立式数控铣床工作台(x轴)设计..doc

天津职业技术师范大学立式数控铣床工作台(X 轴)设计专业: 机电技术教育班级学号: 学生姓名: 指导教师: 二〇一三年七月 2 目录前言……………………………………………………………… 2 第一章数控铣床工作台( X 轴)设计计算…………………… 5 概述……………………………………………… 5 设计计算………………………………………… 6 滚珠丝杠螺母副的承载能力计算……………… 16 传动系统的刚度计算…………………………… 18 驱动电动机的选型和计算……………………… 20 机械传动系统的动态分析……………………… 24 传动系统的误差计算和分析…………………… 25 确定滚珠丝杠螺母副的规格型号……………… 26 第二章电气原理图…………………………………………… 28 参考文…………………………………………………………… 33 总结……………………………………………………………… 34 3 前言数控机床是数字控制机床的简称, 是用数字化信息来实现工件与***相对运动轨迹、切削加工工艺参数及各类辅助操作等步骤自动控制的高效率加工机床, 在国民经济中有着重要的地位和作用。随着数控技术和材料科学的发展, 近年来世界数控机床向高速、精密、智能和绿色方向发展。具体表现为:高速化、精密与超精密化、复合化、开放化、智能化、绿色化,高效化。我国数控技术的发展起步于二十世纪五十年代, 通过“六五”期间引进数控技术, “七五”期间组织消化吸收“科技攻关”, 我国数控技术和数控产业取得了相当大的成绩。特别是最近几年, 我国数控产业发展迅速, 1998 ~ 2004 年国产数控机床产量和消费量的年平均增长率分别为 % 和 % 。尽管如此, 进口机床的发展势头依然强劲,从 2002 年开始, 中国连续三年成为世界机床消费第一大国、机床进口第一大国, 2004 年中国机床主机消费高达 亿美元, 国内数控机床制造企业在中高档与大型数控机床的研究开发方面与国外的差距更加明显, 70% 以上的此类设备和绝大多数的功能部件均依赖进口。由此可以看出国产数控机床特别是中高档数控机床仍然缺乏市场竞争力, 究其原因主要在于国产数控机床的研究开发深度不够、制造水平依然落后、服务意识与能力欠缺、数控, 系统生产应用推广不力及数控人才缺乏等。就刚刚过去的“十一五”期间, 我国数控机床行业突破了 4 大量技术难关, 取得了许多具有自主知识产权的重大科研成果。但我们仍能清楚地看到, 我国数控机床行业与国际先进水平还存在着不小的差距。在加工机床方面, 尽管近年来数控机床发展较快,但在加工效率、精度保持性、 MTBF (平均无故障运行时间, Mean Time Between Failures ) 和技术配套性等方面还不能满足高端用户的需求, 并且动力刀塔、电主轴、进给系统、电气控制等关键功能部件依旧绝大部分依赖进口。数控系统方面, 我国无论是在技术还是在产品方面与国际先进水平都存在很大的差距。在技术性能方面主要表现在现场总线、高速高精插补技术、运动控制技术、复合加工加工技术、智能化检测与控制技术、加工工艺及多轴编程技术等; 在产品方面的差距主要表现在可靠性设计及生产管理、产品的系列化等方面上。 5 第一章数控铣床工作台( X 轴)设计计算 概述 技术要求工作台、工件和夹具的总重量 m =900kg (所受的重力 W=9000N ),其中,工作台的质量 0m =500kg (所受的重力 0W =5000N ); 工作台的最大行程 pL =580mm ; 工作台快速移动速度 max v =15000 min mm ;工作台采用滚动直线导轨,导轨的动摩擦系数u =, 静摩擦系数 0u = ;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 , 机床采用伺服主轴,额定功率 EP = kw ,机床采用端面铣刀进行强力切削, 铣刀直径 D=120mm , 主轴转速 n=240 min /r , 切削状况如表 1-1 所示表 1-1 数控铣床的切削状况切削方式进给速度/ min) /(m 时间比例/(%) 备注强力切削 10 主电动机满功率条件下切削一般切削 30 粗加工精加工切削 1 50 精加工快速进给 15 10 空载条件下工作台快速进给 6 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。 设计计