CA6140 車床進給系統數控改造中滾珠絲杠副的選型和計算
2018-7-16 來源： 鄭州航空工業管理學院 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濟型數控車床的設計方案。闡述了該車床縱向進給系統改造中的滾珠絲杠副的選型和驗算的步驟及方法, 可為機床數控化改造提供一種參考。
關鍵詞:普通車床;數控改造;縱向進給系統;滾珠絲杠副
1、CA6140 車床改造方案
將CA6140 車床改造為經濟型數控車床, 原機床的進給系統全部拆除, 縱向和橫向均采用步進電動機※降速齒輪※滾珠絲杠副※溜板的傳動方式。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, 是回轉運動與直線運動相互轉換的傳動元件。滾珠絲杠副具有傳動效率高、摩擦力小、可預緊、使用壽命長等優點, 所以在各類中、小型數控機床的直線進給系統中得到普遍應用。
改造后的縱向進給系統如圖1 所示。
支承間距l =1 500 mm , 支承滾珠絲杠的軸承為8107 型推力球軸承, 幾何參數為d1 =35 mm , 滾動體直徑dQ =6.35 mm , 滾動體數量zQ =18 。滾珠絲杠副及軸承均進行預緊。現以縱向進給系統改造為例, 介紹滾珠絲杠副的選型與驗算。
2、縱向進給系統的設計計算
2.1 切削力計算
最大切削功率
2.2 滾珠絲杠副的選型和驗算
滾珠絲杠副的選型和驗算主要是型號的選擇和性能驗算。
滾珠絲杠的選用設計, 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 、絲杠的工作長度(或螺母的有效行程)、絲杠的轉速n(或平均轉速)、絲杠的運轉狀態等, 以縱向為例, 可按以下步驟計算:
(1)滾珠絲杠軸向進給切削力的計算縱向進給為綜合型導軌, 滾珠絲杠軸向進給切削力
(5)從滾珠絲杠尺寸系列表(或產品樣本)中找出額定動載荷Ca 略大于當量動載荷Cm , 同時考慮剛度要求, 初選滾珠絲杠副的型號及有關參數。
(6)根據機床結構和工作要求(即循環方式、預緊方式、傳動精度、傳動效率等方面)從初選的幾個型號中挑選比較合適的公稱直徑、導程、負荷滾珠列數和滾珠圈數, 確定某一型號。
2.3 剛度驗算的計算
滾珠絲杠副剛度的驗算, 主要是驗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 之和應不大于機床精度所允許變形量的1 2 。否則, 應考慮選用較大直徑的滾珠絲杠副。滾珠絲杠的變形量計算步驟如下:
(1)絲杠的拉伸或壓縮變形量
三級精度滾珠絲杠允許的螺距誤差為15 μmm , 故剛度足夠。
因為滾珠絲杠兩端都采用推力球軸承并預緊,因此不會產生失穩現象, 故不需做穩定性校核。
3、 結語
通過以上的計算, 獲得的CDM4006 -2 .5 -P3縱向進給系統的滾珠絲杠副, 在數控改造CA6140 車床應用后, 機床工作臺運轉平穩、靈活、精度高、噪音低, 可以滿足實際生產加工要求。
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