立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

1、摘要加工中心由于備有刀庫并能自動更換刀具，使得工件在一次裝夾中可以完成多工序的加工。加工中心一般不需要人為干預(yù)，當機床開始執(zhí)行程序后，它將一直運行到程序結(jié)束。加工中心還賦予了專業(yè)化車間一些諸多優(yōu)點，如：降低機床的故障率，提高生產(chǎn)效率，提高加工精度，削減廢料量，縮短檢驗時間，降低刀具成本，改善庫存量等。由于加工中心的眾多優(yōu)勢，所以它深受全球制造企業(yè)的青睞。加工中心主要由主軸組件、回轉(zhuǎn)工作臺、移動工作臺、刀庫及自動換刀裝置以及其它機械功能部件組成。其中的主軸組件是機床重要的組成部分，其運動性能直接影響機床加工精度與表面粗糙度。本文在查閱大量國內(nèi)外文獻的基礎(chǔ)上，通過研究分析不同加工中心主軸組件的性能

2、，綜合地比較了其特點，并擬定了一個較為合理的主軸組件結(jié)構(gòu)方案。同時，還就主軸、軸承以及絲杠等重要零件的機械性能進行了探討，并對這些零件的剛度和強度進行了校核。此外，本設(shè)計中所采用的陶瓷軸承能有效地增加主軸的剛度，從而提高了加工中心的可靠性和穩(wěn)定性。關(guān)鍵詞：主軸組件，加工中心，數(shù)控機床Spindle unit design of Vertical machining centerABSTRACTMachining center evolved from the need to be able to perform a variety of operations and machining seq

3、uences on a workpiece on a single machine in one setup. Machining center requires little operator intervention, and once the machine has been set up, it will machine without stopping until the end of the program is reached. Some of the other advantages that machining centers give a manufacturing sho

4、p are greater machine uptime, increased productivity, maximum part accuracy, reduced scrap, less inspection time, lower tooling costs, less inventory and so on. Because of their many advantages, machining centers become widely accepted by manufacturing enterprises in the world.Machining centers are

5、equipped with spindle units, rotary workbench, moving workbench, tool magazines and automatic tool changers, and other mechanical function components. Spindle unit is the important motion part of the metal cutting machine tool. Its movement behavior affects the machining accuracy and surface roughne

6、ss of part to be machined. Through referring to a variety of technical literatures, the characteristics of some kinds of spindle units are compared with each other based on analysis and research work on different machining centers. A reasonable scheme can be studied out. Meanwhile, the mechanical be

7、haviors of principle parts such as the spindle, bearings and lead screw are discussed. Their rigidity and strength are calculated and examined here. Morever, a kind of advanced ceramic bearings is introduced into the spindle unit, which can effectively enhance the rigidity of spindle units. They wil

8、l improve the reliability and stability of machining centers.Key words：spindle unit，machining center，NC machine tool立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計0 引言裝備工業(yè)的技術(shù)水平和現(xiàn)代化程度決定著整個國民經(jīng)濟的水平和現(xiàn)代化程度，數(shù)控技術(shù)及裝備是發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)和尖端工業(yè)（如：信息技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，生物技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，航空、航天等國防工業(yè)產(chǎn)業(yè)）的使能技術(shù)和最基本的裝備。制造技術(shù)和裝備是人類生產(chǎn)活動的最基本的生產(chǎn)資料，而數(shù)控技術(shù)則是當今先進制造技術(shù)和裝備最核心的技術(shù)。當今世界各國制造業(yè)廣泛采用數(shù)

9、控技術(shù)，以提高制造能力和水平，提高對動態(tài)多變市場的適應(yīng)能力和競爭能力。此外世界上各工業(yè)發(fā)達國家還將數(shù)控技術(shù)及數(shù)控裝備列為國家的戰(zhàn)略物資，不僅采取重大措施來發(fā)展自己的數(shù)控技術(shù)及其產(chǎn)業(yè)，而且在“高精尖”數(shù)控關(guān)鍵技術(shù)和裝備方面對我國實行封鎖和限制政策。數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展自1953年美國研制出第一臺三坐標方式升降臺數(shù)控銑床算起，至今已有53年歷史了。20世紀90年開始，計算機技術(shù)及相關(guān)的微電子基礎(chǔ)工業(yè)的高速發(fā)展，給數(shù)控機床的發(fā)展提供了一個良好的平臺，使數(shù)控機床產(chǎn)業(yè)得到了高速的發(fā)展。我國數(shù)控技術(shù)研究從1958年起步，國產(chǎn)的第一臺數(shù)控機床是北京第一機床廠生產(chǎn)的三坐標數(shù)控銑床。雖然從時間上看只比國外晚了幾年

10、，但由于種種原因，數(shù)控機床技術(shù)在我國的發(fā)展卻一直落后于國際水平，到1980年我國的數(shù)控機床產(chǎn)量還不到700臺。到90年代，我國的數(shù)控機床技術(shù)發(fā)展才得到了一個較大的提速。目前，與國外先進水平相比仍存在著較大的差距?？傊?，大力發(fā)展以數(shù)控技術(shù)為核心的先進制造技術(shù)已成為世界各發(fā)達國家加速經(jīng)濟發(fā)展、提高綜合國力和國家地位的重要途徑。1 概述1.1 加工中心的發(fā)展狀況1.1.1 加工中心的國內(nèi)外發(fā)展對于高速加工中心，國外機床在進給驅(qū)動上，滾珠絲杠驅(qū)動的加工中心快速進給大多在以上，最高已達到。采用直線電機驅(qū)動的加工中心已實用化，進給速度可提高到，其應(yīng)用范圍不斷擴大。國外高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速一般都在，由于某些

11、機床采用磁浮軸承和空氣靜壓軸承，預(yù)計轉(zhuǎn)速上限可提高到。國外先進的加工中心的刀具交換時間，目前普遍已在左右，高的已達，甚至更快。在結(jié)構(gòu)上，國外的加工中心都采用了適應(yīng)于高速加工要求的獨特箱中箱結(jié)構(gòu)或龍門式結(jié)構(gòu)。在加工精度上，國外臥式加工中心都裝有機床精度溫度補償系統(tǒng)，加工精度比較穩(wěn)定。國外加工中心定位精度基本上按德國標準驗收，行程以下，定位精度可控制在之內(nèi)。此外，為適應(yīng)未來加工精度提高的要求，國外不少公司還都開發(fā)了坐標鏜精度級的加工中心。相對而言，國內(nèi)生產(chǎn)的高速加工中心快速進給大多在左右，個別達到。而直線電機驅(qū)動的加工中心僅試制出樣品，還未進入產(chǎn)量化，應(yīng)用范圍不廣。國內(nèi)高速加工中心主軸轉(zhuǎn)速一般在，

