范文一:滚珠丝杆
滚珠丝杆和直线电机的优缺点比较
滚珠丝杆因此其定位和重复精度较高, 同时具有较高的速度和加速度。 结构上较少的摩擦件 保证了高可靠性。直线电机免维护, 噪声也较低。 但是, 采用直线电机的整个机器结构没有 缓冲, 所以控制系统复杂, 还需要采取防护措施解决磁铁吸引切屑以及散热等问题。 价格也 比滚珠丝杠贵。
国外使用直线电机的时候也会遇到同样的问题, 如在运动过程中, 主轴箱是方形的, 但实际 上在高速运行的情况下摆动了,精度就受到影响了。低速运行
机床工作的要素之一, 是加工中存在必需的切削推力和切削反力。 电机作为动力源使滚珠丝 杠轴旋转, 从而转化为轴向驱动,这时的滚珠丝杠有两个作用:一是驱动作用;二是在产生 加工所需切削推力的同时,承受切削反力等负载的作用。滚珠丝杠的螺距因导程 (每转的移 动距离 ) 而异。通过螺距将电机的旋转周向力转换为轴向力,即还起着减速机的作用,使很 小的电机也能产生很大的轴向力,滚珠丝杠确实是一种非常重要的机械部件。
线性电机则不具有减速机的作用。因此,在承受切削反力,或停止时都要耗费很大的电力, 这是它的缺点。其优点是,可通过线性标尺在作用点 (加工点 ) 附近进行位置检测。还由于零 件数量少, 组装零件时相互间的误差也较少, 定位精度优良。 它没有通常电机、丝杠驱动中 的旋转运动, 不受离心力等的影响, 因此速度可达丝杠驱动时的 2倍以上。 今后以线性电机 为主要应用领域的是通过超高速主轴加工的无切削推力的精细加工和亚微米精度加工。 在滚珠丝杠和直线电机的认识上还存在一种误区, 认为把原来机床的丝杠换为直线电机就行 了, 虽然这可以简化机床的机械结构, 但并不一定意味着机械设计简单。 因为机床在高速运 行的情况下, 并不是一个完全的刚体, 会有一些变化, 对于机床这种动态性能的研究国内还 欠缺一些, 从设计手段、 设计方法上可能对这方面研究比较少。 这样就会造成国内一些现象, 原来很有愿望去试验一下这种高技术,就去试验, 结果试验不好, 就放弃了。也没有深入研 究为什么,或者从方法上去改进,这就是问题所在。
滚珠丝杠传动系统, 在运行方向上具有较高的刚度, 同时具有较高的精度和较低的噪声, 同 直线电机相比具有更高的进给力,但是速度和加速度较低,维护要求也相对较高。
◎滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。
艾克姆螺杆
[1]
◎ 滚珠丝杠 由螺杆、 螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将 旋转运动转化成直线运动, 这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展, 这项发展的重要意义就是 将轴承从滑动动作变成滚动动作。 由于具有很小的摩擦阻力, 滚珠丝杠被广泛应用于各种工 业设备 和精密仪器。
◎ 滚珠丝杠 是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能 是将旋转运动转换成线性运动,或将 扭矩 转换成轴向反覆作用力,同时兼 具高精度、可逆性和高效率的特点。
编辑本段 类型
常用的循环方式有两种:外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时
与丝杠脱离接触的称为外循环;始终与丝杠保持接触的称为内循环。滚珠 每一个循环闭路称为列,每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循 环滚珠丝杠副的每个螺母有 2列、 3列、 4列、 5列等几种,每列只有一圈; 外循环每列有 1.5圈、 2.5圈和 3.5圈等几种。
