设定选取FANUC 伺服电机型号为α12/3000i ，输出功率3Kw,最大输出扭矩12N ·M ，转速3000r/min,转动惯量0.0062Kgm 2。

①X 向丝杠导程t=1000v/n =1000x24/3000=8 mm工作台的转动惯量Jg Jg=M 22⎪⎭⎫ ⎝⎛πt =(250+500)X 22008.0⎪⎭⎫ ⎝⎛π≈0.00167 Kgm 2 M:工作台与工件的重量和t:导程②丝杠转动惯量JsJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X44X111.5/32≈23 Kgcm 2≈0.0023 Kgm 2 ρ:丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度③联轴器转动惯量J lJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X8.24X9.5/32≈31 Kgcm 2≈0.0031 Kgm 2 ρ: 联轴器密度d : 联轴器直径l : 联轴器长度总的转动惯量Jx=Jg+Js+Jl=0.00707 Kgm 231Jx<Jm=31X0.00707=0.00235<0.0062,符合惯性匹配要求故符合X 轴定载加速转速。

设定选取FANUC 伺服电机型号为α12/3000i ，输出功率3Kw,最大输出扭矩12N ·M ，转速3000r/min,转动惯量0.0062Kgm 2。

①Y 向丝杠导程t=1000v/n =1000x24/3000=8 mm工作台和滑座的转动惯量Jg Jg=M 22⎪⎭⎫ ⎝⎛πt =(250+500+360+13)X 22008.0⎪⎭⎫ ⎝⎛π≈0.0023 Kgm 2 M:工作台与工件及滑座、伺服电机的重量和t:导程②丝杠转动惯量JsJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X44X92.1/32≈18 Kgcm 2≈0.0018 Kgm 2 ρ:丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度③联轴器转动惯量J lJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X8.24X9.5/32=33 Kgcm 2≈0.0031 Kgm 2 ρ: 联轴器密度d : 联轴器直径l : 联轴器长度③加长杆转动惯量J jJ j =πρd 14l/32 +πρd 24l/32=229+0.29=3.08 Kgcm 2≈0.000308 Kgm 2总的转动惯量Jy=Jg+Js+Jl=0.007508 Kgm 231Jy<Jm=31X0.007508=0.0025<0.0062,符合惯性匹配要求,故符合Y 轴定载加速转速。

设定选取FANUC 伺服电机型号为α12/3000i ，输出功率3Kw,最大输出扭矩12N ·M ，转速3000r/min,转动惯量0.0062Kgm 2。

①Z 向丝杠导程t=1000v/n =1000x18/3000=6 mm主轴箱和滑座的转动惯量Jz Jz=M 22⎪⎭⎫ ⎝⎛πt = 2X(96+184+80+6+30)X 22006.0⎪⎭⎫ ⎝⎛π≈0.0007 Kgm 2 M:主轴箱、滑座、主轴电机、螺母座、主轴的总重量t:导程②丝杠转动惯量JsJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X44X103/32≈21 Kgcm 2≈0.0021 Kgm 2 ρ:丝杠密度d :丝杠直径l :丝杠长度③联轴器转动惯量J lJs=πρd 4l/32=3.14X7.8X 10-3X8.24X9.5/32≈33 Kgcm 2≈0.0033 Kgm 2 ρ: 联轴器密度d : 联轴器直径l : 联轴器长度总的转动惯量Jz=Jz+Js+Jl ≈0.0067Kgm 231Jz<Jm=31X0.0067=0.0022<0.0062,符合惯性匹配要求,故符合Z 轴定载加速转速。