12、定位精度控制在之內(nèi)，重復(fù)定位精度控制在之內(nèi)。在換刀速度方面，國內(nèi)機床多在，無法與國際水平相比13。雖然國產(chǎn)數(shù)控機床在近幾年中取得了可喜的進步，但與國外同類產(chǎn)品相比，仍存在著不少差距，造成國產(chǎn)數(shù)控機床的市場占有率逐年下降。國產(chǎn)數(shù)控機床與國外產(chǎn)品相比，差距主要在機床的高速、高效和精密上。除此之外，在機床可靠性上也存在著明顯差距，國外機床的平均無故障時間（MTBF）都在小時以上，而國產(chǎn)機床大大低于這個數(shù)字，國產(chǎn)機床故障率較高是用戶反映最強烈的問題之一。1.1.2 主軸部件的研究進展圖1.1 立式加工中心結(jié)構(gòu)圖1-切削箱 2-X軸伺服電機 3-Z軸伺服電機 4-主軸電機5-主軸箱 6-刀庫 7-數(shù)控柜

13、 8-操縱面板9-驅(qū)動電柜 10-工作臺 11-滑座 12-立柱13-床身 14-冷卻水箱 15-間歇潤滑油箱 16-機械手典型加工中心的機械結(jié)構(gòu)主要有基礎(chǔ)支承件、加工中心主軸系統(tǒng)、進給傳動系統(tǒng)、工作臺交換系統(tǒng)、回轉(zhuǎn)工作臺、刀庫及自動換刀裝置以及其他機械功能部件組成4。圖1.1所示為立式加工中心結(jié)構(gòu)圖。主軸系統(tǒng)為加工中心的主要組成部分，它由主軸電動機、主軸傳動系統(tǒng)以及主軸組件成。和常規(guī)機床主軸系統(tǒng)相比，加工中心主軸系統(tǒng)要具有更高的轉(zhuǎn)速、更高的回轉(zhuǎn)精度以及更高的結(jié)構(gòu)剛性和抗振性。隨著電氣傳動技術(shù)（變頻調(diào)速技術(shù)、電動機矢量控制技術(shù)等）的迅速發(fā)展和日趨完善，高速數(shù)控機床主傳動的機械結(jié)構(gòu)已得到極大的簡

14、化，取消了帶傳動和齒輪傳動，機床主軸由內(nèi)裝式電動機直接驅(qū)動，從而把機床主傳動鏈的長度縮短為零，實現(xiàn)了機床主運動的“零傳動”。這種主軸電動機與機床主軸“合二為一”的傳動結(jié)構(gòu)形式，使主軸組件從機床的傳動系統(tǒng)和整體結(jié)構(gòu)中相對獨立出來，因此可做成“主軸單元”，俗稱“電主軸”。由于當前電主軸主要采用的是交流高頻電動機，故也稱為“高頻主軸”。由于沒有中間傳動環(huán)節(jié)，有時又稱它為“直接驅(qū)動主軸”。電主軸是一種智能型功能部件，不但轉(zhuǎn)速高、功率大，還有一系列控制主軸溫升與振動等機床運行參數(shù)的功能，以確保其高速運轉(zhuǎn)的可靠性與安全。1.2 課題的目的及內(nèi)容本課題來源于同濟現(xiàn)代制造技術(shù)研究所立式加工中心機床設(shè)計項目的子

15、課題之一。加工中心是典型的集高新技術(shù)于一體的機械加工設(shè)備，它的發(fā)展代表了一個國家設(shè)計、制造的水平，因此在國內(nèi)外企業(yè)界都受到高度重視。本課題的目的是進行立式加工中心主軸組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計，主軸組件作為加工中心的執(zhí)行元件，它確保帶動刀具進行切削加工、傳遞運動、動力及承受切削力等，并滿足相關(guān)的技術(shù)指標要求。本課題涉及的主要技術(shù)指標有：a) 主軸孔錐度：；b) 主軸孔直徑：；c) 主軸箱行程（Z軸）：；d) 主軸轉(zhuǎn)速范圍：；e) 快速移動速度（Z軸）：；f) 進給速度（Z軸）：。1.3 課題擬解決的關(guān)鍵問題各類機床對其主軸組件的要求，主要是精度問題，就是要保證機床在一定的載荷與轉(zhuǎn)速下，主軸能帶動工件或刀具

16、精確地、穩(wěn)定地繞其軸心旋轉(zhuǎn)，并長期地保持這一性能。主軸組件的設(shè)計和制造，都是圍繞著解決這個基本問題出發(fā)的。為了達到相應(yīng)的精度要求，通常，主軸組件應(yīng)符合以下幾點設(shè)計要求6：1） 旋轉(zhuǎn)精度旋轉(zhuǎn)精度是指機床在空載低速旋轉(zhuǎn)時，主軸前端安裝工件或刀具部位的徑向和軸向跳動值滿足要求，目的是保證加工零件的幾何精度和表面粗糙度。2） 剛度指主軸組件在外力的作用下，仍能保持一定工作精度的能力。剛度不足時，不僅影響加工精度和表面質(zhì)量，還容易引起振動，惡化傳動件和軸承的工作條件。設(shè)計時應(yīng)在其它條件允許的條件下，盡量提高剛度值。3） 抗振性指主軸組件在切削過程中抵抗強迫振動和自激振動保持平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的能力?？拐裥灾苯佑绊?/p>

17、加工表面質(zhì)量和生產(chǎn)率，應(yīng)盡量提高。4） 溫升和熱變形溫升會引起機床部件熱變形，使主軸旋轉(zhuǎn)中心的相對位置發(fā)生變化，影響加工精度。并且溫度過高會改變軸承等元件的間隙、破壞潤滑條件，加速磨損。5） 耐磨性指長期保持其原始精度的能力。主要影響因素是材料熱處理、軸承類型和潤滑方式。根據(jù)本課題的設(shè)計任務(wù)要求，由于主軸的轉(zhuǎn)速并不是很高，所以在抗振性、溫升等方面不必重點考慮，而應(yīng)重點考慮加工中心的旋轉(zhuǎn)精度和剛性。但是在設(shè)計時仍應(yīng)綜合考慮以上幾項要求，注意吸收新技術(shù)，以獲得滿意的設(shè)計方案。1.4 解決上述問題的策略旋轉(zhuǎn)精度主要取決于主軸、支承軸承、主軸箱上軸承座等的制造、裝配和調(diào)整精度。顯然，若要保證主軸組件的

