（优秀毕业全套设计）X6132铣床数控改造设计（整套下载）

取.移动部件的质量估计为重力加速度取.求得轴。

滚珠丝杠副工作负荷的计算及电动机的选择．丝杠的转速及电动机的选择数控改造多半采用开环步进式伺服驱动系统，本次改造也采用步进电机驱动丝杠。

开环步进伺服进给系统的设计计算步骤．脉冲当量取初选步进电机的步距角为计算降速比。

由于步进电机工作的特点是个脉冲走步，每步均有个加速过程，因而对负载惯量很敏感。

为满足负载惯量尽可能小的要求，同时也为满足要求的脉冲当量，常采用齿轮降速传动。

传动比式中步距角丝杠螺距，初取脉冲当量。

确定齿轮传动比及模数和有关尺寸因为步进电机中距角.，滚珠丝杆螺距离，要实现脉冲当量.，在传动系统中应加级齿轮降速传动，降速传动比.选，因传递的扭矩较小，取模数，齿轮有关尺寸如下表表齿轮的相关参数关系式根据结构草图计算机械传动装置及负载折算到电机轴上的转动惯量，并计算电机力矩，再按步距角，电机力矩，允许的负载惯量等项要求来选取合适的步进电机。

惯量计算式中.力矩计算快速空载启动时所需力矩最大切削负载时所需力矩快速进给时所需力矩式中空载启动时折算到马达轴上的加速力矩折算到马达轴上的摩擦力矩由于丝杠预紧引起的折算到马达轴上的附加摩擦力矩切削时折算到马达轴上的加速力矩折算到马达轴上的切削负载力矩。

丝杠传动时，计算公式式中折算到马达轴上的总惯量系统时间常数系统时间常数表示线路在导通瞬间允许电流值上升的速率。

时间常数越小，线路导通后电流上升越快，达到近似稳定值的时间越短反之则越长电机转速当时计算，时计算切削时的转速。

摩擦力矩式中ο导轨摩擦力丝杠螺距Ί齿轮降速比传动链总效率般取，现取.求得οƒ.。

附加摩擦力矩ο式中ο滚珠丝杆预加载荷．为使预紧后的双螺母机构在正向传动链受力运行时其反向传动链仍保证无间隙出现，要求预紧力的数值应大于最大轴向载前的倍。

ο轴.取ο丝杆螺距η传动链总效率ί齿轮降速比η滚珠丝杆未预紧时的效率，般取η.求得ο.。

切削力矩式中进给方向的最大切削力丝机螺距η传动链总效率η取.ί齿轮降速比。

所以初选步进电机五相十拍分配方式检验计算式中电机转动惯量系统转动惯量系统时间常数加速时间故由于采用步进电机驱动式中步进电机步距角，取.电机脉冲频率，取电机与丝杠间的降速比，取。

由机械设计手册表查得选取步进电机五相十拍分配方式丝杠寿命系数式中丝杠预期寿命取求得丝杠工作动载荷式中丝杠硬度系数，取.载荷性质系数，取.求得.根据原则，考虑丝杠导程初选滚珠丝杠型号，使选取的滚珠丝杠的额定负载大于计算最大工作负载。

如下表所示取滚珠丝杠直径，选用滚珠丝杠螺母副的型号为型，单螺母变导程预紧。

表滚珠丝杠螺母几何参数计算名称符号计算公式和结果螺纹滚道公称直径螺距接触角钢球直径.螺纹滚道法面半径.螺杆偏心距.螺纹升角螺杆直径螺杆内径.螺杆接触直径.螺母螺母螺纹外径螺母内径滚珠丝杠副传动刚度验算对于精密机床数控改造，应对选取的滚珠的丝杠副传动刚度进行校核，以保证机床的定位精度，传动精度，可靠性。

