數(shù)控車床縱向進給系統(tǒng)和橫向進給系統(tǒng)的設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-27 01:24 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，增加了鋼球數(shù)，且接觸角為60176。軸向剛性大。2. 不需要預(yù)調(diào)整。對每種組合形式，生產(chǎn)廠家已作好了能得到最佳預(yù)緊力的間隙，故用戶在裝配時不需要再調(diào)整，只要按廠家作出的裝置序列符號（＞）排列后，裝緊即可。3. 起動力矩小。與圓錐滾子軸承、圓柱滾子軸承相比，起動力矩小。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固有頻率，其扭轉(zhuǎn)剛度影響扭轉(zhuǎn)固有頻率。承受軸向負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算而定。扭轉(zhuǎn)剛度按絲杠的參數(shù)計算。 臨界壓縮負荷絲杠的支承方式對絲杠的剛度影響很大，采用兩端固定的支承方式并對絲杠進行預(yù)拉伸，可以最大限度地發(fā)揮絲杠的潛能。所以設(shè)計中采用兩端固定的支承方式[9]。臨界壓縮負荷按下式計算： ()式中 E——材料的彈性模量E鋼=1011(N/m2)； L0——最大受壓長度(m)； K1——安全系數(shù)，取K1=1/3； Fmax——最大軸向工作負荷(N)； f1——絲杠支承方式系數(shù)；(支承方式為雙推——雙推時，見下圖，f1=4，f2=) I——絲杠最小截面慣性矩(m4)： ()式中 d0——絲杠公稱直徑(mm)； dw——滾珠直徑(mm)。絲杠螺紋部分長度，取 支承跨距 ， 絲杠全長 由公式()可見遠大于，臨界壓縮負荷滿足要求。 臨界轉(zhuǎn)速 ()式中 A——絲杠最小橫截面： ——臨界轉(zhuǎn)速計算長度：取 ，——安全系數(shù)，一般取 ；——材料的密度：；——絲杠支承方式系數(shù)，查表得，滿足要求。 絲杠拉壓振動與扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度Ke的計算公式：兩端固定： ()式中 Ke ——滾珠絲杠副的拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)； KH——螺母座的剛度(N/μm)；Kc——絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度(N/μm)；KS——絲杠本身的拉壓剛度(N/μm)；KB——軸承的接觸剛度(N/μm)。1) 絲杠副內(nèi)滾道的接觸剛度可查滾珠絲杠副型號樣本。2) 軸承的接觸剛度可查軸承型號樣本。3) 螺母座的剛度可近似估算為1000。4) 絲杠本身的拉壓剛度：對絲杠支承組合方式為兩端固定的方式： ()式中 A——絲杠最小橫截面，；E——材料的彈性模量，E=(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，絲杠螺母的接觸剛度，絲杠的最小拉壓剛度（見后面計算）。螺母座剛度。絲杠系統(tǒng)軸向拉壓振動的固有頻率： ()式中 m——絲杠末端的運動部件與工件的質(zhì)量和(N/μm)；Ke——絲杠系統(tǒng)的軸向拉壓系統(tǒng)剛度(N/μm)。顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠大于1500r/min，能滿足要求。 絲杠扭轉(zhuǎn)剛度絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度按下式計算： ()式中 ——絲杠平均直徑：L——絲杠長度扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率: ()式中 JW——運動部件質(zhì)量換算到絲杠軸上的轉(zhuǎn)動慣量(kgm2)； JZ——絲杠上傳動件的轉(zhuǎn)動慣量(kgm2)； JS——絲杠的轉(zhuǎn)動慣量(kgm2)。