1) 外循环:外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋 槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图 2-3所示,外循环滚珠丝杠 螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、 插管式和螺旋槽式。 图 2-3 常用外循环方式 (a)端盖式;(b )插管式;(c )螺旋槽式如图 2-3(a )所 示是端盖式,在螺母上加工一纵向孔,作为滚珠的回程通道,螺母两端的 盖板上开有滚珠的回程口,滚珠由此进入回程管,形成循环。如图 2-3(b ) 所示为插管式,它用弯管作为返回管道,这种结构工艺性好,但是由于管 道突出螺母体外,径向尺寸较大。如图 2-3(c )所示为螺旋槽式,它是在 螺母外圆上铣出螺旋槽,槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切,形成返回 通道,这种结构比插管式结构径向尺寸小,但制造较复杂。外循环滚珠丝 杠外循环结构和制造工艺简单,使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得 平滑,影响滚珠滚道的平稳性。
2) 内循环:如图 2-4所示为内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器 实现滚珠循环,反向器有两种类型。如图 2-4(a )所示为圆柱凸键反向器, 它的圆柱部分嵌入螺母内,端部开有反向槽 2。反向槽靠圆柱外圆面及其上 端的圆键 1定位,以保证对准螺纹滚道方向。如图 2-4(b )所示为扁圆镶 块反向器,反向器为一般圆头平键镶块,镶块嵌入螺母的切槽中,其端部 开有反向槽 3,用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较,后者尺寸较小,从
而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺 母上的切槽尺寸精度要求较高。 图为端盖式循环,仅供参考。
编辑本段 特点
1、与滑动 丝杠 副相比驱动力矩为 1/3
由于 滚珠丝杠副 的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动 , 所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到 1/3以下 , 即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的 1/3。在省电方 面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杠副是用 日本 制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来 的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面 , 对温度、湿度进行 了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
3、微进给可能
滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动 , 所以启动力矩极小 , 不会出现滑动运 动那样的爬行现象 , 能保证实现精确的微进给。
4、无侧隙、刚性高
滚珠丝杠副可以加予压 , 由于予压力可使 轴向间隙 达到负值 , 进而得到 较高的刚性 (滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力 , 在实际用于机械装置等时 , 由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强 ) 。
5、高速进给可能
滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给 (运动 ) 。 ◎精度公差 :P5 .P7 --
