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1、毕业设计（论文）设计（论文）题目：SK125立式数控铣床传动系统关键部件设计 学 院 名 称： 机械工程学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名： 学号： 指 导 教 师： 2012年 4 月 22 日 SK125 数控铣床的主要部件设计摘要： 数字控制是近代发展起来的一种自动化控制技术是用数字化信号对机床运动及其加工过程进行控制的一种方法，随着科学技术的迅猛发展，数控机床已经是一个国家机械工业水平的重要标准。 数控机床是装有程序控制系统的机床。该系统能够逻辑地处理具有使用号码，或其他符号编辑指令规定的程序。 数控机床是以数控技术为代表的新技术对传统执照产业的渗透形成的机电一体化
2、产品，起技术规范覆盖很多领域：(1)机械制造技术 （2）信息处理，加工，传输技术;(3）自动控制技术：（4）伺服驱动技术；（5）传感技术;(6)软件技术等。计算机对传统机械业的渗透，完全改变了制造业。制造业不但成为工业化的象征，而且由于信息技术的渗透，使制造业犹如朝阳产业，具有广阔的发展天地。 数控机床就是将加工过工程所需要的各种步骤以及刀具与弓箭之间的相对位移量都是用数字化的代码来显示。通过控制介质数字信息传入专用区域通用的计算机。计算机对输入的信息处理，发出各种指令来控制机床的伺服系统或者其他执行元件，使机床自动加工出所需要的工件。关键词：机械设计，数控三坐标铣床，主轴，数控系统。全套图纸
3、，加153893706AbstractSummary： Digital control the modern development of automation control of digital technology is a signal for machine tools are processes to control movement, as a method of science and technology has developed rapidly and Numerical Control machine is a national machinery industry s
4、tandards of important standard, the machine is a program Numerical Control control system of machine tools, the system to be logical to use a number or other symbols specified procedure.the instruction encoding.Numerical control machine tools in Numerical Control technology of new technology industr
5、ies through the traditional manufacturing a product of the electromechanical integration technology.covering many areas:（one）machinery manufacturing technology (two)information processing,processing and transmission technology:(three)automatic technology；（four）servo driving technological;(five)sensi
