工作臺(tái)和滾珠絲杠的計(jì)算

1、工作臺(tái)的組成零件工作臺(tái)的簡介工作臺(tái)采用優(yōu)質(zhì)冷扎板精工制作而成，堅(jiān)固的工作桌框架，牢固平穩(wěn)，可使工作桌承重1000kg;多種工作桌面選擇，可配合不工使用的要求；工具吊柜（箱）,側(cè)柜（箱）,外形美觀；層板，抽屜質(zhì)量上乘，承重大，抽屜內(nèi)可根據(jù)需要任意分隔；節(jié)約空間，適用性強(qiáng)。適用范圍 工作臺(tái)適合于模具、鉗工、檢測、維修、組裝等各種不同應(yīng)用場合，具有良好的耐腐蝕性，耐臟性，抗沖擊性和承重能力強(qiáng)。 工作臺(tái)分類工作臺(tái)分類v根據(jù)臺(tái)面的不同分為：櫸木工作臺(tái)、鋼板合成工作臺(tái)、防靜電工作臺(tái)、高分子工作臺(tái)；v根據(jù)承重的不同分為：輕型工作臺(tái)、中型工作臺(tái)、承重型工作臺(tái)；v根據(jù)功能的不同分為：多功能工作臺(tái)、工作臺(tái)、帶吊柜

2、工作臺(tái)等等。櫸木面鉗工作臺(tái) 不銹鋼工作臺(tái)防靜電電子工作臺(tái)輕型工作臺(tái)綜合工作臺(tái)工作臺(tái)工作臺(tái)常用工作臺(tái)形式常用工作臺(tái)形式分度工作臺(tái)分度工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)交換工作臺(tái)交換工作臺(tái)插銷式插銷式齒盤式齒盤式開環(huán)控制式開環(huán)控制式閉環(huán)控制式閉環(huán)控制式根據(jù)數(shù)控指今實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)根據(jù)數(shù)控指今實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)繞實(shí)現(xiàn)繞X、Y、Z軸作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)軸作圓周進(jìn)給運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分度運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)零件交換實(shí)現(xiàn)零件交換插銷式分度工作臺(tái)插銷式分度工作臺(tái)組成及工作原理：組成及工作原理：松開工作臺(tái)松開工作臺(tái)工作臺(tái)上升工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)分度回轉(zhuǎn)分度下降及定位下降及定位工作臺(tái)夾緊工作臺(tái)夾緊特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，可分度

3、的角度少，精度低，用于結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，可分度的角度少，精度低，用于精度要求不高的場合精度要求不高的場合定位銷式分度工作臺(tái)的結(jié)構(gòu)l分度工作臺(tái)2錐套3螺釘4支座5消隙液壓缸6定位孔襯套7定位銷8鎖緊液壓缸9大齒輪10長方形工作臺(tái)11活塞12彈簧13油槽14、19、20軸承15螺栓16活塞17中央液壓缸18油管21底座22擋塊齒盤式分度工作臺(tái)齒盤式分度工作臺(tái)組成及工作原理：組成及工作原理：特點(diǎn)及應(yīng)用：特點(diǎn)及應(yīng)用：工作臺(tái)上升工作臺(tái)上升回轉(zhuǎn)分度回轉(zhuǎn)分度工作臺(tái)定位與夾緊工作臺(tái)定位與夾緊可分度的角度多，定位精度高具有良好的反向自鎖性，可分度的角度多，定位精度高具有良好的反向自鎖性，應(yīng)用廣泛。應(yīng)用廣泛。齒

4、盤式分度工作臺(tái)1螺旋彈簧2、10、11軸承3蝸桿4蝸輪5、6減速齒輪7管道8活塞9分度工作臺(tái)12液壓缸13、 14分度齒盤開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)開環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控信號(hào)數(shù)控信號(hào)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)工作臺(tái)（脈沖數(shù)量）（脈沖數(shù)量）轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度很重要傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的精度很重要組成及工作原理組成及工作原理工作臺(tái)松開工作臺(tái)松開工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)夾緊工作臺(tái)夾緊開環(huán)式回轉(zhuǎn)工作臺(tái)1偏心環(huán)2、6齒輪3電動(dòng)機(jī)4蝸桿5墊圈7調(diào)整環(huán)8、10微動(dòng)開關(guān)9、11擋塊12、13軸承14液壓缸15蝸輪16柱塞17鋼球18、19夾緊瓦20彈簧21底座22圓錐滾子軸承23調(diào)整套2

