【文章內容簡介】 知條件如下：工作臺重量：； 脈沖當量：；步距角：； 進給速度：； 滾珠絲杠基本導程：；滾珠絲杠行程：；(1) 削力計算橫向進給量為縱向的，取，則切削力約為縱向的： ；在切斷工件時：；(1) 強度計算對于燕尾型導軌：；取K=，=；則： ；壽命值： ；由以上條件，可以確定步進電機與滾珠絲杠齒輪傳動比： ；由于電機軸與滾珠絲杠之間是降速傳動則： 。由《機械設計手冊》可知，當量轉速在之間變化時： ；取為時，；??；因此： ；根據《經濟型數控機床》可知，最大動負載為：。根據最大負載Q值，可選擇滾珠絲杠的型號,外循環(huán)插管埋入式雙螺母預緊式的滾珠絲杠，型號為2004——3左，其中額定動載荷為14200N，所以強度夠用。(2) 效率計算經計算螺旋升角，摩擦角；則：。(3) 剛度驗算滾珠絲杠受工作負載P引起的導程的變化量：；滾珠絲杠受扭矩引起的導程變化量很小，即：。所以，導程變形總誤差為： ；查表可知3級精度絲杠允許的螺距誤差（1m）為15，故剛度足夠。(4) 穩(wěn)定性由于選用的滾珠絲杠的直徑與絲杠直徑相同，而支承方式由原來的一端固定，一端懸空，變?yōu)橐欢斯潭?，一端徑向支承，所以穩(wěn)定性增強，故不再驗算。(1) 有關齒輪計算傳動比： ；故?。?，，，，。(2) 轉動慣量計算工作臺質量折算到電機軸上的轉動慣量： ；絲杠轉動慣量： ；齒輪的轉動慣量： ； ；電機轉動慣量很小可忽略，因此轉動慣量為：(3) 所需轉動力矩計算；；；所以，快速空載啟動所需轉矩：切削時需力矩： 快速進給時所需力矩：。從上計算可，最大轉矩發(fā)生在快速進給啟動時：：數控機床根據定位精度的要求通常選用15級精度的滾珠絲杠，15級度絲杠的行程公差數值如下表所示：項目符號有效行程lm/mm精度等級12345 目標行程公差ep＜31568121623315~40079131825400~500810152027500~630911162230行程變動量公差Vmp＜31568121623315~40068121725400~500710131926500~630711142129任意300mm內行程變動量V300p681216232πrad內行程變動量V2πp45678滾珠絲杠副的軸向間隙，是指負載時滾珠與滾道型面接觸的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。滾珠絲杠副的軸向間隙直接影響其傳動剛度和傳動精度，尤其是反向傳動精度。因此，滾珠絲杠副除了對本身單一方面的進給運動精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴格的要求。滾珠絲杠副軸向間隙的調整和預緊，通常采用雙螺母預緊方式，其結構型式有三種?；驹硎鞘箖蓚€螺母間產生軸向位移，以達到消除間隙和產生預緊力的目的。1．墊片調隙式 圖3—5所示結構。是通過改變墊片的厚度，使螺母產生軸向位移。這種結構簡單可靠、剛性好，但調整費時，且不能在工作中隨意調整。圖3—5 雙螺母墊片式結構圖2．螺帽調隙式 圖3—6所示為利用螺帽來實現預緊的結構，兩個螺母以平鍵與外套相聯(lián)，鍵可限制螺母在外套內移動，其中右邊的一個螺母外伸部分有螺紋。用兩個鎖緊螺帽2能使螺母相對絲杠作軸向移動。這種結構既緊湊，工作又可靠，調整也方便，故應用較廣。但調整位移量不易精確控制。這種結構既緊湊，工作又可靠，調整也方便，幫應用較廣。但調整位移量不易精確控制，因此，預緊力也不能準確控制。