本文章通過對(duì)TBI滾珠絲桿的選用分析，簡單地介紹了關(guān)于TBI滾珠絲桿選用的方法以及絲杠的計(jì)算校核的方法，同時(shí)還比較詳細(xì)的介紹了數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)設(shè)計(jì)中TBI滾珠絲桿副的選用流程及校核項(xiàng)目的方法與計(jì)算方式。

TBI滾珠絲桿是一種精密、高效的傳動(dòng)元件，它以其高速度、高剛性、可逆性、長壽命、同步性、高靈敏度、無間隙、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用在當(dāng)代數(shù)控機(jī)床進(jìn)給伺服機(jī)構(gòu)中，同時(shí)，TBI滾珠絲桿的使用也是數(shù)控機(jī)床區(qū)別于普通機(jī)床的根本特征之一。由于TBI滾珠絲桿直接影響數(shù)控機(jī)床的精度、參數(shù)以及制造成本，因此在機(jī)床的設(shè)計(jì)中必須合理地選用TBI滾珠絲桿副并進(jìn)行一系列的計(jì)算校核。

一、TBI滾珠絲桿的選用

1.導(dǎo)程精度的選擇

TBI滾珠絲桿的精度直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度，在TBI滾珠絲桿精度參數(shù)中，其導(dǎo)程誤差對(duì)機(jī)床定位精度影響zui明顯。一般在初步設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)定絲杠的任意300mm行程變動(dòng)量v300p應(yīng)小于目標(biāo)設(shè)定位的定位精度值的l／3～1/2，在zui后精度驗(yàn)算中確定。TBI滾珠絲桿分為7個(gè)精度等級(jí)，即1-7和10級(jí)，1級(jí)精度zui高，依次遞減。

2.支撐方式的選擇

數(shù)控機(jī)床設(shè)計(jì)中，TBI滾珠絲桿的支撐方式通常選擇“固定一支撐”或者“固定-固定”。“固定-支撐”的支撐方式裝配相對(duì)方便、剛性較好、精度較高，主要應(yīng)用于中等轉(zhuǎn)速、較大行程、較重負(fù)載的環(huán)境下使用；“固定-固定”的支撐方式裝配相對(duì)困難、剛性好、精度高，常在高轉(zhuǎn)速、大行程、重承載的環(huán)境下使用。

3.公稱型號(hào)的選擇

公稱型號(hào)主要是指絲杠的公稱直徑和導(dǎo)程。設(shè)計(jì)初始階段可根據(jù)機(jī)床的技術(shù)要求(主要包括負(fù)載、快移速度、伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速等)初步選擇TBI滾珠絲桿型號(hào)，然后進(jìn)行計(jì)算校核，計(jì)算結(jié)果符合設(shè)計(jì)要求后才能zui終定型。

二、TBI滾珠絲桿的計(jì)算校核

1、允許軸向負(fù)荷的校核

(1)zui大軸向載荷

式中μ為導(dǎo)軌面的摩擦系數(shù)；m為運(yùn)動(dòng)部件的總質(zhì)量；f為導(dǎo)軌面的阻力(無負(fù)荷時(shí));其中a=v/t，v為機(jī)床快移速度；t為系統(tǒng)反應(yīng)時(shí)間。

分別計(jì)算出去路加速時(shí)、去路等速時(shí)、去路減速時(shí)、回程加速時(shí)、回程等速時(shí)、回程減速時(shí)的軸向負(fù)荷，取絕對(duì)值zui大者為zui大軸向負(fù)載。

(2)TBI滾珠絲桿軸的壓曲負(fù)荷

式中η2為不同安裝方式的相關(guān)系數(shù)；d1-滾珠絲杠軸的溝槽直徑；la-安裝間距。

(3)TBI滾珠絲桿軸的允許壓縮拉伸負(fù)荷

如計(jì)算結(jié)果p1>;f1且p2>;fa，則可繼續(xù)進(jìn)行其它項(xiàng)目校核，否則重新選定滾珠絲杠型號(hào)進(jìn)行以上校核。

2、滾珠絲桿的允許轉(zhuǎn)速的計(jì)算

(1)滾珠絲桿zui大轉(zhuǎn)速

式中v為運(yùn)動(dòng)部件快移速度，m／min；s為絲杠導(dǎo)程。

(2)TBI滾珠絲桿臨界轉(zhuǎn)速

式中：lb安裝間距。

(3)值許用轉(zhuǎn)速：n2=dn／d式中，d為滾珠中心徑。如計(jì)算結(jié)果n1>;nmax且n2>;nmax，則滾珠絲桿可用，否則重新選定滾珠絲桿型號(hào)進(jìn)行以上校核。

3、螺母的選用校核與壽命計(jì)算

螺母的允許軸向負(fù)荷

式中coa滾珠絲桿的基本額定靜負(fù)荷；如計(jì)算結(jié)果famax>;fa，則螺母可用，否則重新選定螺母型號(hào)進(jìn)行以上校核。

4、螺母額定壽命的計(jì)算

平均軸向載荷計(jì)算

式中：f1、f2、f3分別為去路加速時(shí)、去路勻速時(shí)、回程減速時(shí)的軸向載荷(只取相同方向載荷)；l1、l2…l6分別為去路加速時(shí)、去路勻速時(shí)、去路減速時(shí)、回程加速時(shí)、回程勻速時(shí)、回程減速時(shí)螺母行程。