【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 8 鍵的校核 套筒與絲杠連接是用普通圓頭平鍵 。軸徑為 30mm，傳 動(dòng)轉(zhuǎn)矩為 m,載荷穩(wěn)定。 選擇鍵的類型：選 A 型普通 平鍵。 確定鍵的尺寸：查表可選鍵的尺寸為 b h l=10 8 55 mm 擠壓強(qiáng)度：按式（ 1032），并取 42??hK； mmbLl 451055 ????? ， 則工作表面的擠壓應(yīng)力為： 32 2 1045 302pT M Pak l d???? ? ??? M P aM P a pp 60~50][ ??? ?? ， 故聯(lián)結(jié)能滿足擠壓強(qiáng)度要求。 數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 第五章 滾珠絲杠的設(shè)計(jì) 滾珠絲 杠的工作原理 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。其工作原理如圖51 所示在絲杠和螺母上分別加工出圓弧形螺旋槽 ， 這兩個(gè)圓弧槽合起來(lái)便形成了螺旋滾道，在滾道內(nèi)裝入滾珠，迫使二者發(fā)生軸向相對(duì)位移，為了防止?jié)L珠從螺母中滾出來(lái)在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，使?jié)L珠能返回絲杠螺母之間構(gòu)成一個(gè)閉合回路。由于滾珠的存在，絲杠和螺母之間是滾動(dòng)摩擦，僅在滾珠之間存在滑動(dòng)摩擦。由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng) ， 所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到 1/3 以下 ， 即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滾動(dòng)絲杠副的 1/3。在省電方面很有幫助。滾珠絲杠副是用制造機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面 ，對(duì)溫度和 濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制 ,由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證 。 滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng) ， 所以啟動(dòng)力矩極小 ， 不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象 ,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。滾珠絲杠副可以加 壓 ，由于 壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值 ,進(jìn)而得到較高的剛性 (滾珠絲杠內(nèi)通過給滾珠加予壓力 ， 在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí) ， 由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng) )。滾珠絲杠副由 于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給 (運(yùn)動(dòng) )。 圖 51 滾珠絲杠螺母工作原理圖 數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 10 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)類型 滾珠循環(huán)方式： 滾珠在循環(huán)回路中與絲杠脫離接觸稱謂為外循環(huán)。本方案采用外循環(huán)方式的螺旋槽式。在螺母外圓上銑有回珠槽，兩個(gè)擋珠器分別位于回珠槽與螺母的螺旋滾道的聯(lián)接處，利 用擋珠器一端修磨的圓弧引導(dǎo)滾珠離開螺旋滾道進(jìn)入回珠槽，以及引導(dǎo)滾珠由回珠槽返回螺旋滾道，形成外循環(huán)回路。 螺旋槽式滾珠循環(huán)回路轉(zhuǎn)折平緩，便于滾珠循環(huán)，同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、加工方便，因此在數(shù)控機(jī)床中應(yīng)用較為廣泛。 軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊方法： 滾珠絲杠螺母的軸向間隙調(diào)整和預(yù)緊方法的原理與普通絲杠螺母相同，即通過調(diào)整滾珠螺母的軸向相對(duì)位置，使兩個(gè)螺母的滾珠分別壓向螺旋滾道的兩側(cè)面。 