cw6163臥式車床數(shù)控化改造及橫向進給設計(編輯修改稿)
2025-02-12 02:54 本頁面
【文章內容簡介】 3，其額定動負荷為：，公稱直徑為，所以強度足夠用。 二、預緊力計算在滾珠絲杠副上施加預緊力后，可提高軸向剛度和傳動精度，但預緊力不可過大，過大則影響絲杠副的使用壽命。因此，要在滿足所需壽命和精度要求的條件下，合理決定預緊力的大小。 滾珠和螺紋滾道間由于受軸向力的作用而產生軸向變形，在彈性變形范圍內，變形量的大小可由赫茲公式計算：式中，k——與滾道的曲率半徑，材料的彈性模量有關的系數(shù)。在滾珠絲杠副的預緊，采用雙螺母預緊，設這兩個螺母分別為A、B，則施加的預緊力為，相應的變形為。當外加軸向工作載荷時，螺母B在接觸點處又產生了的彈性變形，而螺母A由于彈性恢復；其接觸點上的變形量反而減少了，其結果螺母A、B在和的共同作用下，總變形量為： 此時，若繼續(xù)增大，則螺母A中的滾珠負荷減小，變形亦隨之減小，當增加到一定數(shù)值時，與相等，這時螺母A中滾珠和滾道剛好接觸，如果再繼續(xù)增大，就會出現(xiàn)間隙。因此，要保證絲杠在最大軸向載荷作用下沒有間隙，就必須滿足下列關系當時，此時螺母B的變?yōu)椋? 又因為， 故， 得到， （）由此得出結論：在雙螺母預緊的滾珠絲杠副中，為使螺母和絲杠之間不出現(xiàn)間隙，應使預緊力近似等于最大軸向載荷的。過小，不能保證無間隙傳動；過大，會降低傳動效率和承載能力。 三、效率計算根據(jù)機械原理公式，絲杠螺母副的傳動效率為： 式中，—螺紋的螺旋升角；—摩擦角。滾珠絲杠副的滾動摩擦系數(shù)，其摩擦角可計算為。根據(jù)＜＜機床設計手冊＞＞可取，螺旋升角，摩擦角，則傳動效率為： 滾珠絲杠的傳動效率較高（~），這可使絲杠副的溫度變化較小，對于減少熱變形，提高剛度、強度都起了很大作用。四、轉動慣量計算： ?。河晒剑? 式中，—橫向溜板及刀架質量，；—導程。： 注：當滾珠絲杠與電動機直接相連時，傳動比取1。：式中，—步進電動機的最高轉速（）；—傳動比，當滾珠絲杠與電動機直接連接時，；—移動部件的最高移動速度（）。1）空載起動時折算到電動機軸上的加速度力矩:2）切削時折算到電動機軸上的加速度力矩。（） 3）折算到電動機軸上的切削負載力矩(已知在切削狀態(tài)下的軸向負載力)：4）折算到電動機軸上的摩擦負載力矩：式中，—空載時的導軌摩擦力。5）由滾珠絲杠預緊力產生的并折算到電動機軸上的附加負載力矩：故，空載快速起動所需轉矩：切削時所需力矩：快速進給時所需轉矩：從以上計算可知，最大轉矩發(fā)生在切削時，即，五、剛度驗算滾珠絲杠是精密傳動元件，它在軸向力的作用下將產生伸長或縮短，在扭矩的作用下將產生扭轉，這將引起絲杠的導程發(fā)生變化，從而影響其傳動精度及定位精度，因此滾珠絲杠應驗算滿載時的變形量。① 滾珠絲杠受工作負載的作用，引起導程的變化量，其值可按下式計算：式中，—工作負載（N）；—滾珠絲杠的基本導程（mm）；—彈性模量，對鋼；—滾珠絲杠載面積（按內徑定，）。注：“+”號用于拉伸時，“”號用于壓縮時。則，② 滾珠絲杠因受扭矩作用而引起的導程變化量，可按下式計算， 式中，—在扭矩的作用下，滾珠絲杠每一導程長度兩載面上的相對扭轉角。 式中，—扭矩（）（根據(jù)CW6163系列機床說明書知）；—切變模量，對鋼；—滾珠絲杠載面積的慣性矩。式中，—絲杠小徑，單位mm。綜合上述結果，滾珠絲杠在工作負載和扭矩共同作用下，所引起每一導程變形量為：滾珠絲杠長度為1m，則其上共有個導程，它的導程變形總誤差為：六、穩(wěn)定性驗算機床的進給絲杠通常是受軸向力的壓杠，若軸向力過大，將使絲杠失去穩(wěn)定而產生翹曲。