18、旋轉(zhuǎn)精度，則必然對主軸支承軸頸的圓度、軸承滾道及滾子的圓度、主軸及其上的回轉(zhuǎn)零件的動平衡度、止推軸承的滾道及滾動體的誤差、以及對主軸的主要定心面的徑向跳動和軸向竄動等提出較高的整體要求，特別要提高支承軸承的精度等級。要保證旋轉(zhuǎn)精度，通常應(yīng)盡量滿足以上要求。而對于主軸組件的剛度，實際上是主軸、軸承、軸承座等加工設(shè)計的綜合反映。主軸自身的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸，滾動軸承的配置形式(背靠背、面對面、同向、混合等)、數(shù)量、類型、預(yù)緊等，以及支承的跨距、主軸前端的懸伸量等都將直接影響其剛度。為了保證機床的主軸具有足夠的剛度，通常應(yīng)盡量使主軸前端的懸伸量縮短，主軸直徑增大，并通過計算求出支承軸承間的最佳跨距、進行

19、預(yù)緊、采用合理的軸承及其相應(yīng)的配置形式等措施6。采用以上各種措施必然會使機床的剛性及旋轉(zhuǎn)精度大幅度提高，但是，若盲目地全部采納上述措施，則一定會使機床的制造難度增大，成本增加。所以，在設(shè)計的時候，要綜合各項因素考慮。2 方案擬定2.1 加工中心主軸組件的組成主軸組件是由主軸、主軸支承、裝在主軸上的傳動件和密封件等組成的。主軸的啟動、停止和變速等均由數(shù)控系統(tǒng)控制，并通過裝在主軸上的刀具參與切削運動，是切削加工的功率輸出部件。主軸是加工中心的關(guān)鍵部件，其結(jié)構(gòu)的好壞對加工中心的性能有很大的影響，它決定著加工中心的切削性能、動態(tài)剛度、加工精度等。主軸內(nèi)部刀具自動夾緊機構(gòu)是自動刀具交換裝置的組成部分。2

20、.2 機械系統(tǒng)方案的確定2.2.1 主軸傳動機構(gòu)對于現(xiàn)在的機床主軸傳動機構(gòu)來說，主要分為齒輪傳動和同步帶傳動。齒輪傳動是機械傳動中最重要的傳動之一，應(yīng)用普遍，類型較多，適應(yīng)性廣。其傳遞的功率可達近十萬千瓦，圓周速度可達，效率可達。齒輪傳動大多數(shù)為傳動比固定的傳動，少數(shù)為有級變速傳動。但是齒輪傳動的制造及安裝精度要求高，價格較貴，且不宜用于傳動距離過大的場合。同步帶是嚙合傳動中唯一一種不需要潤滑的傳動方式。在嚙合傳動中，它的結(jié)構(gòu)最簡單，制造最容易，最經(jīng)濟，彈性緩沖的能力最強，重量輕，兩軸可以任意布置，噪聲低。它的帶由專業(yè)廠商生產(chǎn)，帶輪自行設(shè)計制造，它在遠距離、多軸傳動時比較經(jīng)濟。同步帶傳動時的線

21、速度可達（有時允許達），傳動功率可達，傳動比可達（有時允許達），傳動效率可達。同步帶傳動的優(yōu)點是9：a) 無滑動，能保證固定的傳動比；b) 預(yù)緊力較小，軸和軸承上所受的載荷??；c) 帶的厚度小，單位長度的質(zhì)量小，故允許的線速度較高；d) 帶的柔性好，故所用帶輪的直徑可以較小。其主要缺點是安裝時中心距的要求嚴格。由于齒輪傳動需要具備較多的潤滑條件，而且為了使主軸能夠達到一定的旋轉(zhuǎn)精度，必須選擇較好的工作環(huán)境，以防止外界雜物侵入。而同步帶傳動則避免了這些狀況，并且傳動效率和傳動比等都能符合課題的要求，故在本課題的主軸傳動方式中選擇同步帶傳動。2.2.2 主軸進給機構(gòu)對于主軸的進給機構(gòu)，機床通常被設(shè)

22、計為進給電動機與絲杠直接傳動的形式。而絲杠所作的則是螺旋傳動，它能將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動。螺旋傳動按摩擦狀態(tài)通常分為滑動螺旋，滾動螺旋，滾滑螺旋以及液壓螺旋。如今在機床上通常采用的是滑動螺旋和滾動螺旋，下面就這兩類傳動方式進行比較，見表2.1。表2.1 滑動螺旋、滾動螺旋的特點與應(yīng)用場合滑動螺旋滾動螺旋結(jié)構(gòu)示意圖使用性能(1) 摩擦系數(shù)大，傳動效率低，約；(1) 摩擦系數(shù)很低，傳動效率高達；(2) 低速運行時有爬行或振動；(2) 低速運行時無爬行、振動；(3) 磨損大，使用壽命較短；(3) 耐磨性好，磨損極小；(4) 運轉(zhuǎn)時無噪聲。(4) 高速運行有噪聲。結(jié)構(gòu)工藝性結(jié)構(gòu)簡單，加工及安裝精度要

23、求較低。結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工及安裝精度要求較高。成 本較低。高，是滑動螺旋的倍。應(yīng)用場合適用于中、高速的輕、中、重載荷，如一般機床的進給機構(gòu)。適用于高、中、低速的輕、中、重載荷，如數(shù)控、精密機床的進給機構(gòu)。由于本課題中絲杠用于主軸垂直方向的進給，所以對于高低速時運行的穩(wěn)定性要求較高。故對比以上兩種螺旋傳動的特點，結(jié)合本課題的需求，故采用傳動效率高、磨損小、傳動平穩(wěn)的滾動螺旋傳動方式。2.2.3 主軸準停機構(gòu)主軸準停裝置是換刀過程所要求的在加工中心上特有得裝置，也稱之為主軸準停機構(gòu)。由于刀具裝在主軸上，在切削時的切削轉(zhuǎn)矩不能完全靠錐孔的摩擦力來傳遞，因此通常在主軸前端設(shè)置一個凸鍵，當?shù)毒哐b入主軸時，刀

