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（定稿）XK5040数控立式铣床进给系统设计（全套下载）

••••••••.进给工作台工作载荷计算从数控铣床中表可得知，在般立式铣削时，工作台纵向进给方向载荷.••••••••••••.工作台横向进给方向载荷••••••••••••.工作台横向进给方向载荷••••••••••••.滚珠丝杠设计计算由数控技术可知，采用燕尾导轨，导轨铣床丝杠的轴向力采用燕尾导轨••••••••••••.式中则有强度计算寿命值••••••••••••.••••••••••••.为丝杆转速为最大切削力下的进给速度,取最高进给速度的额定寿命，查表得滚珠丝杆导程，取则有最大动负载查表得运转状态系数则••••••••••••.根据最大动负荷的值，可选则滚珠丝杠的型号。查表得，选取滚珠丝杠直径为，型号为，其额定载荷为，所以强度足够。效率计算根据机械原理的公式，丝杠螺母副的传动效率为••••••••••••.式中为丝杆螺旋升角，查得为摩擦角，滚珠丝杆副的滚动摩擦系数,其摩擦角约等于则有刚度验算滚珠丝杠受工作负载引起的导程的变化量丝杆的拉压变形量••••••••••••.式中.为材料弹性模量，对钢为滚珠丝杠截面积.••••••••••••.则有滚珠与螺纹滚道间的接触变形量有预紧••••••••••••.式中为滚珠直径，查表得.圈数列数为预紧力••••••••••••.则有.则丝杆的总变形量查表知级精度丝杠允许的螺距误差长为故刚度足够。稳定性验算失稳时的临界载荷••••••••••••.式中为丝杆材料弹性模量,对钢为截面惯性矩,对丝杆圆截面••••••••••••.为丝杆底径,则有为丝杆最大工作长度,取为丝杆支承方式系数,参考图和表,取.则有稳定安全系数••••••••••••.所选丝杆稳定安全系数，查表得则有，故稳定性不存在问题。齿轮及转矩的有关计算有关齿轮计算传动比••••••••••••.故取则有••••••••••••.••••••••••••.••••••••••••.转动惯量计算工作台质量折算到电机轴上的转动惯量••••••••••••.丝杠的转动惯量齿轮的转动惯量电动机转动惯量很少，可以忽略因此，总的转动惯量••••••••••••所需转动力矩计算快速空载启动时所需力矩••••••••••••.式中空载启动时折算到电机轴上的加速度力矩折算到电机轴上的摩擦力矩由于丝杠预金所引起，折算到电机轴上的附加摩擦力矩••••••••••••.式中为传动系统各部件惯量折算到电机轴上的总等效转动惯量为电机最大角加速度为运动部件最大快进速度对应的电机最大转速为运动部件从静止启动加速到最大快进进给速度所需时间,取.则有••••••••••的轴承应具有旋转精度高,刚度高,承载能力强,抗振性好,极限转速高,适应变速范围大,摩擦功耗小,噪音低,寿命长的性能,同时应满足制造简单,使用维修方便,成本低,结构尺寸小等要求。滚动轴承已经标准化,并有专门工程批量生产,而且它在旋转精度高,刚度,承载能力,转速,发热等主要性能上能满足大多数主轴部件的要求,特别是它具有能在转速和载荷变动范围很大的的条件下稳定工作的的优点。这里前支承选用型,可承受径向力,反支承选用对推力球轴承,承受径向和轴轴向载荷,使主轴轴向定位.,轴承的配置大多数机床主轴采用两个支承,结构简单,制造方便,在配置轴承时,应注意以下几点没个支承点都要能承受径向回力每个方向的轴向力应分别有相应的轴承承受径向力和两个方向的轴向力都应传递到箱体上,即负载都由机床支承件承受,轴承的精度配合主轴轴承的精度要求比般传动高,前轴承的误差对主轴前端的影响最大,所以前轴承的精度般比后轴承的选择要高级。