基于CA6150普通车床的数控化改造
n：指丝杠转速，（r/min）；
vs：指最大切削力条件下的进给速度（m/min），可取最高进给速度的
1/2~1/3，此处取vs=0.3mm；
T：指使用寿命时间（h），对于数控机床取T=15000h.。 L：指寿命，以106转为一单位；
fw：指运动系数，见表3.1，选fw=1.3。
运转系数 1.0~1.2
1.2~1.5 1.5~2.5
表3.1运转系数
运转状态 无冲击运转 一般运转 有冲击运转
则 n?1000vsL0?1000?0.6?0.58?37.47( r/min)
L??60?n?T1036?60?37.47?150001036?33.76
Q
LfwFm?33.76?1.3?3614.054?15183.1748（N）。
（4）滚珠丝杠螺母副的选型
从手册或样本的滚珠丝杠副的尺寸系列表中可以找到相应的动负载C的滚珠丝杠副的尺寸规格和结构类型，选用时应满足Q? C的条件。
查表：可采用W1L5008外循环调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，2.5圈1列，其额定动负载为23400N，符合Q? C的条件。精度等级按表 2，选为1级。
V300p?6?10?3mm
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表 3.2滚珠丝杠行程公差
项目
符号
有效行程Lu（mm）
?315
精
1 6 7 8 9 6 6 7 7 6 4 2 8 9 10 11 8 8 10 11 8 5
度
3 12 13 15 16 12 12 13 14 12 6
等级 4 16 18 20 22 16 17 19 21 16 7
5 23 25 27 30 23 25 26 29 23 8
目标行程公差
ep
315~400 400~500 500~630
?315
行程变动量公差
Vmp
315~400 400~500 500~630
任意300 mm内
V300p
行程变动量
2?弧度内行程
V2? p
变动量
（5）传动效率计算 ??tg?tg(???)
式中 ?：指螺旋升角，?=2?55'；
?：指摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数f?0.003~0.004，其摩擦角
??arctgf，约等于10?。 tg?tg(???)tg2 55? tg(2 55??10?)??则 ????0.95。
（6）刚度验算
先画出此纵向进给滚珠丝杠支承方式草图，如图3.4所示，最大轴向力为3614.054N，支承间距L=1500mm，丝杠螺母及轴承均进行预紧，预紧力为最大轴向负荷的1/3。
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图3.4纵向进给系统计算简图
计算如下：
1） 丝杠的拉伸或压缩变形量?1（mm）： Fm=3614.054N， L0=8mm,
E?20.6?104N/mm2(材料弹性模数，对钢来说是等于这个值)，
D0?50mm， R=2.477， e=0.068mm，
则 d1?D0?2e?2R?50?2?0.068?2?2.477?45.182( mm)；
A?(截面积）。
丝杠导程L0的变化量为： ?L?FmL0EA?3614.055?820.6?104d12)???(245.1822)?3.14?1603?421(mm) （A指滚珠丝杠按内径定的
2?8.748?10?5
?1603.421总长度L=1500mm，丝杠上的变形量?1，由于两端均采用推力球轴承，则值： ?1?1?L4L0?L?14?8.748?108?5?1500?4.121?10-3(mm)。
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2) 滚珠与螺纹滚道间接触变形?2（mm）： 由db=4.763mm， Fm=361.4kgf， 承载滚珠数量 Z??Z?圈数?列数 ???D0db?圈数?列数
3.14?504.763?82.4477?2.5?1
由于滚珠丝杠副施加预应力，且预应力Fp为轴向负载的1/3，则变形量： ?2=0.0013
3Fmdb?Fp?Z?2
?0.0013?3361.44.763?361.43?82.44772
?2.979?10?3（mm）
3) 支承滚珠丝杠轴承的轴向接触形变?3（mm）： 这里采用有预紧时的推力球轴承则： ?3?1.746?10?43FmDwZFp2
查《机械设计手册》中表6-2-82，采用51109型推力球轴承，其d=45mm， 滚动体直径DW=3.969 mm， 滚动体数量Z=22，
?3?1.746?10?43FmDwZFp2
?1.746?10?433614.0543.969?22?3614.054/32
?4.782?10?3（mm） 则定位误差???1??2??3?V300p
?4.103?10-3?2.98?10?3?4.782?10?3?6?10?3
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=0.01785mm?0.025mm(规定定位精度)。 （7）稳定性校核
滚珠丝杠两端采用推力轴承，不会产生失稳现象，故不需作稳定性校核。 2.横向进给丝杠的选择和计算
X向选择固定---自由式，如图3.5。
1—电动机 2—弹性联轴器 3—轴承 4—滚珠丝杠 5—滚珠丝杠螺母
图3.5 X向支撑方式
单列圆锥滚子轴承这种轴承径向和轴向刚度高，能承受重载荷，尤其能承受较强的动载荷，安装与调整性能也好。所以X向固定端选择一对单列圆锥滚子轴承。 （1） 进给轴向力Fm?的计算 横向导轨为燕尾形，计算如下：
??kFx??f?(Fz??2Fy??G) Fm 由于是燕尾形导轨式中： K=1.4，f?=0.2
??1.4?936.354?0.2(3745.414?2?1498.166?500)?2759则 FmN。
（2）最大动负载Q的计算 n?L? Q?1000vsL0?1000?0.3?0.56?3?26( r/min)
60?n?T103660?25?15000106?22.5
??LfwFm22.5?1.3?2759?10125（N）
查表：可采用W1L2506外循环调整预紧的双螺母滚珠丝杠副，2.5圈1列，其额定动负载为13100N，符合Q? C的条件。精度等级按表 3.2滚珠丝杠行程公差表，选为1级。
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