式(3.44)
分析传动系统在振动攻丝机设计中的等效转动惯量: J??JD?J1?(J2?JS?JG)/i2
132.5+115.8+25.3)?10-5/4.172 =40.06?10-5+5.85?10-5+( =61.64?10?5kg.m2=6.16kg.cm2 式(3.45)
(2)振动攻丝机工作负重分析和计算
切向切削抗力FZ和径向切削抗力Fy这两项作用力参数与轴向切削抗力Fx一样,将会发生在无特殊性的攻丝机攻丝过程的各次切刃操作中。
但是在没有纵横进给工作的的振动攻丝机的工作台面是处于静止状态的,此时钻削工作正在进行。由于上面的原因,仅仅有垂直进给的运动矢量负重Fv作用在进行钻削操作的振动攻丝机台面上。而此时钻削轴向力F与载荷Fv的大小相同,但是方向相反。
然而在振动攻丝机钻削工作台没有发生垂直方向的进给运动时,载荷Fv是振动攻丝机钻削工作台的静压力垂直方向上的负重。但是在振动攻丝机钻削工作台进行垂直方向上的进给运动时,载荷Fv为振动攻丝机钻削工作台在垂直方向上的进给抗力。
因为设计中以d0?25mm作为振动攻丝机设计的钻头的直径参数,并且选用f=0.36mm/r振动攻丝机的进给量,
所以可以通过查表获取轴向力F=7330N作为高速钢钻头在进行钻孔操作时的轴线方向上的受力大小。
3.2.2振动攻丝机滚珠丝杠设计计算
鉴于振动攻丝机设计中进行了标准化的滚珠丝杠副设计,本人将选择振动攻丝机的滚珠丝杠副的型号的这一过程作为对本振动攻丝机的滚珠丝杠副的分析和计算的方法。
(1)振动攻丝机丝杠上的最大动负荷C的负载计算
首先振动攻丝机的丝杠的轴向载荷的计算是依照切削力以及运动部件质量所引起的进给抗力而得到的。
其次为了分析得到丝杠副应能承受的最大动载荷C,必须要计算出丝杠的轴向载荷,同时也要结合振动攻丝机的使用时长来分析:
C=3LfmFm 式(3.46)
式中 2.5;
fmFm——运转状态系数,一般运转取1.2~1.5,有冲击的运转取1.5~——滚珠丝杠工作载荷(N);
6 L——工作寿命,单位为10r,
工作寿命L的分析运算 60nT L= 式(3.47) 610式中 n——滚珠丝杠的转速(r/min);
T——使用寿命时间(h),
振动攻丝机设计的使用时间T选用为15000h。
滚珠丝杆的工作负重在振动攻丝机的钻攻丝机主轴导轨以滚珠丝杆副进行
F驱动的过程中,滚珠丝杠工作载荷m(N)为: Fm?F?f2M 式(3.48) d2式中 F——切削时的轴向切削抗力;
ff ——轴套和轴架以及主轴键上的摩擦系数=0.15; M——主轴上的扭矩; d2——主轴直径; 由式(3.48) Fm=7330?0.15?2?8580=8087N 式(3.49) 3.4vL0同时 n?1000 式
(3.50)
L为了得到最高进给速度在12~13之间,本设计选择了0为振动攻丝机丝杠的基本导程。计算中最大切削力情况中的进给速度是v(mmin)。因此可以在
计算的过程中,能够预先选择一个数值,待刚度校核完成,再进行确定;
11000?2?3=66.7r/min 式(3.51) 因而 n?10式中 t——额定使用寿命(h)
选择额定使用寿命t=15000h; 可以计算得到
L=60?66.7?15000106=60.03万转 式(3.52)
根据工作负载1.2,则:
Fm、寿命L,计算出滚珠丝杠副承受的最大动负载,取
fm=
C=3LfmFm=360.03?1.2?8087=37997.8N 式(3.53)
由C查《机床设计手册》,选择丝杠的型号。选择滚珠丝杠的直径为40mm,型号为CDM4010-5-P4,其额定动载荷是53411N,强度足够用。
2) 效率计算 根据《机械原理》的公式,丝杠螺母副的传动效率η为 η式(3.54)
式中 ?——螺纹的螺旋升角,该丝杠为5°41′; ?——摩擦角?约等于10′。
=
tg?
tg??+??则
tg5?41'??tg?5?41'+10??=0.971
式(3.55)
3) 刚度验算
①.丝杆的拉压变形量?1
滚珠丝杠工作时受轴向力和扭矩的作用,它将引起导程量
FmL0cm 式EAL0发生变化,因滚
珠丝杠受扭时引起的导程变化量很小,可忽略不计,故工作负载引起的导程变化
△L??(3.56)
62E?20.6?10Ncm式中 E——弹性模数,对钢,;
2 F——滚珠丝杠截面积(cm)(按丝杠螺纹底径确定)
A?式(3.57)
?4d12=
?4×
32.62mm2=834.7
mm2
“+”用于拉伸时,“-”用于压缩时。 则 △L式(3.58)
则丝杆的拉伸或压缩变形量?1
??8087?10mm??4.703?10?4mm 52.06?10?834.7?L04.703?10-4 ?1??l??580=0.408?10-2mm 式
L010(3.59)
②.滚珠与螺纹滚道间的接触变形量?2
该变形量与滚珠列、圈数有关,即与滚珠总数量有关,与滚珠丝杆的长度无关。当丝杆在工作时有预紧时,其计算公式为:
FmDWFYJZ?2?2?0.0013式(3.60)
Dw
3式中 ——滚珠直径;
Z?——滚珠总数量Z?=Z×圈数×列数;
Z——一圈的滚珠数,Z=循环);
dmFYJFm?dm/DW(外循环),?d/D,Z=(mW)-3(内
——滚珠丝杆的公称直径;
——预紧力;
——滚珠丝杆工作载荷;