铝塑型材加工中心进给装置及工作台设计

济南大学毕业设计

的范围内。

根据上述计算，可初步选择伺服电动机得相关型号与参数。 选用YVP系列变频调速三相异步电动机，型号为YVP90L-4。 此电动机的主要技术参数为：

标称功率：1.5kw 额定电流：3.8A 额定转矩：10N.M 转子惯量：0.0027kg.m2 重量：27kg 同步转速：1500r/min 堵转转矩/额定转矩=1.25 满足设计预期要求，可以选用。 3.1.3 滚珠丝杠副的校核

（1）丝杠稳定性的校核

已知工作台的Y轴行程为500mm，当螺母移动到离定位点最近位置时，保留150mm的丝杠位置，因此丝杠最大受压长度可得丝杠底径=24.4mm=0.0244m，安全系数

=500+150=650mm=0.65m，查阅手册

，此丝杠为一端轴向定位结构，

，

查得丝杠支承方式系数a=10.2，E为丝杠材料钢的弹性模量，则滚珠丝杠的最小惯性矩为

=a

(3.6)

式中：I—丝杠断面的最小惯性矩 I=

La——螺母至固定端处的最大距离（如表3.1）

（

a和 b 是与丝杠安装方式相关的系数，其值按表3.1选取，并满足滚珠丝杠的临界压缩载荷为

（3.7）

Y轴进给系统滚珠丝杠螺母副的最大轴向压缩载荷为其临界压缩载荷P的值，故满足要求，该压杆安全。

- 12 -

=2117.6N，远远小于

济南大学毕业设计

（2）丝杠临界转速校核

为防止丝杠转速接近其固定振动频率时发生共振，需要对丝杠极限转速进行校核计算。极限转速按下式计算

和Dn

（3.8）

式中： I—丝杠断面最小的惯性矩 I=

（

—丝杠底径 （ mm ） A—丝杠断面积 A=

/4（

应满足

Y轴向进给传动链的滚珠丝杠螺母副的最高转速为1500r/min，远小于其临界转速，故满足要求。

表3.1 不同安装方式的相关系数

(3) 滚珠丝杠的拉压刚度验算 已知丝杠最大受压长度

，丝杠底径

- 13 -

，丝

济南大学毕业设计

杠材料钢的弹性模量

，则

（3.9）

故满足要求。

滚珠丝杠副在工作载荷差按下式计算

和扭矩M作用下，所引起的螺纹每米导程变形总误

（3.10）

式中：A—丝杠截面积

G—丝杠材料剪切弹性模量，对钢G

K--安装方式系数（固定—自有：K=1；固定—固定：K=0.25） 验算不等式为：

（300mm单一导程变动量）。效率验算为

式中：

丝杠螺纹螺旋升角；

为摩擦角

以上验算满足要求，可以采用此滚珠丝杠副。

故本次设计中Y向进给采用山东博特精工股份有限公司生产的CM3210-2.5型内循环浮动式垫片预紧滚珠丝杠副。

3.2 导轨的设计

3.2.1 导轨的基本要求

导轨是加工中心的基本结构要素之一，对其刚度、加工精度和加工中心的使用寿命都有一定影响。导轨主要用来导向和承载，引导运动部件沿一定的轨道运动。在一对导轨副中，与运动部件连在一起的是运动导轨，而与支承部件连在一起的是支承导

- 14 -

济南大学毕业设计

轨，前者相对于后者的运动，通常是直线运动或者回转运动。

鉴于导轨在加工中心的重要性，因而对其有一定的基本要求，具体包括以下几点： （1）导向精度：是指运动导轨的轨迹直线度或者圆度。影响精度的因素大致有导轨的结构类型、刚度和热变形等。

（2）耐磨性：导轨的耐磨性直接影响加工中心的精度保持性，它的长期运行会导致导轨不均匀的磨损，破坏加工性能。因而要提高导轨的耐磨性，可以改善导轨材料和热处理加工的工艺方法，注意对导轨的润滑与保养防护[13]。

（3）低速运动的平稳性：运动部件在低速行进时候易产生爬行现象，这会增大被加工表面的粗糙度，降低定位精度，因此需要改善导轨结构，做好导轨润滑工作，保持低速运动的平稳性。

（4）足够的刚度：导轨受力后扭转弯曲变形，会影响精度和部件之间的相对位置，因此必须保证足够的刚度。

（5）结构简单、工艺性好：设计导轨时，要考虑到维修调整的方便，在满足使用要求的前提下，尽可能的结构简单、性价比好。 3.2.2 导轨的分类

导轨按照不同的分类方式，可分为：

（1）按照运动轨迹分为：直线运动导轨与圆周运动导轨。 （2）按照运动性质分为：主运动导轨、进给运动导轨和调整导轨。

（3）按照摩擦性质分为：滑动导轨和滚动导轨。其中滑动导轨按照其摩擦状态又可以分为液体静压导轨和液体动压导轨。

（4）按照受力情况分为：开式导轨和闭式导轨。

在所有的导轨类型中，滑动导轨结构简单，制造方便，刚度好，减震性优良，广泛应用于各类机床中。直线滑动导轨有若干个平面，考虑到制造、装备等因素，应该使平面数量尽可能的减少，常用的有矩形、燕尾形、三角形及圆形表面。

在机床上，一般采用两条导轨来承受载荷和导向，因此导轨的组合方式因机床的不同而不同，组合方式取决于导向精度、工艺性和导轨受载荷的大小等因素，常见的组合方式如下：

（1）双三角形导轨：导轨面同时起到导向支承作用，磨损能自动补偿，因而导向精度高，但是制造检修较为困难，一般适用于精度较高的加工中心。

（2）双矩形导轨：虽然易于制造，承受载荷较大，但是导向面还需设置镶条和压板来调整间隙，其导向精度比较低。

（3）三角形—平导轨组合：这种组合精度较高，加工装配也较为简单，但是发生热变形时候，会使移动部件发生偏移，使两条导轨磨损不一样，从而影响精度。

（4）三角形—矩形导轨：这种导轨组合易于制造，刚度较高，三角形导轨面用于导向，矩形导轨用于承载，应用非常普遍。

- 15 -