上銀滾珠絲杠副的設(shè)計流程選用及應用的探討

　　使物體運動時,一般來講需要將動力產(chǎn)生的運動直接或通過其他機構(gòu)間接地傳達到最終運動部。當今世界中,能代表機械的、有各種運動機構(gòu)的裝置,可以說無一不是具有某種形式的運動傳導機構(gòu)。滾珠絲杠副是將回轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動,或?qū)⒅本€運動轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運動的最合理的產(chǎn)品。由于滾珠絲杠直接影響數(shù)控機床的精度、參數(shù)以及制造成本，因此在機床的設(shè)計中必須合理地選用滾珠絲杠副并進行一系列的計算校核，其基本流程如圖。

　　1 上銀滾珠絲杠的選用

　　上銀滾珠絲杠是一種精密、高效的傳動元件，它以其高速度、高剛性、可逆性、長壽命、同步性、高靈敏度、無間隙、維護簡單等優(yōu)點而廣泛應用在當代數(shù)控機床進給伺服機構(gòu)中，同時，滾珠絲杠的使用也是數(shù)控機床區(qū)別于普通機床的根本特征之一。由于滾珠絲杠直接影響數(shù)控機床的精度、參數(shù)以及制造成本，因此在機床的設(shè)計中必須合理地選用滾珠絲杠副并進行一系列的計算校核，其基本流程如圖。

　　1.1導程精度的選擇

　　上銀滾珠絲杠的精度直接影響數(shù)控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數(shù)中，其導程誤差對機床定位精度影響最明顯。一般在初步設(shè)計時設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動量V300P應小于目標設(shè)定位的定位精度值的l／3～1/2，在最后精度驗算中確定。滾珠絲杠分為7個精度等級，即1-7和10級，1級精度最高，依次遞減。

　　1.2 公稱型號的選擇

　　公稱型號主要是指絲杠的公稱直徑和導程。設(shè)計初始階段可根據(jù)機床的技術(shù)要求(主要包括負載、快移速度、伺服電機轉(zhuǎn)速等)初步選擇滾珠絲杠型號，然后進行計算校核，計算結(jié)果符合設(shè)計要求后才能最終定型。

　　1.3 支撐方式的選擇

　　數(shù)控機床設(shè)計中，滾珠絲杠的支撐方式通常選擇“固定一支撐”或者“固定-固定”?！肮潭?支撐”的支撐方式裝配相對方便、剛性較好、精度較高，主要應用于中等轉(zhuǎn)速、較大行程、較重負載的環(huán)境下使用；“固定-固定”的支撐方式裝配相對困難、剛性好、精度高，常在高轉(zhuǎn)速、大行程、重承載的環(huán)境下使用。

　　2 絲杠的計算校核

　　2.1 允許軸向負荷的校核

　　(1)最大軸向載荷

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　　式中μ為導軌面的摩擦系數(shù)；m為運動部件的總質(zhì)量；f為導軌面的阻力(無負荷時);其中a=v/t，v為機床快移速度；t為系統(tǒng)反應時間。

　　分別計算出去路加速時、去路等速時、去路減速時、回程加速時、回程等速時、回程減速時的軸向負荷，取絕對值最大者為最大軸向負載。

　　(2)上銀滾珠絲杠軸的壓曲負荷

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　　式中η2為不同安裝方式的相關(guān)系數(shù)；d1-滾珠絲杠軸的溝槽直徑；La-安裝間距。

　　(3)上銀滾珠絲杠軸的允許壓縮拉伸負荷

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　　如計算結(jié)果P1>F1且P2>Fa，則可繼續(xù)進行其它項目校核，否則重新選定滾珠絲杠型號進行以上校核。

　　2.2 滾珠絲杠的允許轉(zhuǎn)速的計算

　　(1)滾珠絲杠最大轉(zhuǎn)速

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　　式中v為運動部件快移速度，m／min；s為絲杠導程。

　　(2)上銀滾珠絲杠臨界轉(zhuǎn)速

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　　式中： Lb安裝間距。

　　(3) 值許用轉(zhuǎn)速： N2=DN／D式中，D為滾珠中心徑。如計算結(jié)果N1>Nmax且N2> Nmax，則絲杠可用，否則重新選定滾珠絲杠型號進行以上校核。

　　3 螺母的選用校核與壽命計算

　　3.1 螺母的允許軸向負荷

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　　式中Coa滾珠絲杠的基本額定靜負荷；如計算結(jié)果Famax>Fa，則螺母可用，否則重新選定螺母型號進行以上校核。

　　3.2 螺母額定壽命的計算

　　(1)平均軸向載荷計算

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　　式中：F1、F2、F3分別為去路加速時、去路勻速時、回程減速時的軸向載荷(只取相同方向載荷)；L1、L2 …L6分別為去路加速時、去路勻速時、去路減速時、回程加速時、回程勻速時、回程減速時螺母行程。