XK5040数控立式铣床进给系统设计（全套完整有CAD）

横向进给系统的设计与计算．横向进给系统的设计采用半闭环机床进给系统，步进电机经级减速齿轮传动副，滚珠丝杆拖动工作台。

传感器与电机轴相联，用来检测电机转角和转速，并把它们转换为电信号反馈给数控装置，传感器采用脉冲编码器。

．横向进给系统的设计计算工作台重量.根据图纸粗略计算时间常数滚珠丝杠基本导程行程步距角快速进给速度切削力计算由机床设计手册可知，切削功率式中电机功率，查机床说明书，.主传动系统总效率，般为取.进给系统功率系数，取为.。

则有切向铣削力式中主轴传递全部功率时的最底切削速度则有.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矩型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.则有空载摩擦力矩式中运动部件总重力为导轨摩擦系数，取.齿轮传动降速比，.传动系统总效率，取.基本导程，取.则有附加摩擦力矩式中为滚珠丝杆预加载荷，取的为滚珠丝杆动和机械制动。

在数控铣床上，通常根据刀具与工艺要求需进行主轴转速的变换及制动，这制动装置常用离合器来实现，而电磁离合器是应用电磁效应接通或切断运动的元件。

由于它便于实现自动操作，并有现成的系列产品可供选择，因而它已成为自动装置中常用的元件。

这里我们采用机械制动，采用电磁离合器制动。

按照要求，根据电磁离合器所能传递的静扭矩和动扭矩选择各类电磁离合器的规格，型号，从而确定其尺寸。

按扭矩选择般应使选用和设计的离合器的额定静扭矩和额定动扭矩满足工作要求。

额定静扭矩式中离合器的额定静力矩安全系数运转时的最大负载力矩对于需要在负载下启动和变速，或启动时间有特殊要求时，应按动扭矩设计，查机械设计手册表，取取.则.额定动扭矩式中，加速扭矩所有被离合器带动的零件折算到离合器轴上的当量飞轮矩安装轴转速为及轴上零件的非轮矩之和分别为离合器带动的其他各轴转速为，上零件的飞轮矩之和加速时间，中型车床取，位行用空转扭矩。

湿式多片式离合器般为的，油量小，精度高，水平安装是取小值通过计算，这里选用铣床专用离合器，型号为。

.截面图设计截面图设计主要考虑以下四个方面的问题，个轴的位置安排包括主轴，轴和中间各传动轴的合理安排和确定，箱体结构和外形变整箱体结构，与床身的连接方式，外观造型等，操纵机构的设计和选择，润滑系统的设计和润滑元件的选择.轴的空间布置，主轴和传动主轴的轴立式铣床的主轴是垂直布置的，的主轴可上下移动，装在套筒内，传动主轴的轴与主轴之间用对的齿轮出动，该轴也是垂直分布的。

，轴入轴的装置轴上装有电磁离合器制动，该部件的位置安排应便于调整电磁离合器，需要考虑便于冷却和润滑，离主轴部件部件要远些，以减少摩擦发热对主轴热变形的影响。

综上所述，铣床轴般安排在变速箱后壁处，中间各传动轴主轴和各传动轴位置确定后，中间各传动轴位置即可按转动顺序进行安。

润滑主轴变速箱常用的润滑方式有飞润滑和压力循环润滑，飞润滑适用于润滑点比较集中，要求不很高的变速箱，这里我们采用压力循环润滑，压力循环润滑分箱内循环润滑和箱外循环润滑，前者结构简单，布置紧凑，后者冷却润滑效果，压力循环润滑系统的计算润滑油量油量粗算式中额定功率机床效率也可用如下公式计算各润滑部位的需油量式中允许循环油温升，通常为油池容量升升油池容积应超过的，即为升油管的选择与计算油管的内径计算式中流量管内油的流速取主轴管内油的流速为支油管，外径壁厚为.回油管，外径壁厚为。

，柱塞泵的油量计算结构和规格尺寸供油量式中柱塞直径柱塞每分钟往复次数，次分以次分为宜，次分为佳。

柱塞行程。

效率，。

箱体设计的有关问题，箱体材料以中等强度的灰铸铁和用得最广泛。

需时效处理。

，砂型铸造时，箱体铸件的最小壁厚尺寸长宽高壁厚大于约，箱体壁孔对刚度的影响和补偿箱体轴承孔面积点总侧壁面积左右时候，与未开孔的箱体比较，扭转刚度下降，弯曲刚度下降更大，为弥补因开孔而削弱的刚度，常用凸缘和加工筋。