编辑本段 用途
滚珠丝杠轴承为适应各种用途,提供了标准化种类繁多的产品。滚珠 的循环方式有循环导管式、循环器式、端盖式。
预压方式有定位预压(双螺母方式、位预压方式)、定压预压。可根据用 途选择适当类型。丝杆有高精度研磨加工的精密滚珠丝杠(精度分为从 CO-C7的 6个等级)和经高精度冷轧加工成型的冷轧滚珠丝杠轴承(精度分 为从 C7-C10的 3个等级)。另外,为应付用户急需交货的情况,还有已对
轴端部进行了加工的成品,可自由对轴端部进行追加工的半成品及冷轧滚 珠丝杠轴承。作为此轴承的周边零部件,在使用所必要的丝杠支撑单元、 螺母支座、锁紧螺母等也已被标准化了,可供用户选择使用。
滚珠丝杠轴承以多年来所累积制品技术为基础,从材料、热外理、制 造、检查至出货,都是以严谨的品保制度来加以管理,因此具有高信赖性。
编辑本段 原理
1、按照国标 GB/T17587.3-1998及应用实例,滚珠丝杠(目前已基本 取代梯形丝杆,已俗称丝杆)是用来将旋转运动转化为直线运动;或将直 线运动转化为旋转运动的执行元件,并具有传动效率高,定位准确等
2、当滚珠丝杠作为主动体时,螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规 格的导程转化成直线运动,被动工件可以通过螺母座和螺母连接,从而实 现对应的直线运动。
编辑本段 滚珠丝杠产品与应用
超高 DN 值滚珠丝杠:高速工具机,高速综合 加工中心机
端盖式滚珠丝杠:快速搬运系统,一般产业机械,自动化机械
高速化滚珠丝杠:CNC 机械、精密工具机、产业机械、电子机械、高速 化机械
精密研磨级滚珠丝杠:CNC 机械,精密工具机,产业机械,电子机械, 输送机械,航天工业,其它天线使用的致动器、阀门开关装置等
螺帽旋转式(R1)系列滚珠丝杠:半导体机械、产业用 机器人 、木工 机、雷射加工机、搬送装置等
轧制级滚珠丝杠:低摩擦、运转顺畅的优点,同时供货迅速且价格低 廉
重 负荷 滚珠丝杠:全电式射出成形机、冲压机、半导体制造装置、重 负荷制动器、产业机械、锻压机械
范文二:滚珠丝杠(滚珠丝杆)加工
滚珠丝杠(滚珠丝杆)加工
滚珠丝杠(滚珠丝杆)硬车加工滚道超硬刀片(质量稳定,耐磨)-华菱品牌
滚珠丝杆一般材质采用45号钢,圆钢,GCr15等通过热处理后获得了很高硬度(HRC50-HRC62)之间,由于滚珠丝杆细长轴,表面硬度也高因此给加工带来了难题,硬质合金刀片在硬车加工滚珠丝杆滚道时磨损量很快影响加工效率,然而更换成陶瓷刀具(性能硬而脆)加工滚珠丝杆滚道出现崩刃,蹦块问题。而且是两个切削刃均车削加工以致于生产成本增加。华菱品牌刀片材质:BN-S20在硬车加工滚珠丝杆滚道体现出刀片的耐磨性,红硬性,耐高温性。BN-S20牌号数控刀片:采用非金属粘合剂制成的中晶粒立方氮化硼整体烧结刀片,特点是可大余量粗加工淬硬钢,由于采用非金属结合剂烧结,避免了刀片切削温度过高造成的刀片寿命降低问崩刀火烧刀得问题。
滚珠丝杆属于细长轴,其刚性差,因此线速度有所限制,在硬车滚珠丝杆滚道时尽量把转速降低,切刀深度降低从而能够保证运转的平稳性,刀具寿命延长,表面粗糙度很好,尺寸稳定好。
磨制滚珠丝杠以车代磨硬车工艺:
滚珠丝杠以车代磨硬车滚道工艺难点,滚珠丝杠Gcr15,45号钢淬火后硬度一般在HRC62左右;滚珠丝杠以车代磨工艺是指对淬火后的丝杆直接车削滚道:以φ60直径滚珠丝杠为例,其淬火后硬车滚道加工工艺为:
60圆钢淬火----粗车滚道(0.5mm吃刀制滚道,主副偏角都吃刀)---精车(0.2mm吃刀深,根据直径和变形酌情增减)。
滚珠丝杠以车代磨切削参数:普车转速80—120(线速度约25m/min);数控车转速560转(线速度约100m /min);
车床6130---15刀方或20刀方;中置45度车刀;总共切掉10mm 左右的90度槽---然后精磨滚珠丝杠滚道圆弧/采用刀具精车或硬旋铣滚珠丝杠---用可修磨的BN-H10材质尖刀车滚道根部油槽底。
