【文章內(nèi)容簡介】 滾珠絲杠副的精度等級 滾珠絲杠副的精度，按機械工業(yè)部標準 的規(guī)定，分為七個等級，即 7 和 10 級， 1 級精度最高，依次逐級降低。通常數(shù)控機床根據(jù)定位精度的要求選用 15 級精度的滾珠絲杠。表 33給出 15級精度的行程公差。如下表所示： 表 33滾珠絲杠行程公差 (μ m) 項目 符號 有效行程 uL（ mm） 精度等級 1 2 3 4 5 目標行程公差 ep 315? 6 8 12 16 23 315~400 7 9 13 18 25 400~500 8 10 15 20 27 500~630 9 11 16 22 30 行程變動量公差 Vmp 315? 6 8 12 16 23 315~400 6 8 12 17 25 400~500 7 10 13 19 26 500~630 7 11 14 21 29 任意 300 mm行程變動量 V p300 6 8 12 16 23 ?2 弧度內(nèi)行程變動量 V p?2 4 5 6 7 8 縱向及橫向滾珠絲杠副幾何參數(shù) 表 34 W1 L4006 及 W1 L2506 滾珠絲杠幾何參數(shù) 名稱 符號 W1 L4006 W1 L2506 螺 紋 滾 道 公稱直徑 0D 40 25 導(dǎo)程 0L 6 6 接觸角 ? 0244? 39。224? 鋼球直徑 bd 滾道法面半徑 R bdR ? 偏 心距 e ?sin)2/(bdRe ?? 螺紋升角 ? 00DLarctg?? ? 0244? 39。224? 螺 桿 絲杠外徑 d bdDd )~(0 ?? 39 24 絲杠內(nèi)徑 1d ReDd 2201 ??? 23 螺桿接觸直徑 zd ?co s1 bz ddd ?? 螺 母 螺母螺紋直徑 D ReDD 220 ??? 28 螺母內(nèi)徑 1D bdDD )~(01 ?? 齒輪箱的計算 縱向進給齒輪箱的計算 已知縱向進給脈沖當量 ?p? ，選擇絲杠導(dǎo)程 0 6L mm? ，初定步進電機步距角 176。 ，計算傳動比 i : 0 ??? ????? ?? Li () 可以選擇的齒輪齒數(shù) 為： 324012 ?? ZZi 或 2025 ,40,32 21 ?? ZZ 或 25,20 21 ?? ZZ 橫向進給齒輪箱的計算 已知橫向進給脈沖當量 p? =，所選絲杠導(dǎo)程 0L =6mm，步距角 176。 ,所以傳動比 i 為 ： 0 ??? ????? ?? Li () 從結(jié)構(gòu)上考慮，不能使大齒輪直徑過 大，以免影響到橫向溜板的有效行程，故此處可以選用兩級齒輪降速： 2030244045353412 ?????? ZZZZi 30,20,40,24 4321 ???? ZZZZ 模數(shù) m取 2。齒輪有關(guān)參數(shù)參照下表： 表 35 齒輪參數(shù) 縱 向 橫 向 齒數(shù) Z 32 40 24 40 20 30 分度圓 mZd? 64 80 48 80 40 60 齒頂圓 mdda 2?? 68 84 52 84 44 64 齒根圓 mdd f ??? 59 75 43 75 35 55 齒寬 mm)10~6( 20 20 20 20 20 20 中心距 2/)( 21 ddA ?? 72 64 50 步進電動機的選型和計算 縱向進給步進電機計算 步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算 傳動系統(tǒng)折算到電機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 )( 2cmkgJ ?? 可由下式計算： ???????? ????????????????????2022211 2)( ?LgGJJZZJJJ sM （ ） 式中 MJ ：指步進電機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 2()kg cm? ； 參考同類型機床，初選反應(yīng)式步進電機 150BF002，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 MJ =10 2cmkg? 1J 、 2J ：指齒輪 1Z 、 2Z 的轉(zhuǎn)動慣量 2()kg cm? ； sJ ：指滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 2()kg cm? ； G ：指工件及工作臺重量（ N）； 0L ：指絲杠導(dǎo)程（ cm ）； 對于齒輪： D可取分度圓直徑， L取齒輪寬度； 對于絲杠： D可近似取絲杠公稱直徑 — 滾珠直徑， L取絲杠長度。 具體計算如下： 24314131 cmkgLdJ ?????????? ?? 24324232 cmkgLdJ ?????????? ?? 243 9 5 5 cmkgJ s ?????? ? 代入上式 ： ???????? ????????????????????2022211 2)( ?LgGJJZZJJJ sM ? ? 222 1 0 cmkg ?????????? ?????? ???????????? 考慮步進電機與傳動系統(tǒng)慣量匹配問題（ 3 ???JJ M ）基本滿足慣量匹配的要求。 