， 200， 400n?各種切削方式下，絲杠軸向載荷 12()/0ixi ziFpwp??iF：絲杠軸向載荷， xip：縱向切削力， zi：垂向切削力由上表得 xi (i=1,2,3,4)分別為 2000 N,1000N,500N,0Nzi (i=1,2,3,4)分別為 1200N,500N,200N,0N 已知 1w＝800 N ， ＝200 N 代入得 iF (i=1,2,3,4)分別為 2200N，1150N ，620N ，1000N① 當(dāng)量轉(zhuǎn)速/100+ /100+ /100+ /100mn?1*t2nt3*t4nt數(shù)據(jù)代入得 200r/minm② 當(dāng)量載荷（3—19）333312 4****0101010mmmmntntnt nt?mF=F+F帶入數(shù)據(jù)得 ＝1097N初選滾珠絲杠副，由公式《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》 （3.7－24）知畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題目：數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)容：切削力和切削功率的分析與計(jì)算，滾珠絲杠副的選型與計(jì)算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預(yù)緊、潤滑和密封，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型與計(jì)算，壽命估算，聯(lián)軸器選型，X、Y、Z 軸定位精度的驗(yàn)算等，裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)。主要技術(shù)參數(shù)：行程 X/Y/Z：400/200/300 mm，定位精度：X/Y 軸，0.022mm；Z 軸 0.032mm。重復(fù)定位精度：X/Y 軸，0.012mm；Z 軸0.015mm畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）專題部分：（1）切削力和切削功率的分析與計(jì)算（2）滾珠絲杠副的選型與計(jì)算，確定滾珠絲杠的尺寸參數(shù)和型號、支撐方式、間隙調(diào)整和預(yù)緊、潤滑和密封（3）直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的選型與計(jì)算，壽命估算（4）聯(lián)軸器選型，X、Y、Z 軸定位精度的驗(yàn)算等（5）裝配圖與零件圖設(shè)計(jì)起止時(shí)間：2016.2.29~2016.6.17指導(dǎo)教師： 簽字 年 月 日本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)題 目： 數(shù)控銑床進(jìn)給傳動(dòng)設(shè)計(jì) 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化 班 級： 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 論文提交日期： 年 月 日論文答辯日期： 年 月 日摘要機(jī)械制造業(yè)是我國經(jīng)濟(jì)的支柱之一，一個(gè)國家如果沒有發(fā)達(dá)的機(jī)械制造業(yè)，就不會有國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。而機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展水平反映了國民經(jīng)濟(jì)的繁榮。數(shù)控機(jī)床技術(shù)在當(dāng)今世界具有更重要的經(jīng)濟(jì)地位和戰(zhàn)略地位，目前工業(yè)發(fā)展趨勢在世界經(jīng)濟(jì)和數(shù)控機(jī)床技術(shù)的體現(xiàn)，現(xiàn)在的核心產(chǎn)業(yè)和現(xiàn)代技術(shù)都是建立在數(shù)控機(jī)床技術(shù)的，因此，數(shù)控機(jī)床技術(shù)是反映一個(gè)國家的工業(yè)水平和現(xiàn)代技術(shù)水平的成熟程度。而數(shù)控機(jī)床技術(shù)水平的高低，體現(xiàn)了國民經(jīng)濟(jì)的實(shí)力。目前，它是整個(gè)國家乃至全世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)機(jī)床加工和數(shù)控技術(shù)的目標(biāo)。數(shù)控技術(shù)與數(shù)控機(jī)床在當(dāng)今機(jī)械制造業(yè)中的重要地位和巨大效益，顯示了其在國家現(xiàn)代化建設(shè)中的戰(zhàn)略地位。