BN-S20材质刀片精加工滚珠丝杆滚道后,粗糙度高出采用旋风铣加工滚珠丝杠的光洁度。
硬车加工滚珠丝杆滚道常用刀杆型号:CSDNN2020(中置45度车刀杆)
硬车加工滚珠丝杆滚道常用刀片型号:SNMN0904
采用BN-H10材质尖刀车滚道根部油槽底,此材质刀片精车高,耐磨性好,耐高温,抗冲击性强,韧性好。精车图片如下:
适合加工方式:车削加工(含粗车、精车,车槽);铣削加工(含粗铣、精铣)、镗削加工(含粗镗、精镗)
适用机床:数控车床(数控立车及普通数控车)铣床(龙门铣床、数控铣床、刨铣床),镗削加工中心/车削加工中心/铣削加工中心,车铣复合加工中心,镗铣复合加工中心。
刀片性能:
硬度HRC97左右,适合加工HRC35—HRC79硬度之间的高硬度材料,也适合高速切削普通灰口铸铁和球墨铸铁,抗冲击性和耐磨性的完美平衡。可高速高效精加工;亦可用于普通机床,进行低/中速状态下的粗加工和半精加工;广泛应用于灰铸铁,耐磨合金铸铁,夹砂、白口铸铁和各种铸钢,淬硬钢材料的加工。可承受大切深、大走刀,能适应断续切削。
作为全球超硬材料行业里最有影响力的企业之一,华菱超硬超硬材料CBN 超硬刀具更是享誉轧辊、水泵、风电、压缩机、轴承、齿轮、汽车变速系统、发动机系统、刹车盘等机械加工领域。
华菱超硬整体式刀片产品特点:适合于灰铁、球铁、高硬度的合金铸铁等材料的粗加工和半精加工;适合于硬度大于HRC45合金钢、淬火钢等粗加工和半精加工;适合于高速连续切削和中、低速断续切削。华菱超硬焊接复合式刀片产品特点:高耐磨性和高耐冲击性兼具;既能加工铸铁,又能加工淬火钢;既能干式切削又能湿式切削;能够进行连续、断续的车削、铣削。
凡是购买我司郑州华菱超硬刀具均质量三包,全程技术跟踪服务。
滚珠丝杠(滚珠丝杆)硬车加工滚道超硬刀片(质量稳定,耐磨)-华菱品牌
范文三:滚珠丝杆选择使用
有很多网友来信询问滚珠丝杠的选型、 使用和安装方法及维护需要注意些什么问 题, 一一回信实在是没时间, 在此对那些没有收到回信的朋友表示歉意。 在这里 简单介绍一下,算是扫盲贴,只求准确,不求精确,若有谬误,敬请指证:
选型:滚珠丝杠的选型过程中对滚珠丝杠本身需要注意的主要参数如下 --
1---公称直径 。即丝杠的外径,常见规格有 12、 14、 16、 20、 25、 32、 40、 50、 63、 80、 100、 120,不过请注意,这些规格中,各厂家一般只备 16~50的货,也 就是说,其他直径大部分都是期货(见单生产,货期大约在 30~60天之间,日系 产品大约是 2~2.5个月, 欧美产品大约是 3~4个月) 。 公称直径和负载基本成正 比, 直径越大的负载越大, 具体数值可以查阅厂家产品样本。 这里只说明两个概 念:动额定负荷与静额定负荷, 前者指运动状态下的额定轴向负载, 后者是指静 止状态下的额定轴向负载。 设计时参考前者即可。 需要注意的是, 额定负荷并非 最大负荷,实际负荷与额定负荷的比值越小,丝杠的理论寿命越高。 推荐:直径 尽量选 16~63。
2---导程 。也称螺距,即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离,常见导程有 1、 2、 4、 6、 8、 10、 16、 20、 25、 32、 40,中小导程现货产品一般只有 5、 10,大 导程一般有 1616、 2020、 2525、 3232、 4040(4位数前两位指直径,后两位指导 程),其他规格多数厂家见单生产。导程与直线速度有关,在输入转速一定的情 况下,导程越大速度越快。 推荐:导程尽量选 5和 10。