6、ng technology;(six) software technology,etc.the computer to traditional service trade the manufacturing industry,has changed completely.and has become industrialized,and because of the information technology,manufacturing into a rising industry,have broad development of the world.Numerical Control m
7、achine tools are the processes of the various steps and the tool relative to the workpiece between the amount of displacement is the use of digital code to represent information media .by controlling figures into a special area of the computer .computer for the processing of information and instruct
8、ions to control the machine tools or other enforcement servo system components and tools automatically processed out the work.Key words:Mechanical design,Numerical Control three coordinates of milling目录1绪论11.1数控铣床的现状和发展11.2毕业设计的目的和意义12 设计方案的确定22.1 整体方案的确定22.2 主轴传动方案的类型和选择23 轴类零件的设计和计算43.1主轴的材料选择43.2
9、主轴主要结构参数的确定43.2.1 主轴最小直径的估算43.2.2主轴内孔直径d及拉杆直径的确定43.3.3主轴支承跨距L的确定53.3.4初选轴承53.3主轴的结构设计53.3.1 拟定轴上零件的装配方案53.3.2确定轴各段的直径63.3.3 确定各轴段的长度63.3.4主轴刚度的计算74 轴承的设计与计算94.1 轴承当量动载荷的计算94.1.1 切削力的计算94.1.2 径向力的确定94.1.3. 计算两轴承的派生轴向力s104.1.4 计算两轴承的轴向载荷104.1.5 计算两轴承的当量动载荷P104.2 验算轴承的寿命115 碟形弹簧的设计和计算125.1 碟形弹簧的设计与计算12
10、5.2 碟形弹簧的校核136进给机构的设计156.1滚珠丝杆副设计步骤156.2滚珠丝杠的计算156.2.1丝杠导程的计算156.2.2滚珠丝杠精度176.2.3滚珠丝杠选择176.3滚珠丝杠支承选择186.4滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧217伺服电机的选择237.1最大的切削负载转矩计算237.2负载惯量计算237.3空载加速转矩计算248气体缸的选择26致谢28参考文献291绪论1.1数控铣床的现状和发展计算机技术的飞速发展推动了数控技术的更新换代，而这也日益完善了数控铣床的高精、高速、高效功能。代表世界先进水平的欧洲、美国、日本的数控系统生产商利用工控机丰富的软硬件资源开发的新一代数控系
11、统具有开放式体系结构，即数控系统的开发可以在统一的运行平台上，面向最终用户，通过改变、增加或剪裁结构对象（数控功能），形成系列化，并可方便地将用户的特殊应用和技术诀窍集成到控制系统中，快速实现不同品种、不同档次产品的开发。开放式体系结构使数控系统有更好的通用性、柔性、适应性、扩展性，并向智能化、网络化方向发展。近几年来，由于对切割质量、劳动环境等的要求越来越高，其相应产品在我国的市场需求量也逐年上升。在我国的数控铣床设备生产行业中，由于缺乏切割理论研究与生产实践相转换的机制，因此新技术运用不广、新产品开发速度不快，制约了数控铣床技术的进一步发展和运用。1.2毕业设计的目的和意义装备工业的技术水