24、柄上的鍵槽必須與此凸鍵對準，為保證順利換刀，主軸必須停止在某一固定的角度方向，主軸定向裝置就是為保證主軸換刀時準確停止在換刀位置而設(shè)置的。加工中心的主軸定向裝置有機械方式和電氣方式(如磁力傳感器檢測定向)兩種。圖2.1 機械式主軸準停裝置1 無觸點開關(guān)；2 感應(yīng)塊；3 V形槽輪定位盤4 定位液壓缸；5 定向滾輪；6 定向活塞圖2.1所示為V形槽輪定位盤準停裝置，在主軸上固定一個V形槽定位盤，使V形槽與主軸上的端面鍵保持所需要的相對位置關(guān)系，其工作原理為：準停前主軸必須是處于停止狀態(tài)，當接受到主軸準停指令后，主軸電動機以低速轉(zhuǎn)動，主軸箱內(nèi)齒輪換擋使主軸以低速旋轉(zhuǎn)，時間繼電器開始動作，并延時46s

25、，保證主軸轉(zhuǎn)穩(wěn)后接通無觸電開關(guān)1的電源，當主軸轉(zhuǎn)到圖示位置即V形槽輪定位盤3上的感應(yīng)塊2與無觸點開關(guān)1相接觸后發(fā)出信號，使主軸電動機停轉(zhuǎn)。另一延時繼電器延時0.20.4s后，壓力油進入定位液壓缸下腔，使定向活塞向左移動，當定向活塞上的定向滾輪5頂入定位盤的V形槽內(nèi)時，行程開關(guān)LS2發(fā)出信號，主軸準停完成。若延時繼電器延時1s后行程開關(guān)LS2仍不發(fā)信號，說明準停沒完成，需使定向活塞6后退，重新準停。當活塞桿向右移到位時，行程開關(guān)LS1發(fā)出定向滾輪5退出凸輪定位盤凹槽的信號，此時主軸可啟動工作。目前常采用的電氣方式有兩種，一種是利用主軸上光電脈沖發(fā)生器的同步脈沖信號；另一種是用磁力傳感器檢測定向，

26、其工作原理如圖2.2。圖2.2 電氣式主軸準停在主軸上安裝一個發(fā)磁體與主軸一起旋轉(zhuǎn)，在距離發(fā)磁體旋轉(zhuǎn)外軌跡處固定一個磁傳感器，磁傳感器經(jīng)過放大器與主軸控制單元連接，當主軸需要定向時，便可停止在調(diào)整好的位置上。這種定向方式結(jié)構(gòu)簡單，而發(fā)磁體的線速度可達到以上。這種準停裝置機械結(jié)構(gòu)簡單，發(fā)磁體與磁感傳感器間沒有接觸摩擦，準停的定位精度可達，能滿足一般換刀要求。并且定向時間短，可靠性較高，所以應(yīng)用的比較廣泛。發(fā)磁體可安裝在一個圓盤的邊緣，但這對較精密的、高轉(zhuǎn)速加工中心主軸來說，由于需要較高的動平衡指標，就不十分有利。另一種是將發(fā)磁體做成動平衡效果很好的圓盤，使用時只需要將圓盤整體裝在主軸上即可。在各

27、種加工中心上采用什么形式的主軸定向裝置，要根據(jù)各自的約束條件來選擇12。本課題采用電氣式主軸準停裝置，此方式避免了機械裝置的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，只需要數(shù)控系統(tǒng)發(fā)出指令信號，主軸就可以準確地定向。2.2.4 刀具自動夾緊機構(gòu)在自動交換刀具時要求能自動松開和夾緊刀具。圖2.3示為數(shù)控鏜銑床主軸組件機構(gòu)示意圖。碟形彈簧11通過拉桿7，雙瓣卡爪5，在套筒14的作用下，將刀柄的尾端拉緊。當換刀時，要求松開刀柄，此時，在主軸上端油缸的上腔A通入壓力油，活塞12的端部推動拉桿7向下移動，同時壓縮碟形彈簧11，當拉桿7下移到使雙瓣卡爪5的下端移出套筒14時，在彈簧6的作用下，卡爪張開，噴氣頭13將刀柄頂松，刀具即可由機

28、械手拔出。待機械手將新刀裝入后，油缸10的下腔通入壓力油，活塞12向上移，碟形彈簧伸長將拉桿7和雙瓣5拉著向上，雙瓣卡爪5重新進入套筒14，將刀柄拉緊?；钊?2移動的兩個極限位置都有相應(yīng)的行程開關(guān)（LS1，LS2）作用，作為刀具松開和夾緊的回答信號。圖2.3 數(shù)控鏜銑床主軸組件機構(gòu)示意圖1調(diào)整半環(huán)；2雙列園柱滾子軸承；3向心球軸承；4，9調(diào)整環(huán)；5雙瓣卡爪； 6彈簧； 7拉桿； 8向心推力球軸承；10油缸；11碟形彈簧；12活塞；13噴氣頭；14套筒(a)(b)圖2.4 刀柄拉緊結(jié)構(gòu)刀桿尾部的拉緊結(jié)構(gòu)，除上述的卡爪式以外，還有圖2.4a所示的彈簧夾頭結(jié)構(gòu)以及圖2.4b所示的鋼球拉緊機構(gòu)。在本課

29、題中，刀具自動夾緊機構(gòu)借用如圖2.3的夾緊方式，采用氣壓缸夾緊方式，從而避免因油路堵塞等常見情況。而在拉桿處則采用鋼球拉緊機構(gòu)，因為其加工簡單，并可以有效的拉緊刀桿。2.2.5 切屑清除機構(gòu)自動清除主軸孔內(nèi)的灰塵和切屑是換刀過程的一個不容忽視的問題。如果主軸錐孔中落入了切屑，灰塵或其它污物，在拉緊刀桿時，錐孔表面和刀桿錐柄會被劃傷，甚至會使刀桿發(fā)生偏斜，破壞刀桿的正確定位，影響零件的加工精度，甚至會使零件超差報廢。為了保持主軸錐孔的清潔，常采用的方法是使用壓縮空氣吹屑。為了提高吹屑效率，噴氣小孔要有合理的噴射角度，并均勻布置10。其工作原理圖可參考圖2.3。2.3 伺服驅(qū)動系統(tǒng)方案的確定控制用

