ca6140机床主运动系统改造加工复杂螺杆
根据所给的螺杆，螺杆上有三段不同的梯形螺纹，通过对CA6140车床主传动与进给系统进行设计，验证主传动的切削刚度。本设计主要对螺杆车床的进给系统进行设计，对X-Y工作台进行设计改造，然后在上面完成加工任务。本设计包含了很多部件，其中主要包含了燕尾导轨、滚珠丝杠螺母副，以及伺服电动机等部件。本设计以CA6140车床为基础，在此基础上对它的进给系统进行设计。详细设计进给传动系统，包括伺服电机的选用，滚珠丝杠的设计等，对各个零部件进行计算与选用，最后绘制出整体装配图和主要零件图。关键词 CA6140车床，进给系统，伺服电机，滚珠丝杠
目 录
1 绪论 1
1．1 课题背景及意义 1
1．2 设计主要任务 1
2 进给系统设计 1
2．1 总体方案设计 1
2．2 伺服电机设计 4
2．3 滚珠丝杠副 11
2．4 滚珠丝杠副设计 12
2．5 联轴器简介 17
2．6 联轴器选择 18
2．7 联轴器校核 18
3 导轨设计 19
3．1 导轨概述 19
3．2 距离额定寿命的计算 20
3．3 小时额定寿命的计算 21
3．4 产品选型 21
3．5 滑块承受工作载荷FMAX计算及导轨型号的选取 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 绪论
1．1 课题背景及意义
制造业在我国地位很高，对我国经济发展有很大作用。上世纪末，机械制造业为发达国家创造出了巨大的财富。近二十年来，我国在制造业发展上投入很多，使得我国制造业有了较大发展。在19世纪中叶，随着第二次工业革命的开展，西方发达资本主义国家的制造业开始引领世界。所以，我们的国家与它们相比较还有一段距离，并且毫不客气的说，差距还不小，这就迫使我们，要想成为发达国家，我们还要致力于发展制造业，提高其在国际上的地位和知名度，更大发挥制造业对我国的经济发展的作用，造福人民。
车床，是用于进行车削加工的机床，车床上主要能够 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
加工各种回转表面，其中某些车床还能加工螺纹面。在车床上使用的刀具主要有车刀，各类孔加工刀具（如钻头，扩孔钻，绞刀等）以及螺纹刀具等。
本次设计的是螺杆车床的进给系统的设计，进给范围是参照CA6140的加工范围，最大加工长度为1500mm，最大回转直径为400mm。本设计采用的进给系统是步进电机加丝杆螺母机构和导轨来实现。
1．2 设计主要任务
进给系统的设计非常重要，对CA6140车床来说，它的进给系统主要由传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件组成，为零件加工提供动力，保证刀具按照指定路线进行加工。首先要选择合理的电动机，然后对机床的丝杠进行改造设计，满足加工要求。CA6140车床最大加工长度为1500mm，最大回转直径为400mm，主电动机功率7.5千瓦，溜板快移电动机功率0.37千瓦。设计进给系统，选择合适的电机；设计滚珠丝杠副，燕尾槽导轨，完成设计后要进行强度校核，绘制出各部分的零件图，进行装配，绘制出装配图。
2 进给系统设计
2．1 总体方案设计
2.1.1 概述
在加工时，各转速取决于加工所使用的刀具和被加工工件的材料，刀具的装夹和磨损也要考虑在里面。单位时间内，进给速度越快，加工的效率就越高，但刀具的磨损速度也就越快。选择合理的刀具，刀具的切削用量，制定正确的工序，这些对加工工艺来说也是非常重要的。
车床进给系统的具体参数如下：
最大加工长度：1500毫米；
床身上最大工件回转半径：400mm；
主轴内孔直径：48毫米；
主轴转速正转：24级，反转：12级；
工作台表面滑动摩擦系数：0.5；