12、平和现代程度决定着整个国民经济的水平和现代化程度，数控技术及装备是发展新兴高新技术产业和尖端工业（如信息技术及其产业、生物技术及其产业、航空、航天等国防工业产业）的使能技术和最基本的装备。马克思曾经说过“各种经济时代的区别，在于生产什么，而在于怎样生产，用什么劳动资料生产”。制造技术和装备就是人类生活的最基本的生产资料，而数控又是当今先进制造技术和装备最核心和技术。当今世界各国制造业广泛采用数控技术，以提高制造业能力和水平，提高对动态多变市场和适应能力和竞争能力。此外世界上各工业发达国家还将数控技术及数控装备列为国家战略物资，不仅采取重大措施来发展自己的数控技术及其产业，而且在“高精尖”数控关
13、键技术和装备方面对我国实行封锁和限制政策。总之，大力发展以数控技术为核心的先进制造业技术已成为世界各发达国家加速经济发展、提高综合国力和国家地位的重要途径。2 设计方案的确定2.1 整体方案的确定 本次立式数控铣床要达到的技术要求：电机功1.5W，进给速度为4m/s，换刀的时间靠打刀缸的性能来保证。工作台面积为840x300的行程480x250x250，工作台所加工零件的类型为铝件和一些钢件。主轴采用BT50、的刀柄和拉抓。 本次立式数控铣床具有加工中心的特点，能够实现自动换刀，自动变速，变速方法采用无级变速。由中空电机连接主轴直接转动，本次设计选择采用的是有欧非机械有限公司型号为O口-FK的
14、中空电机，它的额定扭矩为179N.m,额定转速为400rpm 本次立式数控铣床主轴部件的设计主要有轴以及轴上零件、拉杆的设计；气缸的选择，首先根据换刀所要达到的时间，其次，根据碟形弹簧拉紧刀柄的力，气缸动作是所产生的力应稍大于弹簧的拉紧力。2.2 主轴传动方案的类型和选择数控机床的调速是按照控制指令自动执行的，因此变速机构必须适应自动操作的要求。在主传动系统中，目前多采用交流主轴电动机和直流主轴电动机无级凋速系统。为扩大调速。为了适应不同的加工要求，目前主传动系统主要有三种变速方式1 具有变速齿轮的主传动 如上图a所示 这种配置方式大中型数控铣床中比较普遍。它通过少数几对齿轮进行降速，使之能够
15、够分段变速，确保低速时拥有足够的扭矩，以满足主轴输出扭矩特性。但也有一小部分数控铣床也采用这种传动方式，以获得强有力切削时所需要的扭矩。2 通过带传动的主传动 如上图b所示 主要应用字中小数控铣床上，可以避免齿轮传动引起的振动和噪声，但它只能适用于地扭矩特性要求的主轴。同步带有多楔带，齿形带，圆弧带等，是一种综合了带传动和链传动有点的新型传动。带的工作面及带轮外圆上均制成齿形，通过带轮和轮齿相嵌合，做吴华东的齿合运动。带内采用了承载后无弹性伸长的材料做强力层，以保持带的节距不变，使主动和从动带轮可做无相对滑动的同步传动。与一般带传动相比，同步带传动具有以下优点;1).无滑动，传动比准确。 2)
16、,传动效率高，可达98%以上 3).出动平稳可靠，噪音小。 4).使用范围广泛，速度可叨叨50m/s，速比可达10左右，传动功率由几瓦到数千瓦。 5).维修保养方便，不需要润滑。但是同步带也有不足之处，其安装时中心距要求严格，带与带轮制造工艺较复杂，成本高。3 由调速电机直接驱动的主传动 如上图c所示这种主传动方式打打简化了主轴箱和主轴的结构，有效地提高了主轴部件的刚度。但主轴输出扭矩小，电动机转动时发出的热量对主轴的精度影响比较大。在低于额定转速时为恒转输出，高于额定转矩时为恒功率输出。使用这种电动机可以实现电气定向。我们把机床主轴驱动与一般工业的驱动相比较，便可以知道机床要求其驱动系统有较
17、高的速度精度和动态刚度，而且要求具有能连续输出的高转矩能力和非常矿的恒功率运动范围。随着功率电子，计算机技术，控制理论，新材料和电动机设计的进一步发展和完善，矢量控制交流主轴电动机驱动系统的性能已经达到了甚至超过了直流电动机驱动系统，交流主轴驱动系统正逐步取代直流系统。 总的来说，第一第二两种类型对减速配置要求很高，第三种类型要考虑它的转动惯量。本次设计是有中空电机通过键连接主轴，直接带动主轴转动，这样既简化了主轴箱体与主轴的结构，也有效地提高了主轴部件的刚度。此设计方案利用电机控制转速，因此对减速配置要求不高，又由于电机在主轴外部连接，也不需考虑转动惯量，而且成本更低。 综上讨论，所以，本次
