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1、CA61140车车床的数数控改装装绪论数控机床床的发展展史19466年诞生生了世界界上第一一台电子子计算机机。6年年后，即即在19952年年，计算算机技术术应用到到了机床床上，在在美国诞诞生了第第一台数数控机床床。从此此，传统统机床产产生了质质的变化化。近半半个世纪纪以来，数数控系统统经历了了两个阶阶段和六六代的发发展。（注注：两个个阶段：数控NNC阶段段和计算算机数控控CNCC阶段。六六代：即即电子管管时代、晶晶体管时时代、小小规模集集成电路路时代、小小型计算算机时代代、微处处理器时时代和基基于PCC时代）。必必须指出出，数控控系统发发展到了了第五代代以后，才才从根本本上解决决了可靠靠性低、
2、价价格极为为昂贵、应应用很不不方便（主主要是编编程困难难）等极极为关键键的问题题。因此此，数控控技术经经过了近近30年年的发展展才走向向普及应应用。机床数数控化改改造的意意义机床数控控化改造造，顾名名思义就就是在机机床上增增加微型型计算机机控制装装置，使使其具有有一定的的自动化化能力，以以实现预预定的加加工工艺艺目标。众所周知知，企业业要在激激烈的市市场竞争争中获得得生存、得得到发展展,就必必须在最最短的时时间内以以优异的的质量、低低廉的成成本,制制造出满满足市场场需求、性性能合适适的产品品。目前前,采用用先进的的数控机机床已成成为我国国制造技技术发展展的总趋趋势。购购买新的的数控机机床是提提
3、高数控控化率的的主要途途径,而而改造旧旧机床、配配备数控控系统把把普通机机床改装装成数控控机床也也是提高高机床数数控化率率的另一一条有效效途径。机机床数控控化改造造的市场场目前在在我国有有很大的的发展空空间，现现在我国国机床数数控化率率不到33。用用普通机机床加工工出来的的产品普普遍存在在质量差差、品种种少、档档次低、成成本高等等不良因因素，直直接影响响一个企企业的产产品、市市场、效效益，影影响企业业的生存存和发展展，所以以必须大大力提高高机床的的数控化化率。近年来，美美国、日日本、德德国、英英国等发发达国家家，在制制造大量量数控机机床的同同时，也也非常重重视对普普通机床床的数控控化改造造，机
4、床床的技术术改造市市场十分分活跃。机机床改造造业正逐逐步从机机床制造造业中分分化出来来，形成成了用数数控技术术改造机机床和生生产线的的新的行行业和领领域。数控化化改造后后机床的的优越性性1)机床床数控化化改造可可以提高高零件的的加工精精度和生生产效率率。2)机床床数控化化改造可可以提高高机床的的性能和和质量，加加工出普普通机床床难以加加工或者者不能加加工的复复杂型面面零件。3)机床床数控化化改造后后可以实实现加工工的柔性性自动化化，效率率可比传传统机床床提高337倍倍。4)可实实现多工工序的集集中，减减少零件件在机床床间的频频繁搬运运，降低低工件的的定位误误差。5)拥有有自动报报警、自自动监控
5、控、自动动补偿等等多种自自检功能能，更好好的调节节了机床床加工状状态。还还可以提提示操作作者机床床故障或或编程错错误等机机床运行行中出现现的问题题。6)数控控加工降降低了工工人的劳劳动强度度，节省省了劳动动力，减减少了工工装，缩缩短了新新产品试试制周期期很生产产周期，并并可对市市场需求求做出快快速反应应。经数控化化改造的的机床就就成为了了数控机机床，具具有数控控机床的的特点，如如数控机机床本身身具有的的高速、高高效和高高精度，工工序集中中，可靠靠性高等等特点。但但是改造造后的机机床也具具有一定定的局限限性，主主要有机机床原有有结构精精度限制制了改造造后机床床的加工工精度和和加工性性能；机机床原
