纵向切削力算工作负载

⑴ 切削力怎么计算

网上都是这个版本,并不是正确的,钻孔哪来的齿数?应该通过查询轴向力来计算

⑵ 钻床钻孔时切削力的计算

一切削力的来源，切削合力及其分解，切削功率
研究切削力，对进一步弄清切削机理，对计算功率消耗，对刀具、机床、夹具的设计，对制定合理的切削用量，优化刀具几何参数等，都具有非常重要的意义。金属切削时，刀具切入工件，使被加工材料发生变形并成为切屑所需的力，称为切削力。切削力来源于三个方面：
克服被加工材料对弹性变形的抗力；
克服被加工材料对塑性变形的抗力；
克服切屑对前刀面的摩擦力和刀具后刀面对过渡表面与已加工表面之间的摩擦力。
切削力的来源
上述各力的总和形成作用在刀具上的合力Fr(国标为F)。为了实际应用，Fr可分解为相互垂直的Fx(国标为Ff)、Fy(国标为Fp)和Fz(国标为Fc)三个分力。在车削时：
Fz——切削力或切向力。它切于过渡表面并与基面垂直。Fz是计算车刀强度，设计机床零件，确定机床功率所必需的。
Fx——进给力、轴向力或走刀力。它是处于基面内并与工件轴线平行与走刀方向相反的力。Fx是设计走刀机构，计算车刀进给功率所必需的。
Fy——切深抗力、或背向力、径向力、吃刀力。它是处于基面内并与工件轴线垂直的力。Fy用来确定与工件加工精度有关的工件挠度，计算机床零件和车刀强度。它与工件在切削过程中产生的振动有关。
切削力的合力和分力
消耗在切削过程中的功率称为切削功率Pm(国标为Po)。切削功率为力Fz和Fx所消耗的功率之和，因Fy方向没有位移，所以不消耗功率。于是
Pm=(FzV+Fxnwf/1000)×10-3
其中：Pm—切削功率（KW）；
Fz—切削力（N）；
V—切削速度（m/s）；
Fx—进给力（N）；
nw—工件转速（r/s）；
f—进给量（mm/s）。
式中等号右侧的第二项是消耗在进给运动中的功率，它相对于F所消耗的功率来说，一般很小(<1%～2%)，可以略去不计，于是Pm=FzV×10-3
按上式求得切削功率后，如要计算机床电动机的功率(PE)以便选择机床电动机时，还应考虑到机床传动效率。
PE≥Pm/ηm
式中：ηm—机床的传动效率，一般取为0.75～0.85，大值适用于新机床，小值适用于旧机床。
二切削力的测量及切削力的计算机辅助测试
在生产实际中，切削力的大小一般采用由实验结果建立起来的经验公式计算。在需要较为准确地知道某种切削条件下的切削力时，还需进行实际测量。随着测试手段的现代化，切削力的测量方法有了很大的发展，在很多场合下已经能很精确地测量切削力。切削力的测量成了研究切削力的行之有效的手段。目前采用的切削力测量手段主要有：
1.测定机床功率，计算切削力
用功率表测出机床电机在切削过程中所消耗的功率PE后，可按下式计算出切削功率Pm：
Pm=PEηm
在切削速度v为已知的情况下，利用Pm即可求出切削力F。这种方法只能粗略估算切削力的大小，不够精确。当要求精确知道切削力的大小时，通常采用测力仪直接测量。
2.用测力仪测量切削力
测力仪的测量原理是利用切削力作用在测力仪的弹性元件上所产生的变形，或作用在压电晶体上产生的电荷经过转换后，读出Fz、Fx、Fy的值。在自动化生产中，还可利用测力传感装置产生的信号优化和监控切削过程。
按测力仪的工作原理可以分为机械、液压和电气测力仪。目前常用的是电阻应变片式测力仪和压电测力仪。
3.切削力的计算机辅助测试
三切削力的经验公式和切削力估算
目前，人们已经积累了大量的切削力实验数据，对于一般加工方法，如车削、孔加工和铣削等已建立起了可直接利用的经验公式。常用的经验公式约可分为两类：一类是指数公式，一类是按单位切削力进行计算。
实践证明，切削力的影响因素很多，主要有工件材料、切削用量、刀具几何参数、刀具材料刀具磨损状态和切削液等。