5、4支座閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)閉環(huán)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控信號(hào)數(shù)控信號(hào)步進(jìn)電機(jī)步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)工作臺(tái)（脈沖數(shù)量）（脈沖數(shù)量）轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)控信號(hào)數(shù)控信號(hào)伺服電機(jī)伺服電機(jī)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)工作臺(tái)工作臺(tái)（脈沖數(shù)量）（脈沖數(shù)量）轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度轉(zhuǎn)動(dòng)角度數(shù)控?cái)?shù)控裝置裝置位置信號(hào)位置信號(hào)速度信號(hào)速度信號(hào)閉環(huán)式數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)交換工作臺(tái)交換工作臺(tái)兩個(gè)工作臺(tái)功能完全一樣，工作中可輪流使用兩個(gè)工作臺(tái)功能完全一樣，工作中可輪流使用減少輔助時(shí)間，提高機(jī)床的使用率。減少輔助時(shí)間，提高機(jī)床的使用率。數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)數(shù)控風(fēng)度頭數(shù)控風(fēng)度頭數(shù)控分度頭 項(xiàng)項(xiàng)目六目六工作臺(tái)的

6、選型及計(jì)算步驟 工作臺(tái)的設(shè)計(jì)步驟：工作臺(tái)的設(shè)計(jì)步驟：導(dǎo)軌副的選擇絲杠螺母副的選用滾珠絲杠螺母副的選型確定齒輪傳動(dòng)比步進(jìn)電機(jī)的選用 例題： 設(shè)計(jì)一個(gè)數(shù)控X-Y工作臺(tái)。該工作臺(tái)可用于銑床上坐標(biāo)孔的加工和臘摸、塑料、鋁合金零件的二維曲線加工，重復(fù)定位精度為0.01mm，定位精度為0.02mm。 設(shè)計(jì)主要技術(shù)要求如下： 臺(tái)面尺寸 長寬400mm250mm；工作臺(tái)行程為：X=300mm，Y=150mm；脈沖當(dāng)量：X 、Y都是0.01 mm；X /Y最高工作進(jìn)給速度為300 mm /min；X /Y最高空載進(jìn)給速度為700 mm /min；X/Y/Z向切削負(fù)載為：2000/2000/1000N（力不用計(jì)算

7、）；工件最大重量（包括夾頭）為：150KG；工作壽命為每天8小時(shí)，連續(xù)工作5年，250天/年。進(jìn)給機(jī)械系統(tǒng)均采用滾動(dòng)（珠）絲杠副和滾動(dòng)（珠）導(dǎo)軌副；所設(shè)計(jì)的工作臺(tái)應(yīng)結(jié)構(gòu)合理、設(shè)計(jì)參數(shù)與上述要求符合；設(shè)計(jì)裝配圖應(yīng)表達(dá)正確，完整，技術(shù)標(biāo)注規(guī)范、全面；帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng),其總體框圖如下其總體框圖如下: 工作臺(tái)草圖一一 導(dǎo)軌副的選用導(dǎo)軌副的選用 導(dǎo)軌是數(shù)控機(jī)床的重要部件之一，它在很大程度上決定數(shù)控機(jī)床的剛度，精度與精度保持性。目前的數(shù)控機(jī)床采用導(dǎo)軌形式的主要有：滑動(dòng)導(dǎo)軌，滾動(dòng)導(dǎo)軌，靜壓導(dǎo)軌三類。 要設(shè)計(jì)的X-Y工作臺(tái)X/Y/Z向切削負(fù)載為2000/2000/1500，需要承受的載荷不是很大，

8、脈沖當(dāng)量為0.01 mm、定位精度高，因此，決定選用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌副，它具有摩擦系數(shù)小、不易爬行、傳動(dòng)效率高、結(jié)構(gòu)緊湊、安裝預(yù)緊方便等優(yōu)點(diǎn)。 導(dǎo)軌上移動(dòng)部件重量估算：包括進(jìn)給工作臺(tái)夾具、上電動(dòng)機(jī)、上導(dǎo)軌滑塊、導(dǎo)軌座上層絲杠，由設(shè)計(jì)參數(shù)，可估計(jì)重量為4000N。 滑塊承受的最大載荷為Fmax4000N/41000N查表選用HJG-DA滾動(dòng)直線系列DA30A，其額定功載荷為25.7kN，選用導(dǎo)軌長度700mm。（如下表）（1）導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算）導(dǎo)軌額定壽命計(jì)算上述選取的HJG-DA滾動(dòng)直線系列DA30A導(dǎo)軌副的滾道硬度為60HRC，工作溫度不超過100C每根導(dǎo)軌上配有上配有兩個(gè)滑塊，精度為4級(jí)，工作

