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数控龙门加工中心X轴滚珠丝杠的计算
Apr 6, 2021  来源:安阳鑫盛机床股份有限公司  作者: 肖软生


     摘要: 在数控机床设计过程中,需要进行大量计算。以 XK231240 - CA001 型专用数控龙门加工中心为例,对 X 轴滚珠丝杠的轴向铣削力和额定动载荷进行了计算,并对其刚度进行了校核。
  
    关键词: 数控机床 加工中心 滚珠丝杠 计算

  
     在车床生产中,床鞍是关键部件,其生产工序较复杂,按传统加工工艺,需要几十道工序。为了满足生产需求,降低成本,公司决定研制专用机床,缩短工艺流程,提高加工质量XK231240 CA001 型专用龙门加工中心是床鞍加工用三序专用机床。滚珠丝杠的设计中,切削力的计算是重点。笔者通过对 X 轴滚珠丝杠轴向铣削力进行计算,求出滚珠丝杠的额定动载荷。选取滚珠丝杠主参数并设计轴端尺寸,最后对滚珠丝杠进行刚度校核。
  
    1 、轴向切削力计算
  
    床鞍加工图如图 1 所示,主要完成粗糙度 Ra0.8μm 燕尾平面、粗糙度 Ra12.5 μm 空刀槽、粗糙度 Ra6.3 μm 两侧面的加工,还有其它钻孔、攻丝等工序。

   

 图 1 床鞍加工图

  
     燕尾平面加工图如图 2 所示。采用直径 350 mm的 55°成型燕尾盘铣刀,两侧燕尾平面一次铣削成型。

  
      
      
 
  

图 2 燕尾平面加工图
 
  

图 3 床鞍两侧面加工图

  
          
 
     2 、滚珠丝杠计算

          
  
      
  
      通过以上计算得到滚珠丝杠一个工作循环内的负载条件,见表 1。
  
表 1 滚珠丝杠一个工作循环内负载条件
 
  

  
      
  
      查滚珠丝杠技术手册,滚珠丝杠型号选取为 80 -20B2 - FDW - 5008 - 5619 - P4,其 额 定 动载 荷 C 为161 533 N,C'小于 C。笔者只考虑龙门加工中心作为专用机床加工铸件,若作为通用机床加工钢件材料,则滚珠丝杠向上选取两档型号。
  
     3 、滚珠丝杠刚度校核
  
     
位误差( 0. 013 mm) ,滚珠丝杠刚度满足要求。
 
  

图 4 滚珠丝杠订货图

  
      4、 结束语
  
      通过设计计算,X 轴滚珠丝杠型号选取为 80 -20B2 - FDW - 5008 - 5619 - P4,具体订货图如图 4 所示。该滚珠丝杠装配于 XK231240 - CA001 型龙门加工中心后,经过 2 a 多使用,工作台运转平稳,精度完全满足工艺要求。

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