⑶ 已知车削工件的最大直径转速和切削力 如何算机床功率

车削工件的最大直径d=100mm，工件转速n=300r/min，切削力为F=500N，试计算切削所需功率。

注：用题目所给的已知条件求机床功率是求不出来的。

切削所需功率——P；工件转速——n；工件直径——d。

这只是切削这个工件所需的功率，机床的功率远大于此！

⑷ 【数控车床纵向进给系统设计计算实例】 数控车床

科学技术

数控车床纵向进给系统设计计算实例

翁光助

浙江凯达机床股份有限公司 浙江 诸暨 311800

【摘 要】文中蔽族对于数控机床纵向进给系统设计计算过程作了详细论述。此设计的数控机床纵向进给系统符合产品设计要求，并达到了设计标准，对于相类产品的设计开发有一定的参考价值。

【关键词】数控车床 纵向进给 设计

数控机床是综合应用计算机、自动控制、自动检测及精密机械等高新技术的产物，是典型的机电一体化产品，是机械制造设备中具有高精度、高效率、高自动化和高柔性化等优点的工作母机。它的出现及所带来的巨大效益，引起世界各国科技界和工业界的普遍重视。发展数控机床是当前我国机械制造业技术改造的必由之路，是未来工厂自动化的基础。数控车床是数控机床的主要品种之一，数控机床的技术水平高低及其在金属切削加工机床产量和总拥有量的百分比是衡量一个国家国民经济发展和工业制造整体水平的重要标志，几十年来一直受到世界各国的普遍重视并得到了迅速的发展。

数控车床的进给驱动系统的设计包括：按照需要达到的加工精度要求，选择开环系统、半闭环系统和闭环系统其中之一；传动系统的设计，包括传动方式的选择；滚珠丝杆导程的确定，滚珠丝杆支承选择；伺服电动机的选择等过程。以下就是CK6160数控车床的纵向进给设计实例。

1 CK6160数控车床设计要求

主要技术参数： （1）床身上最大回转直径：600mm；（2）最大车削直径：600mm；（3）最大车削长度：1000mm（最大行程：1050mm）；（4）横向最大行程：350mm；（5）主电机功率：11kw；（6） 主轴最高转速：2500rpm；（7） X向/Z向参数：快速进给速度16m/8m/min，最小移动单位0.001mm，最小输入单位0.001mm；（8）其余：床身为矩形导轨，与其接触的工作台面贴塑。

F f ——导轨摩擦阻力，N。 F f =μW

μ——摩擦系数，对滑动导轨取0.04~0.05 W—— Z向工作台总重量

在各种切削方式下，丝杠轴向载荷： F 1=6900+0.05×2000=7000N F 2=3900+0.05×2000=4000N F 3=1400+0.05×2000=1500N 2.2.2 最小载荷F min

最小载荷F min 为数控机床空载时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。 此时，Fx =Fy =Fz =0。

F min =F4=μW =0.05×2000=100N 2.2.3最大工作载荷F max

最大载荷为机床承受最大切削力时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。

F max =F1=7000N

2.2.4当量载荷F m 与当量转速n m

当机床工作载荷随时间变化且此期间转谨脊速不同时：

F m =3

333

F 1×n 1×t 1+F 2×n 2×t 2+F 3×n 3×t 3

n 1×t 1+n 2×t 2+n 3×t 3

式中：t1、t2、t3分别为滚珠丝杠在转速n1、n2、n3下，所受轴向载荷分别是F1、F2、F3时的工作时间，见表3.1。

n m =n 1×t 1+n 2×t 2+n 3×t 3=50×20%+100×50%+500×30%=210r /min 70003×50×20%+40003×100×50%+15003×500×30%

210

=3293N F m =3

2、滚珠丝杠副的计算及选型

为了满足数控机床高进给速度、高定位精度、高平稳性和快速响应的要求，必须合理选择滚珠丝杠副，并进行必要的校核计算。

计算参数：

纵向工作台总重量 W=2000N 工作台Z 向最大行程 1050mm

纵向快速宏晌弊进给速度 Vxmax=8m/min 定位精度 ±0.01mm 重复定位精度 ±0.005mm 下表1给出了工作台的切削状况，以此为前提进行传动部件的设计。

表1 轴向受力状况

进给速度工作时间百分

切削方式 轴向力(N)

