【導(dǎo)讀】通過(guò)確定基本系數(shù)、運(yùn)動(dòng)參數(shù)和動(dòng)力參數(shù)，選擇了滾。珠絲杠和聯(lián)軸器。改造后的機(jī)床成本低，提高了加工精度、具有可

　　

【正文】 ； 2md — — 估算的滾珠絲杠螺母副允許的最大軸向變形量（ μm）； 0F — — 導(dǎo)軌的靜摩擦力 （ N） ， 0F = W?0? ； L — — 滾珠絲杠螺母至絲杠固 定端支承的最大距離（ mm） ， L =行程 +安全行 程 +余程 +螺母長(zhǎng) 度 +支承長(zhǎng) 度≈ （ ～） 行程 +（ 25～ 30） 0L 。 2. 兩端支承或兩端固定時(shí)，有 2md ? ELFmax01010 ??? = ELFmax ? mm (312) 式中 L — — 滾珠絲杠螺母至絲杠固定端支承的最大距離 （ mm） ， L =行程 +安全 行程 +余程 2 +螺母 長(zhǎng)度 +支 承長(zhǎng)度 ≈（ ～） 行程 +（ 25～ 30） 0L 。 滾珠絲杠螺母副的安裝方式擬采用一端固定、一端游動(dòng)支承方式，滾珠絲杠螺母副的兩個(gè)固定支承之間的距離為： L =行程 +安全行程 +余程 +螺母長(zhǎng)度 +支承長(zhǎng)度 ≈（ ～ ） 行程 +（ 25～ 30） 0L 取 L = 行程 +30 0L = 160＋ 306=404 mm CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 18 2md ?max ? LF = ?? = 初步 確定滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 本進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)采用開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)，應(yīng)滿足下列要求 p300p eV ? ? ? ??? ?? K m a = ? ?1 2 9 ??? = 取滾珠絲杠螺母副的精度等級(jí) 3 級(jí)，查表 35 得 30pV =12μm，當(dāng)螺紋長(zhǎng)度為 400mm 時(shí)， pe =13 μm， upV =12μm p300p eV ? =25μm upp Ve? =25μm 故滿足設(shè)計(jì)要求。 表 35 有效行程內(nèi)的目標(biāo)行程公差 pe 和允許的行程變動(dòng)量 upV （單位： μm） 有效行程/mm 精度等級(jí) 1 2 3 4 5 pe upV pe upV pe upV pe upV pe upV ? 315 6 6 8 8 12 12 16 16 23 23 315~400 7 6 9 8 12 12 18 17 25 25 400~500 8 7 10 10 13 13 20 19 27 26 500~630 9 7 11 11 14 14 22 21 30 29 630~800 10 8 13 12 16 16 25 23 35 31 800~1000 11 9 15 13 17 17 29 15 40 33 1000~125 13 10 18 14 19 19 34 29 46 39 CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 19 確定滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào) 滾珠絲杠螺母副的規(guī)格型號(hào)為 FF ZL25063P3/585400，其具體參數(shù)如下 0d =25 mm ， 0L =6 mm aC =11500N amC = N ad 2d = 2md = mm 縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算 由于縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算與 橫 向類似，故計(jì)算過(guò)程省略。 滾珠絲杠螺母副的承載能力校驗(yàn) 滾珠絲杠螺母副臨界壓縮載荷的校驗(yàn) CF = 214221 LdKK 105 ? amaxF N (313) 式中 2d — — 滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 (mm)； 1L — — 滾珠絲杠螺母副的最大受壓長(zhǎng)度 (mm)； 1K — — 安全系數(shù)，絲杠垂直安裝時(shí)取 1K =1/2，絲杠水平安裝時(shí)取 1K =1/3； 2K — — 安全系數(shù)，與支承方式有關(guān)，參見(jiàn)表 與支承方式有關(guān)的系數(shù)； amaxF — — 滾珠絲杠螺母副承受的最大軸向壓縮載荷 (N )。 