數(shù)控技術(shù)是制造業(yè)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、柔性化、集成化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，是現(xiàn)代計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)、計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等在數(shù)控技術(shù)中的應(yīng)用。數(shù)控技術(shù)是一個(gè)國家戰(zhàn)略地位，反映了國家綜合國力水平的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，是衡量一個(gè)國家制造業(yè)現(xiàn)代化程度的核心標(biāo)志，實(shí)現(xiàn)加工機(jī)與數(shù)控加工的生產(chǎn)過程，是當(dāng)今制造業(yè)發(fā)展的方向。這項(xiàng)任務(wù)使我們能夠更熟練地運(yùn)用專業(yè)知識，并使我們的專業(yè)知識更實(shí)用。關(guān)鍵詞：數(shù)控機(jī)床、切削功率、滾珠絲杠副。AbstractMachinery manufacturing industry is one of the pillars of China's economy, A country if there is no developed machinery manufacturing industry, Will not have the development of the national economy. And the level of the development of machinery manufacturing industry, Reflecting the prosperity of the country's economy. CNC machine tools in today's world has a more important economic status and strategic position, The industrial development trend and the trend of economic development in the world, The technology of the numerical control machine tool reflects the core objective of the industrial industry, Some of the modern technology is based on the technology of CNC machine tools, So, the technology of the numerical control machine tool is a reflection of the level of a country's industry and the maturity of the modern technology. And the level of the technical level of the numerical control machine tool reflects the strength of the national economy. At present, it is the first goal of the whole country and even the world to realize the machining of the machine tools and to make the numerical control technology.CNC technology and CNC machine tools in today's machinery manufacturing industry in an important position and great benefits, showing its strategic role in the modernization of the country's basic industries. CNC technology is the manufacturing industry to achieve automation, flexible, integrated production base, modern CAD / CAM and so on are established in the numerical control technology. The numerical control technology is a national strategic position and reflected an important basic industry of the