CA6140普通车床的数控改装与设计

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1、湘潭大学兴湘学院毕业设计题 目：CA6140普通车床的数控改装与设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963036 姓 名： 龚 林 指导教师： 周里群 完成日期： 2012年5月14日 湘潭大学兴湘学院毕业设计说明书题 目： CA6140普通车床的数控改造与设计 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 号： 2008963036 姓 名： 龚 林 指导教师： 周里群 完成日期： 2012年5月14日 湘潭大学兴湘学院毕业设计任务书毕业设计题目： CA6140普通车床的数控改装与设计 学号： 2008963036 姓名： 龚林 专业： 机械设计制造及其自动化 指导教师： 周里

2、群 系主任： 周友行 一、主要内容及基本要求主要内容： 1.机床数控化改造的意义，国内外研究的发展现状及应用情况； 2.对CA6140普通车床结构的基本了解及熟知其如何工作； 3.CA6140普通车床横向、纵向进给机构的改造设计及其步进电机的选择； 4.CA6140普通车床电机的主轴电机的选择及其刀架部分的改造； 5.微机控制系统的设计以及其它部分的设计与安装。 基本要求： 1.CA6140车床改造后的纵向进给机构装配图； 2.CA6140车床改造后的横向进给机构装配图； 3.CA6140车床改造后的总体布置图； 4.CA6140车床自动刀架装配图； 5. 说明书一份，要求条例性强，语句通顺，

3、无错别字，不少于25页； 6. 摘要英文翻译一份。 二、重点研究的问题 CA6140普通车床数控化改装与设计 三、进度安排序号各阶段完成的内容完成时间1熟悉课题、调研、收集资料2012年4月1日2方案设计、论证2012年4月10日3总体设计、设计计算2012年4月30日4整理资料2012年5月2日5撰写论文、准备答辩及答辩2012年5月24日678四、应收集的资料及主要参考文献1.余英良著，机床数控改造设计与实例（第一版），机械工业出版社，2001，P1-38； 2.卜云峰主编，机械工程及自动化简明设计手册（下册）（第二版），机械工程出版社，2000，P228-253； 3. 吴振彪主编,机电

4、综合设计指导(第一版)，中国人民大学出版社，2001，P1-116； 4.晏初宏主编，数控机床，机械工业出版社（第二版）2000，P230-249，P1-18； 5.董玉红，邵俊明主编，机床数控技术（第二版），哈尔滨工业大学出版社，2001，P1-P258；6.王志平主编，数控机床及应用(第一版)，高等教育出版社，1999，P118-136； 7.林宋，田建君主编，现代数控机床(第一版)，化学工业出版社2000，P131-170； 8.朱晓春主，数控技术(第一版)，机械工业出版社，1999，P202-233； 9.汪恺主编，机械设计标准应用手册(第一版)，机械工业出版社，1995； 10.唐金

5、松主编，简明机械设计手册（第二版），上海科学技术出版社，2000，P156； 11.成大先主编，机械设计图册（第5卷），化学工业出版社，1992； 12.李荣生主编,电气传动控制系统设计指导,机械工业出版社，2004。 湘潭大学兴湘学院毕业设计评阅表学号 2008963036 姓名 龚林 专业 机械设计制造及其自动化 毕业设计题目： CA6140普通车床的数控改装与设计 评价项目评 价 内 容选题1.是否符合培养目标，体现学科、专业特点和教学计划的基本要求，达到综合训练的目的；2.难度、份量是否适当；3.是否与生产、科研、社会等实际相结合。能力1.是否有查阅文献、综合归纳资料的能力；2.是否有

6、综合运用知识的能力；3.是否具备研究方案的设计能力、研究方法和手段的运用能力；4.是否具备一定的外文与计算机应用能力；5.工科是否有经济分析能力。论文（设计）质量1.立论是否正确，论述是否充分，结构是否严谨合理；实验是否正确，设计、计算、分析处理是否科学；技术用语是否准确，符号是否统一，图表图纸是否完备、整洁、正确，引文是否规范；2.文字是否通顺，有无观点提炼，综合概括能力如何；3.有无理论价值或实际应用价值，有无创新之处。综合评 价 论文选题综合性较强，基本符合机械专业培养目标和要求；题目难度适中，与工业生产实际结合较紧密。论文作者具有较强的查阅文献和综合归纳资料的能力，综合应用本科所学知识

