1.1.2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、对滚珠丝杆螺母副采用预紧； 2、采用伺服电动机驱动。
3、采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠进行直连。 4、采用交流调频主轴电动机，实现主轴的无级变速。
1.2设计计算
1.2.1主切削力及其切削分力计算
（1）主切削力FZ
根据已知条件，铣刀直径D=120mm，主轴具有最大扭矩，并能传递主电动机的全部功率。铣刀的切削速度为
3.14?120?10?3?240?m/s?1.5072m/s v?6060?Dn主传动链的机械效率?m?0.8，按式Fz?FZ；
?mPEv?103可计算主切削力
v---机床主轴的计算转速（主轴转速全部功率时的最低切削速
度，m/s；）
?m---机床主传动系统的传动功率，一般取?m?0.8。
Fz?
?mPEv?103?0.8?5.5?103N?2919.32N 1.5072（2）各切削分力
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根据表1---2可得工作台纵向切削力F1、横向切削力Fc和垂向切削力Fv分别为
F1?0.4Fz?0.4?2919.32N?1167.728N Fc?0.95Fz?0.95?2919.32N?2773.354N Fv?0.55Fz?0.55?2919.32N?1605.626N
表1---2 工作台工作载荷与切向铣削力的经验比值
不对称端铣 切削条件 端铣 (ae?(0.4~0.8)d0,af?0.1~0.2) 比值 Fc/Fz Fv/Fz 对称端铣 逆铣 0.300.400.85F1/Fz 0.95 0.600.900.45 0.70 顺铣 0.15:0.30 0.901.00 0.500.550.80:0.900.500.550.500.551.001.200.200.30 F1/Fz --- --- --- 圆柱铣、立铣、盘铣和成形铣 (ae?0.05d0,af?0.1~0.2) Fv/Fz Fc/Fz 0.75:0.80 0.350.400.350.40
1.2.2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，动摩擦系数
??0.01，
Fc、Fv---主切削力的横向切削分力（N）和垂向切削分力（N）； W---坐标轴上移动部件的全部重量（包括机床夹具和工件的重量，N）；
?---摩擦系数,对于帖塑导轨，?=0.15；对于滚动
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直线导轨，?=0.01，本设计为滚动导轨，取=0.01； fg---镶条紧固力（N）,其推荐值可查表1---3得镶条紧固力
fg=75N，则
F???(W?fg?Fc?Fv)?0.01?(9000?75?2773.354?1605.626)N?134.546N 表1---3 镶条紧固力推荐值
主电动机功率/kw 导轨形式 2.2 贴塑滑动导500 轨 滚动直线导25 轨 （2）计算在切削状态下的导轨摩擦力F?0和导轨静摩擦力F0。 F?0??(W?fg)=0.01×（9000+75）N=90.75N F0??0(W?fg)=0.01×(9000+75)N=90.75N
40 75 100 125 150 175 800 1500 2000 2500 3000 3500 3.7 5.5 7.5 11 15 18 1.2.3计算滚珠丝杠螺母副的轴向负载力
（1）计算最大轴向负载力Famax
（2）计算最小轴向负载力Famin Famin?Fu0?90.75N
1.2.4滚珠丝杆的动载荷计算与直径估算
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N
1）确定滚珠丝杆的导程
根据已知条件，取电动机的最高转速nmax?1500r/min，则由式L0?vmaxinmax得：
L0?vmax15000?mm?10mm inmax1?15002)计算滚珠丝杆螺母副的平均转速nm和平均载荷Fm （1）估算在各种切削方式下滚珠丝杆的轴向载荷。
现将强力切削时的轴向载荷定为最大轴向载荷Famax，快速移动和钻镗定位时的轴向载荷定为最小轴向载荷Famin。一般粗加工和精细加工时，滚珠丝杆螺母副的轴向载荷F2、F3分别可按下列公式计算：
并将计算结果填入表F2?Famin?20úmax，F3?Famin?5úmax， 表1---4 数控铣床滚珠丝杆的计算
进给速度切削方式 强力切削 一般切削（粗加249.2034 工） 精细加工（精加66.61335 工） 快移和定镗定5.75 位
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1---4。
时间比例备注 /(％) 10 30 F1?Famax F2?Famin?20úmax 轴向载荷/N /(mmin) 1217.267 v1?0.6 v2?0.8 v3?1 50 F3?Famin?5úmax v4?vmax 10 F4?Famin
（2）计算滚珠丝杆螺母副在各种切削方式下的转速ni n1? n2? n3? n4?v10.6?r/min?60r/min?3L010?10v20.8?r/min?80r/minL010?10?3
v31?r/min?100r/minL010?10?3v415?r/min?1500r/min?3L010?10（3）按式nm?速nm。
qq1qn1?2n2?...?nnn计算滚珠丝杆螺母副的平均转100100100qq1qn1?2n2?...?nnn100100100
10305010?(?60??80??100??1500)r/min?230r/min100100100100nm?（4）按式Fm?3F13nqn1q1nq?F2322?...?Fn3nn计算滚珠丝杆螺nm100nm100nm100母副的平均载荷Fm。
Fm?3F13nqn1q1nq?F2322?...?Fn3nnnm100nm100nm1006010803010050150010??351.235763???155.871443???90.753??N230100230100230100230100?31302.42883??31217.2673?0.03?249.20343?0.10?66.613353?0.22?5.753?0.65N?398.9N3)确定滚珠丝杆预期的额定动载荷Cam （1）按预定工作时间估算
查表1---5得载荷性质系数fe?1.3。初步选择的滚珠丝杆的
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立式数控铣床工作台(X轴)设计
