【導(dǎo)讀】而國外的數(shù)控機床比較昂貴，其價格要比國內(nèi)高。針對數(shù)控磨床工作臺存在的爬行、顫振現(xiàn)象，進給滾珠絲杠。之間采用同步齒形帶聯(lián)接，工作臺導(dǎo)軌貼塑，從而改善了潤滑條件，承背靠背組配，剛性可提高一倍。位置檢測裝置采用高分辨率的脈。沖編碼器，通過半閉環(huán)控制測量工作臺的直線位移。本機床對提高加工質(zhì)量和效率、縮短產(chǎn)品開發(fā)周期有積極的。引文應(yīng)以原始文獻和第一手資料為原則。所有引用別人的觀點或文字，無論曾否發(fā)表，無論是紙質(zhì)或電子版，都必須注明出處或加以注釋。凡轉(zhuǎn)引文獻資料，應(yīng)如實說明。對已有學(xué)術(shù)成果的介紹、評論、引用和注釋，應(yīng)力求客觀、公允、準(zhǔn)確。的科學(xué)依據(jù)，也反映出該論文的起點和深度。3)著錄參考文獻能起索引作用。4)著錄參考文獻有利于節(jié)省論文篇幅。核心期刊審核時間一般為4個月，須經(jīng)過初審、復(fù)審、終審三道程序。國家沒有對期刊進行級別劃分。國家級期刊主管單位是國。家部門或直屬部門。

　　

【正文】 傾斜力矩的能力。 這種組配方式能承受徑向載荷但只能承受單向的軸向載荷。 這三種組配方式兩個軸承都能共同承受徑向載 荷，運轉(zhuǎn)時，軸承外圈的散熱條件比內(nèi)圈好，因此，內(nèi)圈的溫度將高于外圈，徑向膨脹的結(jié)果將使軸承的過盈加大。軸向膨脹對背靠背組配將使過盈減小，于是，可以補償一部分徑向膨脹；而對于面對面組配，將使過盈進一步增加?；谏鲜龇治觯z杠高速運轉(zhuǎn)，因此滾珠絲杠軸承采用背靠背組配。 軸承預(yù)緊力 軸承應(yīng)適當(dāng)?shù)念A(yù)緊，適當(dāng)?shù)念A(yù)緊有助于提高軸承的工作能力 存在間隙的軸承在載荷的作用下，只有對著受力方向的幾個滾動體才承受載荷。在相反方向滾動體是脫離的。軸承經(jīng)預(yù)緊后，各個滾動體都承受 著一定的預(yù)負(fù)荷，從各個方向支承著內(nèi)圈。因此，預(yù)緊可以提高旋轉(zhuǎn)精度。 每個滾動體，截面都不可能是絕對的圓形，各個滾動體的直徑27 不可能絕對相同，滾道也會有一定的波紋。如果軸承存在游隙，則由于滾動體的自轉(zhuǎn)、公轉(zhuǎn)和滾道的波紋，絲杠軸心位置將產(chǎn)生變動。預(yù)緊后，滾動體和滾道都產(chǎn)生了一定的彈性變形，滾動體直徑較大其變形較大，直徑較小其變形也較小，因此截面不同，直徑不一致的影響被彈性變形縮小了，滾道波紋的高點也在彈性變形下被壓下去了，這就是預(yù)緊能提高精度的另一個原因。 滾動體與滾道接觸處是有彈性的 。預(yù)緊后的軸承各個方向都有一定的預(yù)壓量。因此預(yù)緊可以提高剛度。 滾動體與滾道在無載荷時是點接觸。在一定的范圍內(nèi)隨著載荷增加滾動體的變形增大，接觸面積增加，滾動體與滾道間已有預(yù)載荷和預(yù)變形，比不預(yù)緊的軸承剛度提高了。 預(yù)緊后參加工作的滾動體數(shù)量增加，每個滾動體承受的載荷降低了，因而可以把載荷比較均勻地分配給每個滾動體。所以可以提高軸承壽命 [16]。 適當(dāng)預(yù)緊后，滾動體與滾道間可以建立起穩(wěn)定的油膜，油的粘滯阻尼、摩擦阻尼和滾動體及滾道的材料 內(nèi)摩擦阻尼都可以提高主軸組件的動態(tài)特性和降低噪聲。但是預(yù)緊要適當(dāng)，當(dāng)預(yù)緊不大時，阻尼是增大的，當(dāng)預(yù)緊大到一定程度時，阻尼就不在增大了。 