6、有有的结构构形式限限制了改改造后机机床的加加工范围围和数控控化程度度。这些些不利条条件最终终影响了了改造后后机床的的速度和和精度。随着数控控产业整整体水平平的提高高，数控控系统的的性能、伺伺服电动动机及其其驱动装装置等配配套产品品的性能能也提高高很多，对对数控化化改造中中机床速速度和精精度的提提高都非非常有利利一.总体体设计方方案:1.1设设计任务务：将CA661400普通车车床改造造成用MMCS-51系系列单片片机控制制的经济济型数控控机床，采采用步进进电机开开环控制制，纵向向和横向向均具有有直线和和圆弧插插补功能能。要求求该车床床具有自自动回转转刀架，具具有切削削螺纹的的功能。设计应考考虑
7、机床床数控系系统的类类型，计计算机的的选择，以以及传动动方式和和执行机机构的选选择等。（1）普普通车床床数控化化改造后后应具有有定位、纵纵向和横横向的直直线插补补、圆弧弧插补功功能，还还要求能能暂停，进进行循环环加工和和螺纹加加工等，因因此，数数控系统统选连续续控制系系统。（2）车车床数控控化改装装后属于于经济型型数控机机床，在在保证一一定加工工精度的的前提下下应简化化结构、降降低成本本，因此此，进给给伺服系系统采用用步进电电机开环环控制系系统。（3）根根据普通通车床最最大的加加工尺寸寸、加工工精度、控控制速度度以及经经济性要要求，经经济型数数控机床床一般采采用8位位微机。在在8位微微机中，M
8、MCS51系系列单片片机具有有集成度度高、可可靠性好好、功能能强、速速度快、抗抗干扰能能力强、具具有很高高的性价价比，因因此，可可选 MMCS51系系列单片片机扩展展系统。（4）根根据系统统的功能能要求，微微机数控控系统中中除了CCPU外外，还包包括扩展展程序存存储器，扩扩展数据据存储器器、I/O接口口电路；包括能能输入加加工程序序和控制制命令的的键盘，能能显示加加工数据据和机床床状态信信息的显显示器，包包括光电电隔离电电路和步步进电机机驱动电电路，此此外，系系统中还还应包括括螺纹加加工中用用的光电电脉冲发发生器和和其他辅辅助电路路。（5）设设计自动动回转刀刀架及其其控制电电路。（6）纵纵向和
9、横横向进给给是两套套独立的的传动链链，它们们由步进进电机、齿齿轮副、丝丝杠螺母母副组成成，其传传动比应应满足机机床所要要求的分分辨率。（7）为为了保证证进给伺伺服系统统的传动动精度和和平稳性性，选用用摩擦 小小、传动动效率高高的滚珠珠丝杠螺螺母副，并并应有预预紧机构构，以提提高传动动刚度和和消除间间隙，齿齿轮副也也应有消消除齿侧侧间隙的的机构。（8）采采用贴塑塑导轨，以以减小导导轨的摩摩擦力。1.2给给定条件件:设计参数数如下：最大加工工直径：在床面面上4000mmm，在床床鞍上2210mmm；最最大加工工长度：10000mmm；溜板板及刀架架重力（纵纵向/横横向）：10000/6600NN；
10、刀架架快移速速度（纵纵向-横横向）：2.44-1.2 mm/miin；最最大进给给速度（纵纵向-横横向）：0.66-0.3m/minn；定位位数度： 0.0155mm；主电机机功率：7.55kw；启动加加速时间间：300ms;1.3设计要要求:1.3.1系系统的运运动方试试与伺服服系统的的选择由于改造造后的经经济型数数控车床床具有定定位、直直线插补补、圆弧弧插补、暂暂停、循循环加工工、螺纹纹加工等等功能，所所以应该该选用连连续控制制系统。考考虑到经经济型数数控机床床加工精精度要求求不高，为为了简化化结构、降降低成本本，采用用步进电电机开环环控制系系统。1.3.2计计算机系系统根据机床床要求，采
11、采用8位位机。由由于MCCS551系列列单片机机的特点点之一是是硬件设设计简单单，系统统结构紧紧凑。对对于简单单的应用用场合，MMCS51系系统的最最小系统统用一片片80331外扩扩一片EEPROOM就能能满足功功能的要要求，对对于复杂杂的应用用场合，可可以利用用MCSS511的扩展展功能，构构成功能能强、规规模较大大的系统统。所以以应选用用80331单片片机。其其次，设设计任务务书也也给出了了选用880311。由此此可见选选用80031是是符合经经济数控控机床电电路设计计的。1.3.3机机械传动动方式为了实现现机床所所要求的的分辨率率，采用用步进电电机经齿齿轮减速速再传动动丝杠。为为了保证证