加强筋厚度为.，筋高。

进给系统的设计与计算.设计方案的确定利用微机对纵横垂直进给系统进行半闭环控制，脉冲当量都为.脉冲，驱动元件采用步进电机，传动系统采用滚珠丝杠副。

采用微机对数据进行计算处理，由接口输出步进脉冲，经级齿轮减速滚珠丝杠转动，从而实现纵向横向垂直进给运动。

球轴承都比滚锥轴承优越。

而且滚锥轴承对轴的刚度支承孔的加工精度要求都比较高，异常球轴承用得更多。

但滚锥轴承的内外圈可以公开。

装配方便，间隙容易调整。

所以有时在没有轴向力时，也常采用这种轴承。

选择轴承的型式和尺寸，首先取决于承载能力，但也要考虑其它结构条件。

即要满足承载能力要求，又要符合孔的加工工艺，可以用轻中或重系列的轴承来达到支承孔直径的安排要求花键轴两端装轴承的轴颈尺寸至少有个应小于花键的内径，般传动轴上轴承选用级精度。

滚动轴承的选择计算，寿命计算公式滚动轴承的寿命计算公式如下试中额定寿命转额定动载荷当量负载荷寿命指数，对球轴承对滚子轴承在实际计算中，般采用工作小时数表示轴承的额定寿命，这时上试可变为试中额定寿命轴承的计算转速当量动载荷试中径向负荷轴向负荷径向系数轴向系数按照负载荷选择轴承按额定静负载选择轴承的基本公式如下试中当量静负荷按下列两式计算，取大值额定静负荷安全系数轴承的选择轴两端轴承的选择，根据前面估算的直径及该轴的结构和受力情况，选择单列向心球轴承轴承型号为左轴承右轴承轴两端轴承的选择左轴承右轴承轴左，右，轴左右轴轴承的选择，由于轴右端悬伸部分与锥齿轮不相连，承受定的轴向负荷及径向负荷，因此，可选用圆锥滚子轴承左端型号右端轴垂直布置，下端轴承承受到大的轴向力，可选用向心推力球轴承，型号为，上端轴承可选用向心球轴承，轴的轴向定位传动轴必须在箱体内保持准确的位置，相对保证安装在轴上各传动件的位置正确性，不论轴是否转动，是否受轴向力，都必须有轴的定位。

对受轴向力的轴，其轴向定位更重要。

回转轴的轴向包括轴承在轴上的定位和在箱体孔中定位在选择定位方式时应注意，轴的长度，长度要考虑热伸长的问题，宜有端定位。

，轴承的间隙是否需要调整。

，整个轴的轴向位置是否需要调整，在有轴向载荷的情况下不宜采用弹簧卡圈，加工和装配的工艺性等根据轴的结构特点和收里情况，轴均采用弹簧卡圈定位或压盖和轴肩定位。

传递轴的结构设计轴的结构设计，选联轴器轴与电机轴用联轴器相连，需同时选取连轴器.轴上的转矩为联轴器的计算转矩查表取则，根据工作需要，选用弹性柱销连轴器，型号为，联轴器的许用转矩为，联轴器的轴孔直径，半联轴器的长度为，联轴器标记为联轴器.，按轴向定位要求确定轴的各段直径和长度.主轴组件设计主轴组件结构复杂，技术要求高，安装工件车床或者刀具铣床，钻床的主轴参予切削成形运动，因此它的精度和性能直接影响加工质量加工精度和表面粗糙度，设计时主要围绕着保证精度，刚度和抗振性，减小温度和热变形等几个方面考虑对主轴部件的基本要求主轴组件是机床主要部件之.它的性能对整机性能影响很大.主轴直接承受切削力，转速范围又很大，所以对主轴组件的主要性能基本要求如下，回转精度.主轴组件的回转精度是指主轴的回转精度.造成主轴回转误差的原因是主要是由于主轴的结构及其加工精度，主轴轴承的选用及刚度等，而主轴及其回转零件的不平衡，在回转时引起的激振力也会造成主轴的回转误差.，刚度.主轴组件的刚度指受外力作用时，主轴组件抵抗变形的能力.主轴部件的刚度与主轴结构尺寸，支承跨距，所选用的轴承类型及配置形式，轴承间隙的调整，主轴上传动元件的位置等有关.，抗振性主轴组件的抗振性是指切削加工时，主轴保持平衡运转而不发生振动的能力，提高主轴抗振性，必须提高主轴组件的静刚度，采用较大阻尼比的前轴承，以及在必要时安装阻尼消振器，另外，使主轴的固有频率远远大于激振力的频率.，温度.主轴组件在运转时，温度过高会引起很多不良结果，数控机床在解决温度问题时，般采用注温主轴箱.，耐磨性，主轴组件必须有足够的耐磨性，以便能长期保持精度.，主轴部件的传动方式和布置形式.，传动方式主轴旋转运动传动方式的选择，决定于主轴转速的高低，所传递扭矩的大小，对远转平稳性的要求及结构紧凑，装卸维修方便.这里我们选择齿轮传动，这样结构简单，紧凑和能传递较大的扭矩.，传动件位置的合理布置.对于传动件直接装在主轴上