預(yù)緊與發(fā)熱 預(yù)緊后，滾動體與滾道之間，滾動體本身都有了彈性變形。彈性變形所消耗的能量轉(zhuǎn)化為熱。預(yù)緊力越大發(fā)熱量也越多，隨著預(yù)緊力的增加，溫升的增加將越來越快。預(yù)緊對精度、壽命、阻尼和噪聲的影響都是有極限的。開始時，預(yù)緊力對提高旋轉(zhuǎn)精度、壽命、剛度和阻尼，對降低噪聲的影響是明顯的。但當(dāng)預(yù)緊力已相當(dāng)大時，28 再進一步提高預(yù)緊，效果就不明顯了。這是由于滾動體與滾道間的接 觸應(yīng)力較大，反而會降低壽命。隨著預(yù)緊力的增加，溫升也增加，對于各種精度等級的機床軸承溫升是有限制的，預(yù)緊力也有最佳值。在這個最佳值下，溫升不超過規(guī)定，剛度也高。 如前所述，預(yù)緊力越大，則剛度有所提高，但一定轉(zhuǎn)速下的溫升也越高。因此預(yù)緊力的選擇原則是：負(fù)荷重，要求剛度高，轉(zhuǎn)速較低或允許的溫升較高時，應(yīng)選較大的預(yù)緊力，反之，則應(yīng)選較小的預(yù)緊力。下面通過計算來確定最小預(yù)緊力。 軸承 1 和 2 背靠背組配，如圖 5— 2 所示。 1 2F ao F aoF a 圖 4— 2 背靠背組配形式 預(yù)緊力 為 0aF 在軸向力 aF 的作用下，如果軸承 2 的滾道和滾動體剛剛脫離接觸，即 1aF =0，則 0aF 就是最小預(yù)緊力 .由前面計算可知： 1000aF ? N，軸承 1 和 2 在預(yù)緊力 0aF 作用下變形為： 1200aa??? ,當(dāng)作用有軸向外載荷 aF時，軸承 1 的載荷從 Fa0 增加到 1aF 軸承 2 則從 0aF 減小到 2aF ，兩者之 差等于外載荷 aF ，即： 12a a a aoF F F F? ? ? 2a ao aF F F?? 29 這時兩個軸承的變形分別為： 11a ao a? ? ??? 22a ao a? ? ??? 當(dāng) aF 增大到使 1aa??? 時，則 2 0a?? ；即軸承 2 安全卸荷，這時1 1 2 12a ao ao ao? ? ? ?? ? ?； 點接觸的變形δ與剛度 k 及載荷 F 之間的 關(guān)系是 23kF?? ；22332a aokF KF? ；即 22332a aoFF? ； 322 2 .8 3a a o a oF F F??；0. 35 0. 35 10 00 35 0a o aFF? ? ? ?（ N） ； 根據(jù)上述計算選擇由 FAG 公司生產(chǎn)制造的 60186。接觸角的推力角接觸球軸承，兩端固定支承（這樣絲杠在工作過程中始終受到拉應(yīng)力），背靠背組配。查文獻 [22]選擇的軸承型號為 7602030TVP，具體參數(shù)如下： 額定動載荷： 26KN 額定靜載荷： 39KN 軸向最大動負(fù)荷： 17KN 摩擦力矩： 85Nmm? 重 量： 軸向剛性： 917N/181。m 極限轉(zhuǎn)速： 9000r/min d=30mm； D=62mm； B=16mm 又由文獻 [21]得知此軸承的最大預(yù)緊力為 2918N，現(xiàn)算得軸承最小預(yù)緊 力為 350N，所以取軸承預(yù)緊力為 1000N 即可。 30 滾珠絲杠的聯(lián)接 電動機與絲杠之間通過帶輪采用同步齒形帶聯(lián)接（如圖 4— 3 所示），因同步齒形帶兼有帶傳動、齒傳動及鏈傳動的優(yōu)點而被廣泛采用 [10][11]。同步齒形帶傳動機構(gòu)具有良好的動態(tài)特性，完全可以滿足數(shù)控機床伺服進給的要求 [12]。同時，它也是一種十分經(jīng)濟的傳動裝 置。 