丝杠工作时，受轴向力及扭转力矩作用，其变形为轴向压缩变形和扭转变形。

设丝杠副的轴向刚度为，导轨刚度为并将扭转变形的扭转角转换为轴向变形，则滚珠丝杠副传动时的轴向总变形量为式中作用在丝杠上的扭矩•丝杠导程。

由刚度定义可知，滚珠丝杠副传动刚度与轴向刚度，扭转刚度有如下关系则滚珠丝杠副的传动刚度为欲求，则只要求，即可。

滚珠丝杠副轴向刚度的计算滚珠丝珠副的轴向刚度取决于丝杠，螺母组件，支承轴承的轴向刚度。

.丝杠的轴向刚度丝杠的轴向刚度与其安装方式有关，本次改造设计中选取双推式支撑方式两端推力轴承，此时，丝杠轴向最小刚度发生在载荷作用点处于支承端距离半，即处式中丝杠小径截面积丝杠材料的弹性模量，钢料的为.载荷作用点距双推轴承的最大长度求得。

.螺母组件的轴向刚度螺母组件的轴向刚度是指滚珠丝杠，螺母螺纹形成的滚道间的轴向刚度。

据赫兹理论，滚珠与滚道之间在轴向载荷的作用下，弹性变形为式中滚珠的接触角度˚每圈承受载荷的滚珠个数滚珠的直径查得.。

按下式计算式中为螺母的公称直径，为丝杠螺纹螺旋升角.支撑轴承的轴向刚度支承轴承的轴向刚度也按赫兹理论接触弹性位移理论求解。

轴承类别不同，刚度公式也不同。

采用推力球轴承。

选取。

螺母座的轴向刚度般在螺母组件刚度计算时乘以.计入，不再单独计算。

滚珠丝杠副的轴向刚度由材料力学可知式中丝杠材料抗剪切弹性模量钢材的剪切弹性模量为丝杠小径截面惯性矩两支承端中心点距离。

将求得的，代入滚珠丝杠副传动刚度公式，便可求得。

如果刚度不足，可改变丝杠支承方式或重选滚珠丝杠副型号。

.各类机床滚珠丝杠副的推荐精等级，本次改造垂向滚珠丝杠传动精度级，取传动精度故有如下关系式.故可靠性好，稳定性好。

.关于滚珠丝扛副的性能分析在升降台铣床的垂向运动中，普遍存在着工作台运动时摇动力过大的问题。

因此，操作进刀不便，丝杠螺母副易磨损，电磁离合器易烧坏。

解决这问题的根本措施是将滑动丝杠改为滚珠丝杠副，提高机械传动效率，当采用滚珠丝杠副后，其矛盾就转化为滚珠丝杠副逆运转的自锁上。

垂向升降丝杠副的受力情况如下图所示图升降滚珠丝杠受载示意图及传动系统图采用滚珠丝杠后，因摩擦角小于螺旋升角而不能自锁，在自重作用下丝杠副产生逆转，升降台自动下降。