步進電動機轉(zhuǎn)軸上的等效負載轉(zhuǎn)矩的計算 電機在 不同的工況下，其所需轉(zhuǎn)矩不同，下面分別按各階段計算： (1)快速空載起動時電動機轉(zhuǎn)軸所承受的負載轉(zhuǎn)矩 起M 0a m a x MMMM f ???起 （ ） ?快速空載起動時折算到電動機軸上的最大加速轉(zhuǎn)矩 maxaM aa tnJJM ? ?????? ??? 60 102 2m a xm a x ?? （ ） min/417360 a xm a x rvn bp ????? ??? （ ） mNtnJM aa ??? ??? ???????? 4m a xm a x ? ?移動部件運動時折算到電機軸上的摩擦力矩 fM ? ? ? ? mNZZ LGFfiLFM zf ????? ???????? 39。00????() ?滾珠絲杠預(yù)緊后折算到電動機轉(zhuǎn)軸上的附加摩擦轉(zhuǎn)矩 0M ? ?? ?? ?mNZZLFiLFMmP??????????????0 0 4 6 5311/2311222012020000?????? （ ） 由于 滾珠絲杠的傳動效率很高，所以由上述公式計算的值很小，通?？梢院雎圆挥嫛t有： mNMMMM f ??????? m a x起 (2)最大工作狀態(tài)下電動機轉(zhuǎn)軸所承擔的負載轉(zhuǎn)矩 切M ? ? ? ? mNZZ LGFfiLFM zf ????? ???????? 39。00???? （ ） cmNiLFM xt ???? ??? 0 ??? （ ） cmNMMMM tf ???????? （ ）經(jīng)上述計算后，得到加在步進電動機轉(zhuǎn)軸上的最大等效負載轉(zhuǎn)矩： ? ? mNMMM ??? 切起起 ， 以此作為初步選擇步進電動機的選擇依據(jù)。 (3)步進電動機最大靜轉(zhuǎn)矩的選定 由表 36 得：當步進電動機為三相六拍時， ??起M?， 則mNM ??? ?起 表 36步進電動機起動轉(zhuǎn)距 qM 與最大靜轉(zhuǎn)距 maxjM 關(guān)系 步進 電機 相 數(shù) 三 相 四 相 五 相 六 相 拍 數(shù) 3 6 4 8 5 10 6 12 max/ jq MM?? 按此最大靜轉(zhuǎn)距從表中查出， 150BF002 型最大靜轉(zhuǎn)距為 mN? ， 比所需最大靜轉(zhuǎn)距要大，所以可選作初選型號，但是也必須再一次考核步進電動機的運動矩頻特性和起動矩頻特性。 (4)計算步進電動機的工作頻率和切削時的空載起動頻率 步進電動機的起動頻率： Hzvfpk 21000601000 m a x ?? ???? ? （ ） 最高工作頻率 : Hzvfpse ?? ??? ?? ? （ ） 可查出 150BF003 型的步進電動機所允許的最高空載啟動頻率為 3800Hz ，運行頻率為 7000 Hz ，再從圖 35 看 出 ， 當 步 進 電 機 啟 動 時 ，,2500Hzf ?起 100M N cm??遠遠不能夠滿足機床的空載啟動力矩（ mN? ），如果直接使用就會出現(xiàn)失步，所以必須采用升降速控制（用軟件實現(xiàn) ），半起動頻率降到 1000Hz ，起動力矩可提高到 mN? ，然后在電路上再采用高低壓驅(qū)動電路，還可以將步進電機輸出力矩擴大一倍左右。當快速運動和切削進給時，150BF002 型步進電機運行矩頻則完全可以滿足要求。 圖 35 150BF002 型步進電機起動矩頻特性和運行矩頻特性 橫向進給步進電機計算 步進電動機轉(zhuǎn)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量的計算 折算到電動機軸上的總的轉(zhuǎn)動慣量 )( 2cmkgJ ?? 的計算： ? ??????????????????? ??????????????????????????????204243322211 2)( ?LgGJJZZJJZZJJJ sM （ ） 式中 MJ — 步進電動機轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量 ? ?2cmkg? 1J 、 2J 、 3J 、 4J — 齒輪 1Z 、 2Z 、 3Z 、 4Z 的轉(zhuǎn)動慣量 ? ?2cmkg? sJ — 滾珠絲杠轉(zhuǎn)動慣量 ? ?2cmkg? 參考這類型的機床，初步選擇反應(yīng)式步進電機 110BF，其轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動慣量MJ = 2cmkg? 24314131 cmkgLdJ ?????????? ?? 24324232 cmkgLdJ ?????????? ?? 24334333 cmkgLdJ ?????????? ?? 24344434 cmkgLdJ ?????????? ?? 243 cmkgJ s ?????? ? 代入上式 ： ? ?? ?2222204243322211500)(302040242)(cmkgLgGJJZZJJZZJJJ sM??????????????????????????????????????????????????????????????????????