数控铣床传动系统设计
学 院：＿＿机械工程学院 ＿ 专 业：＿机械维修及检测技术教育 班 级： ＿
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目 录
第一章 立式数控铣床工作台（X轴）设计 ................... 1 1.1概述 ................................................ 1 1.2设计计算 ............................................ 2 1.3滚珠丝杆螺母副的承载能力校验 ........................ 12 1.4传动系统的刚度计算 .................................. 14 1.5 驱动电动机的选型与计算 ............................. 17 1.6机械传动系统的动态分析 .............................. 20 1.7机械传动系统的误差计算与分析 ........................ 21 1.8确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号 .............. 23 第二章 数控机床控制系统设 .............................. 25 2.1 设计内容 ........................................... 25 总结与体会 ............................................. 32 参 考 文 献 ............................................ 33
第一章 立式数控铣床工作台（X轴）设计
1.1概述
1.1.1技术要求
工作台、工件和夹具的总重量m=860kg（所受的重力W =8600N），其中，工作台的质量m0=460kg（所受的重力W0=4600N）；工作台的最大行程
Lp=560mm；工作台快速移动速度vmax=15000mmmin；工作台
采用滚动直线导轨，导轨的动摩擦系数u=0.01,静摩擦系数u0=0.01；工作台的定位精度为25um，重复定位精度为18um；机床的工作寿命为20000h（即工作时间为10年）。
机床采用伺服主轴，额定功率PE=5.5kw，机床采用端面铣刀进行强力切削，铣刀直径D=100mm，主轴转速n=280r/min，切削状况如表2-1所示。
表2-1数控铣床的切削状况
切削方式 强力切削 一般切削 精加工切削 快速进给 进给速度/(m/min) 0.6 0.8 1 15 时间比例/(%) 10 切削 30 50 10 进给 粗加工 精加工 空载条件下工作台快速备注 主电动机满功率条件下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） 对滚珠丝杠螺母进行预紧； （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杆直连； （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）计算主切削力FZ。
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=100mm）时，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
3.14?100?10?280v???1.47m/s6060?3?Dn
?mPEv?103可计算主切
若主传动链的机械效率?m?0.8，按式Fz?削力FZ：
F?z?pmEV0.8?5.5?10??10?2993.20N 1.4733
（2）计算各切削分力。
根据《数控技术课程设计》表2-1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
F?0.4F?0.4?2993.20N?1197.28N1zF?0.95F?0.95?2993.20N?2843.54NczF?0.55F?0.55?2993.20N?1646.26N
vz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 F1/Fz 对称端铣 逆铣 顺铣 0.15:0.300.900.300.400.85Fc/Fz Fv/Fz 0.95 0.600.900.45 0.70 1.00 0.500.550.500.550.500.55
1.2.2导轨摩擦力的计算
（1）按《数控技术课程设计》（2-8a）式计算在切削状态下的导轨摩擦力F?。
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 直线导轨，?=0.01，本设计为滚动导轨，取=0.01；
fg---镶条紧固力（N）,查《数控技术课程设计》表2-3得镶条紧固力fg?75N,则
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