7、能力一般；同时，论文作者计算机能力较好，英文水平及应用不错；方案设计时有一定的经济分析能力。论文立论正确，论述比较充分，整体结构尚可；设计与计算比较科学，技术用语比较准确，图纸比较完备，但图表不是十分准确，引文比较规范。论文文字尚算通顺，但观点提炼不足，综合概括能力一般，论文用一定的实际应用价值，但创新能力不是很强。评阅人： 年 月 日湘潭大学兴湘学院 毕业设计鉴定意见 学号： 2008963036 姓名： 龚林 专业： 机械设计制造及其自动化 毕业设计说明书 39 页 图 4 张设计题目： CA6140普通车床的数控改装与设计 内容提要：1.机床数控化改造的意义，国内外研究的发展现状及应用情

8、况；2.对CA6140普通车床结构的基本了解及熟知其如何工作； 3.CA6140普通车床横向、纵向进给机构的改造设计及其步进电机的选择； 4.CA6140普通车床电机的主轴电机的选择及其刀架部分的改造；5.微机控制系统的设计以及其它部分的设计与安装。指导教师评语 该生基本上能按时独立完成任务书中规定的任务，基本满足教学要求。工作量饱满。基本上能独力查阅文献，综合归纳和分析问题的能力较好。方案论证充分，设计计算 分析基本正确。翻译较准确，图纸较齐全，图面质量符合国家标准。设计说明书内容正确，文字通顺，格式规范。同意参加答辩，建议评定成绩为 指导教师： 年 月 日答辩简要情况及评语 答辩材料提交完

9、整，基本能正确流利地回答问题，基本知识和技能掌握尚 可。 工作量较为饱满，说明书、图纸有错误，须进行修改完善。 通过答辩，成绩为“中等”。 答辩小组组长： 年 月 日答辩委员会意见 同意答辩组意见，成绩评定：“中等”。答辩委员会主任： 年 月 日目录1.绪论1 1.1课题背景11.2机床改造的内容及意义11.3 机床的经济型数控化改造主要解决的问题22.设计要求32.1 CA6140车床的介绍3 2.2 总体方案设计要求42.3 设计参数52.4 其它要求83.进给伺服系统机械部分设计与计算93.1进给系统机械结构改造设计 93.2进给伺服系统机械部分的计算与选型 93.2.1确定系统的脉冲当

10、量103.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤103.2.3横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤13 3.2.4齿轮有关计算143.2.4（1）纵向齿轮及转矩的有关计算143.2.4 (2)横向齿轮及转矩的有关计算184. 步进电动机的计算与选型 214.1步进电动机选用的基本原则214.2步进电动机的选择225.主轴交流伺服电机235.1主轴的变速范围235.2初选主轴电机的型号235.3主轴电机的校核236.刀架部分的改造24 7.微机控制系统硬件电路设计 267.1控制系统的功能要求 267.2硬件电路的组成267.3设计说明268.车床改造的结构特点308.1.滚珠丝杆308

11、.2导轨副308.3安装电动卡盘308.4脉冲发生器309安装调整中应注意的问题 31 9.1滚珠丝杠螺母副的选择 31 9.2滚珠丝杠螺母副的调整 31 9.3联轴器的安装 319.4主轴脉冲发生器的安装 31 9.5电动刀架的安装 31总结32参考文献33摘 要针对大多数企业,具有数量众多和较长使用寿命的普通机床，其加工精度较低、不能批量生产，自动化程度不高，自适应性差，但考虑投资成本，产业的连续性，又不能马上被淘汰。数控机床作为机电液气一体化的典型产品，能解决机械制造中结构复杂、精密、批量、零件多变的问题，加工质量稳定，生产效率较高。购买新的数控机床是提高产品质量和效率的重要途径,但是成