12、一定的的传动精精度和平平稳性，尽尽量减小小摩擦力力，选用用滚珠丝丝杠螺母母副。同同时，为为了提高高传动刚刚度和消消除间隙隙，采用用有预加加负载荷荷的结构构。传动动齿轮也也要采用用消除齿齿侧间隙隙的结构构。系统总体体方案见见如下如如下二进给系系统机械械部分设设计与计计算21进给系系统机械械结构改改造设计计进给系统统改造设设计需要要改动的的主要部部分有挂挂轮架、进进给箱、溜溜板箱、溜溜板刀架等改改造的方方案不是是唯一的的。以下下是其中中的一种种方案：挂轮架系系统：全全部拆除除，在原原挂轮主主动轴处处安装光光电脉冲冲发生器器。进给箱部部分：全全部拆除除，在该该处安装装纵向进进给步进进电机与与齿轮减减
13、速箱总总成丝杠、光光杠和操操作杠拆拆去，齿齿轮箱连连接滚珠珠丝杠，滚滚珠丝杠杠的另一一端支承承座安装装在车床床尾座端端原来装装轴承座座的部分分。溜板箱部部分：全全部拆除除，在原原来安装装滚珠丝丝杠中间间支撑架架和螺母母以及部部分操作按钮。横溜板箱箱部分：将原横横溜板的的丝杠的的、螺母母拆除，改改装横向向进给滚滚珠丝杠杠螺母副、横横向进给给步进电电机与齿齿轮减速速箱总成成安装在在横溜板板后部并并与滚珠珠丝杠相相连。刀架：拆拆除原刀刀架，改改装自动动回转四四方刀架架总成。22系统机机械部分分设计计计算伺服系统统机械部部分设计计计算内内容包括括：确定定系统的的负载，确确定系统统脉冲当当量，运运动部件
14、件惯量计计算，空空载起动动及切削削力矩机机计算，确确定伺服服电机，绘绘制机械械部分装装配图及及零件工工作图等等。23横向滚滚珠丝杠杠螺母副副的型号号选择与与校核步步骤横向进给给系统计计算简图图如下：少图（图2-1 横横向进给给系统计计算简图图）231系系统脉冲冲当量及及切削力力的确定定 脉脉冲当量量是衡量量数控机机床加工工精度的的一个基基本技术术参数。经经济型数数控车床床、铣床床常采用用的脉冲冲当量是是0.00100.0005mmm/脉冲冲,根据据机床精精度要求求确定脉脉冲当量量,纵向向:0.01mmm/sstepp.232切切削力的的计算纵车外圆圆时主切切削力FFz(NN)按经经验公式式估算
15、：主切削力力:Fzz=0.67DDmaxx =00.677 （式22-1）横切端面面时主切切削力Fz可可取纵向向主切削削力的11/2：Fz=0.55 Fzz=26680NN按切削力力各分力力比例：Fz：F ：F =1：0.225：00.4 （式22-2）所以F =26680233滚滚珠丝杠杠螺母副副的设计计、计算算、和选选型滚珠循环环方式可可分为外外循环和和内循环环两大类类，外循循环又分分为螺旋旋槽式和和插管式式。珠丝杠滚滚副的预预紧方法法有：双双螺母垫垫片式预预紧，双双螺母螺螺纹式预预紧，双双螺母齿齿差式预预紧，单单螺母变变导程预预紧以及及过盈滚滚珠预紧紧等几种种。23311计算算进给牵牵引
16、力FFm(NN)横向导轨轨为燕尾尾形，计计算：FF （式22-3）其中F为为滑动导导轨摩擦擦系数：0.115-00.188取0.16，GG为溜板板及刀架架重力GGF23322计算算最大动动负载 CC= （式22-4）以上式中中：Loo为滚珠珠丝杠导导程，初初选Loo=5mmm;VVs为最最大切削削力下的的进给速速度，可可取最高高进给速速度的11/2-1/33，取11/2，即即Vs=0.33 ；ffw为运运转系数数，按一一般运转转取fww=1.2-11.5取取1.33；L为为寿命，以以10 转为11单位,T为额额定寿命命，可取取T=1150000hn LL= C=23333 滚珠丝丝杠螺母母副的
