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1、进给伺服系统设计滚珠丝杠的设计计算与选用滚珠丝杠的功用滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它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。滚珠丝杠的设计与计算已知条件：工作台重量=80KG=800N工件及夹具最大重量=200N工作台最大行程=950mm工作台导轨的摩擦系数为u=0.1快速进给速度=4m/min定位精度为20um/300mm,全行程25um,重复定位精度为10um要求寿命为10000小时（单班制工作十年）。各种切削方式的纵向切削力Fa,速度V和时间比例q及其他见下表表一各种切削方式的纵向切削力Fa,速度V和时间比例q切削方
2、式纵向切削力Pxi(N)垂向切削力Pzi(N)进给速度Vi(m/min)工作时间百分比%丝杠轴向载荷(N)丝杠转速r/min强力切削200012000.610220060一般切削10005000.830115080精切削500200150620100快速进给00４５1000375脉冲当量δp变比i进给用滚珠丝杠装配简图1）确定滚珠丝杠副的导程：工作台最高移动速度：电机最高转速；2）传动比电机与丝杠间为齿轮连接式，i=4（取一级减速齿轮）由上表查得=4m/min，=1500r/min代入得0.67mm查《现代机床设计手册》取5mm3）确定当量转速与当量载荷
3、（1）各种切削方式下，丝杠转速由上表查的=0.6,=0.8,=1,=4代入得120，160，200，800（1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷：丝杠轴向载荷，：纵向切削力，：垂向切削力由上表得(i=1,2,3,4)分别为2000N,1000N,500N,0N(i=1,2,3,4)分别为1200N,500N,200N,0N已知＝800N，＝200N代入得(i=1,2,3,4)分别为2200N，1150N，620N，1000N（2）当量转速/100+/100+/100+/100数据代入得240r/min（3）当量载荷带入数据得＝1057N3）初选滚珠丝杠副由公
4、式《现代机床设计手册》（3.7－24）知查《现代机床设计手册》表（3.7－51）—表（3.7－54）得＝1，＝1，＝1，＝0.53，=1.3，＝10000h代入数据可求得＝13589N=13.58KN4)确定允许的最小螺纹底径（1）估算丝杠允许的最大轴向变形量①（1/3—1/4）重复定位精度②(1/4—1/5)定位精度：最大轴向变形量已知重复定位精度10定位精度25①＝3，②＝6取两种结果最小值＝3（2）估算最小螺纹底径丝杠要求预拉伸，取两端固定的支承形式：最小螺纹底径mmL＝（1.1—1.2）行程+(10—14)静摩擦力=已知行程950mm，＝800N
5、,=0.2代入数据得L=1110mm，＝160N,=9.5mm5）确定滚珠丝杠副的规格代号（1）选内循环浮动式法兰，直筒螺母型垫片预紧形式（2）由计算出的，，在《现代机床设计手册》中选取相应规格的滚珠丝杠副FFZD4005-54.1 X向伺服系统的设计原始数据生产能力主轴最大转速80转/分钟鞋楦规格回转半径130mm、有效长度350铣刀转速11000转/分钟电机功率0.75Kw定位精度±0.01mmB轴转角±30°4.1.1 计算切削力 图４－１切屑情况示意图假设铣刀电机功率0.75kw全部转化为切削功率，铣刀转速n=110
6、00r/min，铣刀的半径r=4cm则： 由功率可得 由于有四台电动机分别带动四个铣刀进行切削，故图４－２工作载荷示意图根据经验公式：取滚动摩擦因数则摩擦阻力则滑台的总阻力为：4.1.2 伺服电机的选择 图４－３电机结构尺寸（1）初选电机：松下交流伺服电机MSMA额定输出功率为：2.0kw额定转矩为：6.36Nm最大转矩为：19.1Nm额定转速为：3000rpm最高转速为：5000rpm电机惯量（有制动器）：质量为：7.9kg编码器：绝对式，2500p/r（分辨率10000），5线制增量式（2）初选滚
7、珠丝杆：公称直径基本导程长度由伺服电机额定转速可算得滑台移动速度为：从而可算得阻力矩：图４－４X向伺服系统结构示意图（1）电机的校核滚珠丝杆的转动惯量：电机转子的转动惯量：折算到电机转子的转动惯量：其中：由于编码器为：2500p/r，0.002S发一个脉冲故X轴横向进给系统的最大加速度为：阻力矩为：所需电机的扭矩为：满足条件i.转动惯量的匹配：满足条件ii.伺服电机的发热校核，假设伺服电机始终处于系统所需的最大转矩状态则：又由：得出（推荐）可知电机的温升符合要求。iii.转速校核：经校核满足条件4.1.3 滚珠丝杆螺母副的计算与选型
8、 图４－５工作载何示意图；；（1）计算进给牵引力式中K――考虑颠覆力矩影
