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正文內(nèi)容

機(jī)械結(jié)構(gòu)ppt課件(編輯修改稿)

2025-02-10 21:26 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 ? 滾珠循環(huán)方式 滾珠絲杠螺母副的滾珠循環(huán)方式常用的有兩種:滾珠在循環(huán)過(guò)程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱(chēng)為外循環(huán);始終與絲杠保持接觸的稱(chēng)內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠螺母副的每個(gè)循環(huán)稱(chēng)為一列,每個(gè)導(dǎo)程稱(chēng)為一圈。 ? 外循環(huán) 下圖為常用的一種外循環(huán)方式,這種結(jié)構(gòu)是在螺母體上軸向相隔 ,作為滾珠的進(jìn)口與出口。再用弧形銅管插入進(jìn)口和出口內(nèi),形成滾珠返回通道,由彎管的端部來(lái)引導(dǎo)滾珠;這種彎管由兩半合成,采用沖壓件,工藝性好。 外循環(huán)方式制造工藝簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛,但螺母徑向尺寸較大,因用彎管端部作擋珠器,故剛性差、易磨損,噪音較大。外循環(huán)的工作圈數(shù)是 , 1~ 2列。 滾珠絲杠螺母副 ? 內(nèi)循環(huán) 圖為滾珠內(nèi)循環(huán)方式,它采用圓柱凸鍵反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán),反向器的圓柱部分嵌入螺母內(nèi),端部開(kāi)有反向槽 2,反向槽靠圓柱外圓面及其上端的凸鍵 1定位,以保持對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方向。在一個(gè)螺母上沿螺紋周向錯(cuò)開(kāi) 120176。 ,軸向錯(cuò)開(kāi) ( t為導(dǎo)程),裝三個(gè)反向器,形成三圈滾珠循環(huán)。內(nèi)循環(huán)螺母結(jié)構(gòu)緊湊,定位可靠,剛性好,不易磨損,反回滾道短,不易產(chǎn)生滾珠堵塞,摩擦損失小。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)復(fù)雜、制造較困難。 內(nèi)循環(huán)的工作圈數(shù)是 3列。 滾珠絲杠螺母副 ? 滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn) 1。傳動(dòng)效率高達(dá) 85%~ 98%,是普通滑動(dòng)絲杠的 2~ 4倍, 2。摩擦阻力小 :靜摩擦阻力及動(dòng)靜摩擦阻力差值小,采用它是提高進(jìn)給系統(tǒng)靈敏度、定位精度和防止爬行的有效措施之一; 3。傳動(dòng)精度高,可消除傳動(dòng)間隙,實(shí)現(xiàn)無(wú)間隙傳動(dòng); 4。由于效率高,無(wú)自鎖能力,故對(duì)于垂直使用的情況,應(yīng)增加自鎖裝置。 滾珠絲杠副的選用 ? 選用要點(diǎn) 應(yīng)該根據(jù)機(jī)床的精度要求來(lái)選用滾珠絲杠副的精度,根據(jù)機(jī)床的載荷來(lái)選定絲杠的直徑,并且要驗(yàn)算絲杠扭轉(zhuǎn)剛度、壓曲剛度、臨界轉(zhuǎn)速與工作壽命等。 ? 精度等級(jí)的選擇 滾珠絲杠副的精度將直接影響數(shù)控機(jī)床各坐標(biāo)軸的定位精度。普通精度的數(shù)控機(jī)床,一般可選用 D級(jí),精密級(jí)數(shù)控機(jī)床選用 C級(jí)精度的滾珠絲杠副。絲杠精度中的導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響最明顯。而絲杠在運(yùn)轉(zhuǎn)中由于溫升引起的絲杠伸長(zhǎng),將直接影響機(jī)床的定位精度。通常需要計(jì)算出絲杠由于溫升產(chǎn)生的伸長(zhǎng)量,該伸長(zhǎng)量稱(chēng)為絲杠的方向目標(biāo)。用戶在定購(gòu)滾珠絲杠時(shí),必須給出滾珠絲杠的方向目標(biāo)值。 滾珠絲杠副的選用 ? 結(jié)構(gòu)尺寸的選擇 滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)尺寸主要有:絲杠的名義直徑 D0、螺距 t、長(zhǎng)度 L、滾珠直徑 d0等,尤其是名義直徑與剛度直接相關(guān),直徑大、承載能力和剛度越大,但直徑大轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也隨之增加,使系統(tǒng)的靈敏度降低。所以,一般是在兼顧二者的情況下選取最佳直徑。 ? 有關(guān)資料推薦 : ? 名義直徑 D0對(duì)于小型加工中心采用 3 40( mm),中型加工中心選用 50(mm),大型加工中心采用 50、 63(mm)的滾珠絲杠,但通常應(yīng)大于 L/30L/35; ? 螺距 t: t越小,螺旋升角小,摩擦力矩小,分辨率高,但傳動(dòng)效率低,承載能力低,應(yīng)折中考慮; ? 