17、选选型根据机机械设计计手册，CCDM220055-2.5外循循环插管管式垫片片预紧导导珠管入入型埋入入滚珠丝丝杠副的的额定动动载荷884511N，可可满足要要求，选选定精度度为3级级。23344 传传动效率率计算 =tann /ttan( +) （式式2-55）式中. 为螺旋旋升角,根据初初选型号号查出 ， 滚滚动摩擦擦系数ff=0.00330.0044,摩擦角角取100。 =ttan /taan( +)=taan433/taan(44333+110)=0.965523355刚度度验算最大牵牵引力为为24225N，支支承间距距L=4450mmm，因因丝杠长长度较短短，不需需预紧，螺螺母及轴轴承
18、预紧紧。计算算如下：丝杠的拉拉压变形形量根据Fmm=18806NN，Doo=200mm，从从工厂的的滚珠丝丝杠样本本的图表表中查出出 /LL=4因此， =4 mm滚珠与螺螺纹滚道道接触变变形查资料： 因进进行了预预紧，所所以 。支承滚珠珠丝杠的的轴承的的轴向接接触变形形采用81102单单向推力力轴承（GGB3001-884），dd =44.6773，ZZ=122，d=15mmm；考虑到进进行了预预紧，所所以： = ；综合合以以上几项项变形量量之和：显然，此此变形量量已大于于定位精精度的要要求，应应该采取取相应的的措施修修改设计计，因横横向溜板板限制，不不宜再加加大滚珠珠丝杠直直径，故故采用贴贴
19、塑导轨轨减小摩摩擦力，贴贴塑导轨轨的摩擦擦系数在在0.00300.055之间，在在此取FF=0.04，从从而减小小最大牵牵引。重重新计算算如下：Fm=11.4从资料中中查出，当当Fm=11555N时时， ，因因此， = ， 不变。所以综合合几项变变形量之之和：。此此变形量量仍不能能满足要要求，如如果将滚滚珠丝杠杠再经过过预拉伸伸，刚度度还可以以提高四四倍，则则：，此变形形量可以以满足设设计要求求。23366稳定定校核：计算临界界负载：F （式22-6）其中：EE丝杠材材料弹性性模量，钢钢材：EE=200.6 N/ccm ；I为截截面惯性性矩，丝丝杠： ，为丝丝杠的内内径，LL为丝杠杠最大工工作
20、长度度（mmm），ff 为丝丝杠支承承方式系系数，因因为丝杠杠是一端端固定一一端简支支，查表表（2-7）得得f =2.00 所所以：图框：签：杂谈表（二-1）方式两端端自自由一端固定定一端自自由两端固定定两端简支支Fz0.2552.04.01.0，所以滚滚珠丝杠杠不会失失稳。23377滚珠珠丝杠副副的几何何参数：滚珠丝杠杠副型号号：CDDM20005-2.55；公称称直径dd =220；螺螺纹底径径 ；导导程 ；钢球直直径 ；丝杠外外径 ；旋环列列数 圈圈数；额额定动载载荷 ；额定静静载荷 ；接触触刚度 。螺母安装装尺寸：（图2-2内循循环滚珠珠丝杠副副安装连连接尺寸寸）D=455 DD3=7
21、70 D4=56 B=11 D55=5.8 D6=10h=6 L=78 L11=288 CC=4 A=3 M=MM624纵向滚滚珠丝杠杠螺母副副的副的的型号选选择雨校校核步骤骤纵向进给给系统计计算简图图如下：（图2-3纵向向进给系系统计算算简图）241最最大工作作荷载计计算滚珠丝杠杠的工作作载荷FFm（NN）是指指滚珠丝丝杠副的的在驱动动工作台台时滚珠珠丝杠所承受受的轴向向力，也也叫做进进给牵引引力。它它包括滚滚珠丝杠杠的走到到抗力及及与移动动体重力力和作用用在导轨轨上的其其他切削削分力相相关的摩摩擦力。由于原普普通CAA61440车床床的纵向向导轨是是三角形形导轨，则则用下面面计算工作载荷荷
