滾珠絲杠選型.doc

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1、滾珠絲杠副特性????滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為滾動(dòng)媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系。以傳動(dòng)形式分為兩種：?????（1）將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)。?????（2）將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)?！鲃?dòng)效率高滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%，為傳統(tǒng)的滑動(dòng)絲杠系統(tǒng)的2～4倍，如圖1.1.1所示，所以能以較小的扭矩得到較大的推力，亦可由直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（運(yùn)動(dòng)可逆）?！み\(yùn)動(dòng)平穩(wěn)滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小、靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行現(xiàn)象，因此可精密地控制微量進(jìn)給?！じ呔葷L珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)

2、中溫升較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度?！じ吣陀眯凿撉驖L動(dòng)接觸處均經(jīng)硬化（HRC58～63）處理，并經(jīng)精密磨削，循環(huán)體系過程純屬滾動(dòng)，相對(duì)對(duì)磨損甚微，故具有較高的使用壽命和精度保持性?！ね叫院糜捎谶\(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、反應(yīng)靈敏、無(wú)阻滯、無(wú)滑移，用幾套相同的滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)同時(shí)傳動(dòng)幾個(gè)相同的部件或裝置，可以獲得很好的同步效果?！じ呖煽啃耘c其它傳動(dòng)機(jī)械，液壓傳動(dòng)相比，滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)故障率很低，維修保養(yǎng)也較簡(jiǎn)單，只需進(jìn)行一般的潤(rùn)滑和防塵。在特殊場(chǎng)合可在無(wú)潤(rùn)滑狀態(tài)下工作。·無(wú)

3、背隙與高剛性滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)采用歌德式（Gothicarch）溝槽形狀（見圖2.1.2—2.1.3）、使鋼珠與溝槽達(dá)到最佳接觸以便輕易運(yùn)轉(zhuǎn)。若加入適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力，消除軸向間隙，可使?jié)L珠有更佳的剛性，減少滾珠和螺母、絲杠間的彈性變形，達(dá)到更高的精度?，F(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，一批又一批的高速數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。它不僅要求有性能卓越的高速主軸，而且也對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)提出了很高的要求：(1)最大進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到40m/min或更高；(2)加速度要高，達(dá)到1g以上；(3)動(dòng)態(tài)性能要好，達(dá)到較高的定位精度。高速滾珠絲杠副是指能適應(yīng)高速化要求(4

4、0m／min以上)、滿足承載要求且能精密定位的滾珠絲杠副，是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高速化首選的傳動(dòng)與定位部件。1高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)滾珠絲杠副的驅(qū)動(dòng)速度V＝Ph×N(Ph為導(dǎo)程，N為絲杠轉(zhuǎn)速)，因此提高驅(qū)動(dòng)速度的途徑有兩條：其一是提高絲杠的轉(zhuǎn)速，其二是采用大導(dǎo)程。提高轉(zhuǎn)速N受do·N值的制約(do為滾珠絲杠的公稱直徑)。國(guó)際上一般do·N≤70000。據(jù)日本NSK公司介紹：該公司已將do·N值提高到。N增大時(shí)，do必須減小，且過分提高轉(zhuǎn)速會(huì)引起絲杠發(fā)熱、共振等問題；d0太小也會(huì)造成系統(tǒng)剛性差、易變形、影響加工精度，且目前伺服電動(dòng)機(jī)

5、的最高轉(zhuǎn)速僅到4000r／min。導(dǎo)程Ph過大時(shí)，不僅增加了滾珠絲杠副的制造難度，精度難以提高，降低了絲杠副承載，而且也增加了伺服電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩。因此，設(shè)計(jì)高速滾珠絲杠副時(shí)要合理選擇絲杠副的轉(zhuǎn)速N、公稱直徑do與導(dǎo)程Ph。數(shù)控機(jī)床常用的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)為：外循環(huán)插管式、內(nèi)循環(huán)反向器式。由于高速滾珠絲杠副的導(dǎo)程較大，如用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，反向器尺寸較長(zhǎng)，承載的鋼球數(shù)減少，且鋼球高速時(shí)流暢性差，是不適合的；而外循環(huán)插管式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，不受導(dǎo)程的限制。因此，被選作高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)。外循環(huán)滾珠絲杠副預(yù)緊方式主要有三種：增大鋼球

6、直徑、變位導(dǎo)程和墊片。各預(yù)緊方式的特點(diǎn)見表1。根據(jù)高速滾珠絲杠副的特點(diǎn)，選用單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊結(jié)構(gòu)比較合適。但在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：(1)導(dǎo)程的選擇。為了提高絲杠副驅(qū)動(dòng)速度，一般需增大絲杠副導(dǎo)程，常用絲杠副導(dǎo)程取絲杠直徑的1／3—1／2。(2)為了增加承載，選用多頭螺紋，以提高絲杠副承載能力。(3)滾珠絲杠副在高速時(shí)產(chǎn)生的噪聲主要來(lái)自鋼球在導(dǎo)珠管進(jìn)出口(見圖1P、P'點(diǎn))處的碰撞。因此，在循環(huán)過程中鋼球的反向點(diǎn)設(shè)計(jì)是非常重要的(見圖1)，要合理選取反向角αo滾珠絲杠副計(jì)算流程支承方式????滾珠絲杠的支承主要有以下四

7、種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同，客戶應(yīng)根據(jù)自身情況適當(dāng)選擇。固定---固定適用于高轉(zhuǎn)速、高精度。固定---支承適用于中等轉(zhuǎn)速、高精度。支承---支承適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度固定---自由適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸向絲杠導(dǎo)程Pho---導(dǎo)程（mm）Vmax---工作臺(tái)最大移動(dòng)速度（mm/min）nmax---電機(jī)最大轉(zhuǎn)速（r/min）I---傳動(dòng)比（見滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)說(shuō)明圖），從輸出端（馬達(dá)）至輸入端（絲杠）的傳動(dòng)比。臨界轉(zhuǎn)速臨界轉(zhuǎn)速????臨界轉(zhuǎn)速也稱危險(xiǎn)轉(zhuǎn)速——在高速情況下產(chǎn)生共振時(shí)所達(dá)到的極限

8、轉(zhuǎn)速，此現(xiàn)象會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量下降，加工機(jī)床損壞。nk=fnk×d2/Ln2×107nk---臨界轉(zhuǎn)速（r/min）fnk---支承系數(shù)（見下表）d2---絲杠螺紋底徑（mm）Ln?---臨界長(zhǎng)度（mm）支承方式fnx固定——固定27.4固定——支承18.9支承——支承12.1固定——自由4.