为防止其逆转，必须满足自锁条件方程式中向下分力，•••。

为防逆转所需的附加摩擦力，但在丝杠向上摇动时却又不应增加阻力。

这就是垂向滚珠丝杠副防逆转机构设计的基本出发点。

在机构中般用超越离合器实现单向加载的目的。

假若在丝杠传动系统中附加单向摩擦载荷，此时，向上驱动力矩上基本不变，而下由下式确定下若使，则下，摇臂的手摇力下。

但在实际使用中总调整到使其在不同载荷的变化状态下，有较好的自锁可靠性，但值又不宜过大，否则造成向下摇动力下过大以及超越离合器易磨损等弊端。

这是考核垂向升降滚珠丝杠副结构是否合理的重要指标。

所以从自锁条件方程不分析，附加摩擦力应满足上述方程并有足够的安全系数条件下取最小值。

此外，为使实际使用时能取得最佳效果和磨损后的补偿，应能方便地进行调节和具有补偿机能。

这是垂向升降丝杠副能否得到广泛应用的关键。

本次改造中附加摩擦力可通过碟形弹簧调节，使之达到最佳自锁状态。

碟形弹簧能自动补偿磨损，因此，确保了自锁性和摇动轻巧同时，离合器通过.的传动减速比使离合器能以较小的阻尼去实现较大的控制力，从而延长使用寿命。

由以上的分析可知，改造成后的“可调阻尼式”垂向滚珠丝杠副传动机构，结构布局合理，具有摇动轻巧，自锁可靠，调节方便，寿命较长，及更新改装方便等多方面的优点。

.横向轴的设计轴的丝杠选择与轴样为。

轴的齿轮副设计也与轴相同，这里不再累赘。

轴方向步进电动机的选择轴铣削圆周力则有向丝杠牵引力则有电机轴负载力矩其中导轨摩擦系数，取.步进电机步矩角为.向丝杠牵引力当量摩擦系数取.。

若不考虑启动时运动部件惯性的影响，则启动力矩为可取安全系数极限值.，则有对于工作方式为五相十拍的五相步进电机最大启动力矩电机最大工作频率综合以上可选取步进电机型号为反应式步进电动机。

步进电机的外型尺寸为，轴径为。

.轴承的选择轴承的寿命计算轴承在承受负荷旋转时，由于套圈滚道面及滚动体滚动面不断地受到交变负荷的作用，即使在正常的使用条件下，也会因材料疲劳使滚道面及滚动面出现疲劳损伤。

出现这种滚动疲劳损伤之前的总旋转数称做轴承的“疲劳寿命”。

即使是结构尺寸材料加工方法等完全相同的轴承，在同样条件下旋转时，轴承的疲劳寿命仍会出现较大的差异。

这是因为材料疲劳本身即具有离散性，应从统计的角度来考虑。

于是就将批相同的轴承在同样条件下分别旋转时，其中的轴承不出现滚动疲劳损伤的总旋转数称做“轴承的基本额定寿命”即可靠性为的寿命。

在以固定的转速旋转时，也可用总旋转时间表示。

但在实际工作时，还会出现滚动疲劳损伤以外的损伤现象。

这些损伤可以通过做好轴承的选择安装和润滑等加以避免。

本次设计所以轴承的寿命符合要求。

轴承布局表常用轴承布局方式配置方式可达到的转速系数.为了适应高速运行同时保证定的刚度，本次设计采用面对面设置。

按轴承参数可知，轴承的极限转速为配置选第五种，其速度系数为.，则可得最高转速为所以完全可以实现转速为的设计要求。

又因为轴承支点跨距较大，温升较高，所以本设计采用端固定，端游动的轴承固定方式。

并且是三支承方式。

轴承装置的设计要想保证轴承顺利的工作，除了正确选择轴承类型和尺寸外，还应该正确设计轴承的装置。

轴承装置的设计主要是正确解决轴承的安装配置紧固调节润滑密封等问题。

下面提出些设计中注意的要点。

轴承的配置般来说，根轴需要两个支点，每个支点可由个或个以上的轴承组成。

合理的轴承配置应考虑轴在机器中有正确的位置防止轴向窜动以及轴受热膨胀后导致将轴承卡死等因素。

常用的轴承配置方法有以下三种.双支点单向固定。

这种轴承配置常用两个反向安装的角接触球轴承或圆锥滚子轴承，两个轴承各限制个方向的轴向移动。

.单支点双向固定。

对于跨距较大如大于且工作温度较高的轴，其热伸长量大，应采用支点双向固定，另支点游动的支承结构。

作为固定支承的轴承，应能承受双向轴向载荷，故内外圈在轴向都要固定。

作为补偿轴的热膨胀的游动支承，若使用的是内外圈不可分离型轴承，只需固定内圈，其外留在座孔内应可以轴向游动。

.两端游动支承对于对人字齿轮轴，由于人字齿轮本身的相互轴向定位作用，它们的轴承内外圈的轴向紧固应设计成只保证其中根轴相对机座有固定的轴向位置，而另根轴上的两个轴承都必须是游动的，以防止齿轮卡死或人字齿的两侧受力不均匀。

首先