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| 內容簡介： |
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高档数控机床是国家综合国力的重要标志和体现，是国际竞争的重要战略物资。作为伺服进给驱动系统中的重要执行机构—滚珠丝杠副，在数控机床传动系统中得到广泛的应用。本文详细介绍了滚珠丝杠副的研究现状，滚珠丝杠副的结构形式及参数，滚珠丝杠副的结构优化设计，滚珠丝杠副的优化设计选型，滚珠丝杠副的性能测试与可靠性评估，滚珠丝杠副润滑及附件，滚珠丝杠副的安装、调试与维护，数控机床滚珠丝杠副选型案例及滚珠丝杠副的优化设计选型工具软件等方面的内容。
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| 目錄：
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序
序 二
前 言
第一章 滚珠丝杠副综述 1
第一节 滚珠丝杠副概述1
一、 发展演变1
二、 工作原理2
第二节 滚珠丝杠副特点2
第三节 滚珠丝杠副研究现状6
一、 基础研究现状6
二、 测试技术及装备研究现状9
三、 产品研发现状 13
四、 优化设计选型研究现状 21
第四节 滚珠丝杠副发展趋势 22
一、 高精度、 高速度、 高性能产品是高档
数控机床配套的基本要求 22
二、 不断快速研发推出新产品, 占领高端
市场 22
三、 精度保持性及可靠性成为行业研究重
中之重 24
四、 强化工艺研究, 建设智能化滚珠丝
杠副生产线 25
参考文献 26
第二章 滚珠丝杠副结构型式及参数28
第一节 滚珠丝杠副结构型式和分类 28
一、 根据循环方式分类 28
二、 根据预紧方式分类 32
三、 根据预紧力方向分类 34
四、 根据丝杠特殊用途分类 36
五、 根据丝杠加工方法分类 40
第二节 滚珠丝杠副选型参数 41
一、 一般术语 41
二、 滚珠丝杠副几何参数 42
三、 主要精度指标与精度保持性 44
四、 主要性能指标 45
五、 可靠性及寿命指标 48
六、 材料和热处理 51
七、 数控机床滚珠丝杠副选型重要参数 52
八、 滚珠丝杠副代号及标注 53
参考文献 58
第三章 滚珠丝杠副结构优化设计 60
第一节 滚珠丝杠副运动学基础 60
一、 坐标变换 60
二、 滚珠的运动分析 61
第二节 滚珠丝杠副力学基础 67
一、 接触角 67
二、 惯性力和惯性矩 69
三、 摩擦力和力矩、 阻力 72
第三节 滚珠丝杠副摩擦力矩 75
一、 由预紧载荷引起的摩擦力矩 75
二、 摩擦力矩分析模型 77
第四节 滚珠丝杠副典型产品结构和设计
案例 78
一、 重载滚珠丝杠副设计案例 78
二、 高速低噪声循环返向结构的滚珠
丝杠副设计案例 83
三、 内循环滚珠丝杠副返向器设计案例 96
四、 中空强冷型高速精密滚珠丝杠副设计
案例 105Ⅺ
参考文献111
第四章 滚珠丝杠副优化设计选型 113
第一节 数控机床进给轴系统构成及选型
原则113
一、 进给系统构成113
二、 选型基本原则114
第二节 优化设计选型流程及计算方法117
一、 主要参数及符号119
二、 初步选择121
三、 性能校核144
四、 优化选择159
五、 电动机选型计算161
六、 选型计算案例169
第五章 滚珠丝杠副性能测试与可靠性
评估269
第一节 精度269
一、 精度检测方法269
二、 精度分析270
三、 精度影响因素273
第二节 加速度、 速度274
一、 加速度和速度检测方法274
二、 加速度和速度分析274
第三节 振动、 温升及噪声276
一、 振动276
二、 温升及温位移277
三、 噪声281
第四节 摩擦力矩283
一、 摩擦力矩检测方法283
二、 摩擦力矩分析284
第五节 效率285
一、 滚珠丝杠副效率检测方法285
二、 滚珠丝杠副效率分析286
第六节 刚度288
一、 滚珠丝杠副轴向静刚度288
二、 滚珠丝杠副影响因素288
三、 滚珠丝杠副轴向静刚度测量方案290
第七节 可靠性293
一、 滚珠丝杠副可靠性指标293
二、 滚珠丝杠副可靠性试验299
三、 滚珠丝杠副可靠性评定301
四、 滚珠丝杠副可靠性评估算例302
参考文献305
第六章 滚珠丝杠副润滑及附件 306
第一节 润滑306
一、 润滑的作用 306
二、 润滑介质 307
三、 润滑方式、 润滑装置及润滑条件 308
四、 特殊使用环境下的润滑 313
第二节 密封件314
一、 滚珠丝杠用防尘密封垫片 314
二、 清洁环 W 315
三、 滚珠丝杠用防尘罩 315
四、 其他密封附件 315
第三节 支撑单元316
一、 支撑单元介绍 316
二、 小负载用支撑单元 319
三、 大负载用支撑单元 334
第四节 锁紧螺母354
一、 工作原理 354
二、 型谱参数 354
第五节 滚珠丝杠用角接触球轴承355
一、 简介 355
二、 轴承代号示例 356
三、 型谱参数 356
第六节 中空滚珠丝杠用冷却装置357
一、 作用 357
二、 型号表示方法 358
三、 安装方法和标准轴尺寸 358
四、 密封单元 360
第七节 滚珠螺旋传动防止逆转装置361
一、 使用要求 361
二、 防止逆转装置及其原理 362
