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高精度数控丝杠车床母丝杠结构的设计
2016-11-25  来源:辽宁地质工程职业学院  作者:刘超

      摘要:丝杠作为机床传送动力及定位的关键部件,是机床性能的重要保证。因此对于总机设计来说选取正确的丝杠应是一项十分重要的工作。从设计角度讲述如何选用丝杠,包括在设计中所必需的参数计算。

      关键词:丝杠;机床;定位;传送;动力

      1.母丝杠的设计

      高精度数控丝杠车床母丝杠的设计需要考虑多方面,由于高精度对热及振动所造成的影响反应敏感;母丝杠的长度一般比较长,因此其支撑是必须的,在设计时要考虑以上因素。母丝杠选择滚珠丝杠,一端与伺服电机连接,通过伺服电机带动母丝杠运动,或者采用滚珠丝杠螺母旋转方式。前者为传统方式,如果母丝杠长度非常长则带动丝杠旋转的电机功率非常大,消耗电量;后者电机一般安装在床鞍上,电机功率较小,母丝杠不动,但由于电机的振动会传递给床鞍,影响加工精度。由于两种方法目前均有采用,要根据具体的情况进行选择,粗车或半精车可采用后者,如果精加工并且对加工精度要求高,则采用前者。

      对于螺母的保护一般采用橡胶垫,厚度为40 mm~50 mm,固定在丝杠两端的上,一旦丝杠超程,该橡胶垫可防止螺母损坏。

      丝杠定位采用一端轴向定位,一端轴向不完全定位的方法。这样做的原因是:由于滚珠丝杠在工作时会产生热量,丝杠会由于热变形而伸长,如果两端都定位,则丝杠变弯影响加工精度,并且与支撑件产生振动。丝杠受热后,向不完全定位的方向微量伸长,丝杠车床的转速不高,床鞍移动较慢,加之受力较小,伸长量不大。

      2.滚珠丝杠的计算

      滚珠丝杠副的导程P计算公式为:



      3.润滑设计

      滚珠丝杠的润滑方式与滚动轴承润滑方式是相同的,对于滚珠丝杠传动机构可以采用一般滚动轴承的润滑规定,即可采用润滑油润滑,亦可采用润滑脂润滑。

      当采用油润滑滚珠丝杠时,可使用润滑滚动轴承一样的润滑油。由于不断地补给,润滑油在起润滑作用同时还对丝杠有清洁、冷却的作用。

      4.托架结构的设计

      高精度数控丝杠车床母丝杠由于丝杠长,因此会产生一定的弯曲挠度,采用一定数量的托架是必须的。托架的数量根据丝杠挠度的大小,机床的精度要求等有关。


      支撑的选择应该根据机床的具体情况,根据所设计机床的精度要求,合理的选择支撑个数,同时要考虑到机床的运动对支撑的影响,床鞍运动的速度,支撑升降速度等等。由于床鞍运动时,支撑必须让开与床鞍相连接的螺母,因此必须考虑由此带来的母丝杠的挠度变化。支撑越多越好,因为在滚珠丝杠螺母通过时,会有一个支撑躲开螺母,这样滚珠丝杠在不考虑床鞍通过螺母对丝杠作用的情况下,丝杠悬长加大,挠度增加,根据挠度的变化来最终确定支撑的数量。以S1Z一030为例,悬长为6868mm挠度为3.65ram,作为高精度丝杠车床,这是绝对不行的,而且也容易产生振动及噪声等。根据挠度公式及机床的情况,进行分析,确定支撑的数量,在进行挠度计算,根据机床设计的要求,满足精度,最终确定11个支撑,这是合理的。挠度为0.00017mm.

      5.结语

      高精度数控丝杠车床母丝杠的设计需要考虑多方面的原因,从多角度思考,避免各种错误,则与普通数控机床有很大的区别。
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