(r/min) 比％

强力切削 6900 50 20 一般切削 3900 100 50 精切削 1400 500 30 2.1 确定滚珠丝杠的导程t 根据机床传动要求、负载大小和传动效率等因素综合考虑确定导程t。先按机床传动要求确定，其公式为:

t =V x max in x max 式中：Vxmax ——Z向快速进给速度，mm/min；

i——传动比，因电机与滚珠丝杠副直接联接，i取1；

n xmax ——驱动电机最高转速，r/min。

由式t=16000/2000=8mm，取导程t=8mm。 2.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 2.2.1 工作载荷F

工作载荷F 是指数控机床工作时，实际作用在滚珠丝杠上的轴向作用力，其数值可用下列进给作用力的实验公式计算：

对于滑动导轨机床： F=Fzi +Ff

式中：Fzi ——Z方向上的切削分力，N；

2.3确定预期额定动载荷C am 2.3.1按预期寿命时间计算

F m f w

C am =3n m L h

100f a f c

式中： Fm ——滚珠丝杠副当量载荷，N； n m ——当量转速，r/min；

L h ——预期工作时间，取20000小时； f a ——精度系数，取0.9； f c ——可靠性系数，取1； f w ——负荷系数，取1.2。 所以，C am

=3×××

3239×1. 2

=22095N

100×1×0. 9

2.3.2按预期工作距离计算

C " am =f w ×F m ×s h /f a ×f c =1.2×3239×. 001/8/0. 9×1=2159N

式中：Ls——预期工作距离(Km)；其余参数与上述3.2.3.1中相同。

根据上述3.2.3.1、3.2.3.2式的计算结果，选取大数值为滚珠丝杠副的预期额定动载荷，即取预期额定动载荷C am =22095N。

2.4 确定滚珠丝杠最小螺纹底径d 2m

2.4.1估算滚珠丝杠的最大允许轴向变形量δm

δm ≤(3~4)×Δa =0. 00143mm δm ≤(4~)×Δc =0. 0022mm 式中：Δa——重复定位精度，0.005mm；

Δc——定位精度，0.01mm。

取δm 为0.0014=1.43μm。 2.4.2估算滚珠丝杠副的底径d 2m

由于，滚珠丝杠副的安装方式为一端固定，另一端游动： d 2m ≥a F L /=0.078×1337. 5/1. 43=23. 9mm

o

m

2010．2 14

科学技术

式中：α——支承方式系数，安装方式为一端固定，另一端游动时为0.078

δm ——估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量；

F 0——导轨静摩擦力，其中F 0=μ0W =0. 005×2000=100N ； L——两个固定支承点中心之间的距离，1337.5mm；

设计时，取d 2m =44mm： 2.5 确定滚珠丝杠副预紧力F p

F p =

17000

F max ==2333N 荷=预紧力+轴向载荷：即P=Fao +Fa

当量动载荷P=7000+4300=11300N

ξ

计算额定动载荷

"

C a =P

60nL h 60×50×20000

=11300×3=27232

N 10×i 10×2可知C r >C r ，所以所选择的轴承760208TN1符合要求。

4、滚珠丝杠的精度计算

K =

滚珠丝杠选择：

根据以上计算：预期额定动载荷Cam =22095N；d 2m =44mm；导程t=8mm。选择汉江机床有限公司丝杆导轨厂生产的FYND-5008-4型浮动内循环滚珠丝杠。滚珠丝杠的为公称直径为50mm；导程8mm；动载荷Ca =30107N；静载荷Cao =94637N；接触刚度2095(N/μm)；滚珠丝杠采用中预紧方式装配。且在上述计算中，预期额定动载荷Cam =22095N

2.6 滚珠丝杠校核

对上述所选取的FYND-5008-4型滚珠丝杠进行以下几个参数的校核验算：

2.6.1滚珠压杆稳定性计算

4

F c =K 1K 2105D 2/L 2c 1≥F a max

式中：K1——安全系数，水平安装取1/3；

D 2——丝杆底径=D0-0.6495l=50-0.6495×8=44.804mm； L c1——丝杆最长受压长度，1213mm;

F amax ——滚珠丝杆副受最大轴向力，7000N

F =K K 105D 4/L 2=1/3×15. 1×105×44. 8044/12132=182580≥F =7000

c

1

2

2

c 1

a max

滚珠丝杠的抗压刚度：

πd 2E

4L

5

式中：E —— 杨氏弹性模量，取2.1×10 N／mm

L——两个固定支承之间的距离，mm；

L≈行程＋安全行程＋两个余程＋螺母长度＋一支承长度 当导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中L 值分别为67.5mm 和1400mm,则：