溜板及刀架纵向快移速度：4m/min；
主电动机功率：7.5kw；
最高运动速度：3000mm/min；
溜板快移电动机：0.37kw。
2.1.2 机械系统设计
车床是车刀做直线运动工件做旋转运动的机床，主要加工回转体如轴类零件、盘类零件。车床还可以钻孔、扩孔、攻牙、铰孔、滚花、车螺纹等。它是机械加工中最常用的一种机床。从车床引申出来的有铣床和钻床，都是通过旋转的原理。普通机床已经诞生了有200多年，随着电子科学的发展，将电子与机械统一结合在一起，发展成了新型的数控机床，在传统的机床上有较大的进步，但是数控机床的造价要比普通机床的造价高很多。普通车床是机床中常用的一种，普通机床使用率较高，卧式车床是机床主轴水平放置。普通车床的零部件包括：主轴箱主要用于主轴的传动；进给箱用于金属切削加工的直线进给；溜板箱、刀架主要安装车削的刀具；尾架用于对工件的端部进行夹紧；床身用于承载机床的整体重量。
此设计的具体要求如下：
/
图2.1 加工螺杆尺寸
根据所给的要求，为三段螺距不同的螺杆，需要用一把刀具完成，三段螺杆的公称直径都为100mm，唯一不同的就是螺距和长度不同，因此需要对进给系统进行设计，这样就可以实现三段螺距不同的加工，进给系统主要是刀具完成横向和纵向的直线运动，可以实现刀具的进给的直线运动的系统的机构有齿轮齿条机构、滚珠丝杆机构和液压缸，下面对齿轮齿条、滚珠丝杠和液压缸是常用的可以实现直线平移的装置，下面分述之：
1）滚珠丝杠
滚珠丝杠的一个优势是可以实现无间隙传动，而且传输平稳且精度高。但是鉴于其不能自动锁定竖直方向进给，因此一般用于非标行业。
2）齿轮齿条
齿轮齿条能够把齿轮的旋转运动给转化为齿条的直线运动的特点，所以齿轮齿条传动能够获取的传动比较大，传动的效率也高。而且能够获取的移动速度大，具有较高的刚度，可以实现自锁，缺点是传动不够平稳，传动精度较低。选齿轮齿条传递动力时，由于齿轮与齿条存在齿侧间隙，需要采取方法来消除，来改善传动精度，常用的方法是采用双片将齿槽的两侧贴近，可以达到消除齿侧间隙的作用。当载荷较大时齿轮需要加厚，增加轮齿的强度。齿轮齿条的优点是载荷较大，不足是定位不准，直线运动速度低，轮齿因为接触常有磨损，磨损后必须及时弥补否则可能造成较大误差。
3）液压缸
目 录
1 绪论 1
1．1 课题背景及意义 1
1．2 设计主要任务 1
2 进给系统设计 1
2．1 总体方案设计 1
2．2 伺服电机设计 4
2．3 滚珠丝杠副 11
2．4 滚珠丝杠副设计 12
2．5 联轴器简介 17
2．6 联轴器选择 18
2．7 联轴器校核 18
3 导轨设计 19
3．1 导轨概述 19
3．2 距离额定寿命的计算 20
3．3 小时额定寿命的计算 21
3．4 产品选型 21
3．5 滑块承受工作载荷FMAX计算及导轨型号的选取 22
结 论 23
致 谢 24
参 考 文 献 25
1 绪论
1．1 课题背景及意义
制造业在我国地位很高，对我国经济发展有很大作用。上世纪末，机械制造业为发达国家创造出了巨大的财富。近二十年来，我国在制造业发展上投入很多，使得我国制造业有了较大发展。在19世纪中叶，随着第二次工业革命的开展，西方发达资本主义国家的制造业开始引领世界。所以，我们的国家与它们相比较还有一段距离，并且毫不客气的说，差距还不小，这就迫使我们，要想成为发达国家，我们还要致力于发展制造业，提高其在国际上的地位和知名度，更大发挥制造业对我国的经济发展的作用，造福人民。
车床，是用于进行车削加工的机床，车床上主要能够 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072#
加工各种回转表面，其中某些车床还能加工螺纹面。在车床上使用的刀具主要有车刀，各类孔加工刀具（如钻头，扩孔钻，绞刀等）以及螺纹刀具等。