3---长度 。长度有两个概念,一个是全长,另一个是螺纹长度。有些厂家只计算 全长, 但有些厂家需要提供螺纹长度。 螺纹长度中也有两个部分, 一个是螺纹全 长, 一个是有效行程。 前者是指螺纹部分的总长度, 后者是指螺母直线移动的理 论最大长度,螺纹长度 =有效行程 +螺母长度 +设计裕量(如果需要安装防护罩, 还要考虑防护罩压缩后的长度,一般按防护罩最大长度的 1/8计算)。在设计 绘图时, 丝杠的全长大致可以按照一下参数累加:丝杠全长 =有效行程 +螺母长度 +设计余量 +两端支撑长度(轴承宽度 +锁紧螺母宽度 +裕量) +动力输入连接长度 (如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一般 +裕量)。特别需要注意的是,如 果你的长度超长(大于 3米)或长径比很大(大于 70),最好事先咨询厂家销 售人员可否生产, 总体的情况是, 国内厂家常规品最大长度 3米, 特殊品 16米, 国外厂家常规品 6米,特殊品 22米。当然不是说国内厂家就不能生产更长的, 只是定制品的价格比较离谱。 推荐:长度尽量选 6米以下, 超过的用齿轮齿条更 划算了。
4---螺母形式 。 各厂家的产品样本上都会有很多种螺母形式, 一般型号中的前几 个字母即表示螺母形式。 按法兰形式分大约有圆法兰、 单切边法兰、 双切边法兰 和无法兰几种。 按螺母长度分有单螺母和双螺母 (注意, 单螺母和双螺母没有负 载和刚性差异, 这一点不要听从厂家销售人员的演说, 单螺母和双螺母的主要差 异是后者可以调整预压而前者不能,另外后者的价格和长度大致均是前者的 2倍)。在安装尺寸和性能允许的情况下,设计者在选用时应尽量选择常规形式, 以避免维护时备件的货期问题。推荐:频繁动作、高精度维持场合选双螺母,其 他场合选双且边单螺母。 推荐:螺母形式尽量选内循环双切边法兰单螺母。
5---精度 。滚珠丝杠按 GB 分类有 P 类和 T 类,即传动类和定位类,精度等级有 1、 2、 3、 4..... 几种,国外产品一般不分传动还是定位,一律以 C0~C10或具体 数值表示,一般来说,通用机械或普通数控机械选 C7(任意 300行程内定位误 差±0.05)或以下,高精度数控机械选 C5(±0.018)以上 C3(±0.008)以下, 光学或检测机械选 C3以上。 特别需要注意的是, 精度和价格关联性很大, 并且, 精度的概念是组合和维持, 也就是说, 螺杆的导程误差不能说明整套丝杠的误差, 出厂精度合格不能说明额定使用寿命内都维持这个精度。这是个可靠性的问题, 与生产商的生产工艺有关。 推荐:精度尽量选 C7。
以上说的都是主要参数,在选用型号时还得用到以下参数:珠卷数,珠径,制造 方式代码,预压等级等。分别说明如下:
珠卷数:这个参数一般标注在型号的导程后,如 4010-4,这个“ -4”就是珠卷 数, 因为有循环方式的问题说起来比较复杂, 用户可以简单的理解为滚动体的循 环圈数,“ -4”就是 4个循环,这个数值越大表示负载越大螺母长度越长。
珠径:这个参数是指滚动体的直径, 型号中不会体现, 但是在各厂家的技术参数 表中会标识, 一般与公称直径和导程相关, 用户不必理会。 但是有些用户因使用 不当导致滚珠掉出螺母外需要重装滚珠时这个参数是要注意的, 尺寸一般精确到 0.001,当然,不推荐用户自行安装,否则厂家不会提供无偿维护,即使产品仍 在保修期内。如有滚珠意外掉落的情况,应通知供应商协助安装。
制造方式代码:滚珠丝杠的制造方式主要是两种:轧制和磨制, 前者也称滚轧制 造或转造,一般用 F 表示。后者也称研磨制造。一般用 G 表示。因工艺的不同, 两者能达到的精度等级不同,目前,轧制方式能达到的最高精度是 C5级,我所 知的只有 REXROTH 可以达到这个精度。 而磨制可以成产出更高精度的产品。 不过 请注意, 两种制造方式与精度、性能没有逆向必然性,也就是说如果你选用的 精度是 C7,那么与它是怎么制造出来的无关 。事实上我碰到许多厂家的专业销 售人员都未必知道两者之间的详细区别, 所以多说几句:轧制属于批量制造, 磨 制属于精确制造, 前者的生产效率远远高于后者, 但是前者的制造设备成本也远 远高于后者。换句话说,磨制丝杠的进入门槛较低,轧制生产的进入门槛较高, 能生产轧制丝杠的厂家一般也能生产磨制丝杠, 而能生产磨制丝杠的厂家不一定 能生产轧制丝杠。 所以, 同精度产品如果该可以买到轧制品就不要买磨制品, 原 因很简单:便宜。另外说明一点,轧制和磨制仅指螺杆,螺母全是磨削制造。