9、速度較低，載荷不大。查表得fh1.0 ; 溫度系數(shù)ft1.00 ; fc=0.81,fa0.9，fw=1.5，得距離壽命： L=fh*ft*fc*fa*Ca/(fw*PC)3*50=7*106L 額定壽命 fa精度系數(shù)PC 計(jì)算載荷 fw載荷系數(shù)ft 溫度系數(shù) fh硬度系數(shù)fc接觸系數(shù) 大于所期望的壽命距離，故滿足要求。（2）滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊方式的確定：）滾動(dòng)導(dǎo)軌預(yù)緊方式的確定： 滾動(dòng)導(dǎo)軌經(jīng)過預(yù)緊，可以顯著的提高其剛度，通常經(jīng)過預(yù)緊的導(dǎo)輪的剛度可以比沒有預(yù)緊的高三倍左右，因此，對(duì)于顛覆力炬較大，或要求接觸剛度或移動(dòng)精度叫高的導(dǎo)軌均勻進(jìn)行預(yù)緊。但預(yù)緊力應(yīng)適當(dāng)，預(yù)緊力過大會(huì)使?fàn)恳︼@著增加。 常用的預(yù)

10、緊方法有兩種：采用過盈配合或采用調(diào)整元件，此處采用過盈配合。 二二 絲杠螺母副的選用絲杠螺母副的選用 伺服電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)需要通過螺母副轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，要滿足0. 01mm的脈沖當(dāng)量和0.05的定位精度，選用滾珠絲杠副。滾珠絲杠副的傳功精度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、壽命長、效率高預(yù)緊后可消除反向間隙。（1）、計(jì)算進(jìn)給引力）、計(jì)算進(jìn)給引力 滾珠絲杠上的工作載荷為進(jìn)給引力，移動(dòng)體重力和作用在導(dǎo)軌上的其他切削分力相關(guān)的摩擦力。 由于選擇的導(dǎo)軌要求結(jié)構(gòu)緊湊，間隙調(diào)整方便，摩損小，有良好的精度保持性且運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，故選擇直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，為了使導(dǎo)軌能承受一定的顛覆力矩，所以選擇燕尾導(dǎo)軌的實(shí)驗(yàn)公式進(jìn)行計(jì)算： X/

11、Y/Z向切削負(fù)載為2000/2000/1000N =2000N =2000N =1000N 由所得數(shù)據(jù)代入公式有：1.420000.003 (1000220004000)2827mFN （2）.計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載計(jì)算最大動(dòng)負(fù)載C及主要尺寸初選及主要尺寸初選 初選L0為6mm,選用滾珠絲杠的直徑d0時(shí)，必須保證在一定軸向負(fù)載作用下，絲杠在回轉(zhuǎn)100萬轉(zhuǎn)后，在它的滾道上不產(chǎn)生點(diǎn)蝕現(xiàn)象，這個(gè)軸向負(fù)載的最大值即稱為該滾珠絲杠能承受的最大負(fù)載C， L：使用壽命，以轉(zhuǎn)為單位v：最大切削力條件下的進(jìn)給速度（m/min） 以知參數(shù) v=300mm/min=0.3mm/minL0：絲杠導(dǎo)程T：機(jī)床使用壽命 由參數(shù)每

12、天8小時(shí) 5年 250天/年 得T=10000hfw：運(yùn)轉(zhuǎn)系數(shù) （此處選的值為1.2） 可用公式為：mmFfLC366010nTL01 0 0 0vnL n:絲杠轉(zhuǎn)速，用下式：0100010000.350/ min6vnrL666 05 01 0 0 0 03 01 01 0Lr330 1.2 282710516CN 三、三、 滾珠絲杠螺母副的選型：滾珠絲杠螺母副的選型： 由指導(dǎo)書可知，采用WL4006外循環(huán)紋調(diào)整預(yù)緊的雙螺母滾珠絲杠，1列2.5圈,其額定動(dòng)負(fù)載為16400N,精度等級(jí)選3級(jí).表2-1 滾珠絲杠螺母副幾何參數(shù) （1）、傳動(dòng)效率計(jì)算）、傳動(dòng)效率計(jì)算 滾珠絲杠螺母副的傳動(dòng)效率為 )(tgtg 螺旋升角 摩擦角度取 10滾動(dòng)摩擦系數(shù)為0.0030.0042 440.94(2 44 10)tgtg （2）、剛