national comprehensive national strength level, the level is a measure of national manufacturing industry modernization degree of core markers, realizing the processing machine and the production process of NC, is today's manufacturing industry development direction.This task allows us to more skilled use of professional knowledge, and to make our professional knowledge more practical.Keywords: CNC machine tools,cutting power, ball screw.目錄第一章 緒論…………………………………………………………11.1 現(xiàn)狀發(fā)展趨勢及分析…………………………………………1第二章 切削力及切削功率…………………………………………22.1 工件及刀具材料的選擇………………………………………22.2 切削力及切削功率的計(jì)算……………………………………4第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算…………………………………113.1 XYZ 滾珠絲杠副的選型………………………………………113.2 滾珠絲杠副的計(jì)算……………………………………………13第四章 安裝、調(diào)整、密封…………………………………………294.1 安裝方式及位置………………………………………………294.2 設(shè)計(jì)軸承座結(jié)構(gòu)………………………………………………304.3 調(diào)整、潤滑……………………………………………………36第五章 估算壽命，選擇電機(jī)及設(shè)計(jì)圖……………………………365.1 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌壽命估算………………………………………365.2 伺服電機(jī)聯(lián)軸器………………………………………………38第六章 協(xié)調(diào)檢查，工作總結(jié)……………………………………39參考文獻(xiàn) ……………………………………………………………40致謝 …………………………………………………………………410第一章 緒論1.1 現(xiàn)狀中國機(jī)床工業(yè)自建國以來開始發(fā)展，到現(xiàn)在已經(jīng)走過了 60 多年的發(fā)展道路。中國的數(shù)控機(jī)床行業(yè)在過去三十年中，取得了快速發(fā)展，在技術(shù)和生產(chǎn)，而且還適用于各種行業(yè)。國內(nèi)出口機(jī)械產(chǎn)品，并在四國際機(jī)床展覽會上。在“十一五”期間，中國的一系列行業(yè)高端技術(shù)的突破，加上我國自主生產(chǎn)能力的提高，開始不再依賴國外生產(chǎn)，加入了高速數(shù)控機(jī)床的世界生產(chǎn)、高精度數(shù)控機(jī)床大國行列。從技術(shù)層面上看，隨著主要高端數(shù)控機(jī)床的形成和基本生產(chǎn)設(shè)備的特殊任務(wù)，國內(nèi)機(jī)床工具對我國數(shù)控率從第十個(gè)“五年計(jì)劃” 35.5%，突然增加到了 51.9%。在數(shù)控系統(tǒng)方面，我國已開發(fā)出一系列的產(chǎn)品，如多軸、多軌、總線型高檔數(shù)控裝置等。國產(chǎn)數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品包括超高精度機(jī)床、重型機(jī)床、高精度機(jī)床、鍛造設(shè)備和專用機(jī)床、機(jī)床等各類機(jī)床，尤其是在五軸聯(lián)動(dòng)數(shù)控機(jī)床、數(shù)控機(jī)床、立式銑床、數(shù)控車床、數(shù)控機(jī)床等機(jī)床的數(shù)控加工機(jī)床，一些技術(shù)已經(jīng)達(dá)到世界先進(jìn)水平。隨著國內(nèi)五軸數(shù)控機(jī)床的品種日益增多，一些較高的加工技術(shù)在國內(nèi)的發(fā)展，改變了數(shù)控機(jī)床行業(yè)的壟斷力量，加快我國從機(jī)床生產(chǎn)大國向機(jī)床制造強(qiáng)國的進(jìn)程。從市場需求情況看，目前，我國是世界上最大的數(shù)控機(jī)床進(jìn)口國和數(shù)控機(jī)床消費(fèi)國。在 2010，中國的機(jī)床消費(fèi)量同比增長 43%，達(dá)到$，進(jìn)口數(shù)量約為 94 億美元。