预压:也称预紧。关于预压,用户不必了解具体预紧力和预紧方式,只需按照厂 家样本选择预压等级即可。 等越高螺母与螺杆配合越紧, 等级越低越松。 遵循的 原则是:大直径、双螺母、高精度、驱动力矩较大的情况下预压等级可以选高一 点,反之选低一点。
有很多网友来信询问滚珠丝杠的选型、 使用和安装方法及维护需要注意些什么问 题, 一一回信实在是没时间, 在此对那些没有收到回信的朋友表示歉意。 在这里 简单介绍一下,算是扫盲贴,只求准确,不求精确,若有谬误,敬请指证:
安装:
1---安装条件。 安装条件即工况, 根据需要达到的性能和要求, 确定有什么样的 条件。比如升降机用,此时丝杠承受的轴向负载 =负载的重力,需要考虑的是尽 量不要偏载(重心与丝杠同轴),若有偏载,是否需要增加抑偏机构,因为滚珠 丝杠不允许(注意:不是完全不能)承受径向力,最简单的办法是在丝杠的两边 增加导轨(滚珠导轨,直线轴 +直线轴承等等)。又比如水平安装,长径比是否 合适?转速是否在允许的 DN 值以内?总而言之,安装条件确定安装方式。
2---安装方式。 这里所说的安装方式是指丝杠本身的安装, 不涉及导向和承载件 (导向和承载问题另文探讨)。常见的有三种:固定 ---固定安装,固定 ---支持 安装,固定 ---自由安装。解释一下固定、支持和自由的含义:固定 ---轴向和径 向全面限制,圆周向自由。这个意思是径向不能动,轴向不能动,但是可以圆周 方向转动。支持 ---径向限制,轴向自由,圆周向自由。这个意思是径向不能动, 轴向可移动,圆周向可转动。自由 ---这个不用解释了,自由就是不管了。类似 于悬臂。固定 ---固定的安装方式适合有高精度要求或对温升敏感的场合,安装 前精确计算两固定点的安装距离, 精确计算常温状态下与工作状态下的轴向伸长 量, 安装时施加预紧力, 使丝杠产生合适的弹性轴向伸长量 (越接近温升伸长量 越好) 。 这种安装形式一般用于机床等对定位精度要求较高并且是闭环控制的工 作母机。固定 ---支持的安装方式则适合大多数场合,因为支持端的轴向自由度 可以释放因工作时温度升高而产生的轴伸量,可以参考的数值是:1米长度的丝 杠, 在工作温度升高 1度的时候, 会产生 0.01mm 轴伸量。 固定 ---自由的安装方 式适合很多场合, 优点是不必考虑温升影响并且安装方便。 不过有利就有弊, 根 据我多年记录, 大多数安装端 (动力输入端) 断裂的案例大部分出自这种安装方 式。原因:1-轴承选用不当, 2-端部设计不合理或加工不良。众所周知,悬臂类 型的轴类零件不可承受径向力, 前两种安装方式如果遇上径向受力的情况, 大部 分只会出现可逆性(弹性)弯曲,至多影响精度,不太可能出现断裂的情况,除 非长度特别短而径向力特别大。 而第 3种安装方式却不然, 支撑点只有一个, 当 径向力出现在悬臂梁的顶端(安装端的反方向),断裂或刚性变形就不可避免。 改善的要点有三个:1--轴承选用调心球或调心滚子轴承; 2--设计时有效螺纹与 安装轴承的外径变化处留出一点弧角 (直径变化比较大的情况) 或越程槽设计成 半圆槽; 3--轴承安装外圆面加工时必须研磨,以保证同心度。后面这一条多说 两句, 某些厂家采用精车然后用砂纸打磨的方式纯属赵氏忽悠 ---好味道的毒药。
3---配合形式。 这里说的配合形式是指安装端轴承的公差配合以及丝杠和支撑件 的安装配合。后者另文讨论,前者推荐 js5~7,精度高的设计者自己确定
范文四:滚珠丝杆安装方式
滚珠丝杆安装方式
伺服或步进电机连接滚珠丝杆,这在自动化机器里面是常见的一种结构,运动方式是将圆周转动变为直线运动。一般CNC拖板和一些精密直工作台大都是由伺服或步进电机驱动。但是这个简单的驱动,机构非常简单,主要部件为:电机、丝杆、丝杆锁紧螺母轴承座、轴承等等。但是一般丝杆均为往复式工作,要求精度非常高,有的重复精度高达0.001mm.