最大扭矩计算：每齿进给量：a f=0.2mm/r 切削深度：a p=2mm 主轴转速n=600r/min 进给量：V f= a f zn=0.2x5x600=600mm/min 切削宽度：a w=72mm切削速度：V=πd0n/1000=3.14x80x600/1000=150.72m/min由机械加工工艺手册第一卷表9.4-10查得：C p=7550 xf=1 yf=0.75 uf=1.1 wf=0.2 qf=1.3 kfz=1Fz=C p a p xf a f yf a w uf z/(d0qf n wf)=7750x2x0.20.75721.1x5/(801.3x6000.2)=2384N扭矩M:M=F z d0/2000=2384x80/2000=95NM功率P：P=F z V/6x104=2384x150.72/60000=6KW由机械加工工艺师手册查表30-22得：不对称端铣的各分力为（逆铣）：水平方向：F h/F z=0.9F h=0.9F z=2145.6N垂直方向：F v/F z=0.7F v=0.7F z=1668.8NZ向： F a/F z=0.55F a=0.55F z=1312.85N不对称端铣的各分力为（顺铣）：水平方向：F h/F z=0.3F h=0.3F z=575N垂直方向：F v/F z=0.9F v =0.9F z =2145.6NZ 向： F a /F z =0.55F a =0.55F z =1312.85NX 向产生的加速度a x :a x =T X V ∆60=2.06024X =2m/s 2Y 向产生的加速度a y :a y =T X V ∆60=2.06024X =2m/s 2Z 向产生的加速度a z :a z =T X V ∆60=2.06018X =1.5m/s 2X 向滚珠丝杠选择（逆铣）：设选定滚珠丝杠选择副为FFZD-4008-3,公称直径40mm ，导程8mm ，丝杠外径38.6mm ，钢珠直径5mm ，底径34.9mm ，循环数3，基本额定动负荷19.8KN ，基本额定动静负荷51KN ，，刚度系数1004。

⑴确定当量载荷F m最大载荷F max:Fmax=Fh+μ·[(250+500)·g+Fa+Fv]+f=2145.6+0.015x[(250+500)X9.8+1312.85+ 1668.8]+20=2320Nμ: 摩擦系数f ：导轨滑块总阻力F h : 水平方向力F a : Z 向力最小载荷F min :F min =μ·250·g+250·a x =0.015x250X9.8+250X2=536.75N 当量载荷F m :F m =(2F max +F min )/3=(2X2320+536.75)/3=1725N⑵预定基本额定动负荷C am:C am =3t Ls fc fa fw Fm •••-103=3825065.09.021725103X X X -=18.6KN L s :预期形成250Kmf a :精度系数f c :可靠性系数f w :负荷系数⑶底径d 2m:dm ≧0.039m L F δ•max =0.03959642320X =26mm d 2m=1.3dm=1.3X26=34mmL: 滚珠螺母至滚珠丝杠固定端支撑的最大距离，详见样本表述 ⑷滚珠丝杠副的最大轴向变形δm ：δm =(1/3～1/4)重复定位精度=1/4X0.02=5μmδm =(1/4～1/5)定位精度=1/5X0.05=10μm取δm =5μm⑸滚珠丝杠副的预紧力F p:F p =1/3 F max =0.33X2320=766N⑹行程补偿值C 和预拉伸力F tC=118Δt ·L u ·10-6=118X2X812 X10-6=20μmΔt:温度变化值2。

C ～3。

CL u : 滚珠丝杠副的有效行程。

F t =1.95Δt ·d 2m=1.95X2X342=4508N ⑺滚珠丝杠副的螺纹长度ls :L s =L u +2L e =700+163+2X21=904mmL u :行程加螺母长度L e :余程详见滚珠丝杠副样本丝杠全长L=1115mm⑻电机选择:Ⅰ.由NSK 样本查得轴承总摩擦扭矩T 2为0.72Nm,有伺服电机样本查得电机静摩擦扭矩T d 为0.8Nm 。