本設(shè)計(jì)的間隙調(diào)整采用螺紋調(diào)隙式。一個(gè)滾珠螺母的外端有凸緣，而另一個(gè)外端沒有凸緣而設(shè)有螺紋。用雙螺母對(duì)雙滾珠螺母進(jìn)行軸向位置的調(diào) 整和固定。旋轉(zhuǎn)前螺母可使雙螺母產(chǎn)生軸向相對(duì)位移，達(dá)到調(diào)整軸向間隙的目的，而用后螺母進(jìn)行鎖緊，這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。調(diào)整方便，因此應(yīng)用廣泛。缺點(diǎn)是調(diào)整量難以精確控制。 滾珠絲杠的安裝 ： 1 支承方式 按照怎樣安排承受推力的軸承來(lái)分，有四種支承方式， a、雙推 —— 雙推； b、雙推 —— 支承 ； c、單推 —— 單推； d、雙推 —— 自由。本仿案采用 c、單推 —— 單推支承方式。 數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要求獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的正確安裝及其支承，結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素，滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)安裝不正確以及支承剛度不足，會(huì)使?jié)L珠絲杠的使用壽命大大下降。 絲杠的支承軸承采用滾珠絲杠專用軸承，這是一種特殊的向心推力球軸承，其接觸角增大到 60 度，增加了滾珠的數(shù)目并相對(duì)減少了滾珠直徑，使軸向剛度增大到普通向心推力球軸承的兩倍，該軸一般是成套出售，出廠時(shí)已調(diào)好預(yù)緊力，使用極為方便。 絲杠兩端的軸承座孔與滾珠螺母座孔應(yīng)保證嚴(yán)格的同軸度，同時(shí)要保證滾珠螺母與數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 11 座孔的配合良好以及孔對(duì)端面的垂直度，保證軸承支座和螺母支座的整體剛度、局部剛度和接觸剛度等。 本方案選用 T 類螺紋調(diào)整滾珠絲杠副。 材料的選擇： 滾珠絲杠： GCr15 整體淬火 硬度 58～ 60HRC 滾珠螺母： GCr15 整體淬火 硬度 60～ 62HRC 外循環(huán)擋珠器： 65Mn 整體淬火 硬度 56HRC 滾珠絲杠副的承載能力及其選用 縱向進(jìn)給滾珠絲杠副的承載能力及其選用 滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷（ C）和額定靜載荷（ oC ）來(lái)表示，它的定義、計(jì)算和選用方法和滾動(dòng)軸承基本相同。一般額定動(dòng)載荷或額定靜載荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格；只有細(xì)廠而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠副 ，才需要壓桿穩(wěn)定性的核算，對(duì)轉(zhuǎn)速高，支撐距離大的滾珠絲杠副，才做臨界轉(zhuǎn)速的核算；對(duì)精度要求高的滾珠絲杠副，才做剛度的核算。 按額定動(dòng)載荷選用 額定動(dòng)載荷 C 是指一批相同規(guī)格的滾珠絲杠副，經(jīng)過運(yùn)轉(zhuǎn)一百萬(wàn)轉(zhuǎn)（相當(dāng)于在轉(zhuǎn)速n= min/33133 r 的條件下，運(yùn)轉(zhuǎn) 500 小時(shí)）后， 90%的滾珠絲杠副不產(chǎn)生疲勞剝傷（或稱為點(diǎn)蝕，是滾珠絲杠副的主要失效形式）時(shí)的軸向載荷。 不同規(guī)格的的滾珠絲杠副的額定載荷植見表 ~42。實(shí)際應(yīng)用中，由于預(yù)期的總運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間（壽命）、轉(zhuǎn)速、載荷性質(zhì)等與得到額定動(dòng) 載荷值的條件不同，必須根據(jù)已知條件，按式（ 51）折算成與之相當(dāng)額定動(dòng)載荷值，只要選用的滾珠絲杠副的額定動(dòng)載荷值等于或大于由式（ 51）計(jì)算所得的 C 值，這些滾珠絲杠副就可以在給定的條件下和預(yù)期的壽命內(nèi)安全地工作。 ? ?h d H dnf f fC P k gff? (51) 數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 式中 壽命系數(shù)??hf ， 31)500( hh Lf ?，根據(jù)預(yù)期的壽命 )(hLh （ 選取按表 15 ?hL ），查圖 ， hL 取 15000h， ?hf 。 