数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计1(编辑修改稿)

数控车床纵向进给系统和横向进给系统的设计1(编辑修改稿)内容摘要：

户在装配时不需要再调整，只要按厂家作出的装置序列符号（＞）排列后，装紧即可。 3. 起动力矩小。 与圆锥滚子轴承、圆柱滚子轴承相比，起动力矩小。 为了易于吸收滚珠螺母与轴承之间的不同轴度，推荐采用正面组合形式。 （ DF,DFD,DFF 等） 校核 滚珠丝杠副的拉压系统刚度影响系统的定位精度和轴向拉压振动固有频率，其扭转刚度影响扭转固有频率。 承受轴向负荷的滚珠丝杠副的拉压系统刚度 Ke由丝杠本身的拉压刚度 KS，丝杠副内滚道的接触刚度 Kc，轴承的接触刚度 KB，螺母座的刚度 KH， 按不同支承组合方式的计算而定。 扭转刚度按丝杠的参数计算。 临界压缩负荷 丝杠的支承方式对丝杠的刚度影响很大，采用两端固定的支承方式并对丝杠进行预拉伸，可以最大限度地发挥丝杠的潜能。 所以设计中采用两端固定的支承方式 [9]。 临界压缩负荷按下式计算： 211 m a x20cr f E IF K F NL () 式中 E—— 材料的弹性模量 E 钢 = 1011(N/m2)； L0—— 最大受压长度 (m)； K1—— 安全系数，取 K1=1/3； Fmax—— 最大轴向工作负荷 (N)； f1—— 丝杠支承方式系数； (支承方式为双推 —— 双推时，见下图，f1=4， f2=) I—— 丝杠最小截面惯性矩 (m4)： 4420( 1 .2 )6 4 6 4 wI d d d    () 式中 d0—— 丝杠公称直径 (mm)； dw—— 滚珠直径 (mm)。 4 1 2 8 43 . 1 4 ( 3 2 1 . 2 3 . 9 6 9 ) 1 0 2 . 7 1 064Im        丝杠螺纹部分长度 180 112 40 332uL m m   ，取 350uL mm 支承跨距 1 400L mm ， 丝杠全长 500L mm 由公式 () 2 11 8m a x264 10 10 1 2020420 10 3 N F N         cr F 可见 crF 远大于 maxF ，临界压缩负荷满足要求。 临界转速 222 2 22 m a x30 9910cr ccf f dEIn k nL A L   () 式中 A—— 丝杠最小横截面： 2 6 4 22 3 1 . 5 1 0 7 . 8 1 044A d m       cL —— 临界转速计算长度： 1 1 2 5 0 0 3 5 01 8 0 4 0 3 5 1 . 5 0 . 422cLm      取 1 L m ， 2k —— 安全系数，一般取 2  ；  —— 材料的密度： 337 .8 5 1 0 /kg m  ； 2f —— 丝杠支承方式系数，查表得 2  ， 2 m a x20 . 0 3 1 59 9 1 0 4 . 7 3 0 4 3 6 5 0 / m in 1 5 0 0 / m in0 . 4crn r n r      满足要求。 丝杠拉压振动与扭转振动的固有频率 丝杠系统的轴向 拉压系统刚度 Ke的计算公式： 两端固定： 11 1 1 1 1 ( / )4e B c H S NmK K K K K      () 式中 Ke —— 滚珠丝杠副的拉压系统刚度 (N/μ m)； KH—— 螺母座的刚度 (N/μ m)； Kc—— 丝杠副内滚道的接触刚度 (N/μ m)； KS—— 丝杠本身的拉压刚度 (N/μ m)； KB—— 轴承的接触刚度 (N/μ m)。 1) 丝杠副内滚道的接触刚度可查滚珠丝杠副型号样本。 2) 轴承的接触刚度可查轴承型号 样本。 3) 螺母座的刚度可近似估算为 1000。 4) 丝杠本身的拉压刚度： 对丝杠支承组合方式为两端固定的方式： 61 0 /s A E lK N ma l a  () 式中 A—— 丝杠最小横截面， 222 ()4A d mm； E—— 材料的弹性模量， E= 1011(N/m2)； l—— 两支承间距 (m)； a—— 螺母至轴向固定处的距离 (m)。 