滚珠丝杠副承受外加载荷摩擦F :F=f+(Fa+Fv)μ+μ·(250+500)·g=20+0.015X[(1312.85+1668.8)+(250+500)X9.8]=175N外加载荷产生的摩擦力矩T f:T f =ηπ•2Ft X10-3+T 2+T d =85.014.328175X X X X10-3+0.72+0.8=1.78Nm t: 滚珠丝杠副导程η：未预紧的滚珠丝杠副效率Ⅱ.加速扭矩T amax:传动系统转动惯量J :J=J m +J x =0.0062+0.00707=0.01327Kgm 2 J m : 电机转动惯量J x : X 向转动惯量T amax=Ta j n •••602π=2.06001327.0300014.32X X X X =21Nm T a:加速时间n:伺服电机最高转速Ⅲ.预紧力矩T p:T p=π2t Fp •221ηη-=14.32008.0766X X X 2285.085.01-=0.37Nm Ⅳ.切削负载扭矩T :X 轴进给力F x:Fx=F h +μ·[Fv+Fa+(250+500)·g]=2145.6+0.015X(1668.8+1312.85+750X9.8)=2300N 折算到电机轴的切削负载扭矩（等速时驱动扭矩）T : T=πη2t Fx •+T p+T f=85.014.32008.02300X X X +0.37+1.78=5.6Nm Ⅴ.电机工作的最大扭矩T max:T max =T+T max =5.6+21=26.6 Nm⑼传动系统刚度计算:Ⅰ.支撑轴承的组合刚度K bo:3列组合轴承K bo1=1520N/μm2列组合轴承K bo2=1030N/μmK b = K bo1+K bo2=1520+1030=2550N/μm Ⅱ.滚珠丝杠副抗压强度:最小抗压强度K smin =6.6122L d ·102=6.6X 964342102=792N/μm 最大抗压强度K smax =6.6()0101224L L L L d -••·102=6.6X ()1539641534109643422-X X X =1482N/μm L 1:两支撑间的跨距L 0：详见滚珠丝杠样本表-2，两端固定形式接触强度K c 由样本查得:K c =k 3/11.0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛a p C F = 1004X 3/1198001.0766⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛X =732N/μmK:刚度值，详见滚珠丝杠样本 F p :滚珠丝杠副预紧力C a: 基本额定动负荷C a, 详见滚珠丝杠样本 Ⅲ.刚度验算及精度选择: m in 1K =min 1s K +b K 1+c K 1=7921+22501+7321=0.003 K min =333N/μm man K 1=sman K 1+b K 1+c K 1=14821+22501+7321=0.0025 K max =400N/μm计算摩擦力F 0:F 0= f+μ·(250+500)·g=20+0.015X750X9.8=130.25N 验算传动系统刚度K min1:K min1≥反向差值06.1F =1225.1306.1X =17N/μm K min =333N/μm ≥K min1传动系统刚度引起的定位精度误差δk : δk = F 0⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-max min 11K K =130.25X(0.003-0.0025)=0.07μm 精度确定:V 300P =0.85X 定位精度-δk =0.8X50-0.07=39.3μm考虑到实际情况与计算的差别因而取V 300P =29μm⑽验算临界压缩载荷F最大载荷F max =2320N < 预拉伸力F t =4508N ⑾验算临界转速n cn c =f 222c L d 107=21.9X 281134X107=11320 n/min n c >3000 n/min⑿D n 值验算：D n =D pw ·n max =41.1X3000=124200 r/min >7000 r/minD pw: 滚珠丝杠副的节圆直径⒀基本轴向额定静载荷C 0a: f s ·F max =3X2320=6960 NC 0a =51KNf s ·F max < C 0aF max:最大轴向载荷f s: 静态安全系数⒁压曲负载PP=md 4X104/L 2=19.9X344X104/8112=404322N ⒂强度校验[]≥•••2241d πσF max[]=σ1570～1960MPa N X X X 14247123414.34115702= > F max =2320Y 向滚珠丝杠选择（顺铣）：设选定滚珠丝杠选择副为FFZD-4008-3,公称直径40mm ，导程8mm ，丝杠外径38.6mm ，钢珠直径5mm ，底径34.9mm ，循环数3，基本额定动负荷19.8KN ，基本额定动静负荷51KN ，，刚度系数1004。