分析絲桿受力:Tr14×3的梯形螺桿,外徑D=14,導(dǎo)程P=3,梯形絲桿傳動存在很大的摩擦損耗(滾珠絲桿傳動這種損耗很?。话闳=40%作為有效輸出。
1、由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的扭矩T和推力F關(guān)系為(不計損耗,不計加速):T=F×P/(2×Pi)=F×P/(2×3.14);
2、如果計入啟動或停止時的加速度,假設(shè)啟動加速度a為0.1G(即0.1×9.8=0.98),那么啟動時附加的力F2=m×a (m為物體重量,a為啟動加速度),F2產(chǎn)生的扭矩T2×40%=F2×P/(2×3.14)=m×a×P/(2×3.14)=0.0468N.m,T2=0.0468/40%=0.117N.m
3、計入損耗時T×40%=F×P/(2×Pi)=F×P/(2×3.14)=100×9.8×3×0.001/(2×3.14)=0.468 N.m,得T=0.468/40%=1.17 N.m。
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滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機床進給驅(qū)動系統(tǒng)的主要功能部件。隨著數(shù)控機床向高速化方向發(fā)展,對機床的進給速度提出了更高的要求。雖然目前人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)高速進給探索研究出直線電動機、并聯(lián)虛擬軸機床,但由于它們成本高以及技術(shù)不是很完善等問題,還沒能被廣泛接受。因而高速滾珠絲杠螺母副傳動系統(tǒng)在高速進給驅(qū)動系統(tǒng)中仍然占主導(dǎo)地位。因此,有必要對實現(xiàn)絲杠螺母副高速化的方法及相關(guān)問題進行研究。
1.高速的實現(xiàn)方法
(1)加大導(dǎo)程和螺紋頭數(shù) 這就是我們常說的大導(dǎo)程滾珠絲杠副,先前的觀點是因?qū)С淘龃蟛焕谔岣邔?dǎo)程精度,而且進給系統(tǒng)的靜剛度迅速下降,所以只適用于對定位精度要求不高的快速驅(qū)動場合。
(2)增加絲杠的旋轉(zhuǎn)速度,增加電動機的旋轉(zhuǎn)速度可以提高進給速度,但是由于絲杠本身的固有頻率,因而存在臨界速度的限制。
(3)絲杠固定,螺母驅(qū)動螺母一邊轉(zhuǎn)動一邊沿固定的絲杠作軸向移動,沒有了作為轉(zhuǎn)速上限的回轉(zhuǎn)絲杠的彎曲臨界轉(zhuǎn)速。但是彎曲固有頻率在固定絲杠的情況下也必須加以考慮
(4)絲杠和螺母同時驅(qū)動。
2. 高速化引發(fā)問題的解決 對于高速機床來說,在滿足高速度的前提下,還要保證,片面地要求高速度是沒有意義的。滾珠絲杠進給系統(tǒng)在高速下長時間運行都會導(dǎo)致滾珠絲杠溫度的上升,隨之勢必產(chǎn)生滾珠絲杠的軸向熱位移,直接導(dǎo)致機床進給軸的定位精度下降。為此,需要采取一定的措施來抑制熱位移,改善機床進給軸的定位精度,從而提高機床的工作精度。
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選用38CrMoAl為絲桿材料,基于脈沖電化學(xué)復(fù)合光整技術(shù)的精密滾珠絲桿的制造工藝步驟為:
下料--校直--外圓--調(diào)質(zhì)--修研中心孔--磨外圓--螺紋磨磨削絲桿螺紋--銑鍵槽或方身--鉗工工藝--去應(yīng)力--研中心孔--輝光離子氮化--脈沖電化學(xué)復(fù)合光整加工--倒兩端不完整牙1/4圈--螺紋磨削倒角螺紋,后進行頂端45°處理。
屏蔽門絲桿的開啟和關(guān)閉是由高速絲杠副傳動來實現(xiàn)的,要求該傳動機構(gòu)具有很高的傳動精度及較長的使用壽命,高速絲杠副傳動無偏載機構(gòu)是對以前的絲杠副傳動機構(gòu)的改進,可以解決高速絲杠傳動中絲杠因負載、變形、安裝誤差等造成的傳動、偏差及使用壽命等問題。
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