xxxx大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 0.02~0.05左右，大规格轨多滑块的整体摩擦系数可能达到0.1—0.2, 取
??0.2。
FV——每把刀具所受法向力,(F),?FV?7?6.19?44.33N。 G1、G2——分别为工作台重量、工件重量。
4、总切削力
?FH?7?FH?7?37.14?259.98N
式中：FH——每把刀具所受切向力,(F)，FH?37.14N。 4.1.2丝杠牵引力
工进时牵引力：Fmax=f1??FH=61.3+259.98=321.28N 式中：?FH——总切削力，?FH?259.98N。 空载时牵引力：Fmin=f2?52.64N
式中：f2——空载时摩擦力，f2?52.64N。
4.2 动力参数的确定
4.2.1确定最大进给速度
参考其他类型花岗岩切割机,一般最大切割速度为vmax?0.8m/min,进给速度
111v?(?)vmax=vmax=0.4m/min，加工一块停步块所需的时间为300?2/400?1.5min。
232由于设计要求生产效率不低于20块/小时。加工过程中工作台移动距离为：
300?300+3002+3002?1025mm，则由工作台理论最大移动速度：
Vmax'?(1025?300)?2?10?3/30min?0.97m/min，实际加工过程中需预留出一部分时间用
于工件的装夹，卸料。因此实际工作台最大移动速度应大于理论最大移动速度。这里考虑道工件的装夹及卸料均为手动操作，实际最大移动速度取Vmax?2.25m/min。
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xxxx大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 4.2.2明确加工过程中的各项参数
工进时间：t1?300?2?20/400?30min，F1?Fmax?321.28N，n1?266.7r/min 空载运行时间：t2?(1025?300)?2?20/2250?13min，F2?Fmin?52.64N，
n2?1500r/min
辅助时间：t3?60?30?13?17min，F3?0N，n3?0r/min 4.2.3确定系统脉冲当量
一个进给脉冲，使机床运动部件产生的位移量，称为脉冲当量。脉冲当量是衡量数机床加工精度的一个基本技术参数。经济型数控铣床常采用的脉冲当量是0.01—0.005mm，取脉冲当量0.01mm/步。启动加速时间：0.03s。机床定位精度：?0.08mm。
4.3 滚珠丝杠副的选择及计算
4.3.1动载强度计算
因为转速n?10r/min，此时滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为工作表面的疲劳点蚀，因此要进行动载的强度计算，由参考文献[8]中公式计算动载荷Cc应小于或等于滚珠丝杠螺母副的额定动载荷：
1、计算当量转速 由参考文献[8]中公式得： neq?n1t1?n3t2?n3t3266.7?30?1500?13?0?17??458.33r/min (4-1)
t1?t2?t330?13?17式中：n1，n2，n3——分别对应加工过程中工进转速：n1?266.7r/min、空载转速：
n2?1500r/min、辅助转速：n3?0r/min。
t1，t2，t3——与n1，n2，n3相对应的工作时间，t1?30min、t2?13min、t3?17min。 计算寿命，由参考文献[8]中公式得：
T'?60neqT106?60?458.33?15000?6?412.5N?10 (4-2) 61022
xxxx大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 式中：T——使用寿命，取普通数控机床使用寿命，T?15000h。 N——循环次数。
neq——当量转速，neq?458.33r/min。
计算当量动载荷。由参考文献[8]中公式得：
Feq?3F13n1t1?F23n3t2?F33n3t3 (4-3)
n1t1?n3t2?n3t3式中：n1，n2，n3——分别对应加工过程中工进转速：n1?266.7r/min、空载转速：
n2?1500r/min、辅助转速：n3?0r/min。
t1?30min、t2?13min、t3?17min。 t1，t2，t3——与n1，n2，n3相对应的工作时间，
F1，F2，F3——与n1，n2，n3相对应的载荷，F1?321.28N、F2?52.64N、F3?0N。
代入上式得：Feq?213.66N 计算动载荷，由参考文献[8]中公式得：
Cc?3T'fdfHFeq=3412.5?1.5?1?213.66?2385.75N (4-4)
式中:T'——寿命，以106转为单位，m/min；
fd——动载荷系数，由文献[6]表5-1,取中等冲击，fd=1.5。
fH——硬度影响系数，由文献[6]表5-2，取硬度?58，fH=1。 Feq——当量动载荷。
4.3.2静载强度计算
当转速时n?10r/min，滚珠丝杠螺母的主要破坏形式为滚珠接触面上产生较大塑性变形，影响正常工作。为此进行静载强度计算，由参考文献[8]中公式计算最大计算静载荷为：
Foc?fdf'HFmax?1.5?1.0?321.28?481.77N (4-5)
式中: fd——动载荷系数，由文献[6]表5-1,取中等冲击，fd=1.5。
f'H——硬度影响系数，由文献[6]见表5-2，取硬度?58，fH=1。
4.3.3确定滚珠丝杠副的规格代号
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xxxx大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 查阅参考文献[9]选取GD2506-3型滚珠丝杠副，其各项参数如下： 公称直径 d0?25mm 钢球直径 Dw?3.969mm 导程 Ph?6mm 丝杠外径 d2?24.4mm 丝杠底径 d1?20.2mm
额定动载荷 Ca?12097N
额定静载荷 C0a?25340N 接触刚度 R??229N/M 4.3.5验算传动效率
tg??0.977 (4-6)
tg(???)Ph?4.3?。 ?d0??
式中：?——螺旋升角，由文献[9]表7?14得，??arctan?——摩擦角取0.1?。
一般要求滚珠丝杠传动的传动效率??0.96，算得??0.977大于0.96，所以传递效率满足设计要求。 4.3.6稳定性校核
计算临界负载，由参考文献[10]中公式得：
fz?2EIFk? (4-7)
L264式中： E——材料弹性模量，钢：E?20.6?10N/cm。
I——截面惯性矩（cm4）丝杠：I??64。 d14其中d1?19.3mm（丝杠直径）
L ——丝杠两固定端间距,L?(102?3)?99cm。
fz——丝杠支撑方式系数,文献[8]选用两端固定，fz?2.0。
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xxxx大学机电工程学院本科毕业设计（论文） 4代入上式得：I?0.68cm
Fk?29005.2N
[nK]?Fk?132.6?[nK]?4 (4-8) Fm式中：Fm——平均载荷，Fm?Fmax?Fmin?218.64N。 2[nk]——设计稳定系数，一般[nK]=2.4-4，由文献[10]查得此处取4。
所以，此丝杠不会产生失稳。
故，设计中选用GD2506-3型滚珠丝杠副完全能够满足设计要求。
4.4 步进电机的选择
4.4.1负载惯量的计算
传动系统折算到电机轴上总的转动惯量，由文献[10]5-5得：
J??JM?JS?JT (4-9)
式中：JM——步进电机转子转动惯量，kg?cm2。
JS——丝杠转动惯量，kg?cm2。 JT——工作台转动惯量，kg?cm2。
参考同类型机床初选步进电机查表得
型 号.规 格 SMF-L15-0.3-3A3 额定功率 额定转矩 额定转速 最高转速 额定电流 额定电压 转动惯量 转矩系数 kW 0.3 N.m 1.91 rpm 1500 rpm 2500 A 0.52 V 380 Kg.m2 0.00035 N.m/A 3.74 JM?3.5kg?cm2
丝杠转动惯量，由文献[10]5-5得：
MD2JS??10?68 (4-10)
式中：D——丝杠直径，D?25mm。
M——丝杠质量，M?3.85kg。
代入上式得：JS?3.01kg?cm2
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