22、的大小小。 Fmm=KFFL+ff(FFv+GG) （式式2-77）车削抗力力分析车削外圆圆时的切切削抗力力有FxxFyyFzz，主切切削力FFz与主主切削速速度方向向一致垂直向下下，是计计算机床床主轴电电机切削削功率的的主要依依据。切切深抗力力Fy与与纵向进进给垂直直，影响响加工精精度或已已加工表表面质量量。进给给抗力FFx与进进给方向向平行且且相反指指向，设设计或校校核进给给系统是是要用它它。纵切外圆圆时，车车床的主主切削力力Fz可可以用下下式计算算： Fz=0.667Dmmax =0.67 由金金属切削削原理知知：Fz:FFx:FFy=11:0.25:0.44 得 Fxx=13340(N
23、) FFy=221444(N)因为车刀刀装夹在在拖板上上的刀架架内，车车刀受到到的车削削抗力将将传递到到进给拖拖板和导导轨上，车车削作业业时作用用在进给给托板的的载荷FF1FFv和FFc与车车刀所受受到的车车削抗力力有对应应关系。因此，作作用在进进给托板板上的载载荷可以以按下式式求出： 托板上上的进给给方向载载荷 F11=Fxx=13340(N) 托板上上的垂直直方向载载荷 Fvv=Fzz=53360(N) 托板上上的横向向载荷 Fc=Fy=21444(NN)因此，最最大工作作载荷 Fm=KF +f(Fvv+G) （式式1-88） =1.115113400+0.04(53360+909.88)
24、 =17990.668(NN)对于三角角形导轨轨K=11.155, ff=00.0330.05,选f=0.04(因为是是贴塑导导轨)，GG是纵向横横向溜板板箱和刀刀架的重重量，选选纵向横向溜溜板箱的的重量为为75kkg,刀刀架重量量为155kg.242最最大动载载荷C的的计算滚珠丝杠杠应根据据额定动动载荷CCa选用用，可用用式3-4计算算： CC= ffmm （式式2-88）L为工作作寿命，单单位为110r，LL=600nt10;n为丝丝杠转速速（rminn）,nn=10000vvL00;v为为最大切切削力条条件下的的进给速速度（mmmiin）,可取最最高进给给速度的的1/221/3;LL0为
25、丝丝杠的基基本导程程，查资资料得LL0=122mm;fm为为运转状状态系数数，因为为此时有有冲击振振动，所所以取ffm=11.5.V纵向=1.559mmm/r14000r/minn=22226mmm/mminn纵向=v纵向向1/2/LL0=222261/22/122=922.755r/mmin L=60nnt/1106=600922.7551550000/1006=833.5则 CC= ffmFmm = 1.5117900.688=1117400（N） 初选选滚珠丝丝杠副的的尺寸规规格，相相应的额额定动载载荷Caa不得小小于最大大载荷CC;因此此有CaCC=1117400N另外例如如滚珠丝丝杠
26、副有有可能在在静态或或低速运运转下工工作并受受载，那那么还需需考虑其其另一种种失效形形式-滚滚珠接触触面上的的塑性变变形。即即要考虑虑滚珠丝丝杠的额额定静载载荷Cooa是否否充分地地超过了了滚珠丝丝杠的工工作载荷荷Fm,一般使使Coaa/Fmm=23.初选滚珠珠丝杠为为：外循循环，因因为内循循环较外外循环丝丝杠贵，并并且较难难安装。考考虑到简简易经济济改装，所所以采用用外循环环。因此初选选滚珠丝丝杠的型型号为型型CD66388-3.5-EE型，主主要参数数为Dw=44.7663mmm,Loo=8mmm,ddm=663mmm,=2o19 ，圈圈数列列数3.511243纵纵向滚珠珠丝杠的的校核 2
27、4311传动动效率计计算滚珠丝丝杠螺母母副的传传动效率率为=tgg/ttg(+)=tgg2o19/tgg(2oo19+100)=92% （式式2-99）24322刚度度验算 滚滚珠丝杠杠副的轴轴向变形形将引起起导程发发生变化化，从而而影响其其定位精精度和运运动平稳稳性，滚滚珠丝杠杠副的轴轴向变形形包括丝丝杠的拉拉压变形形，丝杠杠和螺母母之间滚滚道的接接触变形形，丝杠杠的扭转转变形引引起的纵纵向变形形以及螺螺母座的的变形和和滚珠丝丝杠轴承承的轴向向接触变变形。丝丝杠的拉拉压变形形量11:1=Fmll/EAA=17790.6822880/220.66100(311.5)2=0.00664mmm （
