【文章內(nèi)容簡介】 =。 其中，“ +”用于拉伸時(shí)，“ — ”用于壓縮時(shí)。 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 11 Δ P0 = 177。 177。= AE PF m = 177。 106cm 滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化量Δ P1 很小，可以忽略不計(jì)，即Δ P1 =Δ P0，所以導(dǎo)程變形總量誤差 Δ P 總 =00 ΔΔ PP P總 式中 Δ P 總 —— 縱向最大行程，由《機(jī)床說明書》可知， P 總 =900mm=90cm。 則 Δ P 總 = 106μ m = 12. 2μ m （ 313） 由《機(jī)床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為 900mm，且絲杠精度等級(jí)為 3級(jí)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)說明說手冊(cè)》電子版，縱向行 程允許的行程變動(dòng)量為 17μ m， CDM40006— 5 的Δ P總為 m 17μ m,故剛度足夠。 3）穩(wěn)定性校核。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負(fù)載荷 Fk≥ Fmax。 根據(jù)公式 Fk = KL EIfk 2π2 （ 314） 式中 kf —— 絲杠的支撐方式系數(shù)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， kf =（雙推支撐） E—— 材料彈性模量，對(duì)于鋼， E=104 MPa L—— 絲杠兩支撐端距離，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， CDM4006— 5絲杠兩支撐端距離為 1600mm =160cm； K—— 滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 K = 1/4。 I—— 截面慣性矩。 I = 464πd ， 其中 d =（ d0 – ） （ 315） 式中 d0—— 滾珠絲杠的公稱直徑， d0 = 40mm=4 cm； Dw—— 滾珠絲杠的滾珠直徑， Dw ==。 則 I =64π (4 – ?)4CM4 = CM4 （ 316） Fk = NN 2987941160 2 62 = （ 317） 縱向齒輪傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)比計(jì)算公式： CA6140 普通車床的數(shù)控改造 12 i=0θδ360Pbp? （ 318） 其中，δ p =； b? 參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 b? = ? Po =6 mm，則 i= = （ 319） 可初選齒輪的齒數(shù)比為 i= 403221 =ZZ 齒輪材料采用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024 型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 =iη 。 由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗(yàn)公式可知，齒寬 b =20mm，則分度圓直徑分別為： mmmmmZd 6423211 === （ 320） mmmmmZd 8024022 === （ 321） 中心距為： ? ? ? ? 722 403222 21 ?????? mmZZma （ 322） 橫向滾珠絲杠的選用與設(shè)計(jì) （ 1）切削力的計(jì)算。 因?yàn)闄M向進(jìn)給量為縱向的 1/3~1/2，取 1/2，則橫向主軸切削力約為縱向的 1/2. NNF z 172 8345 621 == 由《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知，其經(jīng)驗(yàn)公式為： ZyZx FFFF , == 式中 Fx—— 橫切端面時(shí)的進(jìn)給力； Fy—— 背向力。 NNFF ZX 8 6 41 7 2 === （ 323） NNFF ZY === （ 324） (2)滾珠絲杠設(shè)計(jì)計(jì)算 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 13 滾珠絲杠的選型的方案可以參考縱向滾珠絲杠的設(shè)計(jì)選型，方案來設(shè)計(jì)。即： ①螺紋滾道型面的選型：單圓弧型面、雙圓弧型面。 ②滾珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、 外循環(huán)。 ③軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、螺紋式、齒差式。 （ 3）計(jì)算進(jìn)給牽引力 Fm（ N）?？筛鶕?jù)《機(jī)床設(shè)計(jì)手冊(cè)》中進(jìn)給牽引力的試驗(yàn)公式計(jì)算， 橫向?yàn)檠辔膊蹖?dǎo)軌，則 ? ?GFFfFF XZYm ???? （ 325） 則 ? ?? ? NNF m 1 0 06 0 08 6 421 7 2 0 3 ???????? (4)計(jì)算最大動(dòng)載荷 C(N) ： 由 m i n/ i n/4 0100 00 rrPvn s === rrnTt 萬萬 66 === NNFfftC mHw === (5)選擇滾珠絲杠螺母副 根據(jù) CCa（ Ca 是絲杠的額定載荷，見表 32）的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷大于計(jì)算的最大工作載荷。由上面初選的絲杠導(dǎo)程及計(jì)算所得的最大動(dòng)載荷，選取滾珠絲杠型號(hào)為 CDM2020— 5，其表示外循環(huán)插管式、雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋入式的滾珠絲杠，公稱直徑為 20mm，導(dǎo)程為 4mm，右螺紋，載荷鋼球?yàn)?5 圈，精度 3級(jí)的定位滾珠絲杠副。 CDM2020— 5的額定動(dòng)載荷為 10639N ,故強(qiáng)度足夠。 