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3.6.3设计完整的滚珠丝杠副
滚珠丝杠副丝杠副的长度为滚珠丝杠螺母部分长度与两个安装端的长度之和,图六为横向滚珠丝杆的尺寸结构图,其总长为334mm。
图六 设计完整的滚珠丝杠副
3.7滚珠丝杆与伺服电机的联接方式
滚珠丝杆可通过齿轮副或同步齿形带与伺服电机相联接;也可通过联轴节与伺服电机直接联接。本设计中在横向进给方向采用同步带传动副与伺服电机联接,在纵向进给方向采用齿轮副与伺服电机联接。
3.8滚珠丝杆副的润滑与安装使用
3.8.1滚珠丝杆副的润滑
为使滚珠丝杆副能充分发挥技能,在其工作状态下,必须润滑,润滑方式主要有以下两种: (1)润滑脂
润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3,一般公司滚珠丝杆副出厂时在螺母内部已加注GB734-94 2# 锂基润滑脂;本设计采用这种润滑脂作为润滑剂。 (2)润滑油
润滑油的给油量标准如表所示,但是随行程、润滑油的种类、使用条件(热抑制量)等的不同而有所变化,其变化量见表3
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表3
轴颈(mm) 4~8 10~14 15~18 20~25 28~32 36~40 45~50 55~63 70~100 100~160 3.8.2防尘
滚珠丝杆副与滚动轴承一样,如果污物及导物进入就很快使它磨耗,成为破损的原因。因此,考虑有污异物(切削碎削)进入时,必须采用防尘装置(折皱保护罩、丝杆护套等),将丝杆轴完全保护起来。所以,本设计采用防尘圈来防尘。 3.8.3滚珠丝杆的使用
滚珠丝杆副在使用时应注意以下事项:
(1)滚珠螺母应在有效行程内运动,必要时要在行程两端配置限位,以避免螺母越程脱离丝杆轴而使滚珠脱落。如螺母脱离丝杆轴或滚珠脱落。
(2)滚珠丝杆副由于传动效率高,不能自锁,在用于垂直方向传动时,如部件重量未加平衡,必须防止传动停止或电机失电后,因部件自重而产生的逆传动。防逆传动方法可用蜗轮蜗杆传动、液压式电器制动器及超越离合器等。 3.8.4滚珠丝杆的安装
滚珠丝杆副在安装时应注意以下事项:
1、滚珠丝杆副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杆副产生附加表面接触应力等不良负荷,从而可能造成丝杆的永久性损坏。因此,滚珠丝杆副安装到机床时应注意:
(1)丝杆的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行,机床的两端轴承座与螺母座必须三点一线。
给油量(cc) 0.03 0.05 0.07 0.10 0.15 0.25 0.30 0.40 0.50 0.60
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(2)安装螺母时,尽量靠近支撑轴承。
(3)同样安装支撑轴承时,尽量靠近螺母安装部位。
2、滚珠丝杆副安装到机床时,请不要把螺母从丝杆轴上卸下来。如必须卸下来,要使用辅助套,否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意下列几点: (1)辅助套外径应小于丝杆底径0.1~0.2mm。 (2)辅助套在使用中必须靠紧丝杆螺纹轴肩。 (3)装卸时,不可使过大力以免螺母损坏。 (4)装入安装孔时要避免撞击和偏心。
4 导轨副的设计
4.1 导轨的分类和功用
导轨的功用是导向和承载。在导轨副(如工作台和床身导轨)中,运动的一方(如工作台导轨)叫做动导轨,不动的一方(如床身导轨)叫做支承导轨。
按运动性质可分为主运动导轨、进给运动导轨和移置导轨。主运动导轨的动导轨和支承导轨之间,相对运动速度较高。进给运动导轨的动导轨和支承导轨之间,相对运动速度较低。机床中多数导轨属于进给导轨。例如车床的溜板和床身导轨。移置导轨只用于调整部件之间的相对位置,移置后固定,在加工时没有相对运动,例如卧式镗床的后立柱和床身导轨,车床的尾座导轨等。
按摩擦性质分为滑动导轨和滚动导轨。
