CA6140 車床進(jìn)給系統(tǒng)數(shù)控改造中滾珠絲杠副的選型和計(jì)算
2018-7-16 來源： 鄭州航空工業(yè)管理學(xué)院 作者： 賀紅霞, 趙 輝
摘要:以CA6140 普通車床為例, 介紹了普通車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床的設(shè)計(jì)方案。闡述了該車床縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造中的滾珠絲杠副的選型和驗(yàn)算的步驟及方法, 可為機(jī)床數(shù)控化改造提供一種參考。
關(guān)鍵詞:普通車床;數(shù)控改造;縱向進(jìn)給系統(tǒng);滾珠絲杠副
1、CA6140 車床改造方案
將CA6140 車床改造為經(jīng)濟(jì)型數(shù)控車床, 原機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)全部拆除, 縱向和橫向均采用步進(jìn)電動(dòng)機(jī)※降速齒輪※滾珠絲杠副※溜板的傳動(dòng)方式。滾珠絲杠副是一種在絲杠與螺母間裝有滾珠作為中間元件的絲杠副, 是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副具有傳動(dòng)效率高、摩擦力小、可預(yù)緊、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn), 所以在各類中、小型數(shù)控機(jī)床的直線進(jìn)給系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用。
改造后的縱向進(jìn)給系統(tǒng)如圖1 所示。
支承間距l(xiāng) =1 500 mm , 支承滾珠絲杠的軸承為8107 型推力球軸承, 幾何參數(shù)為d1 =35 mm , 滾動(dòng)體直徑dQ =6.35 mm , 滾動(dòng)體數(shù)量zQ =18 。滾珠絲杠副及軸承均進(jìn)行預(yù)緊。現(xiàn)以縱向進(jìn)給系統(tǒng)改造為例, 介紹滾珠絲杠副的選型與驗(yàn)算。
2、縱向進(jìn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)計(jì)算
2.1 切削力計(jì)算
最大切削功率
2.2 滾珠絲杠副的選型和驗(yàn)算
滾珠絲杠副的選型和驗(yàn)算主要是型號(hào)的選擇和性能驗(yàn)算。
滾珠絲杠的選用設(shè)計(jì), 一般必須已知下列條件:絲杠的最大軸向載荷Fmax(或平均工作載荷Fm)、使用壽命T 、絲杠的工作長(zhǎng)度(或螺母的有效行程)、絲杠的轉(zhuǎn)速n(或平均轉(zhuǎn)速)、絲杠的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)等, 以縱向?yàn)槔? 可按以下步驟計(jì)算:
(1)滾珠絲杠軸向進(jìn)給切削力的計(jì)算縱向進(jìn)給為綜合型導(dǎo)軌, 滾珠絲杠軸向進(jìn)給切削力
(5)從滾珠絲杠尺寸系列表(或產(chǎn)品樣本)中找出額定動(dòng)載荷Ca 略大于當(dāng)量動(dòng)載荷Cm , 同時(shí)考慮剛度要求, 初選滾珠絲杠副的型號(hào)及有關(guān)參數(shù)。
(6)根據(jù)機(jī)床結(jié)構(gòu)和工作要求(即循環(huán)方式、預(yù)緊方式、傳動(dòng)精度、傳動(dòng)效率等方面)從初選的幾個(gè)型號(hào)中挑選比較合適的公稱直徑、導(dǎo)程、負(fù)荷滾珠列數(shù)和滾珠圈數(shù), 確定某一型號(hào)。
2.3 剛度驗(yàn)算的計(jì)算
滾珠絲杠副剛度的驗(yàn)算, 主要是驗(yàn)算絲杠的拉伸或壓縮變形量δ1 、滾珠與螺紋滾道接觸變形量δ2和支承滾珠絲杠軸承的軸向接觸變形δ3 之和應(yīng)不大于機(jī)床精度所允許變形量的1 2 。否則, 應(yīng)考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。滾珠絲杠的變形量計(jì)算步驟如下:
(1)絲杠的拉伸或壓縮變形量
三級(jí)精度滾珠絲杠允許的螺距誤差為15 μmm , 故剛度足夠。
因?yàn)闈L珠絲杠兩端都采用推力球軸承并預(yù)緊,因此不會(huì)產(chǎn)生失穩(wěn)現(xiàn)象, 故不需做穩(wěn)定性校核。
3、 結(jié)語
通過以上的計(jì)算, 獲得的CDM4006 -2 .5 -P3縱向進(jìn)給系統(tǒng)的滾珠絲杠副, 在數(shù)控改造CA6140 車床應(yīng)用后, 機(jī)床工作臺(tái)運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、靈活、精度高、噪音低, 可以滿足實(shí)際生產(chǎn)加工要求。
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