普通精度级机床的主轴,前轴承选或级,后轴承选或级.精密或高精级机床,前轴承选或级,后轴承选或级。这里前轴承选精度,后轴承选级精度轴承与轴和轴承与箱体孔之间,般都采用过渡配合,采用比般轴要松些.如,.另外,轴承内外环都是薄壁件,轴的孔和形状误差都会反映到轴承滚道上去,如果配合精度选得过低,会降低轴承的回转精度,所以,轴承孔的精度应与轴承精度相匹配.内圆选外圆选主轴支承结构设计支承中的轴承应定位可靠,精度保证性好.安装调整方便.支承中各零部件的加工和装配工艺性好,维修更换方便.,轴承型内圈的轴向定位双列短圆柱滚子轴承内圈相对外圈可以移动,当内圈向大端移动时,由于的内锥孔.内圈将胀大消除间隙。.主轴端部的结构型式主轴端部的型式取决于机床的类型和安装夹具或刀具的型式.主轴端部的结构,应保证夹具顶尖或刀具可靠,定位准确,高的联结刚度以传递足够的扭矩,并尽量缩短主轴悬伸长度,以及装卸方便等.立式铣床主轴多采用锥孔作定位面,供安装铣刀或铣刀心轴的尾锥,再用拉杆从主轴后端拉紧四个螺孔供安装铣刀用,两个长槽供安装端面键以传递扭矩主轴主要参数的确定主轴的主要参数是指主轴平均直径主轴前轴颈直径主轴内孔直径,主轴悬伸量和主轴支承跨距。这些参数直接影响主轴的工作性能.但为简化问题,主要从静刚度条件出发来确定这些参数.即选择,使主轴获得最大的静刚度,也就是使主轴轴端位移最小,同时兼顾其他的要求,如高速性,抗振性能等。,主轴轴颈直径的确定主轴轴颈直径对主轴部件刚度影响最大.加大直径,可减少主轴本身弯曲变形引起的主轴轴端位移和轴承弹性变形所引起的轴端位移,从而提高主轴部件刚度.但加大直径受到轴承值的限制,同时造成相配零件尺寸加大,制造困难,结构庞大和重量增加等.因此在满足刚度要求下应取小值。查机床设计手册取,后轴颈平均轴颈取.,主轴内孔直径的确定主轴内孔主要用于通过棒料夹紧刀具或工件的控杆,冷却管等,大型,重型机床的空心主轴还可以减轻重量.确定孔径的原则是在满足对空心主轴孔径的要求和最小壁厚要求以及不削弱主轴刚度的要求下尽量去大些。由材料力学知,轴刚度与抗弯截面惯性矩成正比,与直径之间有下列关系由上式可知,当时,空心主轴的刚度与实心主轴的刚度相差甚小,即内孔对主轴刚度降低的影响很小,当时,刚度降低约.因此,为了不至于过分地削弱主轴刚度,般应使另外,还应考虑主轴的颈外壁厚是否足够.推荐铣床,拉杆直径.根据铣床的主参数,取.则。满足要求.,主轴悬伸量的确定主轴悬伸量是指主轴前端大炮前支承径向反力作用中点般为前径向支承中点的距离,它主要取决于主轴端部结构型式和尺寸大多都有轴端标准,前支承的轴承配置和密封装置等.有的还与机床其它结构参数有关,如工作台的行程等.因此主要由结构设计确定。参考同类机床和金属切削设计机床,取则悬伸量。,主轴跨距的确定根据金属切削设计机床,计算前支承刚度.计算综合变量此处取弹性横量.钢的主轴的截面惯性距则有由主轴跨距计算线图,得，所以.合理跨距范围为，为提高刚度,应尽量缩短主轴外延伸长度,选择适当的跨距,般推荐取。跨距小时,轴承变形对轴端变形影响大,所以轴承刚度小时,取大值,轴承刚性差时,则取小值。这里取主轴部件的密封根据主轴转速,主轴轴承的润滑方式,工作温度,工作状况和轴端结构特点来选择密封装置的型式立式铣床的主轴是垂直安装的.