雖然機(jī)床行業(yè)在五到第十一年的時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，但是高檔數(shù)控機(jī)床的產(chǎn)值僅占 10 至 15%的金屬加工機(jī)床行業(yè)的產(chǎn)值。面對如此龐大的消費(fèi)市場，中國國內(nèi)機(jī)床行業(yè)產(chǎn)能，仍無法滿足快速增長的市場需求，高端數(shù)控機(jī)床產(chǎn)品的大多數(shù)仍需要大量進(jìn)口。1.2 發(fā)展趨勢及分析1數(shù)控機(jī)床產(chǎn)業(yè)在我國的發(fā)展，將嘗試解決主機(jī)的一系列問題，是關(guān)鍵技術(shù)差距大，2產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，整個(gè)行業(yè)經(jīng)濟(jì)效益差，將培養(yǎng)核心競爭力，定量融合，一定高度，以提高自主創(chuàng)新和品牌建設(shè)，實(shí)現(xiàn)在十元的大目標(biāo)，在國內(nèi)市場占有主導(dǎo)地位的長期目標(biāo)，努力在國內(nèi)市場占有主導(dǎo)地位的長期目標(biāo)，并努力實(shí)現(xiàn)“十二五”計(jì)劃的目標(biāo)。沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率0第二章 切削力及切削功率2.1 工件及刀具材料的選擇2.1.1 切削加工對刀具的要求金屬在切削的過程中，刀具的切削零件的部分是在比較大的切削壓力和劇烈摩擦及較高的切削溫度下工作的。在切削不均勻或者斷續(xù)加工的時(shí)候，刀具會受到非常大的沖擊力和振動(dòng)，所以，刀具切削部分得材料應(yīng)具備以下條件：高硬度。硬度是刀具材料中最基本的一種性能，硬度必須高于工件材料的硬度，工件上的切削量要超過切削量。高耐磨性。高耐磨性是刀具抗切削的能力，刀具磨損小的是在摩擦作用下的。當(dāng)一個(gè)工具是一個(gè)很長的時(shí)間加工零件，如果刀具不耐用，磨損更迅速，它會影響工件的加工精度和加工質(zhì)量。足夠強(qiáng)的韌性。切削工件時(shí)，刀具要承受各種壓力與沖擊力。一般用沖擊以及抗彎強(qiáng)度來衡量材料韌性的高低?；瘜W(xué)穩(wěn)定性與高耐熱性。化學(xué)穩(wěn)定性，是指不易指的高溫和周圍介質(zhì)的材料或化學(xué)反應(yīng)的處理，包括氧化能力。較低的化學(xué)穩(wěn)定性，更快的刀具磨損，更粗糙的加工表面。耐熱性高，指的是在高溫條件下刀具仍能保持原有的強(qiáng)度、硬度、韌性和耐磨性。2.1.2 刀具的類型平面加工銑刀：銑平面離不開平面加工銑刀。常見的平面加工銑刀包括端面銑刀、圓柱銑刀以及立銑刀。（1） 圓柱銑刀圓柱銑刀通常采用的是整體式結(jié)構(gòu)，主要由高速鋼制成。圓柱銑刀一般采用螺旋形刀齒來提高切削工件時(shí)的平穩(wěn)性，用于臥式銑床上半精銑平面以及粗銑。（2） 端面銑刀沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率1端面銑刀一般采用的是鑲齒式結(jié)構(gòu)，刀齒采用硬質(zhì)合金鋼制成，生產(chǎn)效率高，加工表面質(zhì)量高，用于立式銑床上精銑、粗銑各種平面。（3） 立銑刀立銑刀用于立式銑床上銑削側(cè)面以及階臺平面。立銑刀除了用于銑平面外，還可以用于銑螺旋槽、溝槽以及工件上各種孔，銑削各種圓柱凸輪與盤型凸輪，靠模銑內(nèi)、外曲面等。溝槽加工銑刀：直槽有通槽和不通槽之分，較寬的通槽可以用三面刃銑刀加工，較窄的通槽可以用小尺寸立銑刀或鋸片銑刀加工，不通槽則應(yīng)該用立銑刀加工。（1） 三面刃銑刀三面刃銑刀包括錯(cuò)齒、鑲齒和直齒等幾種結(jié)構(gòu)形式，因?yàn)榈毒叩膱A周和兩個(gè)側(cè)面都有刀刃，可以獲得更高的表面質(zhì)量，主要用于銑各種槽、階臺平面、凸臺平面及工件表面等。（2） 槽銑刀槽銑刀用于銑各種槽及棒料、板料和各種材料的切斷，但作為一對切割邊，對維修的光沒有影響，所以銑槽的側(cè)面質(zhì)量相對較差（3） 鍵槽銑刀主要用于銑削鍵槽銑削鍵槽銑刀，具有很高的精度。（4） 燕尾槽銑刀燕尾槽銑刀主要用于銑面機(jī)，如車上的燕尾槽。（5） 角度銑刀將角銑刀分為單角銑刀、對稱雙角銑刀和非對稱雙角銑刀。單角銑刀用于各種刀具外圓的齒槽和各種鋸齒形離合器以及棘輪的齒形加工；雙角銑刀用于銑削各種尖銳齒的槽、梯形齒形離合器齒形；非對稱雙角銑刀主要用于各種角度的銑削加工。成形面加工銑刀沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率2普通銑床的成形面不能與成形銑刀進(jìn)行分離，專用銑刀，如半圓形銑刀、異型刃形曲面和異形根溝。成形銑刀的缺點(diǎn)是制造成本較大，切削性能較差。2.1.3 刀具的參數(shù)選擇（1） 切削參數(shù)的選用切削速度的選擇主要取決于工件的材料，進(jìn)給速度的選擇主要取決于工件的材料和銑刀的直徑。