30、電動機是電氣伺服控制系統(tǒng)的動力部件，是將電能轉(zhuǎn)換為機械能的一種能量轉(zhuǎn)換裝置。由于其可在很寬的速度和負載范圍內(nèi)進行連續(xù)、精確地控制，因而在各種機電一體化系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用?？刂朴眯D(zhuǎn)電動機按其工作原理可分為旋轉(zhuǎn)磁場型和旋轉(zhuǎn)電樞型。前者有同步電動機（永磁）、步進電動機（永磁）；后者有直流電動機（永磁）、感應(yīng)電動機（按矢量控制等效模型），具體地可細分為：步進電動機又稱為脈沖電動機。它是將電脈沖信號轉(zhuǎn)換成機械角位移的執(zhí)行元件。其輸入一個電脈沖就轉(zhuǎn)動一步，即每當電動機繞組接受一個電脈沖，轉(zhuǎn)子就轉(zhuǎn)過一個相應(yīng)的步距角。由于其轉(zhuǎn)子角位移的大小及轉(zhuǎn)速分別與輸入的電脈沖數(shù)及頻率成正比，并在時間上與輸入脈沖同步

31、，所以對于本課題所需的控制電動機而言，步進電動機很難精確地確保主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度，故不適合。直流伺服電動機通過電刷和換向器產(chǎn)生的整流作用，使磁場磁動勢和電樞電流磁動勢正交，從而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。它具有較高的響應(yīng)速度、精度和頻率，優(yōu)良的控制特性等優(yōu)點。但是由于使用電刷和換向器，故壽命較低，需要定期維修。所以不太適合用于主軸的主電機，但是可以用于進給電動機。由于交流伺服電動機具有直流伺服電動機的全部優(yōu)點，并且其不具備電刷和換向器，不需要定期維修。雖然在價格上交流伺服電動機較貴，但是由于其性能可靠、精度好，所以正在逐步取代直流電動機的地位。故在本課題的主電機選用中選擇交流伺服電動機。各種伺服電動機的特點及應(yīng)

32、用舉例見表2.2。表2.2 伺服電動機的特點及應(yīng)用實例19種類主要特點應(yīng)用實例DC伺服電動機1. 高響應(yīng)特性；2. 高功率密度（體積小、重量輕）；3. 可實現(xiàn)高精度數(shù)字控制；4. 接觸換向部件（電刷與換向器）需要維護；5. 不能高速大扭矩工作。NC機械、機器人、計算機外圍設(shè)備、辦公機械、音響和音像設(shè)備、計測機械等AC伺服電動機1. 具有DC伺服電動機的全部優(yōu)點； 2. 對定于電流的激勵分量和轉(zhuǎn)矩分量分別控制； 3. 具有良好的性價比；4. 堅固耐用免維修。NC機械、機器人等步進電動機1. 轉(zhuǎn)角與控制脈沖數(shù)成比例，可構(gòu)成直接數(shù)字控制；2. 工作狀態(tài)不受干擾；3. 步距角有誤差；4. 高速易失步，

33、低速易振蕩。計算機外圍設(shè)備、辦公機械、數(shù)控裝置2.4 加工中心主軸組件總體設(shè)計方案的確定綜合2.2，2.3節(jié)中的方案，本課題的總體設(shè)計方案現(xiàn)確定如下：由于同步帶無滑動，能保證固定的傳動比，且傳動效率高，允許的線速度較高，無需安置在很良好的工作環(huán)境中，所以在主軸傳動方式中選擇同步帶傳動。但是需要注意的是同步帶的安裝具有嚴格的要求。在主軸的進給運動中，采用滾珠絲杠。其耐磨性好、磨損小，低速運行時無爬行、無振動，能夠很好地確保Z軸的進給精度。由于加工中心具備自動換刀功能，所以在主軸組件中還應(yīng)有主軸準停裝置、刀具自動夾緊機構(gòu)以及切屑清除機構(gòu)。在本課題中，主軸準停機構(gòu)采用磁力傳感器檢測定向，其不僅能夠使

34、主軸停止在調(diào)整好的位置上，而且能夠檢測到主軸的轉(zhuǎn)速，并在加工中心的操控面板上顯示出來，方便機床操作者調(diào)整轉(zhuǎn)速。在換刀過程中，刀具自動夾緊機構(gòu)也是不可獲缺的一部分。它控制著刀桿的松緊，使刀具在加工時能緊緊地固定在主軸上，在換刀時能輕松地卸載。本課題采用了液壓缸運行的方式，通過活塞、拉桿、拉釘?shù)纫幌盗性倪\動來達到刀桿的松緊目的。同時，為了減少液壓推力對主軸支承的磨損，在主軸的內(nèi)部設(shè)置了一段碟形彈簧，使活塞對拉桿的作用起到一個緩沖的作用。同時，在換刀過程中，活塞及拉桿的內(nèi)部將被加工成中空狀。其間將通入一定的壓縮空氣來清除切屑。使刀桿和主軸始終具有很好的配合精度。在伺服系統(tǒng)中，本課題在進給系統(tǒng)中選

35、用直流伺服電動機，而在主運動系統(tǒng)中則選用交流伺服電動機。由于交流伺服電動機具有電刷和換向器，需要常常維修，故不適合于主運動系統(tǒng)中。圖2.5所示為本課題主軸組件結(jié)構(gòu)示意圖。圖2.5 主軸組件結(jié)構(gòu)示意圖1刀架；2拉釘；3主軸；4拉桿；5碟形彈簧；6活塞；7液壓缸；8、10行程開關(guān)；9壓縮空氣管接頭；11彈簧；12鋼球；13端面鍵3 主軸組件的主運動部件3.1 主軸電動機的選用3.1.1 主電機功率估算(1) 計算主銑削力經(jīng)驗公式6： （3.1）式中： 銑削力，即主切削力（切向圓周分力）， 銑削深度， 每齒進給量， 銑削寬度， 銑刀直徑，Z 銑刀齒數(shù) 銑削力修正系數(shù)， 工件材料抗拉強度，已知：高速鋼