CDM2020— 5型滾珠絲杠具體參數(shù)見表 42 表 33CDM2020— 5 型滾珠絲杠具體參數(shù) 公稱直徑 /mm 導(dǎo)程/mm 鋼球直徑 /mm 螺紋底徑 /mm 絲杠外徑 /mm 額定負(fù)載 /N 接觸剛度 /（ N/μ m） d0 P0 Dw d1 d 2 Ca C0a 20 4 10639 28722 1178 表 34螺母安裝連接尺寸 /mm D D1 D3 D4 B D5 D6 h L L1 C A M 40 — 66 53 11 10 6 100 39 4 3 M6 （ 6）滾珠絲杠的驗(yàn)證 CA6140 普通車床的數(shù)控改造 14 1）傳動(dòng)效率計(jì)算。根據(jù)《機(jī)械原理》，絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為η 0 其中， 。10φ 39。= ，可得公稱直徑螺距根據(jù) ‘ ?==則 ? ? ? ? 10643t a n 643t a nφγt a n γt a nη 0 ????? ’‘’?? （ 326） 2）剛度驗(yàn)算。滾珠絲杠工作時(shí)受軸向力和轉(zhuǎn)矩的作用，將引起導(dǎo)程 P0 的變化，因滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩時(shí)引起的導(dǎo)程變化很小，可以忽略不計(jì)，所以工作負(fù)載引起的導(dǎo)程變化量Δ P0為： Δ P0 =177。AEPFm0 （ 327） 式中 E—— 材料彈性模量，對(duì)于剛， E =104MPa A—— 滾珠絲杠的截面積，按絲杠螺紋底徑確定 d，即 d =，則 A =4πd2 = （ 328） 則 177。=Δ0P AEPFm0 mcm 66 —= 177。= （ 329） 滾珠絲杠受轉(zhuǎn)矩引起的導(dǎo)程變化量Δ P1 很小，可以忽略不計(jì)，即Δ P1 =Δ P0，所以導(dǎo)程變形總量誤差 Δ P總 =Δ P總 /P0 *Δ P0 式中 Δ P總 —— 縱向最大行程，由《機(jī)床說明書》可知， P總 =240mm=24cm。 則 Δ P 總 = mm 6 = （ 330） 由《機(jī)床說明書》可知，絲杠縱向有效行程為 900mm，且絲杠精度等級(jí)為 3級(jí)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)說明說手冊(cè)》電子版，縱向行程允許的行程變動(dòng)量為 12μ m， CDM2020— 5 的Δ P總為 m 12μ m,故剛度足夠。 3）穩(wěn)定性校核。要使?jié)L珠絲杠不失穩(wěn)的條件是：臨界負(fù)載荷 Fk≥ Fmax。 根據(jù)公式 Fk = KL EIfk 2π2 （ 331） 式中 kf —— 絲杠的支撐方式系數(shù)，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， kf =（雙推支撐） E—— 材料彈性模量，對(duì)于鋼， E=104 MPa CA6140 普通車床的數(shù)控改造 15 L—— 絲杠兩支撐端距離，查《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊(cè)》可知， CDM2020— 5絲杠兩支撐端距離為 L=600mm =60cm； K—— 滾珠絲杠的靜安全系數(shù)，取 K = 1/4。 I—— 截面慣性矩。 I = 464πd， 其中 d =（ d0 – ） （ 332） 式中 d0—— 滾珠絲杠的公稱直徑， d0 = 20mm=2cm； Dw—— 滾珠絲杠的滾珠直徑， Dw ==。 則 I =64π(2 – )4CM4 = CM4 Fk = NN 11 5664160 2 62 = 橫向齒輪傳動(dòng)比的確定 傳動(dòng)比計(jì)算公式： i=0θδ360Pbp? （ 333） 其中，δ p =； b? 參考《實(shí)用微電機(jī)手冊(cè)》，初選 bθ = ? Po =4mm，則 i= = （ 334） 可初選齒輪的齒數(shù)比為 i= 301821 =ZZ 齒輪材料采用 40Cr，調(diào)質(zhì)處理，精度等級(jí)取 7 級(jí)，前后軸承選用 8024 型流動(dòng)軸承，齒輪傳動(dòng)時(shí)效率為 =iη 。 由于進(jìn)給運(yùn)動(dòng)時(shí)齒輪受力不大，且根據(jù)優(yōu)先選用第一系列的原則，取模數(shù)m=2mm，由經(jīng)驗(yàn)公式可知，齒寬 b =20mm，則分度圓直徑分別為： mmmmmZd 3621811 === （ 335） mmmmmZd 6023022 === （ 336） 中心距為： ? ? ? ? mmmmZZma 482 301822 21 ?????? CA6140 普通車床的數(shù)控改造 16 滾珠絲杠的支撐與軸承的選用 滾珠絲杠的支撐形式的選擇。為了滿足高精度、高速度進(jìn)給系統(tǒng)的要求，除了應(yīng)采用高精度、高速度的滾珠絲杠副外，還必須充分重視支撐的設(shè)計(jì)，注意選用軸向剛度好、摩擦力矩小、運(yùn)行精度高的軸承。 滾動(dòng)軸承 的選用 絲杠軸承的載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠重力外，一般無外載荷，對(duì)絲杠軸承主要要求軸向精度和剛度較高，摩擦力矩要盡量小。 固定支撐采用的有 60度角接觸球軸承、雙向推力角接觸球軸承、滾針軸承和推力滾子軸承等。 根據(jù)實(shí)際需要，選用深溝球軸承，固定支撐可選用 60 度角接觸球軸承，其特點(diǎn)如下： 1）接觸角大、剛球數(shù)多、承載能力強(qiáng) =剛度高。 2）既能承載軸向載荷，也能承載徑向載荷，支撐結(jié)構(gòu)可以簡化。 3）軸承是按規(guī)定的預(yù)緊力供應(yīng)的，使用者不需要自己調(diào)整。 4）軸承起動(dòng)摩擦力矩小，降低絲杠副驅(qū)動(dòng)功率，提高進(jìn)給系統(tǒng)的 靈敏度。 步進(jìn)電機(jī)的選用原則 33 開環(huán)控制系統(tǒng)原理圖 選用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)時(shí)，通常希望步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)距，啟動(dòng)頻率和運(yùn)行頻率高，步距誤差小，性