工具樣品的一些工具制造商選擇與切割參數(shù)。但切削參數(shù)的選擇受機(jī)床、刀具系統(tǒng)、工件形狀等因素的影響，并影響了刀具的夾緊方式。應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況調(diào)整切削速度和進(jìn)給速度。當(dāng)?shù)毒邏勖且粋€(gè)優(yōu)先級，切削和進(jìn)給速度的程度可以降低；當(dāng)芯片邊緣是不是好時(shí)，切削速度可以提高。（2） 切削方式的先擇光滑研磨是用來防止損壞的刀片，并提高生活的工具。但有兩點(diǎn)要注意：1，如使用普通機(jī)械加工，應(yīng)盡可能消除之間的差距的進(jìn)料機(jī)構(gòu)。2、當(dāng)工件表面鑄造、鍛造過程中要形成氧化膜或其它硬化層，宜采用逆銑。（3） 硬質(zhì)合金立銑刀的使用高速鋼端銑刀的應(yīng)用范圍和適用范圍比較廣，即使選擇切削條件也不是一點(diǎn)，也不會是一個(gè)大問題。硬質(zhì)合金銑刀在高速切削時(shí)具有良好的耐磨性，但在高速鋼銑刀中卻沒有得到廣泛的應(yīng)用，切削條件必須嚴(yán)格符合刀具使用的要求。2.2 切削力及切削功率的計(jì)算2.2.1 切削力的分解Fc ——切削力（主切削力或切向分力） 切于加工表面，與基面垂直，用于計(jì)算刀具強(qiáng)度，確定機(jī)床功率，設(shè)計(jì)機(jī)床零件等。Fp ——背向力（切深分力或徑向分力） 處于基面內(nèi)，與進(jìn)給方向垂直，用于計(jì)算與加工精度有關(guān)的工件撓度，機(jī)床、刀具零件強(qiáng)度等，也可以作為在工件切削過程中產(chǎn)生振動(dòng)的主要作用力。Ff ——進(jìn)給力（軸向分力或走刀分力） 處于基面內(nèi)，同于進(jìn)給方向，用于計(jì)算進(jìn)給沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率3功率，并設(shè)計(jì)機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)等。2.2.2 計(jì)算切削功率切削功率 ：由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》可知切削功率：（2—1）式中 P— 主軸電動(dòng)機(jī)功率， P=11kW； η—主傳動(dòng)系數(shù)總功率，一般為 0.75-0.85，取 η=0.8；K—進(jìn)給系統(tǒng)功率系數(shù)，取 K=0.96則切削功率應(yīng)按在各種加工情況下遇到的最大銑削力（或轉(zhuǎn)矩）和最大切削轉(zhuǎn)速（或轉(zhuǎn)速）來計(jì)算。若按最大切削速度來算，取切削速度 =100m/min，根據(jù)公式： v式中 F z—主切削力（N） ；v—切削速度（m/min） ；主切削力為：根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》可得：縱向切削分力： 橫向切削分力： 取 進(jìn)給牽引力 Fm可根據(jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》中進(jìn)給牽引力的實(shí)驗(yàn)公式計(jì)算則：（2—2）式中 F x—切削分力（ N） ；K—顛覆力矩影響的實(shí)驗(yàn)系數(shù)，K=1.15；f—滑動(dòng)導(dǎo)軌摩擦因數(shù)，f=0.15-0.18，取 f=0.16；沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率4G—工作臺承重，G=4000N則2.2.3 計(jì)算切削力計(jì)算切削力的指數(shù)公式：常用的指數(shù)公式如下：式中 Fc、Fp 、F f ─ 分別為主切削力、背向力、進(jìn)給力；CFc、CFp、CF f ─ 決定于被加工材料和切削條件的系數(shù)；xFc、yFc、nFc、xFp、yFp 、nFp、xFf、yFf、nFf ─公式中切削用量的指數(shù)；KFc、KFp、KFf ─ 三個(gè)分力計(jì)算中，當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的條件不同時(shí)，各種因素對切削力影響的修正系數(shù)之積。各系數(shù)、指數(shù)及修正系數(shù)之值可查閱《金屬切削手冊》 。用單位切削力算主切削力 已取得了不同刀具、工件材料及不同加工條件下的單位切削力和單位切削功率的實(shí)驗(yàn)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)。從手冊中可查到這些數(shù)據(jù)。表 3-2 幾種常用材料的單位切削力、單位切削功率，由式(3-13)計(jì)算出 Fc。