X6132A型铣床的数控化改造(6)

湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院

HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

33C = L3fw?Fm = 4.531.0w33035.8 =5012N=5.012kN 3、滚珠丝杠副螺母的选型

查阅《精密滚珠丝杠副》可采用BNF4006-5型外循环插管式，导管埋入式法兰型螺母。此螺母为单螺母丝杠副，额定动载荷为 Ca = 27.7KN

4、刚度验算

滚珠丝杠副的轴向变形将会影响进给系统的定位精度及运动的平稳性。因此选用丝杠时应考虑丝杠的轴向刚度。丝杠的拉伸或压缩变形量?1在总的变形量中占很大的比重，所以要计算?1是否满足要求： ?总?3?1（不预紧） 计算如下：

在工作负载Fm的作用下引起导程L0的变化量?L：

=

Fm?L0E?F?L (4-3)

式中： ?L — 在工作负载Fm作用下引起每一导程的变化量（mm） Fm — 工作负载，即进给牵引力（N） L0 — 滚珠丝杆导程（mm）

E — 材料弹性模量，对于钢 E = 20.6 ?104 N/mm2 F — 滚珠丝杠横截面积 （按内径确定）（mm2）

Fm = 3035.8N L0 = 6mm E?d?F = ????2?2 = 20.6?104 N/mm2

?40? = ?????2?2 =1256mm2

3035.8?6∴ ?L =

Fm?L0E?F =

20.6?10?12564= 0.704?10?4 mm

滚珠丝杠总长度上的变形量?1:

?1 =

?LL0?L =

0.704?106?4?1000= 0.0117 mm

19

湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院

HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

∴ 刚度 ?总?3?1 = 330.0117 = 0.0351 mm > 0.015 (定位精度) 因此，丝杠需预紧。

同理，横向导轨类型为矩形导轨，进给牵引力为1.21965(KN)，最大动负载为2.014kN，滚珠丝杠副螺母选型采用BNF3606-3型外循环插管式，导管埋入式法兰型螺母。此螺母为单螺母丝杠副，额定动载荷为 Ca = 15KN，刚度0.009mm <0.015 (定位精度) 因此，丝杠不需预紧；

Z向导轨类型为燕尾导轨，进给牵引力为5.5254 (KN)，最大动负载为9.122kN，滚珠丝杠副螺母选型采用BNF6306-5型外循环插管式，导管埋入式法兰型螺母。此螺母为单螺母丝杠副，额定动载荷为 Ca = 45KN，刚度0.0126 mm < 0.015 (定位精度) 因此，丝杠不需预紧；

5.1.2 传动效率的计算

滚珠丝杠螺母副的传动效率η η =

tanrtan(r??) (4-4)

式中： η —摩擦角，滚珠丝杠副的滚动摩擦系数f =0.003～0.004，摩擦角η约为10',即0.1667°

r — 丝杠螺旋升角

丝杠中径 d = (d1+d2)/2 = (19+16.7)/2 = 17.85 mm

r = acrtan

tanrtan(r??)L0?d = arctan

5??17.85 = 5.0977°

∴ η = =

tan5.0977?tan(5.0977??0.1667?) = 0.968

5.2 齿轮传动比计算

5.2.1纵向丝杠传动比

传动比i： i =

N1N2 齿轮比U: U=

Z2Z1 （4-5）

式中： N1 N2:为主、从动轮的转速（R/MIN） Z2 Z1:为大、小齿轮齿数

20

湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院

HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

对减速转动，U=I

采用直齿圆柱齿轮，其转动比为0.95

根据实际结构要求取 ： Z2?50 ， Z3?52, Z1?40。

5.2.2 横向丝杠的传动比

传动比i： i =

N1 齿轮比U: U=

Z2

N2Z1式中： N1 N2:为主、从动轮的转速（R/MIN） Z2 Z1:为大、小齿轮齿数 对减速转动，U=I

采用直齿圆柱齿轮，其转动比为0.95 根据实际结构要求取：，Z1?24;Z2?30。

5.2.3 Z向丝杠的传动比

传动比i： i =

N1Z2N2 齿轮比U: U=

Z1

式中： N1 N2:为主、从动轮的转速（R/MIN） Z2 Z1:为大、小齿轮齿数 对减速转动，U=I

采用直齿圆柱齿轮，其转动比为0.95 根据实际结构要求取：Z1?22；Z2?44

5.3 伺服电机的计算和选用

1、转动惯量的计算，以纵向为例： 齿轮zd41L?10?11?1的转动惯量： J1?0.7832kg .cm2 (4-6)

4?11∴ J1L?10?1?0.78d32=627.2?10?6kg?m2；

齿轮z2的转动惯量 ：

21

湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院

HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

J1?

0.78d1L?10324?11?=1377.6?10?6kg?m2

齿轮z3的转动惯量 ： J1?0.78d1L?10324?11?=1531.2?10?6kg?m2

丝杠的转动惯量 J1?0.78d1L?10324?11?=1959.4 ?10?6kg?m2

折算到电机轴上的转动惯量： J??J1?Z1Z3(J3?JS?Gg?L02?2)?Z1Z22?J2

=4126.8kg/m 其中：

J1 — 齿轮z1的转动惯量 （kg .cm2） J2 — 齿轮z2的转动惯量 （kg .cm2） J3 — 齿轮z3的转动惯量 （kg .cm2） Js — 主轴的转动惯量 （kg .cm2）

2、电动力矩的计算

电机的负载力矩在各种工况下是不同的，下面分快速空载起动时所需力矩、快速进给时所需力矩、工进负载时所需力矩等几部分分别计算。 ① 快速空载起动时所需力矩M起 M起 = Mmax?Mf'?M0

式中：Mmax — 空载起动时折算到电机轴上的加速力矩 Mf' — 折算到电机轴的摩擦力矩

M0 — 由于丝杠预紧时折算到电机轴的附加力矩

22

湖 南 铁 道 职 业 技 术 学 院

HUNAN RAILWAY PROFESSIONAL TECHNOLOGY COLLEGE

由技术要求得知 nmax?479r/min 起动加速时间 ta=30 ms

M?J?2?nmax60ta?max?10?2?4126.8?10?2?2??47960?0.03?10?2?6.90N.cm摩擦力矩：

Mf'?F0L02??i0.2?(2073?2200)?0.62??0.8?1.25?0.82N.cm

式中: F0'—导轨摩擦力N（空起时）F0'?fG ? — 传动链总效率 i — 降速比 i=1.25 附加摩擦力矩：

M0?FP0L02??i(1??0)?0.18N.cm2

式中：Fp — 滚珠丝杠预加载荷

0 ?0 — 滚珠丝杠传动效率 ∴ M起 = Mmax?Mf'?M0 = 7.9N.m ② 快速进给时所需力矩，M快 = 0 ③ 工进时需力矩M工 M工=Mf?M0?Mt?0

式中： Mf— 工进时折算到电机轴上摩擦力矩（N.m）

Mt — 折算到电机轴上的负载力矩

从上面的计算可以看出，在M起、M快、M工三种工况下，快速空载起动所需力矩最大，此项为初选电机的依据：

同理，横向伺服电机要求快速空载起动时所需力矩M起为1.91 N.m ，快速进给所需力矩M快

23

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说教育文库X6132A型铣床的数控化改造(6)在线全文阅读。