高精度的机构,同样要有合理的结构设计,我在这里分享一下本人的一部分经验。 一个垂直高速往复动作的钻主轴拖板,积算式运动方式。要求深度精度为0.005mm. 零件选用:P4级2504滚珠丝杆、7003C/DB角接触轴承、弹性连轴器、步进电机。 关键的这里有一个超级贵的零件------7003C/DB角接触轴承。本轴承尺寸17*35*20(单个为10),成对安装,价格为800元1对。
背靠背角接触轴承能够承受来自二个轴向方向的力,同时能够承受高速旋转和一定的径向力,因此在滚珠丝杆上是很常见一种轴承。角接触轴承的安装方式是很讲究的,不同的安装方向,所承受的力和刚性也不一样的。因此这在设计选型和安装时要特别注意。 关于角接触轴承的安装和注意事项,可以上网查找一下轴承厂家的资料。
下图是基本结构:
此主题相关图片如下,点击图片看大图:
7003C/DB角接触轴承是可以调的,精度可以达到0.001mm.精度等级大于P4级。
背靠背安装方式,丝杆的另一端为悬空,如果要另一端装轴承,那么就应该安装7003CT的轴承,CT尾号表示为串联装。串联装轴承只能承受一个方向的力。
我上述的机器为钻孔机。垂直下降,钻不锈钢,加工精度深度要求为0.01,而本机的实际精度为0.005。丝杆行程100mm,步进电机速度400转左右。
影响精度的还主要有丝杠导程、步进角分辨率、开闭环。
好象听说丝杠双端固定刚性比单端好很多,预紧的话也很有作用。不过400转的转速相对较低,刚性似乎没必要很高了。
对于精密机器来说,精度的保证是多方面的,不能仅靠某一样来保证。丝杆进给的机器一般来说保证精度的地方有:
1、丝杆
2、导轨
3、安装方式
4、其它机械方面
5、控制程序。
以上缺一不可
双端固定,一端采用7003C/DB角接触轴承,背靠背预紧,另一端安装普通的深沟球轴承,要求它径向即托板运动的直线放向可以自由活动,因为丝杆可能会因为受力而产生变形,所以轴承的外径和轴承座的孔径配合不能太紧。当然如果你托板是水平安装的而且轨道精度高,还有就是行程很短,是可以一端固定的。
还有用7003C轴承没有你说的那么贵,几十元到一百多元一个即可。同样的结构我们也做过的,精度达到0.001,我们的托板行程是接近2米,滚珠丝杆,而且电机采用的只是进口普通带刹车电机,可以不用伺服或步进,走位精度靠轴端安装的旋转编码器控制。完全满足生产工艺要求。
电气控制都离不开伺服控制或者步进加PLC控制,还可以单片机来控制。是看设计成本来决定的。
我目前用的弹性连轴器的确是没有出过问题,这主要是针对步进和伺服设计的一种连轴器,对于机器的同轴度要求没有那么高,如果是硬连接,很容易就把电机卡死了,对中性要求非常之高,从设计上来说,这是不划算的了。对于弹性连轴器是不是对数度有影响,这就要看你买的产品是不是合格品。我只能说我没有发现什么问题。
我们也是这样应用的16头排钻,在钻孔时有乳化液和铁削渣,特别保护好丝杆,在安装丝杆时要注意水平垂直度,(PLC+伺服驱动)在钻1头多空时可以加减速机来增加扭矩力。
范文五:滚珠丝杆的选型
滚珠丝杆的选型
一.机构的规格及运行条件
运行条件
工作台及工作物的总质量
工作台质量
工件质量
行程长度
最大速度
每分钟往还次数
无效行程
定位精度
重复定位精度
最小进给量
希望寿命时间
加速时间
减速时间
导向面的摩擦系数
导向面的阻力
额定转速
伺服马达惯性扭矩
减速机
步进马达代号mm1m2LsVmaxn参数单位kgkgkgmmm/s/minmm/1000mmmmmm/脉冲hsskg/m3/minkg.m28060201000180.15 x | ±0.3±0.1s0.0230000t10.15t30.15μ0.003f15Nmax3000Jm1.9无(直结)A1
二.选择项目
丝杆轴直径
导程
螺母型号
精度轴向间隙丝杆轴支撑方式驱动马达
三.导程精度和轴向间隙的选择
1>.导程精度的选择