表 3—2 硬質(zhì)合金外圓車刀切削常用金屬材料的單位切削力、單位切削功率工 件 材 料 實(shí) 驗(yàn) 條 件名稱 牌號制造熱處理狀態(tài)硬度/HBS 單位切削功率/[KW/(mm3/s)]單位切削力/(N/mm2) 刀具幾何參數(shù) 切削用量范圍鋼 45熱軋或正火187 196210-6 1962 =15°=75°=0°前刀面帶卷屑槽br1=0Vc=1.5~1.75m/sap=1~5mmf=0.1~0.5mm/r沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率5調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)229 230510-6 2305br1=0.1~0.15mm淬硬(淬火低溫回火)44(HRC)264910-6 2649r01=-20°熱軋或正火212 196210-6 1962br1=040Cr調(diào)質(zhì)(淬火高溫回火)285 230510-6 2305r01=-20°br1=0.1~0.15mm灰鑄鐵HT200退火 170 111810-6 1118 br1=0 平前刀面,無卷屑槽Vc=1.17~1.42m/sap=2~10mmf=0.1~0.5mm/r指數(shù)形式的切削力經(jīng)驗(yàn)公式應(yīng)用比較廣泛，其形式如下：（2—3）（2—4）（2—5）式中：F c、F f 、F p——切削力、進(jìn)給力和背向力；、 、 ——取決于工件材料和切削條件的系數(shù)；沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 切削力及切削功率6、 、 、 、 、 、 、 、 ——三個(gè)分力公式中背吃刀量 ap、進(jìn)給量 f 和切削速度 vc 的指數(shù)；、 、 ——當(dāng)實(shí)際加工條件與求得經(jīng)驗(yàn)公式的試驗(yàn)條件不符時(shí)，各種因素對各切削分力的修正系數(shù)。式中各種系數(shù)和指數(shù)都可以在切削用量手冊中查到。用切削層單位面積切削力計(jì)算切削力切削層單位面積切削力 kc（N/mm 2）可按下式計(jì)算：（2—6）各種工件材料的切削層單位面積切削力 kc 可在有關(guān)手冊中查到。根據(jù)式可得到切削力 Fc 的計(jì)算公式：（2—7）式中： ——切削條件修正系數(shù)。用切削層單位面積切削力計(jì)算切削力工作功率工作功率 Pe 可分為兩部分：A．主運(yùn)動(dòng)消耗的功率 Pc(w)（切削功率）B．進(jìn)給運(yùn)動(dòng)消耗的功率 Pf(w)（進(jìn)給功率）所以，工作功率可以按下式計(jì)算：（2—8）式中：F c、F f --切削力和進(jìn)給力（N） ；vc—切削速度（ m/s） ；nw—工件轉(zhuǎn)速（r/s） ；f —進(jìn)給量（mm/r） 。由于進(jìn)給功率 Pf 相對于 Pc 一般都很小（ =13589NPhacamc（6） 確定滾珠絲杠副預(yù)緊力（3—8）其中 ＝2200＝733N（7） 行程補(bǔ)償值與拉伸力① 行程補(bǔ)償值式中 （3—9）查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》 ＝950＝110， ＝（2—4）P h＝15Δt 溫差取 2.5℃沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算8代入數(shù)據(jù)得 C=32μm② 預(yù)拉伸力（3—10）代入得 ＝4807N（8） 確定滾珠絲杠副支承用得軸承代號，規(guī)格① 軸承所承受得最大軸向載荷FBmax＝4807＋ 2200＝7007② 軸承類型兩端固定的支承形式，選背對背 60 角接觸推力球軸承0c軸承內(nèi)徑d 略小于 d2＝40，F(xiàn) BP =1/3FBmax，取 d＝30帶入數(shù)據(jù)得 FBP＝2336N軸承預(yù)緊力：預(yù)力負(fù)荷≥F BP按《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》選取軸承型號規(guī)格當(dāng) d＝30mm，預(yù)加負(fù)荷為：≥F BP 所以送 7602030TVP 軸承d＝30，預(yù)加負(fù)荷為 2900FBP＝2336N（9） 滾珠絲杠副工作圖設(shè)計(jì)① 絲杠螺紋長度由表查得余程② 兩固定支承距離 L1，絲杠 L③ 行程起點(diǎn)離固定支承距離 L0＝1290，L 1＝1350＝1410，L 0＝30（10） 傳動(dòng)系統(tǒng)剛度① 絲杠抗壓剛度沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算9絲杠最小抗壓剛度（3—11）:絲杠底徑：固定支承距離代入數(shù)據(jù) ＝782N/μ m② 絲杠最大抗壓剛度 （3—12）代入數(shù)據(jù)得 9000 N/μm③ 支承軸承組合剛度一對預(yù)緊軸承的組合剛度（3—13）：滾珠直徑 mm， Z：滾珠數(shù)：最大軸向工作載荷 N 軸承接觸角由《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》查得7602030TVP 軸承 是預(yù)加載荷得 3 倍kamax＝ 8700N/ =375 N/μmm?