作为传动滑动丝杠的进一步延长发展 , 滚珠丝杠由于其高效能、温升少、高精度、高速度、高刚性、可逆性、长命命、低能耗、同步性、高活络度、无间隙、守护单一蹬着点而在现代数控机床进给伺服机构中得到宽泛利用 , 为了满够数控机床高进给速度、高定位精度、高安稳性和急剧响应的要求 , 必须合理选择滚珠丝杠副 , 并进行必要的校核推算。。。。。

滚珠丝杠的选择蕴含其精度选择、尺寸规格(蕴含导程与公程直径 )、支承方式等几个方面的内容。。。。。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷或额定静载荷来暗示 , 在加工中心的设计中通常按额定动载荷来确定滚珠丝杠副的尺寸规格 , 对细长而又接受压缩载荷的滚珠丝杠作压杆不变性核算 ; 对转速高 , 支承距 离大的滚珠丝杠副作临界转速校核 ; 对精度要求高的滚珠丝杠作刚度校核 ; 对数控机床 , 需核算其动弹惯量 ; 对全关环系统 , 需核算其谐振频率。。。。。

1 滚珠丝杠副选择推算

1.1精度选择

滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度 ,在滚珠丝杠精度参数中 , 其导程误差对机床定位精杜装响最显著。。。。。通常在初步设计时设定丝杠的肆意300mm行程改观量 V300p应幼于指标设定位的定位精度值的 1 /3～1 /2, 在最后精度验算中确定。。。。。

1.2 丝杠导程简直定

丝杠导程的选择通常凭据设计指标急剧进给的最高速度为 vmax、伺服电机的最高转速 nmax及电机与丝杠的传动比 i来确定 , 根基丝杠导程应满足下式为 :

1.3 按额定动载荷初步确定滚珠丝杠规格

滚珠丝杠副设计时通常按额定动载荷来确定滚珠丝杠副的尺寸规格。。。。。额定动载荷是指一批一样规格的滚珠丝杠经过运行一百万次后 , 90%的丝杠副 (螺纹表表或滚珠 ) 不产生委顿剥伤 (点蚀 ) 时的轴向载荷。。。。。在现实使用中额定动载荷值可按下式推算

式中 : fh 为寿命系数 , 按滚珠丝杠预期寿命拔取; fd为载荷性质系数 , 按工作载荷性质拔取; fH 为动载荷硬杜装响系数 , 按滚珠及滚路表表硬度拔取; fn 为转速系数 , 按丝杠均匀转速 nd 拔取; Pd 为均匀轴向载荷。。。。。

分歧工况下 , 均匀轴向载荷及均匀转速推算步骤有多种 , 对加工中心而言 , 可以为属通用型设备 , 针对的是分歧的用户和分歧的工况 , 其工作前提及所占工作功夫并无肯定法规 , 均匀轴向载荷及均匀转速可按下面公式推算为

式中 : Pmax最大轴向载荷; nmax为最高转速; Pm in为最 幼轴向载荷; nm in为最幼转速。。。。。

最幼轴向载荷为工作台和工件作用下的导轨摩擦力 , 最大轴向载荷的推算即为机械接受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力 , 它为切削力在滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和 (此时导轨摩擦力是由工作台、工件、夹具三者总的沉量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起。。。。。

在推算出额定载荷后 , 可按额定动载荷从样本中拔取滚珠丝杠的公称直径和型号。。。。。

丝杠装置方式的选择蕴含丝杠支承方式和丝杠专用轴承的选择 , 滚珠丝杠分歧的支承方式对丝杠的刚度、回转精度 , 临界转速有很大的影响 , 通常凭据丝杠的长度、回转精度、刚度要求及转速选择分歧的装置方式。。。。。

2 滚珠丝杠副的校核推算

2.1 压杆不变性校核

轴向固定的长丝杠在接受压缩负载时 , 应校核其压杆不变性 , 临界压缩载荷按下式进行校核推算 :

式中 : E为丝杠资料的弹性模量; I为最幼惯性截面矩 , ; d0 为滚珠丝杠公称直径; DW 为滚珠直径; L0 为最大受压长度; K1 为安全系数 , 可取 K1 = 1 /3; Fmax为最大轴向载荷; f1 为丝杠支承方式系数 , 凭据丝杠装置方式选择。。。。。

212 丝杠临界转速校核

长丝杠在高速下工作 , 为预防弯曲共振 , 应验算其临界转速 ncr。。。。。

式中 : A 为丝杠最幼截面积; Lc 为临界转速推算长度; ρ为资料的密度; E 为丝杠资料的弹性模量;nmax为最高工作转速; K2 为安全系数 , 可取 K2 = 018;f2 为丝杠支承方式系数 , 凭据支承方式选择。。。。。

此表螺母临界转速也需验算 , 其临界要求应满足为 d0 nΦ 70000 (mm·r/min) 。。。。。

2.3 精度验算即刚度校核

丝杠的导程误差、伺服系统误差、各机械环节弹性变形引起的误差是影响加工中心定位精度的成分。。。。。通常情况下 , 在以上各环节中影响弹性变形得意到幼分列挨次是 : 滚珠丝杠自身的抗压刚度 Ktm in; 支承轴承的轴向刚度 Kba; 滚珠丝杠副中滚珠与滚路的接触刚度 Kc; 折算到滚珠丝杠副上伺服系统刚度 KR; 折算到滚珠丝杠副上联轴节的刚度 K1; 滚珠丝杠副的抗扭刚度 Kk; 螺母座、轴承座的刚度 Kh。。。。。则传动系统综合刚度 K为 :

通常校核推算中 , 伺服刚度 KR, 折算到滚珠丝杠副上联轴节的刚度 K1, 滚珠丝杠副的抗扭刚度 Kk,螺母座、轴承座的刚度 Kh 可忽略不计 , 则下式 可简化如下