36、刀具；刀具前角；主偏角；工件材料為碳鋼；每齒進給量；刀具直徑為，齒數(shù)；工件寬度，切削深度將上述各條件代入公式（3.1），則主切削力為切削速度6 (2) 主電機功率估算6銑削功率 主電機功率 3.3.4 主軸支承方案的確定主軸軸承的不同配置形式對主軸組件剛度損失有巨大的影響，從而確定當支承跨距較大時，降低支承剛度，或適當增大主軸軸頸直徑和內(nèi)孔直徑是減小主軸組件剛度損失的有效措施，并可提高其動態(tài)性能。本課題采用陶瓷球軸承做主軸支撐，即用氮化硅材料(Si3N4)做成陶瓷球來替代滾珠，軸承內(nèi)外套圈仍為GCrl5鋼套圈。雖然只是把鋼球變成了氮化硅球，但是另一方面，溝道的幾何尺寸也作了改進以優(yōu)化軸承性能。

37、這種軸承在減小了離心力的同時，也減小了滾珠與該道間的摩擦力，從而獲得較低的溫升及較好的高速性能20?；旌咸沾汕蜉S承最常見的形式是角接觸球軸承，它可以在既有徑向也有軸向負荷時有效地高速運轉(zhuǎn)。但是軸向負荷只能從一個方向施加。因此，這些軸承通常成對安裝并施加預(yù)負荷以保證正確的接觸角。由于加工中心在加工時不僅需要受到軸向力，還會受到一定的徑向力。因此在本課題的軸承配置中選用如圖3.7的方式。而本課題的預(yù)緊方式采用隔套調(diào)整法及雙螺母預(yù)緊。3.3.5 軸承的配合由于主軸軸承在工作時基本上都是內(nèi)圈旋轉(zhuǎn)、外圈相對固定不動,且主軸承受載荷多為定向載荷。因此,為了提高軸承的剛性,防止軸承在工作期間因摩擦發(fā)熱而引起

38、內(nèi)圈膨脹,導(dǎo)致內(nèi)圈與主軸之間產(chǎn)生相對轉(zhuǎn)動現(xiàn)象, 精密機床主軸軸承內(nèi)圈與主軸之間一般選擇過盈配合。另外,為了使軸承外圈溝道不只在某一局部受力,允許軸承外圈在軸承座內(nèi)出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象, 以盡可能地延長軸承的使用壽命。同時,為防止軸承外圈因熱膨脹引起與軸承座之間的過緊現(xiàn)象, 引起軸承預(yù)緊增加,導(dǎo)致摩擦發(fā)熱加劇,故軸承外圈與軸承座之間一般選擇間隙配合。在本課題中，固定端前支承的7017C角接觸球軸承與軸承座的配合采用間隙配合,配合目標間隙值取38m。為了提高機床的切削剛性，該軸承與主軸的配合采用過盈配合, 配合目標過盈量取04m。而后支承的7015C角接觸球軸承與主軸選用過盈配合, 配合目標過盈量取03m

39、。與軸承座之間為間隙配合,配合目標間隙值取915m21。3.3.6 主軸軸承設(shè)計計算3.3.6.1 軸承受力分析軸承的受力簡圖參見圖3.3。從圖上可知，在A、B兩處所用的是同種型號的角接觸球軸承，且D處的軸承是成對使用，共同承擔支承作用。所以，校驗C、D處7017AC軸承只需取受力最大處即可。已知： ， ，則軸承7017AC所受徑向合力為軸承7015AC所受徑向合力為3.3.6.2 軸承7017AC壽命計算軸承的工作年限為7年（一年按300天計算），每天兩班工作制（按16h計算），則軸承預(yù)期計算壽命為已知軸承7017AC所受的軸向負荷，徑向負荷。由表13-523查得分界判斷系數(shù)。由表13-52

40、3查得徑向動載荷系數(shù)X=1，軸向動載荷系數(shù)Y=0。根據(jù)載荷性質(zhì)為中等沖擊，由表13-623查得載荷系數(shù)一般為，取。則軸承的當量動載荷為23 以小時數(shù)表示的軸承壽命（單位為h）為 （3.9）式中： 失效率（可靠度）的基本額定壽命（） 軸承的轉(zhuǎn)速，單位為； 基本額定動載荷，單位為； 當量動載荷，單位為； 壽命指數(shù)，對球軸承，滾子軸承。查表22-425得基本額定動載荷。將上述參數(shù)代入公式（3.9），則以小時數(shù)表示的軸承壽命為由于，所以能夠滿足要求。3.3.6.3 軸承7015AC壽命計算軸承的工作年限為7年（一年按300天計算），每天兩班工作制（按16h計算），則軸承預(yù)期計算壽命為已知軸承7015A

41、C所受的軸向負荷，徑向負荷。由表13-523查得分界判斷系數(shù)。由表13-523查得徑向動載荷系數(shù)X=0.41，軸向動載荷系數(shù)Y=0.87。根據(jù)載荷性質(zhì)為中等沖擊，由表13-623查得載荷系數(shù)一般為，取。則軸承的當量動載荷為23 查表22-425得基本額定動載荷。將上述參數(shù)代入公式（3.9），則以小時數(shù)表示的軸承壽命為由于，所以能夠滿足要求。3.4 同步帶的設(shè)計計算(1) 設(shè)計功率根據(jù)工作機為加工中心，原動機為交流電動機，每天兩班制工作（按計），由表5查得。故設(shè)計功率為5：式中： 傳遞的功率， 載荷修正系數(shù)(2) 選定帶型和節(jié)距根據(jù)設(shè)計功率，小帶輪轉(zhuǎn)速，由圖5確定帶輪的帶型為H型。按照同步帶的帶

42、型為H型，由表5查得節(jié)距(3) 小帶輪齒數(shù)根據(jù)小帶輪轉(zhuǎn)速，同步帶的帶型為H型，由表5查得小帶輪的最小齒數(shù)，故取(4) 小帶輪節(jié)圓直徑式中： 小帶輪齒數(shù)； 節(jié)距。按照小帶輪齒數(shù)，同步帶的帶型為H型，由表5查得其外徑(5) 大帶輪齒數(shù)式中： 小帶輪轉(zhuǎn)速； 大帶輪轉(zhuǎn)速。大帶輪齒數(shù) (6) 大帶輪節(jié)圓直徑式中： 節(jié)距。按大帶輪齒數(shù)，同步帶帶型為H型，由表5查得其外徑(7) 帶速式中： 小帶輪節(jié)圓直徑； 小帶輪轉(zhuǎn)速。(8) 初定軸間距經(jīng)驗公式5： （3.10）式中： 小帶輪節(jié)圓直徑； 大帶輪節(jié)圓直徑。將，值代入公式（3.10），得。故取。(9) 帶長及其齒數(shù)式中： 帶長； 初定軸間距； 小帶輪節(jié)圓直徑；

