数控机床滚珠丝杠副的选择

数控机床滚珠丝杠副的选择

作为传动滑动丝杠的进一步延伸发展， 滚珠丝杠由于其高效率、温升少、高精度、高速度、高刚性、可逆性、长寿命、低能耗、同步性、高灵敏度、无间隙、维护简单等优点而在当代数控机床进给伺服机构中得到广泛应用， 为了满足数控机床高进给速度、高定位精度、高平稳性和快速响应的要求， 必须合理选择滚珠丝杠副， 并进行必要的校核计算。

滚珠丝杠副的选择包括其精度选择、尺寸规格(包括导程与公程直径) 、支承方式等几个方面的内容。滚珠丝杠副的承载能力用额定动载荷或额定静载荷来表示， 在加工中心的设计中一般按额定动载荷来确定滚珠丝杠副的尺寸规格， 对细长而又承受压缩载荷的滚珠丝杠副作压杆稳定性核算; 对转速高， 支承距离大的滚珠丝杠副作临界转速校核; 对精度要求高的滚珠丝杠作刚度校核; 对数控机床， 需核算其转动惯量; 对全闭环系统， 需核算其谐振频率。滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中， 其导程误差对机床定位精度影响最明显。一般在初步设计时设定丝杠的任意300mm行程变动量V300p应小于目标设定位的定位精度值的1 /3～1 /2， 在最后精度验算中确定。

丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最高速度为vmax、伺服电机的最高转速nmax及电机与丝杠的传动比i来确定。滚珠丝杠副设计时一般按额定动载荷来确定滚珠丝杠副的尺寸规格。额定动载荷是指一批相同规格的滚珠丝杠副经过运转一百万次后， 90%的丝杠副(螺纹表面或滚珠) 不产生疲劳剥伤(点蚀) 时的轴向载荷。最小轴向载荷为工作台和工件作用下的导轨摩擦力， 最大轴向载荷的计算即为机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力， 它为切削力在滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和(此时导轨摩擦力是由工作台、工件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同引起。丝杠安装方式的选择包括丝杠支承方式和丝杠专用轴承的选择， 滚珠丝杠副不同的支承方式对丝杠的刚度、回转精度， 临界转速有很大的影响， 一般根据丝杠的长度、回转精度、刚度要求及转速选择不同的安装方式。