本次设计的是螺杆车床的进给系统的设计，进给范围是参照CA6140的加工范围，最大加工长度为1500mm，最大回转直径为400mm。本设计采用的进给系统是步进电机加丝杆螺母机构和导轨来实现。
1．2 设计主要任务
进给系统的设计非常重要，对CA6140车床来说，它的进给系统主要由传动机构、运动变换机构、导向机构、执行件组成，为零件加工提供动力，保证刀具按照指定路线进行加工。首先要选择合理的电动机，然后对机床的丝杠进行改造设计，满足加工要求。CA6140车床最大加工长度为1500mm，最大回转直径为400mm，主电动机功率7.5千瓦，溜板快移电动机功率0.37千瓦。设计进给系统，选择合适的电机；设计滚珠丝杠副，燕尾槽导轨，完成设计后要进行强度校核，绘制出各部分的零件图，进行装配，绘制出装配图。
2 进给系统设计
2．1 总体方案设计
2.1.1 概述
在加工时，各转速取决于加工所使用的刀具和被加工工件的材料，刀具的装夹和磨损也要考虑在里面。单位时间内，进给速度越快，加工的效率就越高，但刀具的磨损速度也就越快。选择合理的刀具，刀具的切削用量，制定正确的工序，这些对加工工艺来说也是非常重要的。
车床进给系统的具体参数如下：
最大加工长度：1500毫米；
床身上最大工件回转半径：400mm；
主轴内孔直径：48毫米；
主轴转速正转：24级，反转：12级；
工作台表面滑动摩擦系数：0.5；
溜板及刀架纵向快移速度：4m/min；
主电动机功率：7.5kw；
最高运动速度：3000mm/min；
溜板快移电动机：0.37kw。
2.1.2 机械系统设计
车床是车刀做直线运动工件做旋转运动的机床，主要加工回转体如轴类零件、盘类零件。车床还可以钻孔、扩孔、攻牙、铰孔、滚花、车螺纹等。它是机械加工中最常用的一种机床。从车床引申出来的有铣床和钻床，都是通过旋转的原理。普通机床已经诞生了有200多年，随着电子科学的发展，将电子与机械统一结合在一起，发展成了新型的数控机床，在传统的机床上有较大的进步，但是数控机床的造价要比普通机床的造价高很多。普通车床是机床中常用的一种，普通机床使用率较高，卧式车床是机床主轴水平放置。普通车床的零部件包括：主轴箱主要用于主轴的传动；进给箱用于金属切削加工的直线进给；溜板箱、刀架主要安装车削的刀具；尾架用于对工件的端部进行夹紧；床身用于承载机床的整体重量。
此设计的具体要求如下：
/
图2.1 加工螺杆尺寸
根据所给的要求，为三段螺距不同的螺杆，需要用一把刀具完成，三段螺杆的公称直径都为100mm，唯一不同的就是螺距和长度不同，因此需要对进给系统进行设计，这样就可以实现三段螺距不同的加工，进给系统主要是刀具完成横向和纵向的直线运动，可以实现刀具的进给的直线运动的系统的机构有齿轮齿条机构、滚珠丝杆机构和液压缸，下面对齿轮齿条、滚珠丝杠和液压缸是常用的可以实现直线平移的装置，下面分述之：
1）滚珠丝杠
滚珠丝杠的一个优势是可以实现无间隙传动，而且传输平稳且精度高。但是鉴于其不能自动锁定竖直方向进给，因此一般用于非标行业。
2）齿轮齿条
齿轮齿条能够把齿轮的旋转运动给转化为齿条的直线运动的特点，所以齿轮齿条传动能够获取的传动比较大，传动的效率也高。而且能够获取的移动速度大，具有较高的刚度，可以实现自锁，缺点是传动不够平稳，传动精度较低。选齿轮齿条传递动力时，由于齿轮与齿条存在齿侧间隙，需要采取方法来消除，来改善传动精度，常用的方法是采用双片将齿槽的两侧贴近，可以达到消除齿侧间隙的作用。当载荷较大时齿轮需要加厚，增加轮齿的强度。齿轮齿条的优点是载荷较大，不足是定位不准，直线运动速度低，轮齿因为接触常有磨损，磨损后必须及时弥补否则可能造成较大误差。
3）液压缸
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