圖3—6 雙螺母帽式結構圖 2鎖緊螺帽 圖3—7 雙螺母齒差式結構圖3．齒差調隙式 圖3—7所示為齒差式調整結構。在兩個螺母的凸緣上分別有齒數為ZZ2的齒輪，而且ZZ2與相應的內齒圈相嚙合。內齒圈緊固在螺母座上，預緊時脫開內齒圈，使兩個螺母同向轉過相同的齒數，然后再合上內齒圈。兩螺線的軸向相對位置發(fā)生變化從而實現間隙的調整和施加預緊力。如果其中一個螺母轉過n個齒時則其軸向位移量為（Ph為絲杠導程，Z1為齒輪齒數）。如兩齒輪沿同方向各轉過n個齒時，其兩螺母間相對軸向位移量（Z2為另一齒輪齒數）或。例如：當n=1，Z1=99，Z2=100，,即兩個螺母在軸向產生1的位移。這種調整方式的結構復雜，但調整準確可靠，精度較高。除上述三種雙螺母加預緊力的方式外，還有單螺母變導程自預緊和單螺母鋼球過盈預緊方式。為了保證步進電機的啟動性能，要特別考慮負載慣性矩。當所帶負載的慣性矩增大時，由于步進電機是按電磁鐵吸力原理來動作，所以當慣性矩增大到某一值時，就會使步進電機產生擅動就會產生啟動不良效果，所以，使用步進電機時盡量選小的負載。在本次設計過程中我們采用減速齒輪來聯(lián)結滾珠絲杠和步進電機，以達到改變慣性矩的目的。同時，應該盡可能地消除配對齒輪之間的間隙，否則就會產生使運動滯后的指示信號的誤差，對加工件的精度就會產生很大的影響。（1）減少或消除空程的必要性數控機床的傳動精度，除了機床的幾何精度、絲桿精度影響外，又受其本身因素的影響，產生滯后現象而引起的間隙誤差。在這次設計改造過程中只能采用開環(huán)系統(tǒng)，數控系統(tǒng)不能對車床的誤差進行修改，所以只能通過機械的方式對其各部分傳動誤差進行修改。（2）消除方法本次設計采用雙片齒輪來達到消隙的目的，通常將一對齒輪的從動齒制成兩片，其中一片固定在軸上，兩片之間裝有彈簧，彈簧力使兩片齒輪的齒廓分別與主動齒輪的齒廓貼緊，從而完全消除了齒側間隙。四．步進電動機的計算與選型 步進電動機的選用原則選用步進電動機時，通常希望步進電動機的輸出轉距，啟動頻率和運行頻率高，步距誤差小，性能價格比高。但增大轉距也快速運行存在一定矛盾，高性能也低成本存在矛盾，因此實際選用時，必須全面考慮。1)首先，應考慮系統(tǒng)的精度和速度的要求。為了提高精度，希望脈沖當量小。但是脈沖當量越小，系統(tǒng)的運行速度越低。故因兼顧精度也速度的要求來選定系統(tǒng)的脈沖當量。在脈沖當量確定以后，又可以為依據來選擇步進電動機的步距角和傳動機構的傳動比。2)其次，對位移誤差的要求。步進電動機的步距角從理論上說是固定的，但實際上還是有誤差的。此外，負載轉距也將引起步進電動機的定位誤差。應將步進電動機的步距誤差、負載引起的定位誤差和傳動機構的誤差全部考慮在內，使總的誤差小于數控機床允許的定位誤差。3)第三，步進電動機的特性曲線對步進電動機參數選擇有影響的特性曲線包括：起動距頻特性曲線和反映轉距也連續(xù)運行頻率之間關系的工作距頻特性曲線。4)第四，步進電動機的選擇既要滿足快速進給的要求，又要滿足切削進給的要求。在這兩種情況下，對轉距和進給速度有不同的要求。若要求進給驅動裝置有如下性能：在切削進給時的轉距為 ,最大切削進給速度為v,在快速進給時的轉距為 ，最大快速進給速度為 。步距角應滿足： （41）式中， i傳動比α系統(tǒng)對步進電動機所驅動部件要求的最小轉角步進電動機的精度可以用步距誤差或累積誤差衡量，累積誤差是指轉子從任意位置