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1、·218·《机床与液压》20051No11数控机床滚珠丝杠副的选择与计算周燕(湖南省煤矿机械厂,湖南涟源417103)摘要:本文较详细地介绍了数控机床伺服进给系统中滚珠丝杠副的选择与计算。该方法也可作为其它机械用滚珠丝杠副选用和计算的参考。关键词:数控机床;滚珠丝杠副;选择计算中图分类号:TG659文献标识码:B文章编号:1001-3881(2005)1-218-2SelectionandCalculationofBall-screwPairsforCNCMachineToolsZHOUYan(C
2、oalMineMechanicalPlantofHunan,Lianyuan417103,China)Abstract:Selectionandcalculationofball-screwpairsinthedesignoffeedsysteminCNCmachinetoolswasintroduced.Thismethodcanbeappliedintheselectionandcalculationofball-screwpairsforothermachines.Keywords:CNCm
3、achinetools;Ball-screwpairs;Selectionandcalculation作为传动滑动丝杠的进一步延伸发展,滚珠丝杠载荷。在实际运用中额定动载荷值可按下式计算由于其高效率、温升少、高精度、高速度、高刚性、fhfdfHC=Pd(2)可逆性、长寿命、低能耗、同步性、高灵敏度、无间fn隙、维护简单等优点而在当代数控机床进给伺服机构式中:fh为寿命系数,按滚珠丝杠预期寿命选取;fd中得到广泛应用,为了满足数控机床高进给速度、高为载荷性质系数,按工作载荷性质选取;fH为动载荷定位
4、精度、高平稳性和快速响应的要求,必须合理选硬度影响系数,按滚珠及滚道表面硬度选取;fn为转择滚珠丝杠副,并进行必要的校核计算。速系数,按丝杠平均转速nd选取;Pd为平均轴向载滚珠丝杠的选择包括其精度选择、尺寸规格荷。(包括导程与公程直径)、支承方式等几个方面的内不同工况下,平均轴向载荷及平均转速计算方法容。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷或额定静载有多种,对加工中心而言,可认为属通用型设备,针荷来表示,在加工中心的设计中一般按额定动载荷来对的是不同的用户和不同的工况,其工作条件及所占确定滚珠丝杠副
5、的尺寸规格,对细长而又承受压缩载工作时间并无一定规律,平均轴向载荷及平均转速可荷的滚珠丝杠作压杆稳定性核算;对转速高,支承距按下面公式计算为离大的滚珠丝杠副作临界转速校核;对精度要求高的Pd=(2Pmax+Pmin)/3(3)滚珠丝杠作刚度校核;对数控机床,需核算其转动惯nd=(2nmax+nmin)/3(4)量;对全闭环系统,需核算其谐振频率。式中:Pmax最大轴向载荷;nmax为最高转速;Pmin为最1滚珠丝杠副选择计算小轴向载荷;nmin为最小转速。111精度选择最小轴向载荷为工作台和工件作
6、用下的导轨摩擦滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度,力,最大轴向载荷的计算即为机器承受最大负荷时滚在滚珠丝杠精度参数中,其导程误差对机床定位精度珠丝杠副的传动力,它为切削力在滚珠丝杠轴向的分影响最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意力与导轨摩擦力之和(此时导轨摩擦力是由工作台、300mm行程变动量V300p应小于目标设定位的定位精工件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向度值的1/3～1/2,在最后精度验算中确定。的分量共同引起。112丝杠导程的确定在计算出额定载荷后,可按额定动载荷从样本
7、中丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最选取滚珠丝杠的公称直径和型号。高速度为vmax、伺服电机的最高转速nmax及电机与丝丝杠安装方式的选择包括丝杠支承方式和丝杠专杠的传动比i来确定,基本丝杠导程应满足下式为:用轴承的选择,滚珠丝杠不同的支承方式对丝杠的刚v度、回转精度,临界转速有很大的影响,一般根据丝maxPE(1)i×nmax杠的长度、回转精度、刚度要求及转速选择不同的安113按额定动载荷初步确定滚珠丝杠规格装方式。滚珠丝杠副设计时一般按额定动载荷来确定滚珠2滚珠丝杠副的校核计算丝杠副的
8、尺寸规格。额定动载荷是指一批相同规格的211压杆稳定性校核滚珠丝杠经过运转一百万次后,90%的丝杠副(螺轴向固定的长丝杠在承受压缩负载时,应校核其纹表面或滚珠)不产生疲劳剥伤(点蚀)时的轴向压杆稳定性,临界压缩载荷按下式进行校核计算:©1995-2005TsinghuaTongfangOpticalDiscCo.,Ltd.Allrightsreserved.《机床与液压》20051No11·219·2f1πEI引起的弹性变形为:Fcr=2K1EFmax(5)L0δ=Ff/K(10)
