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機床本體部分的數(shù)控化改造與設(shè)計計算
日期：2010年01月07 來源：沈陽第一機床廠 關(guān)鍵字：機床
滾珠絲杠的選擇。滾珠絲杠副作為精密、高效的傳動元件在精密機床、數(shù)控機床得到廣泛應(yīng)用，在機械工業(yè)、交通運輸、航天航空、機床軍工產(chǎn)品等各個領(lǐng)域應(yīng)用得很普遍，搖臂鉆床可用作精密定位自動控制、動力傳遞和運動轉(zhuǎn)換。
1)滾珠絲杠副傳動的優(yōu)點。滾珠絲杠副傳動與滑動絲杠傳動相比有以下優(yōu)點：
①傳動效率高。一般可達95％以上，是滑動絲杠傳動的2-4倍。
②運動平穩(wěn)，摩擦力小，靈敏度高，低速無爬行。
③可以預(yù)緊、消除絲杠副的間隙，提高軸向接觸剛度。
④定位精度和重復(fù)定位精度高。
⑤使用壽命為普通滑動絲杠的4—10倍，甚至更高。
⑥同步性好，機床用幾套相同的滾珠絲杠副同時傳動幾個相同的部件或裝置時，可獲得較好的同步性。
⑦使用可靠，潤滑簡單，搖臂鉆床維修方便。
⑧不自鎖，可逆向傳動，即螺母為主動，絲杠為被動。旋轉(zhuǎn)運動變?yōu)橹本�運動。
⑨有專業(yè)廠生產(chǎn)，選用配套方便。
2)滾珠絲杠副精度等級確定。查本章參考文獻[24]，在車床數(shù)控化改造中可選用3級精度的滾珠絲杠。滾珠絲杠推薦應(yīng)用精度等級。
3)滾珠絲杠的潤滑、防護和密封
①潤滑：滾珠絲杠必須潤滑。滾動軸承用的各種潤滑劑原則上都可以用。機床主軸的各種潤滑劑和潤滑方式都可用于精密滾珠絲杠。一般情況下采用鋰基潤滑脂，在高速和需要嚴(yán)格控制溫升時，可用L--AN32全損耗系統(tǒng)用油、汽輪機油循環(huán)潤滑或噴霧潤滑。
②防護和密封：絲杠防護套有伸縮套管式、折疊套管式和螺旋鋼帶保護套。搖臂鉆床后者由專業(yè)廠生產(chǎn)，應(yīng)用較廣，所以選用螺旋鋼帶保護套。
2．機械本體改造和設(shè)計計算
(1)縱向機械傳動部分的數(shù)控化改造和設(shè)計計算。已知條件：
工作臺重量(床鞍重量+中滑板重量+電動刀架)：C：800N
時間常數(shù)： 了：25ms
滾珠絲杠基本導(dǎo)程：幾二6mm
最大行程：S；650mm
脈沖當(dāng)量：a。：0．01mm／步
步距角：n：0．750／'步
最大進給速度：。nlox：2m／min
縱向最大進給速度：／Inax：0．6m／min
1)切削力的計算。由《機床設(shè)計手冊》可知，機床切削功率可由式(2-1)求得。
2)滾珠絲杠設(shè)計計算。
①滾珠絲杠的選型方案。
(a)螺紋滾道型面的選擇：單圓弧型面、雙圓弧型面。
要求：經(jīng)濟、易調(diào)試、穩(wěn)定。
方案：選用雙圓弧型面。
原因：雙圓弧型面接觸角不變，雙圓弧交接處尚有小空隙可容納一些臟物，搖臂鉆床這對滾珠絲杠有利而不致堵塞。
(b)滾珠循環(huán)方式：內(nèi)循環(huán)、外循環(huán)。
方案：選用外循環(huán)。
原因：結(jié)構(gòu)簡單、工藝性優(yōu)良、適合成批生產(chǎn)、經(jīng)濟實用，適用于重載荷傳動、高速驅(qū)動及精密定位系統(tǒng)，是目前應(yīng)用最廣泛的結(jié)構(gòu)。
(c)軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊力的選擇：墊片式、機床螺紋式、齒差式。
要求：經(jīng)濟可靠、易拆裝、剛度高。
方案：選用雙螺母墊片式預(yù)緊。
原因：結(jié)構(gòu)簡單、裝卸方便、剛度高。
滾珠絲杠副已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，因此，滾珠絲杠副的設(shè)計歸結(jié)為滾珠絲杠型號的選擇。
②計算作用在絲杠上的最大動載荷C(N)。首先根據(jù)切削力和運動部件的重量引起的進給牽引力，計算出絲杠的軸向載荷，再根據(jù)要求的壽命計算出滾珠絲杠副應(yīng)能承受的最大動載荷C。
3)滾珠絲杠的選型。根據(jù)C<C。的原則，使選取的滾珠絲杠的額定動載荷大于計算的最大工作載荷。查《機械零件設(shè)計手冊》電子版，由于導(dǎo)程為6mm，機床所以選取滾珠絲杠的型號為CDM3206—5，公稱直徑為32mm，其額定動載荷是 26250N>7051．595N，故強度足夠。CDM3206—5表示外循環(huán)插管式、搖臂鉆床雙螺母墊片預(yù)緊、導(dǎo)珠管埋人式的滾珠絲杠，其為右旋螺紋，載荷鋼球為5圈，精度為3級的定位滾珠絲杠副。
4)齒輪間隙的調(diào)整環(huán)節(jié)。為了提高傳動精度和傳動平穩(wěn)性，避免齒輪在旋轉(zhuǎn)中產(chǎn)生沖擊和噪聲，對于縱向、橫向齒輪都需要設(shè)計中心距的調(diào)整機構(gòu)。
由于主、從動齒輪在制造過程中不可避免地存在著加工誤差，為使這一對相互嚙合的齒輪在安裝后的中心距達到標(biāo)準(zhǔn)中心距，采取如下措施。
主動輪安裝在步進電動機1的軸上，機床而步進電動機1的端部用螺釘與偏心套2聯(lián)接，偏心套2裝在箱體上，轉(zhuǎn)動偏心套(這時步進電動機連同主動輪4一起轉(zhuǎn)動)，從而可以調(diào)整主、搖臂鉆床從動輪之間的中心距。
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