28、式22-100）滚珠与螺螺纹滚道道间的接接触变形形量22采用有有预紧的的方式，因因此用公公式 2=0.000133 （式式2-111） =00.00013 =00.00028mmm在这里 Fyyj =1/33Fm=1/3317790.68=5977N Z=dmm/Dww=3.1463/4.7763=41.53 Z=411.5333.511=1445.336丝杠的总总变形量量=1+2=00.00064+0.000288=0.00992mmm44所以丝杠杠很稳定定。25齿轮传传动比计计算已确定横横向进给给脉冲当当量 ，滚滚珠丝杠杠导程LLo=55mm，初初选步进进电机步步距角00.755 ，计计算
29、传动动比： （式式2-113）考虑到结结构上的的原因，不不能使齿齿轮直径径太大，以以免影响响溜板的的有效行行程，所所以，可可采用两两级齿轮轮降速：，因进进给运动动齿轮受受力不大大，模数数取m=2。26步进电电机的计计算和选选型561等等效传动动惯量计计算：传动系统统折算到到电机轴轴上的总总的转动动惯量JJ 可由由下式计计算： （式22-144）其中： 为步进进电机转转子的转转动惯量量 ；JJ1为齿齿轮Z11的转动动惯量 ；J22为齿轮轮Z2的的转动惯惯量 ；Js为为滚珠丝丝杠的转转动惯量 。参考同类类型机床床，初选选反应式式步进电电机1550BFF，其转转子的转转动惯量量为100 。J1= ；
30、J2= ；J3=代入上式式：考虑步进进电机与与传动系系统惯量量匹配问问题， ，基本本满足惯惯量匹配配的要求求。261电电机力矩矩的计算算机床在不不同的工工况下，其其所需转转距不同同，下面面分别按按各阶段段计算：261快速速穿戴启启动力矩矩M1)在快快速穿戴戴启动阶阶段，回回速力矩矩占的比比例较大大，具体体计算公公式如下下：启动加速速时间 =300ms， = 。2)折算算到电机机轴上的的摩擦力力矩Mff：3)附加加摩擦力力矩M00： （式22-155） （式式2-116）4)快速速移动时时所需力力矩5)最大大切削负负载时所所需力矩矩 ：从上面计计算可以以看出，MM起，MM快和MM切 三三种工况况
31、下，以以快速空空载启动动力矩最最大，所所以，以以此项作作为初选选步进电电机的依依据。查资料，当当步进电电机为五五项十拍拍时， 最大静静力矩 。按此最大大静力矩矩，1330BFF0011型反应应式步进进电动机机的最大大静转矩矩为9.31NNm。大大于所需需最大静静力矩，作作为初选选型号。下下面，进进一步考考核电机机启动频频率特征征和运行行矩频特特征。262步步进电机机空载启启动频率率和切削削时的工工作频率率：。（式22-177）根据机机电一体体化机械械系统设设计（机机械工业业出版社社），1130BBF0001型反反应式步步进电动动机允许许的最高高空载启启动频率率为30000HHZ，允允许的最最高
32、空载载运行频频率为1160000GZZ，所以以，必须须采用升升降速控控制和高高低压驱驱动电路路。263纵纵向齿轮轮及转矩矩的有关关计算1）有关关齿轮计计算，由由前面的的条件可可知：工作台重重量：WW=800kgff=8000N(根据图图纸粗略略计算)滚珠丝杠杠的导程程: LLo=112mmm步距角: =0.75/sttep脉冲当量量: pp=0.01mmm/sstepp快速进给给速度：Vmaax=22m/mmin所以,变变速箱内内齿轮的的传动比比i= = = =2.5 （2-18）齿轮的有有关参数数选取如如下: ZZ1=322 , ZZ2=400 ,模数mm=2mmm 齿宽宽 b=20mmm