12、本高，许多企业在短时间内无法实现，这严重阻碍企业设备更新的步伐。为此把普通机床数控化改造，不失为一条投资少、提升产品质量及生产效率的捷径，提升企业竞争力，在我国成为制造强国的进程中，占有一席之地。本文的主要内容有：1对普通车床数控化改造经济性评价详细论证，确定普通车床数控化改造方案；2对进给系统的滚珠丝杠型号选择与装配设计，支承方式的设计与轴承型号选择，步进电机选择等进行了详细研究；3对常用进口数控装置系统和国产数控装置系统进行仔细比较，根据所改造的性能和精度指标来选配数控装置系统和自动刀架型号，提出选择方法；4根据普通车床CA6140电气控制系统和原理图与普通车床数控化改造CJK6140-A

13、的数控系统对比分析，形成普通车床数控化改造完整的电气控制技术图；5.为保持切削螺纹的功能，仔细研究了在主轴上安装脉冲发生器的选型，脉冲发生器直接与主轴间连接方法，并形成了相应的技术图；6.拆卸普通机床，甩掉原有进给箱等，对主传动系统的进行大修，滑板贴塑与铲刮调试，对机床相关部件和参数进行测绘、测量；7.绘出相应的零件图和装备图；8给出普通车床数控化改造的安装、调试方法关键词：普通车床、数控、改造、滚珠丝杠 ABSTRACTMost enterprises still have large amounts general-purpose machine tools which have long

14、evity of service, low precision, can not adapt to mass production, low automatization and adaptability, but can not be washed out because of its low cost and continuity of enterprises production.As a representative production of mechanical, electronic, hydraulic and pneumatic integration, numericall

15、y controlled machines have a stabilization quality and high efficiency, and can solve problems such as complex structure, high precision, mass production, part variety in machining.Purchasing new numerically controlled machines is an important way to improve production precision and efficiency, but

16、it may not come true to many enterprises because it cost much. Enterprises equipment updating steps are counteracted severly. So General lathes numerically controlled reforming is a quick way that costs less, improve production precision and efficiency, and it can improve enterprises competitive pow

17、er. So it can take its place in our way to a powerful manufacturing country. The main contents are:1. The economical efficiency of the reform is evaluated in detail and the reforming scheme is maked according to misty optimums synthesize adjudicate principle.2. The ball screws type, assembling, supp

18、orting, bearing type, and stepping motor of feeding system is designed.3. The import and domestic NC systems were compared carefully, brought up a choose method and selected the NC system and automatic tool rest according to the function and accuracy index of reforming.4. The complete electricity co

19、ntrol diagram was drawn out according to the result of comparing CA6140s electricity control system and principle with the reforming CJK6140-As NC system.5. In order to protect the function of cutting a screw ,we carefully studied the impulse regulator and its connection with the principal axis, and

20、 draw out a technique diagram.6. Disassembled the lathe, throw away the old feeding system, repaired the main driving system ,covered plastics on sliding surface, shoveling or scraping and testing, counted or measured the parts of the lathe.7. Draw out parts diagrams and assemble diagram.8 .Methods

21、of installing and testing of general purpose lathes numerically controlled reforming were put forward.Key words: General purpose lathe、 Numerical control(NC)、Reform、Ball screw1编号：时间：2021年x月x日书山有路勤为径，学海无涯苦作舟页码：第52页 共64页1 绪论1.1课题背景1946年诞生了世界上第一台电子计算机，这表明人类创造了可增强和部分代替脑力劳动的工具。它与人类在农业、工业社会中创造的那些只是增强体力劳动的

22、工具相比，起了质的飞跃，为人类进入信息社会奠定了基础。6年后，即在1952年，计算机技术应用到了机床上，在美国诞生了第一台数控机床。我国目前机床总量380余万台，而其中数控机床总数只有11.34万台，即我国机床数控化率不到3。近10年来，我国数控机床年产量约为0.60.8万台，年产值约为18亿元。机床的年产量数控化率为6。我国机床役龄10年以上的占60以上；10年以下的机床中，自动/半自动机床不到20，FMC/FMS等自动化生产线更屈指可数（美国和日本自动和半自动机床占60以上）。可见我们的大多数制造行业和企业的生产、加工装备绝大数是传统的机床，而且半数以上是役龄在10年以上的旧机床。用这种装

