普通车床的数控化改造论文 - 图文(7)

攀枝花学院专科毕业论文(设计) 4具体的改造过程

两端固定的支承形式，选背对背600c角接触推力球轴承

（3） 轴承内径

d略小于d2＝40，FBP=

1FBmax，取d＝30 3带入数据得FBP＝2336N

（4） 轴承预紧力：预力负荷?FBP

（5） 按《现代机床设计手册》选取轴承型号规格

当d＝30mm，预加负荷为：?FBP

所以送7602030TVP轴承 d＝30，预加负荷为2900>FBP＝2336N

8滚珠丝杠副工作图设计 (1)丝杠螺纹长度Ls?Lu?2Le 由表查得余程Le

（2）两固定支承距离L1，丝杠L (3)行程起点离固定支承距离L0

Ls＝1290，L1＝1350，Le＝1410，L0＝30

9传动系统刚度 （1）丝杠抗压刚度 a丝杠最小抗压刚度

ksmind?6.6?2?102l12

ld2--丝杠底径1--固定支承距离

代入数据

ksmin＝782N/?m

2b丝杠最大抗压刚度

ksmaxd?l?6.6?21?1024l0?l1?l0?

代入数据得9000 N/?m （2）支承轴承组合刚度

a一对预紧轴承的组合刚度

KB0?2?2.34?3dQZ2Famaxsin5?dQ?

---滚珠直径mm ，Z---滚珠数，Famax--最大轴向工作载荷N

--轴承接触角

由《现代机床设计手册》查得7602030TVP轴承

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Famax是预加载荷得3倍

kamax＝8700N/?m KB0=375 N/?m

b支承轴承组合刚度

kb?2KB0 kb＝750 N/?m

c滚珠丝杠副滚珠和滚道的接触刚度

kc?k(kc'cFp0.1ca)1/3

---《现代机床设计手册》上的刚度

kc'＝2150 N/?m, ca=2200N,

Fp=733N

代入数据得kc＝1491 N/?m

10刚度验算及精度选择

dQ=3.5，Z＝17，?＝600

（1）

1kmin?1ksmin?11? kbkc代入前面所算数据 得

1kmin＝

11 30?11? kbkc1kmax?ksmax代入前面所算数据 得

1kmax?1 476F0??0w1

已知w1＝800N, ?0=0.2, F0=160N

F0---静摩擦力，?0---静摩擦系数，w1---正压力

（2）验算传动系统刚度

kmin＝

1.6F0

反向差值已知反向差值或重复定位精度为10

kmin＝30>25.6

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（3）传动系统刚度变化引起得定位误差

F0?＝（k

1kmin－

1kmax），代入?k＝5?m

（4）确定精度

v300p---任意300mm内行程变动量对系统而言 v300p?0.83定位精度－?k；定位精度为20?m/300

v300p<14.3?m,丝杠精度取为3级；v300p＝12?m<14.3?m

（5）确定滚珠丝杠副得规格代号 已确定得型号：FFZD 公称直径：40，导程：5 螺纹长度1290，丝杠长度1410 P类3级精度

所选规格型号：FFZD4005-3-P3/141031290 11验算临界压缩载荷

丝杠所受大轴向载荷Fmax小于丝杠预拉伸力F 不用验算 12验算临界转速

nc?fd27?10L2c2

nc---临界转速n/min

F---与支承形式有关的系数 d2：丝杠底径

Lc2---临界转速计算长度mm

由《现代机床设计手册》 得f＝21.9, d2=40, Lc2=l1?l0 可得nc＝5028>nmax=1500

4.3配置自动转位刀架实现自动功能

自动换刀选用自动回转刀架。 自动回转刀架换刀流程图：

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图4.4自动回转刀架换刀流程图

4.3.1 减速机构的设计

电动机选择三步异相电动机，额定功率为90W，额定转速为1440r/min，而

刀架转速设定30r/min，由于转速较高不能直接驱动刀架，因此必须经过适当的减速。采用蜗杆副减速，蜗杆副传动可以改变运动的方向，获得较大的传动比，以保证传动精度和平稳性并能自锁，可以减少整个装置的空间，比较精简。

4.3.2 上刀体锁紧与精定位机构的设计

上刀架锁紧与精定位将直接影响工件的加工精度，因为刀具直接安装在上

刀体上，所以刀体要承受全部的切削力，因此对它的选择很重要，在设计中选择端面将上刀体与下刀体的配合加工成梯形的端面齿。采用梯形的端面齿，刀架处于锁紧时，下端面齿相互啮合，这时上刀体不能绕刀架的中心轴转动；换刀时电动机正转，抬起机构使上刀体抬起，等上下端面齿脱开后，上刀体才可以绕刀架中心轴转动，完成转位工作。

4.3.3 刀架抬起机构的设计

在上述过程中欲使上下刀体的两个端面齿脱离。就必须设计分离机构，在此选择螺杆—螺母副，并在上刀体内部加工出内螺纹，当电动机通过蜗杆—蜗轮带动螺杆绕中心轴转动时，而将上刀体看做螺母，要么转动，要么上下移动。两种情

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况，当刀架处于锁紧状态时，上刀体与下刀体的端面齿相互啮合，因为这时上刀体不能与螺杆一起转动，转动会使上刀体向上移动。当端面齿脱离啮合时，上刀体就和螺杆一同转动，在设计螺杆时要注意螺距的选择，而螺距的选择是否合理非常重要，选择适当以便当螺杆转动一定角度时，使上刀体与下刀体的端面齿能够完全脱离啮合状态。

图4.5为自动回转刀架的传动机构示意图

图4.5自动回转刀架的传动机构示意图

1—发信盘 2—推力轴承 3—螺杆螺母机构 4—端面齿盘 5—发靠圆盘 6—三相异步电动机 7—联轴器 8—蜗杆副 9—反靠销 10—圆柱销 11—上盖圆盘 12—上刀体

4.3.4蜗杆副的设计计算

自动回转刀架的动力源是三相异步电动机，其中蜗杆与电动机直联，刀架转位时蜗杆与上刀体直联。已知电动机额定功率P1=90W，额定转速n1=1440r/min，上刀体设计转速n2=30r/min,则蜗杆副的传动比i=1440/30=48。刀架从转位到锁紧时，需要蜗杆反向，工作载荷不均匀，起动时冲击较大，今要求蜗杆的使用寿命Lh=10000h，因此对蜗杆的型号材料的选择以及齿面接触疲劳强度计算相当重要。

1 蜗杆的选型

GB/T10065-1998推荐采用阿基米德（ZA蜗杆）和锥面包络蜗杆（ZK蜗杆）。

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