πd 2E π×502×2. 1×105

K max =

4L

=

4×67. 5

=6108652. 4N /μm

K min =

πd 2E 4L

=

π×502×2. 1×105

4×1400

=294524. 3N /μm

滚珠丝杠螺母的接触刚度为：KC =2095/μm，滚珠丝杠用轴承

的轴向接触刚度K T =1180 N/μm。

算得最小机械传动刚度：

K 0mim =

11

==752. 9N /μm

最大机械1/K min +1/K C +1/K T 1/294524. 3+1/2095+1/1180

传动刚度：

K 0max =

1/K max

1

由上式右知Fc 远远大于Famax ，所以可行。

2.6.2 滚珠压杆极限转速计算 n =107fd /L 2

c

2

c 2

11

==754. 7N /μm

+1/K C +1/K T 1/6108652. 4+1/2095+1/1180

⎞1⎞⎛1⎟⎟=100⎜−⎟=0. 00032μm

⎝⎠⎠

因此得到因为机械传动装置所引起的定位误差：

δk =F 0⎜⎜

⎛⎝K 0min

−1

K 0max

式中：f——支承系数，取15.1；

D 2——丝杆底径=D0-0.6495l=50-0.6495×8=44.804mm； L c2——丝杆临界转速计算长度=1174.5mm;

7

n c =107fd 2/L 2c 2=10×15. 1×44. 804/1174. 52=4904r /min >nmax =2000r/min

2.6.3 校验dn 值

d n =50×2000=10000≤70000

max

式中：d0——丝杆公称直径mm；nnax ——丝杆最高转速，2000r/min

2.6.4 验算额定静载荷C0a

f s F max ≤C 0a

式中：f s ——静态安全系数，一般取1～2，有冲击及振动时取2～3，这里取2；

F max ——滚珠丝杆副受最大轴向力 C oa =2×7000N=14000N≤30107N。

3、滚珠丝杠支撑专用轴承的选型

支撑滚珠丝杠的专用轴承的选用计算过程如下：

对于任何所选用轴承型号，其基本额定动载荷Ca 值必须满足下式要求：

ξ

C a ≥C =P a

60nL h 10×i N

式中，i ——一组轴承中的轴承个数；

P —— 当量动载荷；

ξ—— 寿命指数，球轴承ξ＝3，滚子轴承ξ＝3.333; ′

L h ——预期使用寿命；

n —— 计算转速，单位为转／分。

可知所要选择的角接触球轴承的工作情况为：丝杠螺母轴用一对角接触球轴承背对背方式支承，另一端用深沟球轴承支承。当转速n＝50r／min，轴向载荷F a ＝7000N，有冲击，轴颈为直径40mm，

′

轴承预期使用寿命Lh ＝20000h，可靠度90％，脂润滑。根据这些情况可进行角接触轴承型号的选择计算。

首先，预选角接触球轴承方案进行计算，由手册查得轴承数据如下：

轴承的参数表

额定动载荷Ca 额定静载荷轴向刚度预载荷Fao

RaN/μm N N C oa N

760208TN1 37500 64000 1180 4300 轴承型号

D/mm40

其中F 0为摩擦力。因为本设计选用的是1级滚珠丝杠，其任意

300mm 的导程公差为±6μm，机床定位精度0.012mm/300mm。所以可以满足由于传动刚度所引起的定位误差小于(1/3~1/5)机床定位精度的要求。(当然，定位精度还可以通过数控系统补尝的方式进行校正。)

经以上验算，汉江机床有限公司丝杆导轨厂生产的FYND-5008-4型浮动内循环滚珠丝杠，符合设计要求。

5 伺服电机的选型

伺服电机的动态力矩一下子很难确定，我们往往先确定电机的静力矩。静力矩选择的依据是电机工作的负载，而负载可分为惯性负载和摩擦负载二种。单一的惯性负载和单一的摩擦负载是不存在的。直接起动时（一般由低速）时二种负载均要考虑，加速起动时主要考虑惯性负载，恒速运行进只要考虑摩擦负载。一般情况下，静力矩应为摩擦负载的2-3倍内好，静力矩一旦选定，电机的机座及长度便能确定下来（几何尺寸）。

