上銀滾珠絲杠副的設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生的運動直接或通過其他機構間接地傳達到最終運動部。當今世界中,能代表機械的、有各種運動機構的裝置,可以說無一不是具有某種形式的運動傳導機構。滾珠絲杠副是將回轉運動轉化為直線運動,或將直線運動轉化為回轉運動的最合理的產品。由于滾珠絲杠直接影響數控機床的精度、參數以及制造成本，因此在機床的設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、維護簡單等優點而廣泛應用在當代數控機床進給伺服機構中，同時，滾珠絲杠的使用也是數控機床區別于普通機床的根本特征之一。由于滾珠絲杠直接影響數控機床的精度、參數以及制造成本，因此在機床的設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控機床的定位精度，在滾珠絲杠精度參數中，其導程誤差對機床定位精度影響最明顯。一般在初步設計時設定絲杠的任意300mm行程變動量V300P應小于目標設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。設計初始階段可根據機床的技術要求(主要包括負載、快移速度、伺服電機轉速等)初步選擇滾珠絲杠型號，然后進行計算校核，計算結果符合設計要求后才能最終定型。

　　1.3 支撐方式的選擇

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

　　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；m為運動部件的總質量；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系數；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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　　如計算結果P1>F1且P2>Fa，則可繼續進行其它項目校核，否則重新選定滾珠絲杠型號進行以上校核。

　　2.2 滾珠絲杠的允許轉速的計算

　　(1)滾珠絲杠最大轉速

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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速

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　　式中： Lb安裝間距。

　　(3) 值許用轉速： N2=DN／D式中，D為滾珠中心徑。如計算結果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。