23、备加工出来的产品普遍存在质量差、品种少、档次低、成本高、供货期长，从而在国际、国内市场上缺乏竞争力，直接影响一个企业的产品、市场、效益，影响企业的生存和发展。所以必须大力提高机床的数控化率。在美国、日本和德国等发达国家，它们的机床改造作为新的经济增长行业，生意盎然，正处在黄金时代。由于机床以及技术的不断进步，机床改造是个永恒的课题。我国的机床改造业，也从老的行业进入到以数控技术为主的新的行业。在美国、日本、德国，用数控技术改造机床和生产线具有广阔的市场，已形成了机床和生产线数控改造的新的行业。在美国，机床改造业称为机床再生（Remanufacturing）业。从事再生业的著名公司有：Berts

24、che工程公司、ayton机床公司、Devlieg-Bullavd（得宝）服务集团、US设备公司等。美国得宝公司已在中国开办公司。在日本，机床改造业称为机床改装（Retrofitting）业。从事改装业的著名公司有：大隈工程集团、岗三机械公司、千代田工机公司、野崎工程公司、滨田工程公司、山本工程公司等。1.2机床改造的内容及意义1.2.1研究意义企业要在当前市场需求多变，竞争激烈的环境中生存和发展就需要迅速地更新和开发出新产品，以最低价格、最好的质量、最短的时间去满足市场需求的不断变化。而普通机床已不适应多品种、小批量生产要求，数控机床则综合了数控技术、微电子技术、自动检测技术等先进技术，最适

25、宜加工小批量、高精度、形状复杂、生产周期要求短的零件。当变更加工对象时只需要换零件加工程序，无需对机床作任何调整，因此能很好地满足产品频繁变化的加工要求。普通车床经过多次大修后，其零部件相互连接尺寸变化较大，主要传动零件几经更换和调整，故障率仍然较高，采用传统的修理方案很难达到大修验收标准，而且费用较高。因此合理选择数控系统是改造得以成功的主要环节。数控机床在机械加工行业中的应用越来越广泛。数控机床的发展，一方面是全功能、高性能；另一方面是简单实用的经济型数控机床，具有自动加工的基本功能，操作维修方便。经济型数控系统通常用的是开环步进控制系统，功率步进电机为驱动元件，无检测反馈机构，系统的定位

26、精度一般可达0.01至0.02mm，已能满足CA6140车床改造后加工零件的精度要求。1.2.2主要研究内容及技术路线(1)纵向和横向滚珠丝杠的选型及校核。(2)纵向和横向步进电机的选择。(3)主轴交流伺服电机的选择与校核。(4)其他元件的选择。1.3 机床的经济型数控化改造主要解决的问题(1) 恢复原功能，对机床、生产线存在的故障部分进行诊断并恢复。(2) NC化，在普通机床上加数显装置，或加数控系统，改造成NC机床、CNC机床。(3) 翻新，为提高精度、效率和自动化程度，对机械、电气部分进行翻新，对机械部分重新装配加工，恢复原精度；对其不满足生产要求的CNC系统以最新CNC进行更新。(4)

27、 技术更新或技术创新，为提高性能或档次，或为了使用新工艺、新技术，在原有基础上进行较大规模的技术更新或技术创新，较大幅度地提高水平和档次的更新改造。2设计要求2.1 CA6140车床的介绍 CA6140车床的主要组成部件由图1所示。图1 CA6140车床外形图 1主轴箱 2刀架 3尾座 4床身 5右床腿 6溜板箱 7左床腿 8进给箱 6溜板箱 7左床腿 8进给箱1主轴箱 主轴箱1是一部件，由箱体、主轴、传动轴、轴上传动件、变速操纵机构、润滑密封件等组成。主轴通过前端的卡盘或者花盘带动工件完成旋转作主运动，也可以安装前尖顶通过拨盘带动工件旋转。2刀架 四方刀架2装在小滑板上，而小滑板装在中滑板上

28、，纵滑板可沿床身导轨纵向移动，从而带动刀具纵向移动，用来车外圆、车内孔等。而中滑板相对于纵滑板作横向移动，用来带动刀具加工端面、切断、切槽等。小滑板可相对中滑板改变角度后带动刀具斜进给，用来车削内外短锥面。3、尾座 尾座3可沿其导轨纵向调整位置，其上可安装顶尖支撑长工件的后段以加工长圆柱体，也可以安装孔加工刀具加工孔。尾座可横向作少量的调整，用于加工小锥度的外锥面。4、进给箱 进给箱8内装有进给运动的传动及操作装置，通过改变进给量的大小，可改变所加工螺纹的种类及导程。 5、床身及床腿 床身4是机床的支承件，它安装在左床腿7和右床腿5上并支承在地基上。床身上安装着机床的各部件，并保证它们之间具有

