數(shù)控車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)和橫向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)1(編輯修改稿)
2024-10-06 08:59 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 戶在裝配時(shí)不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號(hào)（＞）排列后，裝緊即可。 3. 起動(dòng)力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動(dòng)力矩小。 為了易于吸收滾珠螺母與軸承之間的不同軸度，推薦采用正面組合形式。（ DF,DFD,DFF 等） 校核 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度影響系統(tǒng)的定位精度和軸向拉壓振動(dòng)固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負(fù)荷的滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 Ke由絲杠本身的拉壓剛度 KS，絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 Kc，軸承的接觸剛度 KB，螺母座的剛度 KH， 按不同支承組合方式的計(jì)算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計(jì)算。 臨界壓縮負(fù)荷 絲杠的支承方式對(duì)絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計(jì)中采用兩端固定的支承方式 [9]。 臨界壓縮負(fù)荷按下式計(jì)算： 211 m a x20cr f E IF K F NL??? () 式中 E—— 材料的彈性模量 E 鋼 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受壓長(zhǎng)度 (m)； K1—— 安全系數(shù)，取 K1=1/3； Fmax—— 最大軸向工作負(fù)荷 (N)； f1—— 絲杠支承方式系數(shù)； (支承方式為雙推 —— 雙推時(shí)，見(jiàn)下圖，f1=4， f2=) I—— 絲杠最小截面慣性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d??? ? ? ? () 式中 d0—— 絲杠公稱直徑 (mm)； dw—— 滾珠直徑 (mm)。 4 1 2 8 43 . 1 4 ( 3 2 1 . 2 3 . 9 6 9 ) 1 0 2 . 7 1 064Im ??? ? ? ? ? ? ? 絲杠螺紋部分長(zhǎng)度 180 112 40 332uL m m? ? ? ?，取 350uL mm? 支承跨距 1 400L mm? ， 絲杠全長(zhǎng) 500L mm? 由公式 () 2 11 8m a x264 10 10 1 2020420 10 3 N F N??? ? ? ? ?? ? ? ? ? ??cr F 可見(jiàn) crF 遠(yuǎn)大于 maxF ，臨界壓縮負(fù)荷滿足要求。 臨界轉(zhuǎn)速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L??? ? ? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m?? ??? ? ? ? ? ? cL —— 臨界轉(zhuǎn)速計(jì)算長(zhǎng)度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422cLm?? ? ? ? ? ? 取 1 L m?? ， 2k —— 安全系數(shù)，一般取 2 ? ； ? —— 材料的密度： 337 .8 5 1 0 /kg m? ?? ； 2f —— 絲杠支承方式系數(shù)，查表得 2 ? ， 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r? ? ? ? ? ? 滿足要求。 絲杠拉壓振動(dòng)與扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 絲杠系統(tǒng)的軸向 拉壓系統(tǒng)剛度 Ke的計(jì)算公式： 兩端固定： 11 1 1 1 1 ( / )4e B c H S NmK K K K K ? ?? ? ? ? () 式中 Ke —— 滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度 (N/μ m)； KH—— 螺母座的剛度 (N/μ m)； Kc—— 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度 (N/μ m)； KS—— 絲杠本身的拉壓剛度 (N/μ m)； KB—— 軸承的接觸剛度 (N/μ m)。 1) 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號(hào)樣本。 2) 軸承的接觸剛度可查軸承型號(hào) 樣本。 3) 螺母座的剛度可近似估算為 1000。 4) 絲杠本身的拉壓剛度： 對(duì)絲杠支承組合方式為兩端固定的方式： 61 0 /s A E lK N ma l a ??????????? () 式中 A—— 絲杠最小橫截面， 222 ()4A d mm??； E—— 材料的彈性模量， E=? 1011(N/m2)； l—— 兩支承間距 (m)； a—— 螺母至軸向固定處的距離 (m)。 已 知 ： 軸 承 的 接 觸 剛 度 1080 /BK N m?? ， 絲 杠 螺 母 的 接 觸 剛 度71 6. 7 /CK N m?? ，絲杠的最小拉壓剛度 m in 5 4 5 .2 /sK N m?? （見(jiàn)后面計(jì)算）。螺母座剛度 10 00 /HK N m?? 。 