所选用的伺服电机要驱动的负载扭矩主要计算如下： 5.1正常状况下电机驱动扭矩T m T m =Ta +Td +Tb

式中：Ta ——顺向切削扭矩；Td——预压扭矩；Tb ——轴承扭矩

5.1.1顺向切削扭矩Ta

mm

式中： Fb ——轴向负荷，(Fm +μW =3239+0.05×2000N)；

； l——丝杆导程；η1——机械效率（0.9-0.95）

5.1.2 预压扭矩Td

32930. 2××8mm Kp ×P ×l

2πη

1

T a =

F p ×l

=

(3239+100) ×8

=4723. 7N

2π×0. 9

Td =

=

=294. 6N

由于滚珠丝杠球轴承主要承受轴向载荷，因此其轴向当量动载

式中：Kp ——预压系数0.1-0.3；P——轴向负荷；l——丝杆

导程；

5.1.3轴承扭矩T b 查得T b =98Nmm 所以，正常状况下电机驱动扭矩：

T m =4723.7+294.6+98=5116.3Nmm=5.1163Nm 5.2 加速状况下电机驱动扭矩T’ T’=(J1+J2+J3)×α

152010．2

J 2=

1

W s 2g

1Dn 50=×18×=0. 57kgf . mm . sec 2

2×9800本文通过对数控车床系统设计中的一个部份进行了详尽的计算，为数控机床的开发设计提供了一种明确的计算的方法，对开发数控机床有一定的参考价值。

参考文献

[1] 机械设计实用手册编委会.机械工业出版社,2008.4年. [2] 精密滚动轴承（样本），洛阳轴承研究所，2009.

[3] 汉江精密滚珠丝杠（样本），汉江机床有限公司珠丝杠导轨厂，2008.

[4] 文怀兴，夏田.数控机床系统设计，北京：化学工业出版社，2005.5.

[5] 吴义荣,何超龙 .我国数控技术的现状及发展趋势[J].现代制造,2005，6（4）：75－76.

[6] 刘文信，孙学礼主编.机床数控技术[M].机械工业出版社,1995

[7] 现代制造工程，北京：现代制造工程杂志社,2008年第2期P1-4.

[8] 董爱梅.教学型微型铣床的机械系统设计[J].机械研究与应用,2005,4:76-79.

在模型中，位置P 24描述的是系统在接收到战场损毁报告进行二次敌情分析后的状态，这种二次分析属于比较简单的分析，也即对任务完成情况的一个判断。若通过分析，判断任务已经完成，则将情况上报即T 32；若通过分析，判断任务并未完成，则将打击后的信息转到敌情分析重新进行分析和火力分配、火力打击。因为二次敌情分析和敌情分析都是在团指挥所内部发生的，所以在系统模型中T 31属于辅助变迁，并不具备实际意义。另外需要说明的是，变迁T 0视为输入变迁，即能源源不断的输入托肯；变迁T 32则视为输出变迁，即能源源不断的吸收托肯。这几个辅助变迁时间区间都设为[0,0]，但为了体现其时间特性仍采用时间变迁表示。

式中： Ws ——丝杆重量kg；Dn——丝杆公称直径mm； 5.2.3负荷惯性矩计算（J3）

J 3=

W

g

l 22000/9. 882

=×=0. 03kgf . mm . sec

98002π2π

2

式中： W——工作台总重量kg；l——丝杆导程mm；

所以，加速状况下电机驱动扭矩： T’=(J1+J2+J3)×α=(1.3+0.57+0.03)×100=190kgf·mm=1.862Nm 5.3总电机扭矩T max

T max = Ta ＋T’=5.1163+1.862=6.9783Nm

取电机安全系数为2，则安全电机扭矩2T max =13.9566Nm 根据以上的计算：电安全机扭矩2T max =13.9566Nm。选择伺服电机：GK6080-6AC31，GK6交流永磁同步伺服电机，额定转速