43、 大帶輪節(jié)圓直徑。按帶長，同步帶的帶型為H型，由表5查得應(yīng)選用帶長代號為的H型同步帶，節(jié)線長，節(jié)線長上的齒數(shù)。(10) 實際軸間距實際軸間距 式中： 初定軸間距； 節(jié)線長； 帶長。(11) 小帶輪嚙合齒數(shù)式中： 小帶輪嚙合齒數(shù)； 節(jié)距。(12) 基本額定功率按照同步帶的帶型為H型，由表5查得帶的許用工作拉力，帶的單位長度的質(zhì)量。基本額定功率為：式中： 寬度為的帶的許用工作拉力 寬度為的帶單位長度的質(zhì)量(13) 帶寬按同步帶的帶型為H型，由表5查得；按小帶輪嚙合齒數(shù)，由表5查得嚙合齒數(shù)系數(shù)。帶寬為：式中： 嚙合齒數(shù)系數(shù) 同步帶的基準寬度，按照帶寬，同步帶帶型為H型，由表5確定選帶寬代號為的H型帶

44、，其帶寬(14) 作用在軸上的力式中： 作用在軸上的力； 設(shè)計功率； 帶速。(15) 帶輪的結(jié)構(gòu)和尺寸傳動選用的同步帶為小帶輪：，大帶輪：，3.5 主軸組件的潤滑與密封主軸組件的潤滑與密封是機床使用和維護過程中值得重視的兩個問題。良好的潤滑效果可以降低軸承的工作溫度和延長使用壽命。密封不僅要防止灰塵屑末和切削液進入，還要防止?jié)櫥偷男孤?.5.1 主軸組件的潤滑在數(shù)控機床上，主軸軸承潤滑方式主要有油脂潤滑，油液循環(huán)潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑等。1） 油脂潤滑方式這是目前在數(shù)控機床的主軸軸承上最常用的潤滑方式，特別是在前支承軸承上更是常用。當然，如果主軸箱中沒有冷卻潤滑油系統(tǒng)，那么后支承軸承和其

45、他軸承一般采用油脂潤滑方式。在數(shù)控機床上，通常采用高級油脂的種類為高級鋰基油脂或德國產(chǎn)NBU-15型油脂，每加一次油脂可使用年。主軸軸承油脂封入量，通常為軸承空間容積的，切忌隨意填滿。因為油脂過多，會加劇主軸發(fā)熱11。同時，脂潤滑會降低全鋼軸承的性能，而混合陶瓷球軸承卻可以安全地采用脂潤滑，符合本課題的主軸支承的選用。但是，要注意的是，采用油脂潤滑方式，要采取有效的密封措施，以防止切削液或潤滑油進入軸承中。2） 油霧潤滑方式油霧潤滑方式是將油液經(jīng)高壓氣體霧化后，從噴嘴成霧狀噴到需潤滑部位的潤滑方式。由于霧狀油液吸熱性好，又無油液攪拌作用，所以此方式常用于高速主軸軸承的潤滑。但是，油霧容易吹出，

46、污染環(huán)境10。3.5.2 主軸組件的密封密封的作用主要是防止灰塵、屑末和切削液等進入軸承，以減少腐蝕和磨損；也可防止?jié)櫥屯饴Ｗo環(huán)境，避免污染。主軸的密封分接觸式密封和非接觸式密封兩類。前者有摩擦和磨損，發(fā)熱嚴重，一般宜用于低速主軸。后者制成迷宮式和間隙式，發(fā)熱很小，應(yīng)用廣泛。圖3.11是幾種非接觸密封的形式。(a) (b) (c)圖3.11 非接觸式密封1端蓋 2螺母圖3.11a是圈形間隙式密封，它是在蓋的內(nèi)腔中車出梯形或半圓形截面的環(huán)形油槽，并填滿潤滑脂。利用軸承蓋與軸的間隙密封，軸承蓋的孔內(nèi)開槽是為了提高密封效果。這種密封用在工作環(huán)境比較清潔的油脂潤滑處。圖3.11b是在螺母的外圓上

47、開鋸齒形環(huán)槽，當油向外流時，靠主軸轉(zhuǎn)動的離心力把油沿斜面甩到端蓋1的空腔內(nèi)，油液流回箱內(nèi)。圖3.11c是迷宮式密封結(jié)構(gòu)，對于采用脂潤滑的主軸，密封主要是防止外界異物進入。所以，通常采用間隙式或迷宮式密封裝置。并且此密封方式在較惡劣的工作環(huán)境下也可獲得可靠的密封效果。迷宮式密封結(jié)構(gòu)是在組件的轉(zhuǎn)動和固定部分之間做成復(fù)雜而曲折的通道，間隙不超過，并填滿潤滑脂。由于這種密封方法能有效地保護軸承，所以得到廣泛應(yīng)用16。接觸式密封主要有油氈圈和耐油橡膠密封圈密封，如圖3.12所示10。(a) (b)圖3.12 接觸式密封1甩油環(huán) 2油氈圈 3耐油橡膠密封圈3.5.3 本課題的潤滑與密封方案的確定本課題中主

48、軸組件的潤滑方式采用油脂潤滑方式，由于潤滑脂的粘度大，不易流失，因此不需要經(jīng)常更換。這也是目前在數(shù)控機床的主軸軸承上最常用的潤滑方式。同時，由于本課題的軸承采用油脂潤滑方式，其密封目的主要是防止外界異物進入，所以可以采用較為簡單的密封方式。在本課題中，主軸支承處主要采用的是徑向迷宮式密封，而在絲杠軸承處主要采用油氈圈密封。如圖3.13所示為徑向迷宮式密封裝置。圖3.13 徑向迷宮式密封3.6 鍵的設(shè)計計算3.6.1 主軸上的鍵對于采用常見的材料和按標準選取尺寸的普通平鍵聯(lián)接（靜聯(lián)接），其主要失效形式是工作面被壓潰。除非存在嚴重過載，否則一般不會出現(xiàn)鍵的剪斷。因此，通常只按工作面上的擠壓應(yīng)力進行