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2eK ? ? ? ??? 324 /eK N m??? 絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動(dòng)的固有頻率： /eB K rad sm? ? () 式中 m—— 絲杠末端的運(yùn)動(dòng)部件與工件的質(zhì)量和 (N/μ m)； Ke—— 絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度 (N/μ m)。 69 . 8 3 2 4 1 0 1 2 6 0 / 1 2 0 3 8 / m i n 1 5 0 0 / m i n2020eB K r a d s r rm? ??? ? ? ? ? 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/min，能滿足要求。 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度 絲 杠 的 扭 轉(zhuǎn) 剛 度 按 下 式 計(jì) 算 ： mT dK L? () 式中 md —— 絲杠平均直徑： L—— 絲杠長(zhǎng)度 15934 /500TK N m r?? 扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率 : ()3TTswzK JJJ? ? ?? () 式中 JW—— 運(yùn)動(dòng)部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg m2)； JZ—— 絲杠上傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg m2)； JS—— 絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量 (kg m2)。 由文獻(xiàn) [7， 8]得： 平移物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 2 4 22 0 0 0 0 . 0 1( ) 5 . 2 1 09 . 8 1 2J k g m? ? ?? ? ? 絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)慣量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L??? ? ? ? 34421 3 . 1 4 7 . 8 5 1 0 0 . 5 0 . 0 3 2324 1 0 k g m?? ? ? ? ? ??? 10zJ kg m??? 415934 4 4 2 7 . 1 / 4 2 2 9 7 / m i n4( 5 . 2 1 . 6 ) 1 03T r a d s r? ?? ? ?? ? ? 顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動(dòng)的固有頻率遠(yuǎn)大于 1500r/min，可以滿足要求。 傳動(dòng)精度計(jì)算 滾 珠 絲 杠 的 拉 壓 剛 度 24s dEK L?? () 導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)到兩極位置時(shí)，有最大和最小拉壓剛度，其中， L 值分別為 300mm和 100mm。 最大與最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： 25m a x 10 /4 AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 25m in 10 /4 AEK N mL ? ?? ? ?? ? ?? 最大和最小機(jī)械傳動(dòng)剛度： m a x m i n 11 2 4 0 . 6 5 /1 / 1 / 1 / 1 / 5 4 5 . 2 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? m a x m a x 11 3 4 1 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 6 3 5 . 7 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K ?? ? ?? ? ? ? 由于機(jī)械傳動(dòng)裝置引起的定位誤差為 0 0 m in 0 m a x11()k FmKK???? () 111 4 5 6 . 6 ( ) 1 . 7 82 4 0 . 6 5 3 4 1k m??? ? ? ? 對(duì)于 3 級(jí)滾珠絲杠，其任意 300mm 導(dǎo)程公差為 12m?? ，機(jī)床定位精度 / 300mm mm，所以， 2 4 1 / 5 4 .8k m??? ? ?，可以滿足由于傳動(dòng)剛度變化所引起的定位誤差小于（ 1/3 1/5）機(jī)床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補(bǔ)償，定位精度能進(jìn)一步提高 [10]。 伺服電機(jī)計(jì)算 根據(jù)文獻(xiàn) [11]，扭矩的計(jì)算為： 1. 理論動(dòng)態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩 查表知 3級(jí)滾珠絲杠 ?? ， 而 m a x / 3 2 0 1 3 / 3 6 7 1 ( )PF F N m? ? ? 230 ( / 2 ) [ (1 ) / ] 1 0P P hT F P ? ? ? ?? ? ? ? () 23(6 7 1 6 / 2 ) [ (1 0 . 9 ) / 0 . 9 ] 1 00 . 1 3 5 ( )Nm ??? ? ? ? ?? 2. 最大動(dòng)態(tài)摩擦力矩 對(duì)于 3級(jí)滾珠絲杠， 40%P? ?? ，
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