-32

2000rpm，静转矩16Nm，转动惯量2.67×10kgm 。由于2Tmax=13.9566Nm

6、联轴器的选用

根据电机的转矩16NM以及两接口尺寸选择，易联的联轴器型

号为e-Link EL1-45 32/32：静转矩45Nm。

（上接第11页）

表2.1 变迁和位置描述的行为及状态

变迁 描述的行为 位置 描述的状态

T0 T1 T2 T3 T4～7

火力分配 导弹营接收命令 同时接收命令 高炮营接收命令 无实际意义

P0 P1,P2 P3,P4 P5 P6

火力分配完成 无实际意义 无实际意义

导弹营接收命令完成 高炮营接收命令完成

在全选择关系结构中，引入了一个并发关系结构，用以描述系统同时命令导弹营和高炮营进行打击的这一系统行为。同时增加了两个辅助用的汇合关系结构，增加了T 4～7四个辅助的瞬时变迁。在这个模型结构中位置P 1、P2、P3、P4都是辅助用的位置，并无实际的意义。通过增加这些辅助变迁和辅助位置，使得虽然全选择关系模型结构和单一选择模型结构发生了变化，但位置和对应的系统行为的状态并没有增加或减少。

在该模型结构中，T2描述的是导弹营和高炮营同时接收命令的

[4]

这一行为。对于T 2的使能时间计算如下：

若D (t 1)=⎡⎣EFT (t 3), LFT (t 3)⎤⎦，则 ⎣EFT (t 1), LFT (t 1)⎤⎦，D (t 3)=⎡

⎤D (t 2)=⎡max EFT t , EFT t , max LFT t , LFT t ()()()(){}{}1313⎣⎦假设变迁

T 1和T 3的使能时间分别为[10,25]和[8,20]，单位为秒。则根据上面的式子可以知道，T2的使能时间为[10,25]。

4、结语

本文以流程图与模型结构的对应关系为研究重点，给出了Petri 网建模过程中模型结构的一个建立过程。并通过一个外军防空团火力系统的建模，充分的证明了该构建方法的准确性及优越性。该建模方法为解决大型系统的模型建立的准确性提供了一种新的思路，

4

在C ISR 系统的建模及其他复杂系统的建模中，有较高的参考价值。

参考文献

[1]刘曙阳,程万祥.C3I系统开发技术.北京:国防工业出版社,1997.

[2]罗雪山,张维明.C3I系统理论基础.长沙:国防科技大学出版社,2000.

4

[3]苏伟.基于HLA 的C ISR 系统仿真设计方法与支持工具研究.国防科技大学硕士论文，2002.

[4]林闯.随机Petri网和系统性能评价.北京:清华大学出版设,2005.

3、基于时间Petri 网的防空团模型结构

根据上面的分析，可以得出该外军防空团火力打击系统的时间Petri 网模型如下图3.1所示。

图3.1 外军防空团火力打击系统模型

2010．2

16

⑸ 滚动丝杠的行程怎样计算

如果导程是5mm ，丝搏袜杠侍陆旋转一周，老银顷螺母向前行程则是5mm。
导程是10mm，旋转一周，螺母向前行程则是10mm。应该是这样的吧。

⑹ 如何计算切削功率

切削力一般通过两种方法获得：1）用测力仪测得；2）通过经验公式计算。
切削力的经验公式一般可从切削加工手册之类的书上找到，通常包含切削用量、刀具材料、工件材料、刀具几何角度、具体工况等条件，关键是找到合适的手册。
对于三面刃铣刀，其切削刃有三个，前刀刃是主切削刃，左右两侧刃是副切削刃，切削力主要由前刃承担。相同的，前刃消耗绝大多数切削功率。因此，首先，查手册，查得前刃的切削力经验公式，结合你的具体工况，计算出主切削力，然后根据公式：p=f×v=f×pi×d×n/1000，其中v是切削速度，d是刀具直径，n是主轴转速，p是切削功率，由此可得切削功率。

⑺ 丝杠的轴向切削力是什么用于计算扭矩

提问

网络知道 

怎样计算滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率

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1条回答



山东百联机床销售有限公司

知道合伙人 推荐于 2018-07-28

在机械设备里面，滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率的计算十分重要，这篇文章将介绍这方面的经验知识。
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速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1）
式中
Ta：驱动扭矩kgf.mm；
Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg， F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）；
I：丝杠导程mm；
n1：进给丝杠的正效率。
2
假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率：
Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.1，得Fa=0.1*1000*9.8=980N；
Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=980*5/5.9032≈830N.mm=0.83N.M
根据这个得数，可以选择电机功率。以台湾产某品牌伺服为例，查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5倍，满足要求）
当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。
若考虑加速情况，较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业内朋友指点）：
水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算：
实际驱动扭矩：T=(T1+T2)*e
T：实际驱动扭矩；
T1：等速时的扭矩；
T2：加速时的扭矩；
e：裕量系数。
等速时的驱动扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1）

