三、刚性的计算
为提高NC机床及精密机械进给丝杠的定位精度,以及减少因切削力所引起的位移,有必要综合考虑各个组成元件的刚性来进行设计。
3、1进给丝杠系统的轴向刚性
进给丝杠系统的轴由刚性用K表示,轴向弹性位移量由(5)式求出。
………………………………( 5 )
δ:进给丝杠系统的轴向弹性位移量(μm)
Fa:轴向负荷 ( N )
进给丝杠的系统的轴向刚性(K)由6式求出。
…………………………( 6 )
K:进给丝杠系统的轴向刚性 (N/μm)
KS:丝杠轴的轴向刚性 (N/μm)
KN:螺母的轴向刚性 (N/μm)
KB:支撑轴承的轴向刚性 (N/μm)
KH:螺母支座及轴承座的刚性 (N/μm)
3、1、1丝杠轴的轴向刚性
丝杠轴的轴向刚性,因丝杠轴的安装方法不同会有差异。
(1)当安装方法是固定一支撑(自由)时
………………………………( 7 )
A:丝杠轴断面的面积 ( mm2)
d1:丝杠轴沟槽谷径 ( mm )
E:杨氏模量(×105N/ mm2)
L:安装间距 ( mm )
(2)当安装方法是固定一固定时
……………………………………( 8 )
此时丝杠的轴向刚性曲线如图12所示。
3、1、2螺母的轴向刚性
根据预压的不同,螺母的轴向刚愎自用性会有很大的差别。
无预压型式
在施加基本额定动负荷 (Ca)的30%的轴向负荷时,基理论轴向刚性值记载在尺寸表中。这个数值不包括螺母支座等有关安装零部件的刚性,一般来说,请以表中数值的80%为基准。
轴向负荷不等于基本额定动负荷(Ca)的30%时,其刚性值由(9)式求出。
…………………………( 9 )
Kn:螺母的轴向刚性 (N/μm)
K:尺寸表中的刚性值 (N/μm)
Fa:轴向负荷 (N)
Ca:基本额定动负荷 (N)
(2)预压型式
施加基本额定动负荷(Ca)的10%的预压时,其理论轴向刚性值记载在尺寸表中。这个数值不包括螺母支座等有关零部件的刚性,一般来说,请以表中值的80%为基准。
预压负荷不等于基本额定动负荷(Ca)的10%时,其刚性值由(10)式求出。
…………………………( 10 )
Kn:螺母的轴向刚性 (N/μm)
K:尺寸表中的刚性值 (N/μm)
Fa0:轴向负荷 (N)
Ca:基本额定动负荷 (N)
3、1、3支撑轴承的轴向刚性
滚珠丝杠支撑轴承的刚性,根据所使用轴承的不同会有差异。
具有代表性的角接触球轴承刚性的计算,如(11)式所示。
………………………………(11)
KB:支撑轴承的轴向刚性 (N/μm)
Fa0:轴向负荷 (N)
δa0:轴向位移量 (N/μm)
Q:轴向负荷 (N)
Da:支撑轴承的球径 (mm)
a:支撑轴承的初期接触角(度)
Z:滚珠数
若有不明之处,请与轴承厂家联系。
螺母支座及支撑轴承座的轴向刚性
在进行机械设计时,要对其给予充分考虑,尽量提高其刚性。