1脈沖編碼器； 2同步齒形帶輪； 3滾珠絲杠； 4同步齒形帶； 5伺服電動機 圖 4— 3 進給系統(tǒng)用同步齒形帶傳動 同步齒形帶傳動時的線速度可達 50m/s[10]（有時允 許達 100m/s），傳動功率可達 300kW，傳動比可達 10（有時允許達 20），傳動效率可達 。采用同步齒形帶傳動的優(yōu)點是： 1）無滑動，能保證固定的傳動比； 31 2）預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受的載荷??； 3）帶的厚度小，單位長度的質(zhì)量小，故允許的線速度較高； 4）帶的柔性好，故所用帶輪的直徑可以較小。 其主要缺點是安裝時中心距的要求嚴(yán)格，卻價格比其他帶傳動 昂貴。同步齒形帶主要用于傳動比準(zhǔn)確的中、小功率傳動中，如電子計算機、放映機、錄音機、磨床、紡織機械等。同步齒形帶的基本參數(shù)是節(jié)距 p （帶上相鄰兩齒中心線間沿節(jié)線度量的距離）。 由于同步齒形帶傳動屬于嚙合傳動，不存在相對滑動，因此齒形帶傳動的設(shè)計準(zhǔn)則是： 應(yīng)保證齒形帶有足夠的強度。由于強度不夠齒形帶在工作時可能產(chǎn)生的失效形式有： 1）由于強力層的強度不夠而引起的強力層彎曲疲勞破壞； 2）在沖擊載荷的作用下，強力層產(chǎn)生斷裂或從齒背中抽出； 3）由于強力層伸長，使齒帶齒距改變，引起爬齒； 4）帶齒的磨損、彎曲、剪斷和老化龜裂等。 綜上所述，齒形帶的強度計算主要應(yīng)該限制作用在齒形帶單位寬度上的拉力，以保證一定的使 用壽命。實踐證明，按這一準(zhǔn)則設(shè)計的齒形帶，上述可能產(chǎn)生的破壞基本上都可得到控制。 同步齒形帶的計算 計算齒形帶寬度的 b （ mm）的公式為： ? ?1000[] cpb s s v? ?? (4— 1) 式中 p —— 齒形帶所傳遞的功率（ kW）； []s —— 齒形帶單位寬度上的離心許用拉力（ N）； cs? —— 齒形帶單位寬度上的離心拉力， 2c qvs g???(N)； 32 v —— 帶速（ m/s）； q? —— 單位寬度、單位長度帶的重力（ N）； g —— 重力加速度，取 g =( 2ms )。 表 4— 1 聚氨脂齒形帶（強力層為鋼絲繩）的許用拉力 []s 和 q? 值 傳動比 maxmax 1dNi N??； maxdN 伺服電動機最高轉(zhuǎn)速，已知主動輪轉(zhuǎn)速 maxN =2021(r/min)，傳動比 1i? ，功率 ? kW，每天工作小于 10小時。 220 . 0 3 4 1 0 0 . 3 5 ( N )9 . 8c qvs g? ?? ? ? ? 將上面給出的參數(shù)代入式（ 4— 1）得 1 0 0 0 1 0 0 0 4 . 7 4 9 . 7( m m)( 9 . 8 0 . 3 5 ) 1 0( [ ] )cpb s s v ?? ? ????? 模數(shù)主要是根據(jù)齒形帶所傳遞的計算功率 Cp 和小帶輪的轉(zhuǎn)速1n ，可按圖 4— 4 選取，計算功率 Cp 可按下式計算： m/mm 2 3 4 5 7 10 []s / 1Nmm? 15 25 29 39 q? /(N) 33 圖 4— 4 齒形帶模數(shù)選用線圖 Cgp K p? 式中 p —— 齒形帶所傳遞的功率 (kW)； gK —— 工作情況系數(shù)（見表 4— 2）。 表 4— 2 工作情況系數(shù) Kg 注 :經(jīng)常反轉(zhuǎn)或使用張緊輪時 ,表中 gK 值應(yīng)乘以 。 則 1. 2 4. 