(2)采用散热装置。通常用热源隔离法、热源冷却法和热平衡法。 主轴的主要尺寸是根据结构上确定的,一般的直径取值都大于初始值的好几倍,
故主轴的刚度一般都能满足要求。在此就免于校核。
2.4 离合器的选用
离合器在机器运转中可将传动系统随时分离或接合,对离合器的要求有:接合平稳,分离迅速彻底;调节和修理方便;外廓尺寸小;质量小;耐磨性好和有足够的散热能力;操作方便省力。;离合器的类型很多,常用的可分牙嵌式和摩擦式。由主轴箱的结构尺寸限制,我选用了无滑环式多片摩擦式。由主轴箱的结构尺寸限制,我选用了无滑环湿式多片摩擦电磁式离合器,此类型的离合器防爆性能好,径向尺寸较小。选型号DLM9-25。其结构尺寸如下:
D1?162,D2?135,D3?65,D4?95?50,e?16,L?82?
D
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3、进给系统的设计计算--立式加工中心工作台(X轴)设计
3.1 概述
(1)技术要求:
工作台、工件和夹具的总质量m=918 kg(所受的重力W=9000N),其中,工作台的质量m0?510kg (所受的重力W=5000N);工作台最大行程LP?600mm;工作台快速移动速度vmax?20000mm/min;工作台采用滚动直线导轨,导轨的动、静摩檫系数均为0.01;工作台的定位精度为20?m,重复定位精度为8?m;机床的工作寿命为20000h(即工作时间为10年)。
机床采用主轴伺服电动机,额定功率
pE?4kw,机床采用端面铣刀进行强力
切削,铣刀直径D?200mm,主轴转速n?160r/min,切削状况如下表所示: 加工中心切削状况
切削方式 强力切削 一般切削 精加工切削 快速进给 进给速度/(m/min) 时间比例/(%) 0.6 0.8 1 20 10 30 50 10 备注 主电动机满功率条件下切削 粗加工 精加工 空载条件下工作台快速进给
(2) 总体方案设计
为了满足以上技术要求,采取以下技术方案。
(1)工作台工作面尺寸(宽度×长度)确定为400mm×1200mm。 (2)工作台导轨采用滚动直线导轨。 (3)对滚动丝杠螺母副进行预紧。 (4)采用伺服电动机驱动。
(5)采用锥环套筒联轴器将伺服电动机与滚珠丝杠直连。
3.2 设计计算
3.2.1 主切削力及其切削分力计算
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(1)计算主切削
FZ。
根据已知条件,采用端面铣刀在主轴计算转速下进行强力切削(铣刀直径
D?200mm,主轴具有最大扭矩并能传递主电动机的全部功率,此时铣刀的切削
3.14?200?10?3?160?m/s?1.67m/s 速度为v?6060?Dn
静摩擦力F0?90.4N,由公式得
??2???K2F0min?103?2?90.4?103mm?1.37?10?3mm 6135?10即??1.37?m?2.67?m,故满足要求。
3.8.2计算机械传动系统由综合拉压刚度变化引起的定位误差?kmax
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由公式得
?11????103???kmaxF0?kk?max??min
11???90.4????103mm?0.27?103mm66?217?10??131.6?10即
?kmax?0.27?m?4?m,故满足要求。
3.8.3 计算滚珠丝杠因扭转变形产生的误差
(1)由公式计算由扭矩引起的滚珠丝杠螺母副的变形量?。
负载力矩T?Tkj?225N?MM。由图得扭矩作用点之间的距离
L2?1048mm,丝杠底径d2?34.3mm,则 ??7.21?10?2TL2d42?7.21?10?2?225?1048?34.3?4?0.0120
(2)由该扭转变形量?引起的轴向移动滞后量?将影响工作台的定位精度。由公式得
??L0
?360?10?0.012mm?0.0003mm?0.3?m 3603.9 确定滚珠丝杠螺母副的精度等级和规格型号
(1)确定滚珠丝杠螺母副的精度等级。
本机床工作台采用半闭环控制系统,V300P、ep应满足下列要求
Ve?0.8??定位精度??kmax????15.5?mp300P?0.8??定位精度??kmax????0.8??20?0.28?0.3??m?15.5?m
滚珠丝杠螺母副拟采用的精度等级为2级,查表得V300P?8?m?15.5?m;查表得,当螺纹长度为850mm时,ep?15?m?15.5?m,故满足设计要求。
(2)确定滚珠丝杠螺母副的规格型号。
滚珠丝杠螺母副的规格型号为FFZD4010-3-P2/1105×850,其具体参数如下。公称直径与导程:40mm,10mm;螺纹长度:850mm;丝杠长度:1150mm;类型与精度:P类,2级精度。
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3.10 滚珠丝杆副的预紧方式
为了消除间隙和提高滚珠丝杆副的刚度,可以预加载荷,使它在过盈的条件下工作,常用的预紧方式有:双螺母垫片式预紧、双螺母螺纹式预紧、双螺母齿差式预紧等。预紧后的刚度可提高到无预紧时的2倍。但是,预紧载荷过大,将使寿命下降和摩擦力矩加大,通常,滚珠丝杆在出厂时,就已经由制造商调好预加载荷,并且预加载荷往往与丝杆副的额定动载荷有一定的比例关系。
双螺母垫片式预紧:①调整方法:调整垫片厚度,使螺母产生轴向位移。②特点:结构见到,装卸方便,刚度高;但调整不便,滚道有磨损时,不能随时消除间隙和预紧,适用于高刚度重载传动。
双螺母螺纹式预紧:①调整方法:调整端部的圆螺母,使螺母产生轴向位移。②结构紧凑,工作可靠,调整方便,但准确性差,且易于松动,适用于刚度要求不高或随时调节预紧的传动。
双螺母齿差式预紧:①调整方法:两边的下螺母的凸缘上有外齿,分别与紧固的螺母座4的内齿圈,两个螺母向相同方向旋转,每转过一个齿,调整轴向位移。②能够精确地调整预紧力,但结构尺寸较大,装配调整比较复杂,适宜用于高度精度的传动结构。
3.11 齿轮传动消隙
齿轮传动的间隙也叫侧隙,它是指一个齿轮固定不动,另一个齿轮能够作出的最大角位移。传动间隙是不可避免的,其产生的这样原因有:由于制造及装配误差所产生的间隙,为使用热膨胀而特意留出的间隙。为了提高定位精度和工作的平稳性,要尽可能减小传动间隙。除了提高制造和装配精度外,消隙的主要途径有:设计可调传动间隙的机构;设置弹性补偿元件。在这设计里我采用双片直齿轮错齿调整法来消除间隙。
4、 控制系统的设计
4.1 控制系统总体方案的拟订。
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