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第四章 直线滚动导轨的选型 导轨主要分为滚动导轨和滑动导轨两种，直线滚动导轨在数控机床中有广泛的应用。相对普通机床所用的滑动导轨而言，它有以下几方面的优点： ①定位精度高 直线滚动导轨可使摩擦系数减小到滑动导轨的1/50。由于动摩擦与静摩擦系数相差很小，运动灵活，可使驱动扭矩减少90%，因此，可将机床定位精度设定到超微米级。 ②降低机床造价并大幅度节约电力 采用直线滚动导轨的机床由于摩擦阻力小，特别适用于反复进行起动、停止的往复运动，可使所需的动力源及动力传递机构小型化，减轻了重量，使机床所需电力降低90%，具有大幅度节能的效果。 ③可提高机床的运动速度 直线滚动导轨由于摩擦阻力小，因此发热少，可实现机床的高速运动，提高机床的工作效率20～30%。 ④可长期维持机床的高精度 对于滑动导轨面的流体润滑，由于油膜的浮动，产生的运动精度的误差是无法避免的。在绝大多数情况下，流体润滑只限于边界区域，由金属接触而产生的直接摩擦是无法避免的，在这种摩擦中，大量的能量以摩擦损耗被浪费掉了。与之相反，滚动接触由于摩擦耗能小．滚动面的摩擦损耗也相应减少，故能使直线滚动导轨系统长期处于高精度状态。同时，由于使用润滑油也很少，大多数情况下只需脂润滑就足够了，这使得在机床的润滑系统设计及使用维护方面都变的非常容易了。所以在结构上选用：开式直线滚动导轨。参照南京工艺装备厂的产品系列。 型号：选用GGB型四方向等载荷型滚动直线导轨副，如图4-1。 具体型号：X向选用GGB20BA2P，2 500-4 Y向选用GGB20AB2P，2 1100-4 第五章 步进电机及其传动机构的确定 5.1 步进电机的选用 5.1.1脉冲当量和步距角 已知脉冲当量为1μm/STEP，而步距角越小，则加工精度越高。初选为0.36o/STEP（二倍细分）。 5.1.2步进电机上起动力矩的近似计算 电机起动力矩： （5.1） 式中: M为滚珠丝杠所受总扭矩 Ml为外部负载产生的摩擦扭矩，有: （5.2） =92×0.025/2×tg（2.91+0.14） =0.062N·m M2为内部预紧所产生的摩擦扭矩，有： （5.3） 式中: K—预紧时的摩擦系数，0.1—0.3 Ph—导程，4cm Fao——预紧力， 有：Fao=Fao1+Fao2 取Fao1=0.04×Ca=0.04 ×1600=640N Fao2为轴承的预紧力，轴承型号为6004轻系列，预紧力为Fao2＝130N。故根据式（5.3）： M2=0.098 N·m 齿轮传动比公式为：i=φ× Ph /(360×δp)，故步进电机输出轴上起动矩近似地可估算为： （5.4） =360×M×δp /φ×η×Ph 式中: δp =lμm/STEP=0.0001cm/STEP； M= M1+ M 2= 0.16N φ=0.36o/STEP q=0.85 Ph＝0.4cm η＝0.953 则根据式（5.4）： Tq=360×0.16×0.0001/(3.6×0.85×0.4)=0.4 N·m 因Tq/TJM=0.866(因为电机为五相运行)。则步进电机最大静转矩TJM=Tq/0.866=0.46 N·m 5.1.3确定步进电机最高工作频率 参考有关数控激光切割机床的资料,可以知道步进电机最高工作频率不超过1000Hz。 根据以上讨论并参照样本,确定选取M56853S型步进电机，该电机的最大静止转矩为0.8 N·m，转动惯量为235g/cm2 |
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