根据上表和下式计算每300mm的导程精度计算 数值 y
结果 | ±
0.09单位mm/300mm
所以导程进度必须选择±0.09/300mm以上
参照上表可知,满足要求的精度等级为C7,但它既有
轧制滚珠丝杆又有精密滚珠丝杆,在次选择廉价的轧制滚珠丝杆
2>.轴向间隙的选择
为了满足0.15mm的无效行程,必须选择轴向间隙在
以下的滚珠丝杆。0.15mm
根据上表,选择丝杆直径在
的轧制滚珠丝杆。
四.丝杆轴的选择1>.假定丝杆轴的长度
假定螺母全长为L1丝杆轴末端长度为L2根据行程长度Ls32mm以下,精度等级C7100100
1000mmmmmm决定的全长L如下
计算
结果数值 L1200单位mm
2>.导程的选择
驱动马达的额定转速为3000r/min,最高速度
时,滚珠丝杆的导程如下:I1m/s
计算
结果大于等于
因此必须选择导程在数值 I2020单位
mm mm以上的丝杆。
另外,滚珠丝杆和马达之间不使用减速机而直接安装,根据通常随着伺服马达 的标准角度测试仪的分辨率,则AC伺服马达每转1周的最小分辨率如下1000
1500
2000
3000
4000
6000p/revp/revp/revp/rev
p/revp/rev无倍增无倍增双倍量双倍量4倍量4倍量
为了满足选择条件中的最小进给量
查下表应符合如下:0.02mm/脉冲
3>.丝杆直径的选择
根据计算结果和上表有如下选择丝杆直径
15
15
20
20
30
由于丝杆直径长度
以上的。1200导程2030204060单位mmmmmmmmmmmm,15mm的直径太过细长,则应选直径20mm
经过排除,有一下组合可选:丝杆轴直径
20
20
30导程
204060单位mmmmmm
mm
mm
mm
4>.丝杆支撑方式的选择如下
因行程是1000mm,速度为1m/s,属于高速使用,
故有固定-支撑,固定-固定安装方式可选,这里选固定-支撑。4>.容许轴向载荷的探讨
①>最大轴向载荷计算
计算
结果大于等于数值 α6.67单位m/s2计算
结果大于等于数值 Fa1
551单位
N计算
结果大于等于数值 Fa217
单位N计算
结果大于等于数值 Fa3-516单位N计算
结果大于等于数值 Fa4-551单位N计算
结果大于等于数值 Fa5-17单位N计算
结果大于等于数值 Fa6516.0单位N
根据计算结果作用在滚珠丝杆上的最大轴向载荷如下所示:
计算
数值 Fa max单位结果大于等于550.0N
如果使用20mm丝杆轴直径,20mm导程(最小沟谷直径17.5mm)没有问题,那么 使用直径30mm的丝杆直径也符合条件。
则对于丝杆轴挫曲载荷和容许压缩拉伸负荷的一下计算,是假定20mm丝杆轴,20mm的导程计算的。
②>丝杆轴的挫曲载荷
根据上图
系数
η2安装间距La沟槽谷径d1 |φ20沟槽谷径d1 |φ3020110017.526.4计算
结果大于等于
mmmmmm数值 P115502
查型号得
单位N
③>丝杆轴的容许拉伸压缩载荷
计算
结果大于等于
④>数据整理
P1
因为
数值Fa max
550.0
≤
P2
数值 P235525
单位N
15502N35525N
所以满足这些条件的滚珠丝杆在使用上都没有问题。5>.容许转速的探讨
①>最高转速
轴直径202030导程/mm204060计算结果/最高速度3000/min1500/min1000/min
②>由丝杆轴的危险速度所决定的危险转速
轴直径
202030导程/mm204060计算结果/危险速度P12184/min2184/min3295/min
③>有DN值所决定的容许转速
这里采用以下公式进行计算
轴直径202030导程/mm钢球中心直径20
20.754020.756031.25计算结果/危险速度P1
3373/min3373/min2240/min
④>数据处理
轴直径00
导程/mm
00
Nmax
N1