7 1. 1 6. 2cp ? ? ? ?(kW) 由圖 5— 4 選取模數(shù) m =3mm。 minD 小帶輪的最小直徑 minD 不是直接選定，而是由其最少齒數(shù) minZ 控載荷性質(zhì) 載荷平穩(wěn) 一天運轉(zhuǎn)時間 /h ≤ 10 10～ 16 ＞ 16 載荷變動小 載荷變動較大 34 制， minZ 見下表： 表 4— 3 minZ 表 設(shè)計的帶輪所選的齒數(shù) 1Z 應(yīng)大于 minZ 。 由表可知 min 18Z ? ,在此選取帶輪齒數(shù) Z =26。 帶輪幾何參數(shù)的計算： 齒形角 40??? 節(jié) 距 3 .1 4 3 9 .4 2pm?? ? ? ?(mm) 節(jié)圓直徑 3 26 78d m z? ? ? ?(mm) 頂圓直徑 11 2 7 8 2 1 3 8 4ad d h m?? ? ? ? ? ? ?(mm) 頂圓齒距 11 1 dp z???(mm) 齒側(cè)間隙 0 ?? (mm) 徑向間隙 0 ?? (mm) 頂圓齒槽寬 4 .3 1 0 .6 0 4 .9 1afe s j? ? ? ? ?(mm) 齒槽深 1 .8 0 .8 2 2 .6 2h h c?? ? ? ? ?(mm) 根圓直徑 11 ( 2 2 ) 7 6 .5fad d h m c m??? ? ? ?(mm) 小 帶 輪 轉(zhuǎn) 速11 / minnr ?? m /mm 2 、 3 4 5 7 10 ＜ 1000 12 14 16 18 20 22 24 1000～ 3000 14 16 18 20 22 24 26 ＞ 3000 16 18 20 22 24 —— —— 35 根圓齒槽寬 ?? (mm) 齒根圓角半徑 0 .1 0 .1 3 .0 0 .3frm? ? ? ?(mm) 齒頂圓角半徑 0. 15 0. 15 3. 0 0. 45arm? ? ? ?(mm) 帶輪齒寬 (3 10) 60Bb? ? ? (mm) 因 1i? ，所以兩帶輪參數(shù)相同。 0A 1 2 0 1 ( ) 2( )D D A D D? ? ? ? 式中 0A —— 初選中心距（ mm）； 1D 、 2D —— 小輪和大輪分度圓直徑（ mm）；因兩帶輪相同，則 078 ( m m ) 31 2( m m )A?? 初選中心距 0 300mmA ? 。 L 中心距初選后，按下式初選帶長： 2210 1 2 00 . 2 5 ( )2 0 . 5 ( ) DDL A D D A? ?? ? ? ? 2 3 0 0 0 . 5 3 . 1 4 (7 8 7 8 ) 0? ? ? ? ? ? ? (mm)? 則帶的齒數(shù)為 8 4 4 . 9 2 8 9 . 6 93 . 1 4 3p LZ m? ?? ? ??,將求得的齒數(shù)圓整到標(biāo)準(zhǔn)36 化的齒數(shù)值，并且 pZ =40～ 250，最終確定帶的齒數(shù)為 90。最后確定與之相應(yīng)的帶長 L 3 . 1 4 3 9 0 8 4 7 . 8 (m m )pL m Z?? ? ? ? ? A 中心距 A 用下式確定： 221 2 1 2 2 10 . 2 5 [ 0 . 5 ( ) [ 0 . 5 ( ) ] 2 ( ) ]A L D D L D D D D??? ? ? ? ? ? ? ? (mm)? nZ nZ 用下式計算： 211[ 1 8 0 5 7 ] 12 6 1 33 6 0 2nDDAZZ?? ? ? ?? ? ? ?? 當(dāng) 2m? 時， nZ 不小于 4；當(dāng) 2m? 時， nZ 不小