由文獻[7，8]得：平移物體的轉(zhuǎn)動慣量為絲杠轉(zhuǎn)動慣量：顯然，絲杠的扭轉(zhuǎn)振動的固有頻率遠大于1500r/min，可以滿足要求。 傳動精度計算滾珠絲杠的拉壓剛度 ()導(dǎo)軌運動到兩極位置時，有最大和最小拉壓剛度，其中，L值分別為300mm和100mm。最大與最小機械傳動剛度：最大和最小機械傳動剛度：由于機械傳動裝置引起的定位誤差為 ()對于3級滾珠絲杠，其任意300mm導(dǎo)程公差為 ，機床定位精度，所以，可以滿足由于傳動剛度變化所引起的定位誤差小于（1/31/5）機床定位精度的要求。再加上閉環(huán)反饋系統(tǒng)的補償，定位精度能進一步提高[10]。 伺服電機計算根據(jù)文獻[11]，扭矩的計算為：1. 理論動態(tài)預(yù)緊轉(zhuǎn)矩查表知3級滾珠絲杠 ， 而 ()2. 最大動態(tài)摩擦力矩對于3級滾珠絲杠， ()3. 驅(qū)動最大負載所耗轉(zhuǎn)矩 ()4. 支承軸承所需啟動扭矩查軸承表：對于的軸承，其，對于的軸承，其，則 。5. 驅(qū)動滾珠絲杠副所需扭矩 6. 電機的額定扭矩 電機的選擇根據(jù)以上計算的扭矩及文獻[12]，選擇電機型號為SIEMENS的IFT5066， 。5 床身及導(dǎo)軌 床身對于數(shù)控機床來說，作為主要支承件的床身至關(guān)重要，其結(jié)構(gòu)性能的好壞直接影響著機床的各項性能指標。它支承著數(shù)控車床的床頭箱，床鞍，刀架，尾座等部件，承受著切削力、重力、摩擦力等靜態(tài)力和動態(tài)力的作用。其結(jié)構(gòu)的合理性和性能的好壞直接影響著數(shù)控車床的制造成本；影響著車床各部件之間的相對位置精度和車床在工作中各運動部件的相對運動軌跡的準確性，從而影響著工件的加工質(zhì)量；還影響著車床所用刀具的耐用度，同時也影響著機床的工作效率和壽命等。因此，床身特別是數(shù)控車床的床身具有足夠的靜態(tài)剛度和較高的剛度/質(zhì)量比；良好的動態(tài)性能；較小的熱變形和內(nèi)應(yīng)力；并易于加工制造，裝配等，才能滿足數(shù)控車床對床身的要求。數(shù)控車床工作時，受切削力的作用，床身發(fā)生彎曲，其中，影響最大的是床身水平面內(nèi)的彎曲。因此，在床身不太長的情況下，主要應(yīng)提高床身在水平面內(nèi)的彎曲剛度。所以，在設(shè)計床身時，采用與水平面傾斜45176。的斜面床身。這種結(jié)構(gòu)的特點是：(1)在加工工件時，切屑和切削液可以從斜面的前方(即床身的一側(cè))落下，就無需在床身上開排屑孔，這樣，床身斜面就可以做成一個完整的斜面。(2)切屑從工件上落到位于床身前面的排屑器中，再由排屑器將切屑排出。這樣，機床在工作中，排屑性能和散熱性能要好，可以減少床身在工作中吸收由于切削產(chǎn)生的熱量，從而減少床身的熱變形，使機床更好地保持加工精度。(3)由于在床身上無需開排屑孔，就可以增加與底座連接的床身底面的整體性，從而可增加床身底面的剛性?；谝陨咸攸c使得床身抵抗來自切削力在水平和垂直面內(nèi)的分力所產(chǎn)生的彎曲變形能力，以及它們的合力產(chǎn)生的扭轉(zhuǎn)變形能力顯著增強。從而大幅度提高了床身的抗彎和抗扭剛度。床身在彎曲、扭轉(zhuǎn)載荷作用下，床身的變形與床身的截面的抗彎慣性矩和抗扭慣性矩有關(guān)。材料、截面相同，但形狀不同的床身，截面的慣性矩相差很大。截面積相同時，采用空形截面，加大外輪廓尺寸，在工藝允許的情況下，盡可能減小壁厚，可以大大提高截面的抗彎和抗扭剛度；矩形截面的
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