29、要求的相互准确位置。床身上面有纵向运动导轨和尾座纵向调整移动的导轨。6、溜板箱 溜板箱6与纵向滑板（床鞍）相连，溜板箱内装有纵、横向机动进给的传动换向机构和快速进给机构等。2.2总体方案设计要求总体方案设计应考虑机床数控系统的类型，计算机的选择，以及传动方式和执行机构的选择等。（1）普通车床数控化改造后应具有定位、纵向和横向的直线插补、圆弧插补功能，还要求能暂停，进行循环加工和螺纹加工等，因此，数控系统选连续控制系统。（2）车床数控化改装后属于经济型数控机床，在保证一定加工精度的前提下应简化结构、降低成本，因此，进给伺服系统采用步进电机开环控制系统。（3）根据普通车床最大的加工尺寸、加工精度、

30、控制速度以及经济性要求，经济型数控机床一般采用8位微机。在8位微机中，MCS51系列单片机具有集成度高、可靠性好、功能强、速度快、抗干扰能力强、具有很高的性价比，因此，可选 MCS51系列单片机扩展系统。（4）根据系统的功能要求，微机数控系统中除了CPU外，还包括扩展程序存储器，扩展数据存储器、I/O接口电路；包括能输入加工程序和控制命令的键盘，能显示加工数据和机床状态信息的显示器，包括光电隔离电路和步进电机驱动电路，此外，系统中还应包括螺纹加工中用的光电脉冲发生器和其他辅助电路。（5）设计自动回转刀架及其控制电路。（6）纵向和横向进给是两套独立的传动链，它们由步进电机、齿轮副、丝杠螺母副组成

31、，其传动比应满足机床所要求的分辨率。（7）为了保证进给伺服系统的传动精度和平稳性，选用摩擦因素小、传动效率高的滚珠丝杠螺母副，并应有预紧机构，以提高传动刚度和消除间隙，齿轮副也应有消除齿侧间隙的机构。（8）采用贴塑导轨，以减小导轨的摩擦力。总体方案设计图如下图（2）所示：进给伺服系统总体方案方框图如图（3）所示：2.3设计参数设计参数包括车床的部分技术参数和设计数控进给伺服系统所需要的参数。现列出CA6140卧式车床的技术数据：名称 技术参数 在床身上 400mm工件最大直径在刀架上 210mm顶尖间最大距离 650;900;1400;1900mm宋制螺纹 mm 1-12(20种)加工螺纹范围

32、 英制螺纹 t/m 2-24(20种) 模数螺纹 mm0.25-3(11种) 径节螺纹 t/m7-96(24种) 最大通过直径 48mm 孔锥度莫氏6# 主轴 正转转速级数 24 正转转速范围101400r/min 反转转速级数12 反转转速范围14-1580r/min纵向级数64进给量纵向范围0.028-6.33mm/r横向级数64横向范围0.014-3.16mm/r 滑板行程 横向320mm纵向650;900;1400;1900mm 最大行程140mm 刀架最大回转角 90刀杠支承面至中心的距离26mm刀杠截面BH2525mm 顶尖套莫氏锥度5#尾座横向最大移动量10mm外形尺寸 长宽高2

33、41810001267mm 圆度 0.01mm工作精度圆柱度200:0.02 平面度0.02/300mm表面粗糙度Ra1.6-3.2m 主电动机7.5kw电动机功率总功率7.84kw改造设计参数如下:最大加工直径 在床面上 400mm 在床鞍上210mm最大加工长度 1000mm快进速度 纵向2.4m/min 横向1.2m/min最大切削进给速度 纵向0.5m/min 横向0.25m/min溜板及刀架重力 纵向800N 横向600N 代码制ISO脉冲分配方式 逐点比较法输入方式 增量值、绝对值通用控制坐标数 2脉冲当量 纵向0.01mm/脉冲 横向0.005mm/脉冲机床定位精度0.015mm

