机械5

CA6140车床进行改造，让我们综合的运用机电一体化系统设计课程和其他有关先修课程的理论及生产实践的知识去分析和解决机电一体化系统设计问题，有效锻炼我们对机械设计及接口电路的设计能力，培养正确的设计思想和分析问题，同时锻炼我们运用标准、规范、手册、图册和查阅资料等，培养机电一体化系统设计的基本技能，并使所学过的知识得到进一步巩固和深化。 一．计算切削力： CA614普通车床横轴的脉冲当量为0.005,刀具的补偿量为0~~99.99mm,机床定位精度为±0.015.横轴最大切削进给速度为0.3/mi
n,刀架最快移动速度为1.2m/mi
n. 按经验公式计算主Fz (
n)可用纵轴计算公式先算出纵轴的主切削力如下 纵切外圆： Fz=0.67Dmax1..5 (N) Dmax为最大加工直径（mm） Fz（
n）=0.67 Dmax1..5 =0.67 ×4001..5=5360（N） 而横切削主力：F =0.5 F (
n) ∴ F =0.5 ×5360 =2680（N） 计算走刀扛里抗力F ；吃刀抗力F按以下比例： Fz：F ：F =1 ： 0.25 ： 0.4 F =2680×0.25=670（N） F =2680×0.4=1072（N） 二，滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型。 （1）受力和稳定性横向刀架导轨选择燕尾型导轨，所以，最大进给力： F =K F f (F 2 F G) 上式中G为移动件重量（Ncm），f为导轨摩擦系数，随导轨的形式而不同，K为考虑颠复力矩影响的实验系数。 取K=1.4 ，f =0.2 ∴F =1.4×F 0.2（F 2 F 600） =1.4×670 0.2×（2680 2×1072 600） =2023（N） （2）计算最大动负载C： 所谓的最大动负载为当所选丝杠副d时，必须保证在一定的轴向负载作用下丝杠在回转100万转后，在它的滚道上不产生点蚀现象。 根据公式：C= fw F 上式中： L-----丝杠寿命，以10转为一单位,
n=1000Vs／L Vs------为最大切削条件下的进给速度（m／mm）， 可取最大进给速度的0.5~0.33，即： Vs=0.3×0.5=0.15 L -----丝杠的导程（mm）取L =5mm（初选） T ---------机床的设计寿命（h），对于数控机床 取T=15000h f -----运转系数，根据设计说明书中的表3-5运转系数表取f =1.5 ∴
n=1000Vs／L =1000×0.3×0.5=30 r／mm L= = =27 ∴ C= f F = ×1.2×2023=7283 N （3）滚珠丝杠的选择型号： 查阅《机电一体化设计手册》，可选用FYC D2005-2.5，1列2.5外循环螺纹预紧滚珠丝杠副额定动载荷为8630N,可满足要求选用精度为3级。 (4)传动效率计算： η= 式中： ----丝杆螺旋升脚 ------摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数f=0.003~~0.004其摩擦角约等于10′。 η= = =0.965 （5）刚度验算: 最大进给力率引力为2023N，支承间距L=500，丝杠螺母轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3。 ①丝杠的拉伸或压缩变形量δ1，查《机械设计宝典》图3.23有：Fm=2023 N, D0=20 mm, δL/L=4.2×10-5 , δ1=δL/L×500=4.2×10-5×500=2.1×10 mm 由于两端均采用向心推力球轴承，且丝杠又进行了预紧拉伸，所以，其拉压刚度可以提高四倍， 其实际变形量δS为： δS=1/4×2.1×10-2=0.502×10-2 mm ②滚珠与螺纹道接触变形量δ2，查《机电一体化设计手册》相关图表，w系列1列2.5圈滚珠和螺纹道接触变形量δQ=8.5×10-3 因进行了预紧， 故δ2=1/2×8.5×10-3=4.25×10-3 mm ③支轴滚珠丝杠轴承的轴向接触变形量δ3 ，采用8012型推力球轴承，d1=15 mm,滚动体直径=4.763 mm,滚动体数量z=12 故δe=0.0024 Fm=202.3;d =4.763 ；Z=12 ∴δe=9.4×10 因施加预紧力故： δ3=1/2δe=1/2×9.4×10-3=4.7×10-3 综合以上的几项变形量之和： δ总=δS δ2 δ3=（5.02 4.25 4.7）×10-3 δ总=1.397×10-2 而设计机床的定位精度为：±0.015 mm 因此，以上材料满足要求。 ⑹稳定性校核 计算临界负载FK: FK = 上式中： E----丝杠弹性摸量，对于钢E=20.6×106 N/cm2 I----为截面惯性矩（cm4）,丝杠截面惯性矩 I= d41(d1为丝杠螺纹的底径) L----丝杠两支承端距离，单位cm. fz ------丝杠支承方式系数，两端固定fz=4.0 I = d41= ×16.7884=0.3899 FK = = =123706 N
nk =FKFM =1237062023 =61.1 >> [NK] (一般情况[NK]=2.54)，此滚珠丝杠不会产生失稳。