⑻ 伺服电机的负载计算

负载转矩的计算，负载转矩的计算方法脊消加到伺服电机轴上的负载转矩计算公式，因机械而异。但不论何和折算到电机轴上的负载转矩。

通常,折算到伺服电机轴上的负载转矩可由下列公式计算：Tl=(F*L/2πμ)+TO。

一、伺服电机的负载计算公式中的符号含义：

l：折算到电机轴上的负载转矩(N.M);

F：裤汪轴向移动工作台时所需要的力;

L：电机轴每转的机械位移量(M);

To：滚珠丝杠螺母，轴承部分摩擦转矩折算到伺服电机轴上的值(

M：驱动系统的效率

F：取决于工作台的重量，摩擦系数,水平或垂直方向的切削力，是否使用了平衡块(用

无切削时:F=μ*(W+fg),切削时:F=Fc+μ*(W+fg+Fcf)。

(8)纵向切削力算工作负载扩展阅读：

一、伺服电机的负载计算举例：

按线性加减速时加速转矩计算如下:

Ta=(2πVm/60*104)*1/ta(Jm+JL)(1-e-ks。ta)

Vr=Vm{1-1/ta.ks(1-e-ksta)Ta加速转矩(N.M)Vm快速移动时的电机转速(r/min)Ta加速时间

(sec)Jm电机惯量(N.m.s2)儿负载惯量(N.m.s2)Vr加速转矩

二、选型计算：胡野仔

转速和编码器分辨率的确认。

电机轴上负载力矩的折算和加减速力矩的计算。

计算负载惯量，惯量的匹配，安川伺服电机为例，部分产品惯量匹配可达50倍，但实际越小越好，这样对精度和响应速度好。

再生电阻的计算和选择，对于伺服，一般2kw以上，要外配置。

电缆选择，编码器电缆双绞屏蔽的，对于安川伺服等日系产品绝对值编码器是6芯，增量式是4芯。

参考资料来源：网络-伺服电机

⑼ 液压负值负载解释

在液压系统设计中工作负载与系统的工作性质猜颂有关，它可能是定值，也可能是变值。一般工作负载是时间的函数，即Ft = f (t)，需根据具体情况分析决定。如机床进给系统，其工作负载就是沿进给方向的切削分力，若负载方向与进给方向相反，如穗备郑钻、镗、扩、攻丝时沿进给方向的切削力（亦称切削阻力）称正值负载。负载方向与进给方向相滚闷同，如顺铣的切削阻力称负值负载。切削阻力值的大小由实验测出或按切削力公式估算。

⑽ 设计数控车床时，纵横向的切削力如何确定

利用切削力公式，但是要考虑加工材料 切削量，刀具几何参数刀具材料，切削液，刀具磨损等，是一个较为复杂的理论，建议看金属切削原理。如果不是很严谨，可以直接用公式算出。

切削力计算的经验公式
通过试验的方法，测出各种影响因素变化时的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。在实际中使用切削力的经验公式有两种：一是指数公式，二是单位切削力。
1 ．指数公式
主切削力 (2-4)

背向力 (2-5)

进给力 (2-6)

式中 Fc ————主切削力（ N）；

Fp ———— 背向力（ N）；
Ff ———— 进给力（ N）；

Cfc 、 Cfp 、 Cff ———— 系数，可查表 2-1；
xfc 、 yfc、 nfc、 xfp、 yfp、 nfp、 xff、 yff、 nff ------ 指数，可查表 2-1。

KFc 、 KFp 、 KFf ---- 修正系数，可查表 2-5，表 2-6。
2 ．单位切削力

单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用 kc表示，见表 2-2。
kc=Fc/A d=Fc/(a p•f)=F c/(b d•h d) (2-7)
式中 AD -------切削面积（ mm 2）；

ap ------- 背吃刀量（ mm）；

f - ------- 进给量（ mm/r）；

hd -------- 切削厚度（ mm ）；
bd -------- 切削宽度（ mm）。
已知单位切削力 kc ,求主切削力 Fc
Fc=kc•ap•f=kc•hd•bd (2-8)
式 2-8中的 k c是指 f = 0.3mm/r 时的单位切削力，当实际进给量 f大于或小于 0.3mm /r时，需乘以修正系数 Kfkc。