18、设计选择这种主转动方案。3 轴类零件的设计和计算3.1主轴的材料选择从多方面考虑选用40Cr为本次数控铣床主轴材料。3.2主轴主要结构参数的确定 主轴的主要结构参数有：主轴前、后轴颈D1和D2，主轴内孔直径d，主轴主要支撑间的跨距L。这些参数直接影响主轴旋转精度和主轴的刚度。3.2.1 主轴最小直径的估算 估算最小轴径:式中：d主轴的最小直径（cm）P主轴传递的功率(kw)，P=1.5kw0.8=1.2kwn主轴的转速(r/min)，前面已给出n=400rpm查机械设计取为112，取=0.5代人数值得：d56mm取主轴的最小直径=60mm，最小直径本应该是后轴颈，但是考虑到轴承的轴向固定采用锁
19、紧螺母，应留锁紧螺母的位置。考虑到轴上装轴承，有配合要求，应将后轴颈的直径圆整到标准直径，同时要考虑到选择轴承的类型，还有一个键槽的关系，还有主轴是中空电机直接带动主轴转动的，考虑到主轴的刚度和强度，因此选择后轴颈的直径=120，3.2.2主轴内孔直径d及拉杆直径的确定一般铣床主轴孔径d可比刀具拉杆直径大510mm。由于机床使用场合多种多样，为了适应加工工艺及刀具特点，机床工具行业已经开发了多种轴端结构，并已形成专业标准，铣床常用的主轴端部结构前端带有7:24的锥孔.供插入铣刀尾部锥柄定位,，拉杆从主轴后端拉紧刀具，常用的是BT50刀柄，因此我采用BT50的外螺纹拉杆，为了满足拉杆的刚性要求，
20、取拉杆的直径为40mm，根据拉杆的直径确定主轴内孔的最小直径为50即可3.3.3主轴支承跨距L的确定合理确定主轴主要支承间的跨距L，是获得主轴部件最大静刚度的重要条件之一。支承跨距过小，主轴的弯曲变形固然较小，但因支承变形引起主轴前轴端的位移量增大；反之，支承跨距过大，支承变形引起主轴前轴端的位移量尽管减小了，但主轴的弯曲变形增大，也会引起主轴前端较大的位移。因此存在一个最佳跨距，在该跨距时，因主轴弯曲变形和支承变形引起主轴前轴端的总位移量为最小。一般取=（23.5），本文所设计的主轴暂取L=475mm，但是实际结构设计时，由于结构上的原因，以及支承刚度因磨损会不断降低，主轴主要支承间的实际跨
21、距L往往大于最佳跨距。3.3.4初选轴承本文所设计的铣床主要用于铣削平面和打孔，轴承承受径向载荷，故选择角接触球轴承背对背的组合。根据工作要求，由轴承产品目录中选取型号为7320C的角接触球轴承3.3主轴的结构设计3.3.1 拟定轴上零件的装配方案 本文所设计的主轴要用原有的主轴箱，根据主轴箱的结构、轴上零件定位、加工要求以及不同的零件装配方案，参考轴的结构设计的基本要求，得出如图所示的轴结构。3.3.2确定轴各段的直径轴段1由于选用的是BT50，查机床设计简明手册，考虑主轴前端部收到的径向力较大，所以轴段1的直径D=140mm轴段2要轴承配合，因为要承受很大的径向力，故选的角接触球轴承是重型
22、的，故取轴段2的直径=130mm。轴段3由于轴段2安装螺母的关系，轴段3的直径比轴段2小23mm，故=126mm轴段4有个轴肩，又由于又轴承配合和键的关系，故直径=120mm。3.3.3 确定各轴段的长度轴段1由于主轴内孔要装拉杆、拉刀抓及BT50刀柄，整体装配起来应该让拉杆不要伸出主轴内孔太长，否则铣床的整体动刚度不好，根据主轴和主动轴的整体装配关系，故=66mm。轴段2由于有轴承，套筒和螺母安装的缘故根据轴承和螺母的选择标准查出它们的宽度，故轴段3主要考虑的是碟形弹簧导程的关系，根据计算取=80mm轴段4主要是轴承和键的配合，并且要连接中空电机，故长度取3.3.4主轴刚度的计算(1)、当量