長壓杠失穩(wěn)時的臨界負載可依據(jù)材料力學中的歐拉公式計算：式中，—絲杠材料彈性模量，對鋼；—絲杠工作長度（mm）；—載面慣性矩，對實心圓柱；—絲杠軸端系數(shù)，由支承條件決定。經計算，兩端裝推力軸承的情況下，絲杠不會發(fā)生失穩(wěn)現(xiàn)象。臨界負載與工作負載之比稱為穩(wěn)定性安全系數(shù)。如果穩(wěn)定性安全系數(shù)大于許用穩(wěn)定性安全系數(shù)（），則該壓杠安全，不致失穩(wěn)。注：一般，對于水平絲杠，考慮自重影響可取。 滾珠絲杠螺母副支承方式及軸承的選擇滾珠絲杠的支承結構形式可以分為三種類型：“自由”（代號“O”），指的是無支承；“游動”（代號“S”），指的是徑向有約束，軸向無約束；“固定”（代號“F”），指的是徑向和軸向都有約束。本設計采用兩端固定式的支承方式。（F—F）式的特點：①需保持螺母與兩支承同軸；②只要軸承無間隙，絲杠的軸向剛度為一端固的4倍；③絲杠一般不會受壓，無壓桿穩(wěn)定問題，機械系統(tǒng)的固有頻率比一端固定的要高；④要進行預拉伸的絲杠其目標行程應略小于公稱行程，減少量等于拉伸量；⑤適用于對剛度和位移精度要求高的場合。2. 軸承的選擇由于滾珠絲杠軸承所受載荷主要是軸向載荷，徑向除絲杠的自重外，一般無外載荷。因此，對滾珠絲杠軸承的要求是軸向剛度要高。另外，絲杠轉速一般不會很高，或高速運轉的時間很短，因此發(fā)熱不是主要問題。數(shù)控機床進給系統(tǒng)要求運動靈活，對微小的位移要響應靈敏。因此所用軸承的摩擦力矩要盡量低。各類滾動軸承特點比較（如下表2—23所示）：表2—23滾動軸承類型軸向剛度軸承安裝預載調整摩擦力矩60176。接觸角推力角接觸球軸承大簡單不需要小雙向推力角接觸球軸承中簡單不需要小深溝球軸承和推力球軸承的組合大復雜麻煩小通過上表2—23各種軸承結構特點的比較以及與滾珠絲杠的裝配方式和所承受的載荷大小，選取型號為：760304TNI的60176。接觸角推力角接觸球軸承比較合理。 滾珠絲杠與步進電動機的聯(lián)接一、連接方式的選擇在數(shù)控機床進給傳動系統(tǒng)中，驅動電動機與滾珠絲杠的聯(lián)接是數(shù)控機床穩(wěn)定工作的重要環(huán)節(jié)之一。目前在直線進給傳動系統(tǒng)中，驅動電動機與滾珠絲杠的連接方式主要有聯(lián)軸器，齒輪和同步帶。在CW 6163臥式車床的設計中，滾珠絲杠與步進電動機的連接方式采用聯(lián)軸器。目前聯(lián)軸器的類型繁多，有液壓式，電磁式和機械式。機械式聯(lián)軸器是應用最廣泛的一種，它借助于機械構件相互間的機械作用力來傳遞扭矩，大致可將聯(lián)軸器劃分為剛性聯(lián)軸器和彈性聯(lián)軸器兩大類。本設計采用彈性聯(lián)軸器中的錐環(huán)無鍵聯(lián)軸器：這種聯(lián)軸器定心性好，承載能力強，傳遞功率大，轉速高，使用壽命長，具有過載保護能力，能在振動和沖擊載荷等惡劣條件下連續(xù)工作，安裝、使用和維護方便，作用于系統(tǒng)中的載荷小，噪音低。：該聯(lián)軸器的工作原理是：當擰緊螺釘時，法蘭盤對內外錐環(huán)施加軸向力，由于錐環(huán)之間的楔緊作用，內外錐環(huán)分別產生徑向彈性變形（內錐環(huán)的外徑脹大，外錐環(huán)的內徑收縮
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