已知滾珠絲杠螺母副的螺紋底徑 2d = mm，由設(shè)計(jì)圖可知滾CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 20 珠絲杠螺母副的最大受壓長(zhǎng)度 1L =313 mm，絲杠水平安裝時(shí)，取1K =1/3， 查表 36 得 2K =2，則由公式 (313)得 CF = 214221 LdKK 105 = 524 ??? =156 N 本車 床橫 向進(jìn) 給 系統(tǒng) 滾珠 絲杠 螺母 副 的最 大軸 向壓 縮 載荷 為amaxF = N，遠(yuǎn)小于其臨界壓縮載荷 CF 的值，故滿足要求。 表 36 與支承方式有關(guān)的系數(shù) 支承方式 2K ? f 一端固定 一端自由 一端固定 一端游動(dòng) 2 二端固定 4 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的校驗(yàn) 滾珠 絲杠 螺母 副 轉(zhuǎn)動(dòng) 時(shí)不 產(chǎn)生 共振 的 最高 轉(zhuǎn)速 稱為 臨 界轉(zhuǎn) 速。對(duì)呀數(shù)控機(jī)床來(lái)說(shuō)，滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速是指快速移動(dòng)時(shí)的轉(zhuǎn)速。因此，只要此時(shí)的轉(zhuǎn)速不超過(guò)臨界轉(zhuǎn)速就可以了。為了安全起見(jiàn)，一般滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速應(yīng)低于臨界轉(zhuǎn)速。臨界轉(zhuǎn)速按以下公式計(jì)算： =AIELK ????? ?? ? 2221 260r/min (314) 式中 2L — — 臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 (mm)； E — — 滾珠絲杠彈性模量 (MPa),一般取 E =105 MPa； ? — — 滾 珠絲杠密度 (g/mm3 ),一般取 ? = ???g N/mm3； I —— 滾珠絲杠的最小慣性矩 (mm4),一般取 I = 4264d?； g —— 重力加速度 (mm/s2), g = 103 mm/s2； CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 21 A —— 滾珠絲杠的最小截面積 (mm2)， 一般取 A = 224d?； 1K —— 安全系數(shù)，取 1K =； ? —— 與支承方式有關(guān)的系數(shù)。 滾珠絲杠螺母副臨界轉(zhuǎn)速的計(jì)算長(zhǎng)度 2L =337 mm，其彈 性模量E =105 MPa ， 密 度 ? = ???g N/mm3 ， 重 力 加 速 度 g = 103mm/s2。 滾珠絲杠的最小慣性矩為 I = 4264d? = ? = mm4 取 1K =，由表 36 得 ? = ，由上式得 =AIELK ????? ?? ? 2221 260 = 53522?? ?????? ?? ? = 29188r/min 本橫向進(jìn)給傳動(dòng)鏈的滾珠絲杠螺母副的最高轉(zhuǎn)速為 r/min，遠(yuǎn)小于其臨界轉(zhuǎn)速，故滿足要求。 滾珠絲杠螺母副額定壽命的校驗(yàn) 滾珠絲杠螺母副的疲勞壽命 L 和時(shí)間壽 命 hL 公式 L = 63waa 10????????? ? fF C r (315) hL = nL60 h (316) 式中 aC —— 額定動(dòng)載荷 (N)； CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 22 aF —— 軸向載荷 (N)； n —— 滾珠絲杠螺母副轉(zhuǎn)速 (r/min)； wf —— 運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù)，無(wú)沖擊平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取 ～ ；一般運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取 ～ ；有沖擊振動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，取 ～。 常用滾珠絲杠型號(hào)及參數(shù)表得滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 aC =11300 N，已知其軸向載荷 aF = amaxF = N，滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速 n = maxn = r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)條件系數(shù) wf =，則由式 (315)，式 (316)得 L = 63waa 10????????? ? fF C = 63 6 41 1 3 0 0 ??????? ? =108r hL = nL60 = 8?? =? 