23、直径d：式中：；是各段的长度(2)、主轴切削力的计算根据公式得：，则当线速度最小时,切削力最大=0.76m/s=2.1KN(3)、挠度的计算主轴的前悬伸部分较粗，刚度较高，其变形可以忽略不计。后悬伸部分不影响刚度。当主轴前端作用一外载，则挠度y=（mm）=10（m）式中 典型切削工艺的切削力a前悬伸，等于载荷作用点至前支承点间的距离（mm）l跨距，等于前后支承之间的距离（mm）弹性模量，钢取210（Mpa）I截面惯性矩，I=0.05（）（mm）d，主轴的外径和孔径（mm）将E和I的值待人，可得y=7.5m0.0002L=0.0950mm(4)、偏转角主轴切削工件时承受很大的切削力，主轴前端产生
24、弯曲变形，查机床设计手册得式中 主轴前端偏转角(rad)、a、l、与前面相同代入数据得(2475+320)=0.0028 rad所以 =0.005 rad综上所述 主轴的刚度满足条件，不必重新设计。4 轴承的设计与计算本文所设计的数控铣床主要用于铣削平面和打孔，轴承承受径向载荷的同时，还承受不大的轴向载荷，根据轴承承受载荷的特性，选择角接触球轴承的背对背的组合方式。4.1 轴承当量动载荷的计算轴承寿命可由式进行校核，轴承只承受径向载荷的作用，由于工作温度不高且冲击不大，故查表13-4和13-6可取取基本额定动负荷为4.1.1 切削力的计算根据公式P=得：，根据典型切削工艺取n=1200r/mi
25、n =0.23KN4.1.2 径向力的确定角接触球轴承背对背组合，可知：=0.86=0.22KN=0.22+0.23=0.45KN4.1.3. 计算两轴承的派生轴向力s查机械设计手册得，角接触球轴承的派生轴向力为S=/(2Y)，则0.08KN4.1.4 计算两轴承的轴向载荷轴承外加的轴向力=2KN+=0.16+2=2.16KN所以轴承被“压紧”，轴承被“放松”，故4.1.5 计算两轴承的当量动载荷P查机械设计基础得：载荷系数=1.5轴承的当量动载荷P1：=10.8e=0.42查机械设计手册得： =0.4， =1.4=1.5(0.40.22+1.42.39)=5.2KN轴承的当量动载荷P1：=0
26、.32e=0.44查机械设计手册得： =1， =01.50.45=0.68KN4.2 验算轴承的寿命由于轴承是在正常温度下工作，t 120，查表机械设计手册得=1角接触球轴承=10/3，则轴承I的寿命=46500 h轴承的寿命=9.910 h综上所述，轴承满足5年，一年工作300天、每天24小时的寿命，不必重新选择5 碟形弹簧的设计和计算5.1 碟形弹簧的设计与计算碟形弹簧的组合方式有叠合组合、对合组合和复合组合，本文设计的铣床采用对合组合方式，这种方式结构简单，对合片数少。主轴采用的是BT50的刀柄，通常BT50的刀柄需要用3.5吨的力才能拉紧，既工作载荷=35009.8=34300N，在装
27、配时用锁紧螺母固定弹簧，预紧力为=2000N，使用过程中要求弹簧的最大变形量为8.5mm，根据要求设计合适的弹簧组合。(1)、根据要求查机械设计手册，从、B、C系列中选取一个规格.(2)、由=1.96查机械设计手册得0.686，碟簧有支承面时,取=1.6当碟簧压平时碟簧载荷其中： 弹性模量（pa），弹簧钢取E= 泊松比，弹簧钢取=0.3带入数据解得=N(3)、根据=0.4和0.23，由查得=0.22由此变形量=0.22，=0.48mm满足总变形量=8.5，所需的碟簧片数为i=17.7，取i=18片对合碟簧组的总自由高度为 =i=188.2=147.6mm承受载荷3.5吨时的高度=147.618
28、0.48=138.96mm 5.2 碟形弹簧的校核(1)、由 求 根据上面的计算知：因此 0.03 0.23按照 =0.4，查图5-1得到= 0.03 =0.22由此=0.032.2=0.066mm=0.222.2=0.48mm(2)、疲劳破坏的关键部位由=0.64和C=1.96，查图8-3得，疲劳强度破坏的关键部位在二点 或(3)、计算应力并检验碟簧寿命当=0.066mm时，由下式得：=55.34Mpa当=0.22时，由下式得：=200.7Mpa碟簧的计算应力幅为=200.655.34=145.26 Mpa由图52b查得：当=55.34 Mpa，寿命210时的=720 Mpa即疲劳强度应力幅