34、刀具补偿量 0mm-99.99mm进给传动链间隙补偿量 纵向0.15mm横向 0.075mm自动升降速性能 有2.4.其它要求（1） 原机床的主要结构布局基本不变，尽量减少改动量 ，以降低成本缩短改造周期。（2）机械结构改装部分应注意装配的工艺性，考虑正确的装配顺序，保正安装、调试、拆卸方便，需经常调整的部位调整应方便。3进给伺服系统机械部分设计与计算3.1进给系统机械结构改造设计进给系统改造设计需要改动的主要部分有挂轮架、进给箱、溜板箱、溜板刀架等改造的方案不是唯一的。以下是其中的一种方案：挂轮架系统：全部拆除，在原挂轮主动轴处安装光电脉冲发生器。进给箱部分：全部拆除，在该处安装纵向进给步进

35、电机与齿轮减速箱总成丝杠、光杠和操作杠拆去，齿轮箱连接滚珠丝杠，滚珠丝杠的另一端支承座安装在车床尾座端原来装轴承座的部分。溜板箱部分：全部拆除，在原来安装滚珠丝杠中间支撑架和螺母以及部分操作按钮。横溜板箱部分：将原横溜板的丝杠的、螺母拆除，改装横向进给滚珠丝杠螺母副、横向进给步进电机与齿轮减速箱总成安装在横溜板后部并与滚珠丝杠相连。刀架：拆除原刀架，改装自动回转四方刀架。为了满足在一台机床上一次装夹完成多工序加工，可采用自动刀架。自动刀架不但可代替普通车床手动刀架，还可用作数控机床微机控制元件。刀架体积小，重复定位精度高，适用于强力车削并安全可靠。3.2进给伺服系统机械部分的计算与选型进给伺服

36、系统机械部分的计算与选型内容包括：确定脉冲当量、计算切削力滚珠丝杠螺母副的设计、计算与选型、齿轮传动计算、步进电机的计算和选型等。计算简图如下图所示：3.2.1确定系统的脉冲当量脉冲当量是指一个进给脉冲使机床执行部件产生的进给量,它是衡量数控机床加工精度的一个基本参数。因此,脉冲当量应根据机床精度的要求来确定。对经济型数控机床来说，常采用的脉冲当量为0.01mm/step和0.005mm/step,在CA6140的技术参数中，要求纵向脉冲当量fp为0.01mm/step。横向脉冲当量为fp=0.005mm/step。3.2.2纵向滚珠丝杠螺母副的副的型号选择雨校核步骤（1）最大工作荷载计算滚珠

37、丝杠的工作载荷Fm（N）是指滚珠丝杠副的在驱动工作台时滚珠丝杠所承受的轴向力，也叫做进给牵引力。它包括滚珠丝杠的走到抗力及与移动体重力和作用在导轨上的其他切削分力相关的摩擦力。由于原普通CA6140车床的纵向导轨是三角形导轨，则用公式3-1计算工作载荷的大小。 Fm=KFL+f(Fv+G) （3-1） 1）车削抗力分析车削外圆时的切削抗力有FxFyFz，主切削力Fz与主切削速度方向一致垂直向下，是计算机床主轴电机切削功率的主要依据。切深抗力Fy与纵向进给垂直，影响加工精度或已加工表面质量。进给抗力Fx与进给方向平行且相反指向，设计或校核进给系统是要用它。纵切外圆时，车床的主切削力Fz可以用下式

38、计算： Fz=CFzPXFzfyFzVnFz KFz （3-2） =5360(N) 由金属切削原理知：Fz:Fx:Fy=1:0.25:0.4 （3-3） 得 Fx=1340(N) Fy=2144(N)因为车刀装夹在拖板上的刀架内，车刀受到的车削抗力将传递到进给拖板和导轨上，车削作业时作用在进给托板的载荷F1Fv和Fc与车刀所受到的车削抗力有对应关系。因此，作用在进给托板上的载荷可以按下式求出： 托板上的进给方向载荷 F1=Fx=1340(N) 托板上的垂直方向载荷 Fv=Fz=5360(N) 托板上的横向载荷 Fc=Fy=2144(N) 因此，最大工作载荷 Fm=KFL+f(Fv+G) =1.