15000 h 故滿足要求 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 計(jì)算機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的剛度 絲杠支承方式為一端固定，一端自由或游動(dòng)時(shí)，有 aK = ??? ?? ?322 104 a Ed? = ad ? N/μm (317) 式中 E —— 彈性模量（ MPa） ,一般取 E =105MP a； 2d —— 滾珠絲杠的底徑 (mm)； a —— 滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 (mm)； 當(dāng) a = yL ，即滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 最大時(shí)，滾珠絲杠螺母副具 有最小拉壓剛度 sminK CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 23 sminK = 3y22 104 ??? ?? L Ed?=yLd?N/μm (318) 當(dāng) a = JL ，即滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離最小時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有最小拉壓剛度 smaxK smaxK = 3J22 104 ??? ?? L Ed?=JLd?N/μm (319) 已 知 滾 珠 絲 杠 的 彈 性 模 量 E =105MPa ， 滾 珠 絲 杠 的 底 徑2d =，當(dāng)滾珠絲杠的螺母中心至固定端支承中心的距離 a = yL = 313mm 時(shí)，滾珠絲杠螺母副具有 最小拉壓剛度 sminK 根據(jù)式 (318)得 smaxK = 3y22 104 ??? ?? L Ed?=yLd? = 22 ?? =當(dāng) a = JL =113 mm 時(shí)，滾珠絲杠螺 母副具有最大拉壓剛度 smaxK ，根據(jù)式 (219)得 smaxK = 3J22 104 ??? ?? L Ed?=JLd? = 22 ?? = 計(jì)算滾珠絲杠螺母副支承軸承的剛度 已知滾動(dòng)體直徑 Qd =，滾動(dòng)體個(gè)數(shù) Z =15，軸承的最大軸CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 24 向工作載荷 BmaxF = amaxF =，由 37 和表一個(gè)未預(yù)緊的軸承 BK 或一對(duì)預(yù)緊軸承的組合剛度 B0K 的計(jì)算公式得 bK = 3 2 6 4159 5 ???? =表 36 滾珠絲 杠螺母副支承剛度 bK 的計(jì)算公式 滾珠絲杠螺母副支承方式 支承剛度 bK 的計(jì)算公式 一端固定，一端自由 bK = B0K 一端固定，一端游動(dòng) 固定端預(yù)緊時(shí)： bK = BK 兩端支承 預(yù)緊時(shí) bK = B0K ：未預(yù)緊時(shí)： bK = BK 兩端固定 固定端預(yù)緊時(shí) bK =2 B0K 計(jì)算滾珠與滾道的接觸剛度 1. 滾珠絲杠螺母副不預(yù)緊時(shí)，有 cK =31a ????????CFK N/μm (320) 2. 滾珠絲杠螺母副預(yù)緊時(shí)，有 cK =31a ????????CFK N/μm (321) 式中 K —— 從滾珠絲杠樣本上查取得剛度值 (N/μm)； CM6132 型精密車床進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)控改造 25 aC —— 額定動(dòng)載荷 (N)； aF — 滾珠絲杠上所承受的軸向工作載荷 (N)。 常 用 滾 珠 絲 杠 型 號(hào) 及 參 數(shù) 得 滾 珠 與 滾 道 的 接 觸 剛 度 K =636N/μm，滾珠絲杠的額定動(dòng)載荷 aC =11300 N，已知滾珠絲杠上所承受的最大軸向載荷 amaxF =，則由式 (321)得 cK =31a ????????CFK = 31 ?????? ??= 計(jì)算進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度 進(jìn)給系統(tǒng)的最大綜合拉壓剛度 maxK 和最小綜合拉壓剛度 minK max1K =Cbsm a x111 KKK ?? N/μm (322) min1K =Cbsm in111 KKK ?? N/μm (323) 由式 公式 (322)得進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)的綜合拉壓剛度的最大值為 max1K =Cbsm a x111 KKK ?? = 0 2 0 01 ?? =故 maxK =185N/μm 由式 公式 (323)得