33、压力力角=20齿轮的直直径 dd1=mzz1=232=64mmm d2=mzz1=240=80mmm d22=d1+2hha*=688mmd2=d2+2hha*=844mm两齿轮的的中心矩矩 a= = =772mmm2）转动动惯量计计算工作台质质量折算算到步进进电动机机轴上的的转动惯惯量:J1=W( )2=( )2 80 =00.4667kgg.cmm2 （2-19）对材料为为钢的圆圆柱形零零件,其其转动惯惯量可按按下式估估算: JJ=7.8110-44D4L kg.cm22 （2-20）式中 D-圆圆柱形零零件的直直径,ccm L-零件件的轴向向长度,cm所以,丝丝杠的转转动惯量量: JJ1
34、=7.8110-44+D4L1=7.8110-443.241440.33=111.4775 kg.cm223）齿轮轮的转动动惯量: =77.810-466.4442=2.6617 kgg.cmm2 =77.810-48842=6.339 kg.cm22电动机转转动惯量量很小,可忽略略。因此，折折算到步步进电机机轴上的的总的转转动惯量量J=(11/i22)（JJS+Jzz2）+Jz11+J11=(1/2.552)（111.4475+6.339）+2.6617+0.4467=5.9942 kgg.cmm2=599.422N. cm22表(二-2)：丝杠名义义直径/mm导程/mmm1m长丝丝杠的转转
35、动惯量量kg.cm22丝杠名义义直径/mm导程/mmm1m长丝丝杠的转转动惯量量kg.cm222040.944501035.77650.8441231.9982552.24460881.55862.0001078.0023054.9111274.99664.477708157.353559.26610150.4768.72212145.1388.3008010263.4940516.22912255.84615.4459010420.31815.11812392.7545626.11310012649.56824.55416615.161022.66320562.4450639.7751202
36、012333.933837.6642411444.600表(二-2)滚滚珠丝杠杠的转动动惯量4）所需需转动力力矩计算算快速空载载启动时时所需力力矩 M=Mammax+Mf+Mo最大切削削负载时时所需力力矩 M=Matt+Mff+Moo+Mtt快速进给给时所需需力矩M=Mff+Moo式中, Mammax-空空载启动动时折算算到电动动机轴上上的加速速度力矩矩; MMa-折算算到电动动机轴上上的加速速度力矩矩; MMf-折算算到电动动机轴上上的摩擦擦力矩; MMo-由丝丝杠预紧紧所引起起,折算算到电动动机轴上上的附加加摩擦力力矩; MMat-切切削时折折算到电电动机轴轴上的加加速力矩矩; MMt-折
37、算算到电动动机轴上上的切削削负载力力矩;Ma= 100-4N.m （22-211）式中, J-转动动惯量, kgg.cmm2 nn-丝杠转转速,rr/miin TT-时间常常数,ss当n=nnmaxx时 Ma=Mammax nnmaxx= = =4416.7 r/mmin MMamaax= 110-44=2.49NN.m当n=nnt时, Ma=mattnt= = = =224.888 r/mminMat= 10-4=00.06616NN.mMMf= = N.cm （2-22）式中 f-导轨上上的摩擦擦系数 nt-切切削加工工时的转转速，rr/miin; w-移动动不见的的重量，NN; Lo-丝丝杠导程程，cmm; i-传动动比； - 传传动效率率。当 =0.88， ff=00.166时， Mff= = 112.223 N.ccmMoo= (1- ) （2-23）式中， oo-丝杠未未预紧时时的效率率，取00.9 FOO