在滑动导轨中有静压导轨、动压导轨和普通滑动导轨,静压导轨的原理和静压滑动轴承相同,两导轨面间有一层静压油膜,属于纯液体摩擦,多用于进给运动导轨。动压导轨,当导轨面之间的滑动速度达到一定值时,液体的动压效应使得导轨油腔处出现压力油契,把两导轨面分开,从而形成液体摩擦,这种导轨只能用于高速场合,故仅用于主运动导轨,例如立式车床导轨。普通滑动导轨的摩擦状态为混合摩擦,这时,导轨间虽有一定的动压效应,但由于速度还不够高,油契还不足以隔开导轨面,导轨面仍然处于直接接触状态。大多数普通滑动导轨属于这一类。有的普通滑动导轨速度很低,导轨间不足以产生动压效应,处于边界摩擦状态。
滚动导轨在两导轨面之间装有球、滚子或滚针等滚动元件,具有滚动摩擦的性质,广泛地应用于进给运动导轨和旋转主运动导轨。
接受力状况可分为开式导轨和闭式导轨。在部件自重和外载作用下,两导轨面在导轨全长上可以始终贴合的称为开式导轨,例如龙门铣床和龙门刨床的工作台和床身
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导轨。在受到较大的倾覆力矩M时,部件的自重不能使两主导轨面始终贴合,就必须增加两块压板,形成两个辅助导轨面,这样的导轨称为闭式导轨。例如卧式车床的床鞍和床身导轨。
4.2导轨应满足的要求
4.2.1 导向精度
导轨在空载下运动和在切削条件下运动时,都应有足够的导向精度。保证导轨运动的准确度,是保证导轨工作质量的前提。
a.几何精度 直线运动导轨的几何精度包括:导轨在竖直平面内的直线度(简称A项精度);导轨在水平平面内的直线度(简称B项精度);两导轨面间的平行度,也叫扭曲(简称C项精度)。在AB两项精度中,都规定了导轨在每米长度上的直线度和导轨全长上的直线度。
b.接触精度 磨削和刮研的导轨表面,接触精度按JB2278的规定,采用着色法进行检查。用接触面所占的百分比或25×25mm2面积点数衡量。 4.2.2 精度保持性
影响精度保持性的主要原因是磨损。提高耐磨性以提高精度,是提高机床质量的主要内容之一,也是科学研究的一大课题。常见的磨损形式有磨料(硬粒磨损)、粘着磨损(或咬焊)和接触疲劳。磨料磨损经常边界摩擦和混合摩擦状态。磨粒夹在导轨面之间随之相对运动,形成对导轨面的“切削”,使导轨面产生“划伤”。磨料硬度越高,相对滑动速度越大,压强越大,对摩擦副的危害越大。磨料磨损很难避免,是导轨防护的重点。粘着磨损也称为分子——机械磨损。当两个摩擦表面相互接触时,在高压强下材料产生塑性变形,相对运动时的摩擦,又使表面层的氧化膜破坏,在新暴露出来的金属表面之间,就会产生分子之间的相互吸引和渗透,使接触点粘结而发生咬焊。接触面的相对运动又要将咬焊点拉开,就造成撕裂性破坏。咬焊是不允许发生的。接触疲劳在滚动摩擦副中。滚动导轨在反复接触应力的作用下,材料表层疲劳,产生点蚀。接触疲劳在滚动摩擦副中,也是无法避免的。 4.2.3 低速平稳性
当动导轨作低速运动或微量位移时,应保证导轨运动的平稳性,即不出现爬行现象。低速运动平稳性与导轨的结构、材料和润滑,与动、静摩擦系数的差值,与传动
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导轨运动的传动链的刚度等有关。 4.2.4 结构简单、工艺性好
大多数机床的导轨都要淬硬,因此,导轨的精加工主要是磨削。少数高精度机床如坐标镗床的导轨用刮研进行精加工,不能淬硬。设计时要注意使导轨的制造和维护方便,刮研量少。如果采用镶装导轨,则应尽量做到更换容易。
4.3 导轨的选用
本设计用于研磨机,摩擦力矩小,进给速度很低,灵敏度要求高,导轨受的载荷较小,但要求受载荷均匀,且导轨用于低速的进给运动,根据设计要求及导轨的分类和功用的表述,本设计选用四方等载荷型滚动直线导轨副。
4.4 滚动导轨副的结构及优点
4.4.1 结构
以GGB型为例,滚动导轨副是由导轨、滑块、钢球、返向器、保持架、密封端盖及挡板等组成(如下图)。当导轨与滑块相对运动时,钢球就沿着导轨上的经过淬硬和精密磨削加工而成的四条滚道滚动,在滑块端部钢球又通过返向器进入返向孔后再进入滚道,钢球就这样周而复始地进行滚动运动。返向器两端装有防尘密封圈,可以有效地防止灰尘、屑末进入滑块内部。其结构图如图七所示。
图七 滚动导轨副的结构
4.4.2 优点
滚动直线导轨副是在滑块与导轨之间放入适当的钢球,使滑块与导轨之间的滑动摩擦变为滚动摩擦,大大降低了两这之间的运动摩擦阻力,从而获得如下优点:
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