表 51滾珠絲杠的預(yù)期工作壽命 hL 機(jī)床類別 工作壽命 一般機(jī)床，組合機(jī)床 數(shù)控機(jī)床，精密機(jī)床 機(jī)床的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu) 10000 15000 5000~8000 5 2 1 . 2ddff ?— — 載 荷 性 質(zhì) 系 數(shù) ， 按 表 選 取 ， 取 ； 表 52 載荷系數(shù) df 載荷性質(zhì) df 平穩(wěn)，輕微沖擊 中等沖擊 較大沖擊，振動(dòng) 1~ ~ ~ 表 53 硬度影響系數(shù) HF 及 Hf 硬度 HRC 58? 55 50 45 40 動(dòng)載荷硬度影響系數(shù) 靜載荷硬度影響系 5 3 1 .0HHff ?— — 動(dòng) 載 荷 影 響 系 數(shù) ， 按 表 選 取 ， 取 ； nf —— 轉(zhuǎn)速系數(shù)， 31)(nfn ? ，根據(jù)已知的 n，可查圖 , n 取 100r/min,所以nf =。 dP —— 當(dāng)量軸向載荷 (kgf), dP 取 500kgf。 所以可得 ? ?3. 1 1. 2 1. 0 50 00. 6926 95 .7h d Hdnf f fCPfkgf?????? 按額定靜載荷選用 額定靜載荷 OC 是指滾珠絲杠副在靜止?fàn)顟B(tài)下，承載最大接觸應(yīng)力的滾珠和滾道接數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 觸面的塑性變形量之和滾珠直徑萬(wàn)分之一時(shí)的軸向載荷。 如果滾珠絲杠副的載荷是靜載荷，或其轉(zhuǎn)速小于 10r/min,這時(shí)應(yīng)按額定靜載荷選用，使其 oC 值符合下式的要求： ? ?, m a xo d HC f f P kgf? (52) 式中 5 2 1 .4ddff ?— — 載 荷 性 質(zhì) 系 數(shù) ， 按 表 選 取 ， 取 ； , 53HH ?— — 靜 載 荷 影 響 系 數(shù) ， 按 表 選 取 ， 取 ； maxP —— 最大軸向載荷 (kgf)， maxP 取 1500(kgf)。 所以可得： ? ?,m a x1 .4 1 .0 1 5 0 02100o d HC f f Pkgf?? ? ?? 臨界轉(zhuǎn)速 72 10Ldfn spc ?（ r/min） 式中 spd —— 絲杠底徑（ mm ）， spd =； f —— 支撐方法有關(guān)的臨界轉(zhuǎn)速系數(shù)，見表 54， f 取 ； 支承方式 F m 雙推 —— 雙推 雙推 —— 支承 單推 —— 單推 雙推 —— 自由 表 54 系數(shù) f 和 m L 絲杠支撐間距（ mm）， L 取 1000mm。 所以可得 7272101 5 .1 3 8 .5 1010005 8 1 3 .5 / m inspcdnfLr????? 轉(zhuǎn)速遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于電機(jī)的最大轉(zhuǎn)速，所以合適。 查 機(jī)床零件設(shè)計(jì)手冊(cè) [8] LW1 型外循環(huán)螺紋調(diào)整預(yù)緊的帶套的雙螺母滾珠絲數(shù)控立式銑床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 杠副 ,表 得： LW1 6008 額定動(dòng)載荷 3120kgf 額定動(dòng)載荷 14600kgf 額定動(dòng)載荷和額定靜載荷都符合要求。 橫向水平進(jìn)給滾珠絲杠副的承載能力及其選用 滾珠絲杠副的承載能力用額定動(dòng)載荷（ C）和額定靜載荷（ oC ）來(lái)表示，它的定義、計(jì)算和選用方法和滾動(dòng)軸承基本相同。一般額定動(dòng)載荷或額定靜載荷選用滾珠絲杠副的尺寸規(guī)格；只有細(xì)廠而又承受壓縮載荷的滾珠絲杠副，才需要壓桿穩(wěn)定性的核算，對(duì)轉(zhuǎn)速高，支撐距離大的滾珠絲杠副，才做臨界轉(zhuǎn)速的核算；對(duì)精度要求高的滾珠絲杠副，才做剛 度的核算。 按額定動(dòng)載荷選用 )(k gfPf fffC dn hdh? (53) ? ?? ?13 ,5005 5 15 00 0 ,hhhhhLf f hL h f??? ?????hh— — 壽 命 系 數(shù) ， 根 據(jù) 預(yù) 期 的 壽 命 L其 中 L 按 表 選 取 ， 查 圖 ， 取 = ； 表 55滾珠絲杠的預(yù)期工作壽命 hl 機(jī)床類別 工作壽命 一般機(jī)床，組合機(jī)床 數(shù)控機(jī)床，精密機(jī)床 機(jī)床的移動(dòng)機(jī)構(gòu)和輔助機(jī)構(gòu) 10000 15000 5000~8000 5 6 1 . 2ddff ?— — 載 荷 性 質(zhì) 系 數(shù) ， 按 表 選 取 ， 取 ； 表