29、为=72055.34=664.66Mpa即，能够满足无限寿命的要求。至此碟型弹簧的设计与校核已全部完成，选用A 型支承面、共18片对合组合的碟型弹簧。6进给机构的设计6.1滚珠丝杆副设计步骤通常的滚珠丝杆副设计步骤为:A、计算作用在滚珠丝杠上的最大动载荷;B、从滚珠丝杠列表指出相应最大动负载的近似值,并初选几个型号;C、根据具体工作要求，对于结构尺寸、循环方式、调隙方法及传动效率等方面的要求，从初选的几个型号中再挑出比较合适的直径、导程、滚珠列数等，确定某一型号。D、根据所选的型号,列出或计算出其主要参数的数值,计算传动效率,并验算刚度及稳定系数是否满足要求。如不满足要求,则另选其他型号,再作
30、上述计算和验算,直至满足要求为止。6.2滚珠丝杠的计算6.2.1丝杠导程的计算 根据进给系统定位精度的要求，初步选用半闭环伺服系统。如果经计算后半闭环系统不能满足定位精度要求，改用全闭环伺服系统。 从产品目录中查得伺服电动的最高转速为伺服电机通过联轴器与丝杠直接，即。工作台快速进给的最高速度要求达到。取电动机的最高转速，则丝杠的最高转速也为。基本丝杠导程公式如下： 根据精度要求，数控机床的脉冲当量可定为mm/脉冲。伺服电机每转应发出的脉冲数由以下公式可知：伺服系统中常用的位置反馈器有旋转变压器和脉冲编码器。如果采用旋转变压器方案，因旋转变压器的分解精度为每转2000个脉冲，则在伺服电动机和旋转
31、变压器轴之间安装1：1的升速齿轮。当采用脉冲编码器方案时，因脉冲编曲码器有每转2000、2500、5000脉冲等数种产品，故编码器后应加倍频器。如选用每转2500脉冲的编码器，则位频器的倍数为0.8。在速度反馈装置中，与旋转变压器配套的，可采用测速发电机的转速为1000r/min时，输出一定的电压量（例如，1000r/mm输出6V）。如采用脉冲编码器方案，则可在倍频器后加频率/电压转换器（F/V），其转换比例为每输出电压为（例如6V）。即相当于测速发电机转速达到1000r/min时，才能输出6V的电压，而此时脉冲编码应实现。图41为上述2种方案的传动系统图。这2种方案目前都有使用，各配不同的数
32、控系统。本设计采用图b方案。图61 伺服系统的传动系统图6.2.2滚珠丝杠精度由于本系统要求达到0.015 mm的定位精度，根据此要求查阅滚珠丝杠样本，对于1级（P1）精度丝杠，任意300mm内导程允差为0.006mm，2级（P2）精度丝杠的导程允差为0.008mm。初步设计时先设计丝杠的任意300mm行程内的行程变动量为定位精度的1/31/2，即0.0050.0075，因此，取滚珠丝杠精度为P1级，即为1级精度丝杠。6.2.3滚珠丝杠选择滚珠丝杠的名义直径、滚珠的列数和工作圈数应按当量动载荷选择。丝杠的最大载荷为切削力的最大进给力加摩擦力；最小载荷即摩擦力。已知最大进给力，工作台加工件与夹具
33、的重力为4000N，贴塑导轨的摩擦系数为0.04，故丝杠的最小载荷（即摩擦力）丝杠最大载荷平均载荷 丝杠最高转速3000r/min，工作台最小进给速度为1mm/min，故丝杠的最低转速为0.1r/min,可取为0，则平均转速。丝杠使用命取，故丝杠工作寿命由公式可知：式中 工作寿命，以为一个单位； 丝杠转速，； 丝杠的使用寿命，对数控机床可取，本题选取。代入公式可得丝杠的当量动载荷为 式中 精度响影系数，对于1、2、3级精度的滚珠丝杠取，对于4、5级精度滚珠丝杠取，本题取； 载荷性质系数，无冲击取11.2一般情况取1.21.5，有较大冲振动时取1.52.5，本题取。查滚珠丝杠样本中与相近的额定动
34、载荷，使得选择，然后由此确定滚珠丝杠副的型号和尺寸。查滚珠丝杠产品中样本，选择FFZ4010型内循环浮动返回器双螺母对旋预紧滚珠丝杠副。其名义直径为40mm，导程为10mm，每个螺母滚珠有5列。额定动载荷，符合设计要求。轴向刚度。预紧力。只要轴向载荷值不达到或超过预紧力的3倍，就不必对预紧力提出额外的要求。本题中丝杠最大载荷为5.16kN，远小于。6.3滚珠丝杠支承选择滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷，径向载荷主要是卧式丝杠的自重。因此对丝杠的轴向精度和轴向刚度应有较高要求。其两端支承的配置情况如图62所示的轴向固定方式。其中图a）为一端轴向固定一端自由的支承配置方式，通常用于短杠和垂直进给丝杠杠