支承軸承組合剛度 kb=2kboKb=750N/μm滾珠絲杠副滾珠和滾道的接觸剛度（3—13）'1/3()0.pcaFk?kc：《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》上的剛度kc＝ 2150 N/ , ca=2200N, Fp=733Nm?代入數(shù)據(jù)得 kc＝1491 N/ m（11） 剛度驗(yàn)算及精度選擇dQ=3.5，Z＝17，β＝ 06沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算10（3—14）代入前面所算數(shù)據(jù) ＝1/30（3—15）代入前面所算數(shù)據(jù)得 1/kmin=1/476F0=μ0W1已知 W1＝800N, μ0=0.2, F0=160NF0:靜摩擦力， μ0：靜摩擦系數(shù)，W 1：正壓力驗(yàn)算傳動(dòng)系統(tǒng)剛度＝ ；已知反向差值或重復(fù)定位精度為 10mink01.6反 向 差 值＝30 25.6i傳動(dòng)系統(tǒng)剛度變化引起得定位誤差＝ 0F（ － ） ，代入 ＝5 （3—16）k?min1axkk?m?確定精度：任意 300mm 內(nèi)行程變動(dòng)量對系統(tǒng)而言30pv0.8×定位精度－?k?定位精度為 20 /300m?=1500cnmax3.2.4 橫向滾軸絲杠副的計(jì)算與設(shè)計(jì)已知條件：工作臺重量 W1=80KG=800N 工件及夾具最大重量 W2=200N 工作臺最大行程LK=950mm 工作臺導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)為 u=0.1 快速進(jìn)給速度 VMAX=2m/min 定位精度為 20um/300mm,全行程 25um,重復(fù)定位精度為 10um 要求壽命為 10000 小時(shí)（單班制工作十年） 。各種切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q 及其他見下表表二 切削方式的縱向切削力 Fa,速度 V 和時(shí)間比例 q切削方式 縱向切削力 Pxi(N) 垂向切削力 Pzi(N) 進(jìn)給速度Vi(m/min) 工作時(shí)間百分比 % 絲杠軸向載荷 (N) 絲杠轉(zhuǎn)速 r/min強(qiáng)力切削 2000 1200 0.6 10 2920 60一般切削 1000 500 0.8 30 1850 80精切削 500 200 1 50 1320 100快速進(jìn)給 0 0 2 ５ 800 1500確定滾珠絲杠副的導(dǎo)程— ： （3—18）max*VPhin?Vmax 工作臺最高移動(dòng)速度；：電機(jī)最高轉(zhuǎn)速axn沈陽化工大學(xué)科亞學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第三章 滾珠絲杠副的選型與計(jì)算12I ：傳動(dòng)比電機(jī)與絲杠間為齒輪連接式i=4（取一級減速齒輪）由上表查得 =2m/min， =1500r/min maxVmaxn代入得 0.33mmPh?查《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》取 5mmPh?（1） 確定當(dāng)量轉(zhuǎn)速與當(dāng)量載荷各種切削方式下，絲杠轉(zhuǎn)速 Vinph?由上表查的 =0.6, =0.8, =1, =21v23v4代入得 120， 160， 200， 400n?各種切削方式下，絲杠軸向載荷 12()/0ixi ziFpwp??iF：絲杠軸向載荷， xip：縱向切削力， zi：垂向切削力由上表得 xi (i=1,2,3,4)分別為 2000 N,1000N,500N,0Nzi (i=1,2,3,4)分別為 1200N,500N,200N,0N 已知 1w＝800 N ， ＝200 N 代入得 iF (i=1,2,3,4)分別為 2200N，1150N ，620N ，1000N① 當(dāng)量轉(zhuǎn)速/100+ /100+ /100+ /100mn?1*t2nt3*t4nt數(shù)據(jù)代入得 200r/minm② 當(dāng)量載荷（3—19）333312 4****0101010mmmmntntnt nt?mF=F+F帶入數(shù)據(jù)得 ＝1097N初選滾珠絲杠副，由公式《現(xiàn)代機(jī)床設(shè)計(jì)手冊》 （3.7－24）知