49、強度校核計算。假定載荷在鍵的工作面上是均勻分布的，則普通平鍵聯(lián)接的強度條件為23： （3.11）式中： 傳遞的轉(zhuǎn)矩（），單位為； 鍵與輪轂鍵槽的接觸高度，此處為鍵的高度，單位為； 鍵的工作長度，單位為，圓頭平鍵，平頭平鍵，這里的為鍵的公稱長度，單位為，為鍵的寬度，單位為； 軸的直徑，單位為； 鍵、軸、輪轂三者中最弱材料的許用擠壓應(yīng)力，單位已知：帶輪作用在軸上的力，鍵所處主軸段直徑，鍵的寬度，鍵的公稱長度，鍵的高度。鍵所傳遞的轉(zhuǎn)矩為由于主軸處采用圓頭平鍵，故鍵的工作長度為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度為將上述參數(shù)代入公式（3.11），故聯(lián)接工作面擠壓應(yīng)力為按聯(lián)接工作方式為靜聯(lián)接，且載荷性質(zhì)具有沖擊性，查

50、表9-35得鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力。由于，所以能滿足要求。3.6.2 主電機上的鍵已知：主電機額定轉(zhuǎn)矩，電機輸出軸的直徑，鍵的寬度，鍵的公稱長度，鍵的高度，鍵聯(lián)接的許用應(yīng)力。由于主軸處采用單圓頭普通平鍵，故鍵的工作長度為鍵與輪轂鍵槽的接觸高度為將上述參數(shù)代入公式（3.11），故聯(lián)接工作面擠壓應(yīng)力為由于，所以能滿足要求。3.7 液壓缸的設(shè)計計算已知：由表30-1096選取液壓缸活塞直徑，活塞桿直徑，活塞和活塞桿的材料為45鋼?；钊蜅U重計算：已知：由GB/T2089-19945選取彈簧截面直徑，彈簧中徑，有效圈數(shù)為4圈，單圈彈簧剛度，則整根彈簧的剛度為。彈簧預(yù)壓縮量為7根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計要求，確定活塞行程，

51、則彈簧力為7液壓缸的夾緊力為式中： 活塞的直徑，單位為； 活塞桿的直徑，單位為； 液壓油的工作壓力，； 效率系數(shù)，一般?。?彈簧力，單位為。由于活塞桿為壓桿（只受壓力），所以可以按強度來檢驗活塞桿： （3.12） （3.13）式中： 液壓缸的夾緊力，單位為； 抗拉強度，單位為； 安全系數(shù)，一般大于，??； 許用應(yīng)力，單位為?；钊麠U的材料為45鋼，其抗拉強度。由公式（3.13）得許用應(yīng)力為將上述參數(shù)代入公式（3.12）得而活塞桿直徑，所以能夠滿足要求。4 主軸組件的進給運動部件4.1 進給電動機的選用4.1.1 進給電動機功率的估算1.傳動效率根據(jù)本課題的結(jié)構(gòu)設(shè)計，在進給部分中主要的機械傳動效率由

52、聯(lián)軸器、滾珠軸承及滾動絲杠傳動組成。其中，聯(lián)軸器效率為0.996，滾珠軸承效率為0.996，滾動絲杠傳動效率為0.956?？倐鲃有剩?.電動機功率6式中： 進給傳動電動機功率，； 進給牽引力，； 進給速度，； 進給傳動鏈的總機械效率。4.1.2 進給電動機的選用寬調(diào)速直流伺服電動機的結(jié)構(gòu)特點是勵磁便于調(diào)整，易于安排補償繞組和換向極，電動機的換向性能得到改善，成本低，可以在較寬的速度范圍內(nèi)得到恒轉(zhuǎn)速特性。當然，寬調(diào)速直流伺服電動機體積較大，其電刷易磨損，壽命受到一定限制。日本法納克（FANUC）公司生產(chǎn)的用于工業(yè)機器人、CNC機床、加工中心（MC）的L系列適合于在頻繁啟動、制動場合應(yīng)用。根據(jù)估

53、算得出的電動機功率，選用FANUC的6L型電動機，其主要性能指標如下：a) 輸出功率：；b) 額定轉(zhuǎn)矩：；c) 最大轉(zhuǎn)矩：；d) 最高轉(zhuǎn)速：；e) 轉(zhuǎn)子慣量：。4.2 聯(lián)軸器的設(shè)計計算(1) 類型選擇為了隔離振動與沖擊，選用凸緣聯(lián)軸器。(2) 載荷計算已知進給電動機的額定轉(zhuǎn)矩為。根據(jù)工作機的轉(zhuǎn)矩是變化的，且沖擊載荷較大，原動機類型為電動機，由表14-123查得工作情況系數(shù)。則計算轉(zhuǎn)矩為：(3) 型號選擇選擇聯(lián)軸器時，聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩要大于計算轉(zhuǎn)矩，許用最大轉(zhuǎn)速要大于電動機轉(zhuǎn)速。由GB5843-86中查得YL5型凸緣聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩為，許用最大轉(zhuǎn)速為，適合于尺寸在之間的軸頸。故能夠滿足要求。4.

54、3 垂直方向伺服進給系統(tǒng)的設(shè)計計算4.3.1 切削力估算由公式（3.1）得出切向銑削力縱向切削力22 橫向切削力22 垂直切削力22 絲杠承重初估 4.3.2 滾珠絲杠副的設(shè)計計算4.3.2.1 滾珠絲杠的導(dǎo)程的確定在本課題中，電機和絲杠直接相連，所以傳動比，選擇電機6L型的最高工作轉(zhuǎn)速，最大轉(zhuǎn)矩，則絲杠的導(dǎo)程為：4.3.2.2 確定絲杠的等效轉(zhuǎn)速最大進給時，絲杠的轉(zhuǎn)速為 最慢進給時，絲杠的轉(zhuǎn)速為 則得到絲杠的等效轉(zhuǎn)速（估算）為式中： 軸向載荷F1，F(xiàn)2作用下的轉(zhuǎn)速，單位為； 軸向載荷F1，F(xiàn)2作用下的時間，單位為s。4.3.2.3 確定絲杠的等效負載工作負載是指機床工作時，實際作用在滾珠絲杠上的軸向壓力，它的數(shù)值可用