属立式主轴,可选用曲路密封迷宫式密封,这装置密封,垫圈和曲路相结合的密封.垫圈甩开油液使其集中于端盖中引回,曲路密封还可以防止外界杂质侵入制动器设计对制动器的要求是制动迅速,平稳,结构简单,紧凑,维修调整方便等.制动方式有两类电机制它的精度选择主要取决于周围速度。采用同精度时，周围速度越高，振动和噪声越大，根据实验结果，周围速度增加倍，噪音约增加。工作平稳性和接触误差对振动和噪音的影响比运动误差更大。所以这两项精度应选高级，为了控制噪音，机床上主传动齿轮都选用较高的精度，大都用,这里主运动齿轮的精度选为。结构与加工方法不同精度等级的齿轮，要采用不同的加工方法，对结构要求也有不同。级精度齿轮，般滚齿或插齿就可以达到。级精度齿轮，用较高精度滚齿机或插齿机可以达到。但淬火后，由于变形，精度下降，因此，需淬火的级齿轮般滚插后要剃齿，使精度高于级或淬火和衍齿才能达到级。机床主轴变速箱中齿轮般都需要淬火。多联齿轮块的结构形式如下图.所示，各部分的尺寸推荐如下空刀槽，插齿时模数，模数.,。剃齿时采用公式及计算。图.式中，为与剃齿刀倾斜角有关的系数。若齿面要高频淬火，为避免互相影响，应大于。由于这里采用的齿轮的精度为，需要剃齿或珩齿，需齿面淬火，所以，取。齿宽图.齿宽影响齿的强度。但如果太宽，由于齿轮误差和轴的变形，可能接触不均匀，反而容易引起振动和噪音。般取齿轮模数小，装在轴的中部或单片齿轮，取大值齿轮模数大，装在靠近支承处或多联齿轮，取小值。薄的大齿轮容易产生板振动，成为噪音发射体，因此，齿轮基体不宜太薄，设计单片齿轮时要注意这里均是单片齿轮，取齿宽为模数。其他问题滑移齿轮进出啮合的端要圆齿，有规定的形状和尺寸见图.，圆齿和倒角性质不同，加工方法和画法也不样，图.部分图用于安装拨动齿轮的滑块，般取或，这里我们选。选折齿轮块的结构时要考虑毛坯形式棒料自由锻或模锻和机械加工时的安装和定位基面，尽可能做到省工，省料又容易保证精度。齿轮的轴向定位要保证正确啮合，齿轮在轴上的位置应该可靠，空套齿轮和固定在轴上的齿轮的轴向定位可采用隔套定位。传动轴设计．特点机床传动轴，广泛采用滚动轴承作支承。轴上要安装齿轮，离合器和制动器等。传动轴应保证这些传动件或机构能正常工作首先，传动轴应有足够的强度和刚度，如挠度和倾角过大，将使齿轮啮合不良，轴承工作条件恶化，使振动，噪音空载功率磨损和发热增大。两轴中心距误差和轴心线间的平行度等装配及加工误差也会引起上述问题。，轴的结构传动轴可以是光轴也可以是化键轴，成批生产中，有专门加工花键轴的洗床和磨床，工艺上并无困难。所以般都采用化键轴，花键轴承载能力高，加工如转盘也比但单键的光轴方便。这里轴与电机轴相连，轴上只装有个齿轮，可选光轴轴采用花键轴，轴采用光轴。，轴承的选择机床传动轴常用的滚动轴承有球轴承和滚锥轴承。在温升。空载功率和噪音等方面轴间的两对齿轮，其传动比为,分别取，则取按传动比将齿数分配如下，轴及间齿数确定，由于这两个传动组只是改变传动方向，不起便速度作用，只需考虑其结构尺寸及磨损振动和噪音等因素。，取轴间锥材料齿轮齿数为，轴间齿轮齿数为。主轴转速系列的验算主轴转速在使用上并要求十分准确，转速稍高或稍低并无太大影响，但标牌上标准数列的数值般也不允许与实际转速相差太大。由确定的齿轮齿数所得的实际转速与传动设计理论值难以完全相符，需要验算主轴各级转速，最大误差不得超过即主轴的各级实际转速分别为.，.，，，.，.，.，.而.故符合