39、151340+0.04(5360+909.8) =1790.68(N) 对于三角形导轨K=1.15, f=0.030.05,选f=0.04(因为是贴塑导轨)，G是纵向横向溜板箱和刀架的重量，选纵向横向溜板箱的重量为75kg,刀架重量为15kg.（2）最大动载荷C的计算滚珠丝杠应根据额定动载荷Ca选用，可用式3-4计算： C=fmm （3-4） L为工作寿命，单位为10r，L=60nt10;n为丝杠转速（rmin）,n=1000vL0;v为 最大切削力条件下的进给速度（mmin）,可取最高进给速度的1/21/3;L0为丝杠的基本导程，查资料得L0=12mm;fm为运转状态系数，因为此时有冲击振动

40、，所以取fm=1.5.V纵向=1.59mm/r1400r/min=2226mm/minn纵向=v纵向1/2/L0=22261/2/12=92.75r/min L=60nt/106=6092.7515000/106=83.5则 C=fmFm =1.51790.68=11740（N） 初选滚珠丝杠副的尺寸规格，相应的额定动载荷Ca不得小于最大载荷C;因此有CaC=11740N另外例如滚珠丝杠副有可能在静态或低速运转下工作并受载，那么还需考虑其另一种失效形式-滚珠接触面上的塑性变形。即要考虑滚珠丝杠的额定静载荷Coa是否充分地超过了滚珠丝杠的工作载荷Fm,一般使Coa/Fm=23.初选滚珠丝杠为：外

41、循环，因为内循环较外循环丝杠贵，并且较难安装。考虑到简易经济改装，所以采用外循环。因此初选滚珠丝杠的型号为型CD638-3.5-E型，主要参数为Dw=4.763mm,Lo=8mm,dm=63mm,=2o19 ，圈数列数3.51 （3）纵向滚珠丝杠的校核 1）传动效率计算 滚珠丝杠螺母副的传动效率为 =tg/tg(+)=tg2o19 /tg(2o19 +10)=92% （3-5）2）刚度验算 滚珠丝杠副的轴向变形将引起导程发生变化，从而影响其定位精度和运动平稳性，滚珠丝杠副的轴向变形包括丝杠的拉压变形，丝杠和螺母之间滚道的接触变形，丝杠的扭转变形引起的纵向变形以及螺母座的变形和滚珠丝杠轴承的轴向

42、接触变形。1 丝杠的拉压变形量1 1=Fml/EA （3-6） =1790.682280/20.610(31.5)2 =0.0064mm2 滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2采用有预紧的方式，因此用公式 2=0.0013 （3-7） =0.0013 =0.0028mm在这里 Fyj =1/3Fm=1/31790.68=597N Z=dm/Dw=3.1463/4.763=41.53 Z=41.533.51=145.36 丝杠的总变形量=1+2=0.0064+0.0028=0.0092mm4所以丝杠很稳定。3.2.3 横向滚珠丝杠螺母副的型号选择与校核步骤（1）型号选择 1）最大工作载荷计算由于导向为

43、贴塑导轨，则：k=1.4 f=0.05,F1为工作台进给方向载荷，Fl=2141N,Fv=5360N,Fc=1340N,G=60kg,t=15000h,最大工作载荷：Fm=kF1+f(Fv+2Fc+G) =1.42144+0.05(5360+21340+9.875) =3440.4N2）最大动载荷的计算 V横=1400r/min0.79mm/r=1106mm/min n横丝=v横1/2/L0纵=11061/2/4=138.25r/min L=60nt/=60138.2515000/106=124.43 C=3LfmFm =1.53440.4=25763.7N 初选滚珠丝杠型号为：CD506-3.5-E其基本参数为Dw=3.969mm,=2o11,L0=6mm,dm=50mm,圈数列数3.51 (2) 横向滚珠丝杠的校核 1）传动效率计算 =tg/tg(+)=tg2o11 /tg(2o11 +10)=93%2) 刚度验算 1. 丝杠的拉压变形量1=FmL/EA=3440.4320/20.6104252=0.0027mm 2.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量2=0.0013 =0.0013 =0.0070mm在这里Fyj=Fm/3=3352.6/3=1118N Z=dm/