絲桿長(zhǎng)度 L:一般為工作行程 +螺母長(zhǎng)度 +( 5~ 10);滾珠直徑 d0越大,承載能力越高,盡量取大值。一般取 d0 =; ? 滾珠的工作圈數(shù)、列數(shù)和工作滾珠總數(shù)對(duì)絲桿工作特性影響較大;當(dāng)前面三項(xiàng)確定后,后兩項(xiàng)也確定了,一般不用用戶考慮。 滾珠絲杠副的選用 ? 驗(yàn)算 當(dāng)有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)選定后,還應(yīng)根據(jù)有關(guān)規(guī)范進(jìn)行扭轉(zhuǎn)剛度、臨界轉(zhuǎn)速和壽命的驗(yàn)算校核: ? 剛度驗(yàn)算 絲杠屬細(xì)長(zhǎng)桿,受扭矩會(huì)引起扭轉(zhuǎn)變形,從而 “ 吃掉 ” 若干輸入的位置指令,致使執(zhí)行間的輸出不到位,這些被 “ 吃掉 ” 的輸入稱(chēng)為失動(dòng)量。剛度驗(yàn)算就是校驗(yàn)絲杠在額定軸向(扭轉(zhuǎn))載荷作用下,執(zhí)行件的失動(dòng)量。失動(dòng)量的計(jì)算方法如下: 滾珠絲杠副的選用 ? 臨界轉(zhuǎn)速驗(yàn)算 對(duì)于數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō),滾珠絲杠的最高轉(zhuǎn)速是指快速移動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。因此,只要此時(shí)的轉(zhuǎn)速不超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速就可以了。應(yīng)校核絲杠軸的轉(zhuǎn)速與絲杠自身的自振頻率是否接近,如果很接近,會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)迫共振,影響機(jī)床正常工作。應(yīng)根據(jù)有關(guān)計(jì)算公式進(jìn)行的校核。 ? 壽命驗(yàn)算 滾珠絲杠副的壽命,主要是指疲勞壽命。在工程計(jì)算中,采用 額定疲勞壽命 這一概念,它指一批尺寸、規(guī)格、精度相同的滾珠絲杠,在相同條件下回轉(zhuǎn)時(shí),其中 90%不發(fā)生疲勞剝落的情況下運(yùn)轉(zhuǎn)的總轉(zhuǎn)數(shù)。也可用總回轉(zhuǎn)時(shí)間或總走行距離來(lái)表示??筛鶕?jù)有關(guān)經(jīng)驗(yàn)公式校核,應(yīng)保證總時(shí)間壽命 Lt≥20 000(h) 。如果不能滿足這一條件,而且軸向載荷已由工作要求所決定不能減小,則只有選取直徑較大,即額定動(dòng)載荷較大的絲杠,以保證 Lt≥20220(h) 。 滾珠絲杠的支承結(jié)構(gòu) ? 滾珠絲杠的主要載荷是軸向載荷,徑向載荷主要來(lái)自于臥式絲杠的自重。由于滾珠絲杠的軸向剛度對(duì)位移精度的影響很大,因此,如何從利用支撐結(jié)構(gòu)來(lái)提高滾珠絲桿的軸向剛度是至關(guān)重要的。 美國(guó) CINCINNATI 10HC臥式加工中心的 Z坐標(biāo)(立柱水平方向移動(dòng))的滾珠絲杠支承采用一端固定,一端自由的結(jié)構(gòu)形式如圖 519( a),固定端采用四個(gè)接觸角為 60176。 的推力角接觸球軸承,兩個(gè)同向、面對(duì)面安裝,加上預(yù)緊,軸向剛度和承載能力都很高。該固定端連同伺服電機(jī)都安裝在支架 2上。絲杠的另一端自由懸伸,滾珠絲杠螺母 4固定在底座 3上??梢暈橐环N輔助支承。工作時(shí),伺服電機(jī) 12帶動(dòng)滾珠絲杠 5旋轉(zhuǎn),并推動(dòng)支架和重達(dá) 5噸的立柱 1(包括主軸箱和刀庫(kù))沿 Z 方向運(yùn)動(dòng)。 滾珠絲杠的制動(dòng) 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高但不能自鎖,用在垂直傳動(dòng)或高速大慣量場(chǎng)合時(shí)需要制動(dòng)裝置。目前常見(jiàn)的有機(jī)械式和電氣式兩種。 電氣方式制動(dòng)是采用電磁制動(dòng)器,而且這種制動(dòng)器就做在電機(jī)內(nèi)部。圖為 FANUC公司伺服電機(jī)帶制動(dòng)器的示意圖。機(jī)床工作時(shí),在制動(dòng)器線圈 7電磁力的作用下,使齒輪 8與內(nèi)齒輪 9脫開(kāi),彈簧受壓縮,當(dāng)停機(jī)或停電時(shí),電磁鐵失電,在彈簧恢復(fù)力作用下,齒輪 9嚙合,齒輪 9與電機(jī)端蓋為一體,故與電機(jī)軸聯(lián)接的絲杠得到制動(dòng),這種電磁制動(dòng)器裝在電機(jī)殼內(nèi),與電機(jī)形成一體化的結(jié)構(gòu)。 滾珠絲杠螺母副 ? 滾珠絲杠螺母副的安裝 一般要求 滾珠絲杠螺母副在安裝時(shí)首先應(yīng)滿足以下要求: ①滾珠絲杠螺母副相對(duì)工作臺(tái)不能有軸向竄動(dòng); ② 螺母座孔中心應(yīng)與絲杠安裝軸線同心; ③滾珠絲杠螺母副中心線應(yīng)平行于相應(yīng)的導(dǎo)軌 。 ④ 能方便地進(jìn)行間隙調(diào)整、預(yù)緊和預(yù)拉伸。 ? 預(yù)緊 滾珠絲杠螺母副的預(yù)緊是
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