35、；图b)为一端轴向固定一端自由的支承配置方式，常用于较长的卧式安装丝杠；图c)为两端固定方式，常用于长丝杠或高转速、高刚度的丝杠，这种配置方式可对丝杠进行预拉伸。图62 滚珠丝杠的支承配置滚珠丝杠中经常使用的滚动轴承有以下2类。1） 接触角为的角接触球轴承这是目前国内外广泛采用的滚珠丝杠轴承，这种轴承可组配置。图书63b）为1对背靠背组合方式，图6-3c)为一对面对面方式。这两种方式可承受双向轴向推力。图63d)为一同向组合方式，其承受能力较高，但只承受1个方向的轴向力，同向组合时的额定动载荷等于单个轴承的乘下列数：2个为1.63；3 个为2.16；4个为2.64.图63e)为1对同向与左边1
36、个面对面组合方式。用上述方法还能派生出三联、四联等多种组合方式。由于螺母与丝杠的同轴度在制造安装的过程中难免有误差，而且采用面对面组合方式时两接触与轴线交点间的距离比背对背的小，故容易实现自动调整。因此在进给传动中面对面组合用得较多。2） 滚珠推力圆柱滚子组合轴承外圈3与箱体固定不转，只圈1、5和隔套内圈6随轴转动，滚针7承受径向载荷，圆柱滚子（或球）2和4分别承受两个方向的轴向载荷，修磨隔套内圈6的宽度可调整轴承的轴向预紧量。 滚珠丝杠用轴承上述2类轴承中，角接触轴承的摩擦力矩小于后者，而且可以根据需要进行组合，但刚度较后者低，目前在一般中，小型数控机床中被广泛应用。滚针圆柱滚子轴承多用于重
37、载和要求高刚度的地方。经过分析在此设计中本传动系统的丝杠采用一端轴向固定，一端浮动的结构形式如图63所示。固定端采用1对接触球轴承面对面组配，以容易实现自动调整。简支端支承采用深沟球轴承，只承受丝杠的重力。同时滚珠丝杠工作时要发热，其温度高于床身。为了补偿因丝杠热膨胀而引起的定位精度误差，可采用丝杠预拉伸的结构，使预拉伸量略大于热膨胀量。6.4滚珠丝杠螺母副间隙消除和预紧珠丝杠螺母机构是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，是数控机床伺服进给系统中使用最为广泛的传动装置。滚珠丝杠在轴向载荷作用下，滚珠和螺纹滚道接触区会产生严重接触变形，接触刚度与接触表面预紧力成正比。如果滚珠丝杠螺母副间存在间
38、隙，接触刚度较小；当滚珠丝杠反向旋转时，螺母不会立即反向，存在死区，影响丝杠的传动精度。因此，滚珠丝杠螺母副必须消除间隙，并施加预紧力，以保证丝杠、滚珠和螺母之间没有间隙，提高滚珠丝杠螺母副的接触刚度。滚珠丝杠螺母副通常采用双螺母结构，如图34所示1滚珠螺母；2紧定螺钉；3支座；4滚珠丝杠；5调整垫片图64 双螺母滚珠丝杠图中1代表滚珠螺母，3代表支座，螺母与支座之间有调整垫片，通过调整垫片来调节滚珠螺母与滚珠丝杠螺纹之间的间隙。通过调整两个螺母之间的轴向位置，使两个螺母的滚珠在承受载荷之前，分别与丝杠的两个不同的侧面接触，产生一定的预紧力，以达到提高轴向刚度的目的。调整预紧有多种方式，上图所
39、示的为垫片调整式，通过改变垫片的厚薄来改变两个螺母之间的轴向距离，实现轴向间隙消除和预紧。这种方式的优点是结构简单、刚度高、可靠性好。 7伺服电机的选择伺服电机的选择用，应考虑三个要求：最大切削负载转矩，不得超过电机的额定转矩；电机的转子惯量应与负载惯量相匹配（匹配条件可根据伺服电机样本提供的匹配条件，也可以按照一般的匹配规律）；快速移动时，转矩不得超过伺服电机的最大转矩。7.1最大的切削负载转矩计算所选伺服电动机的额定转矩应大于最大切削负载转矩。最大切削负载矩可根据公式计算可得，即其中，从前面的计算已知，最大进给力，丝杠导程，预紧力，查丝杠样本，滚珠丝杠螺母副的机械效率。因滚珠丝杠预加载荷引起的附加摩擦力矩 查哈尔滨轴承总厂角接触推力球轴承组配技术条件，得7602030TVP单个轴承的摩擦力矩为0.32,故一对轴承的摩擦力矩。简支端轴承不预紧，其摩擦力矩可忽略不计。伺服电动机丝杠直连，其传动比，则最大切削负载转矩