已 知 ： 轴 承 的 接 触 刚 度 1080 /BK N m ， 丝 杠 螺 母 的 接 触 刚 度71 6. 7 /CK N m ，丝杠的最小拉压刚度 m in 5 4 5 .2 /sK N m （见后面计算）。 螺母座刚度 10 00 /HK N m。 1 1 1 1 14 1 0 8 0 7 1 6 . 7 1 0 0 0 4 5 4 5 . 2eK     324 /eK N m 丝杠系统轴向拉压振动的固有频率： /eB K rad sm  () 式中 m—— 丝杠末端的运动部件与工件的质量和 (N/μ m)； Ke—— 丝杠系统的轴向拉压系统刚度 (N/μ m)。 69 . 8 3 2 4 1 0 1 2 6 0 / 1 2 0 3 8 / m i n 1 5 0 0 / m i n2020eB K r a d s r rm      显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于 1500r/min，能满足要求。 丝杠扭转刚度 丝 杠 的 扭 转 刚 度 按 下 式 计 算 ： mT dK L () 式中 md —— 丝杠平均直径： L—— 丝杠长度 15934 /500TK N m r 扭转振动的固有频率 : ()3TTswzK JJJ   () 式中 JW—— 运动部件质量换算到丝杠轴上的转动惯量 (kg m2)； JZ—— 丝杠上传动件的转动惯量 (kg m2)； JS—— 丝杠的转动惯量 (kg m2)。 由文献 [7， 8]得： 平移物体的转动惯量为 2 4 22 0 0 0 0 . 0 1( ) 5 . 2 1 09 . 8 1 2J k g m     丝杠转动惯量： 2 2 21 1 1()8 8 4s s s s sJ m d d d L    34421 3 . 1 4 7 . 8 5 1 0 0 . 5 0 . 0 3 2324 1 0 k g m      10zJ kg m 415934 4 4 2 7 . 1 / 4 2 2 9 7 / m i n4( 5 . 2 1 . 6 ) 1 03T r a d s r      显然，丝杠的扭转振动的固有频率远大于 1500r/min，可以满足要求。 传动精度计算 滚 珠 丝 杠 的 拉 压 刚 度 24s dEK L () 导轨运动到两极位置时，有最大和最小拉压刚度，其中， L 值分别为 300mm和 100mm。 最大与最小机械传动刚度： 25m a x 10 /4 AEK N mL       25m in 10 /4 AEK N mL       最大和最小机械传动刚度： m a x m i n 11 2 4 0 . 6 5 /1 / 1 / 1 / 1 / 5 4 5 . 2 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K       m a x m a x 11 3 4 1 /1 / 1 / 1 / 1 / 1 6 3 5 . 7 1 / 7 1 6 . 7 1 / 1 0 8 0o s C BK N mK K K       由于机械传动装置引起的定位误差为 0 0 m in 0 m a x11()k FmKK () 111 4 5 6 . 6 ( ) 1 . 7 82 4 0 . 6 5 3 4 1k m    对于 3 级滚珠丝杠，其任意 300mm 导程公差为 12m ，机床定位精度 / 300mm mm，所以， 2 4 1 / 5 4 .8k m  ，可以满足由于传动刚度变化所引起的定位误差小于（ 1/3 1/5）机床定位精度的要求。 再加上闭环反馈系统的补偿，定位精度能进一步提高 [10]。 伺服电机计算 根据文献 [11]，扭矩的计算为： 1. 理论动态预紧转矩 查表知 3级滚珠丝杠  ， 而 m a x / 3 2 0 1 3 / 3 6 7 1 ( )PF F N m   230 ( / 2 ) [ (1 ) / ] 1 0P P hT F P        () 23(6 7 1 6 / 2 ) [ (1 0 . 9 ) / 0 . 9 ] 1 00 . 1 3 5 ( )Nm      2. 最大动态摩擦力矩 对于 3级滚珠丝杠， 40%P  ，。