参考文献364
第七章 滚珠丝杠副安装、 调试与
维护 365
第一节 安装与调试365
一、 滚珠丝杠副典型支承方式 365
二、 滚珠丝杠副温升与温位移影响 368
三、 安装步骤 370
第二节 维护与保养377
一、 润滑条件 377
二、 维修周期 378
参考文献379Ⅻ
第八章 数控机床滚珠丝杠副选型
案例380
第一节 PTC51150 数控卧式车床滚珠丝
杠副选型案例380
一、 PTC51150 型数控卧式车床简介 380
二、 选型分析381
三、 初步选型382
四、 性能校核386
五、 寿命计算388
六、 选型结论389
七、 轴承选择389
八、 最终图样389
九、 伺服电动机选型390
第二节 TH6380 精密卧式加工中心滚珠
丝杠副选型案例391
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| 內容試閱：
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数控机床功能部件是高档数控机床核心部件, 其设计应用水平的高低直接影响高档数控机床的整机性能。 数控机床国产功能部件的研发、 优化设计选型及应用是国产数控机床配套功能部件实现国产化的重要支撑, 是国家科技重大专项 “提升国产重大装备技术水平, 满足国内需要, 改变依赖进口, 受制于人的局面” 目标任务完成的基础和重要组成部分, 对我国高端装备制造、 数控机床水平提升及 “中国制造 2025” 目标实现具有重大战略意义。
国家科技重大专项 “ 数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用” 编号2014ZX04011031 研究目标就是编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 以下简称 《手册》 及开发选型软件, 为功能部件的优化设计选型应用提供基础理论体系、 产品性能评价体系及产品标准体系; 解决功能部件生产过程中技术空缺及生产标准空缺问题, 实现功能部件产品批量生产。 通过大量主机厂及用户的市场调研及试验研发工作, 使功能部件技术手册具有强有力实践基础, 填补国内空白。
《手册》 主要针对数控机床六大功能部件 滚珠丝杠副、 滚动直线导轨副、 数控转台、数控刀架、 动力卡盘、 高速电主轴 设计选型应用要求, 首先对功能部件、 结构及参数进行介绍, 其次给出了选型流程及计算方法、 型谱参数、 主要性能指标的测试方法、 附件选用及安装使用维护方法等, 最后给出了数控机床功能部件设计选型典型案例, 对选型软件的使用环境、 操作方法进行了详细说明。 该手册分为六个功能部件分册, 分别为 《滚珠丝杠副分册》 主编冯虎田, 副主编欧屹、 王禹林、 《滚动直线导轨副分册》 主编欧屹, 副主编梁医、 冯虎田、 《数控转台分册》 主编王华, 副主编于春建、 王胜利、 《数控刀架分册》主编陈捷, 副主编洪荣晶、 邹运、 《动力卡盘分册》 主编张云, 副主编张国斌、 刘成颖 及 《高速电主轴分册》 主编刘成颖, 副主编陈长江、 张云。
《手册》 策划、 编写依据如下基本原则：一是前瞻性及先进性。 由专业的功能部件生产商及行业研究者与设计工程师共同编写,深入研究基础理论知识, 确保基础理论及应用技术的前瞻性及先进性。
二是操作性及可行性。 在编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 过程中,做了大量的可行性分析以及试验定型等工作, 确保理论建立在大量实践基础之上。
三是知识性及系统性。 编制 《数控机床功能部件优化设计选型应用手册》 时, 在功能部件的各个技术领域均做了大量市场调研, 进行分析归纳, 形成一系列型谱, 确保了技术知识的具体、 全面。Ⅷ四是系列化及标准化。 《手册》 中的内容根据型谱参数等标准来细分, 方便了查阅相关技术知识。
编写 《手册》 及开发选型软件, 其重要意义体现在如下四个方面：1 展现前期取得的专项成果。 前期共承担六大功能部件国家科技重大专项 34 项, 作为专项技术成果, 该课题 “数控机床功能部件优化设计选型工具开发及应用”, 可以集中展现前期专项的科研、 试验、 应用成果, 对行业进一步专业化生产技术升级有推广促进作用。
2 强调企业与用户对接示范。 从专项立项课题分布看, 遵循 “共性技术研发—产品研发—产业化应用—用户应用示范” 规律。 在诸多环节中, 缺少企业与用户对接的环节。
《手册》 旨在编写以企业与用户对接技术为基础的, 双方共同认可的安装、 调试和验收的规范, 因此选型软件开发及手册对企业与用户对接具有示范作用。
3 提供应用研究的基础理论。 《手册》 可以完善补充目前国内功能部件等基础零部件的理论与应用研究, 为功能部件生产研发过程提供强有力的理论基础。
4 满足国内现状发展需求。 国外功能部件技术手册早已编制完成, 现已形成标准化、系列化, 并广泛用于企业研发与用户应用之中。 国内尚缺少功能部件设计、 选型及应用的基础性理论研究, 尤其是在功能部件设计、 检验、 试验、 制造装配等生产过程中, 以及主机选型设计及安装中缺少参考手册及资料, 不利于生产、 研发方面的发展。
课题组所研究的共性技术、 关键技术、 开发的设计选型软件、 测试安装技术规范及标准, 能满足国内功能部件行业对产品的测试、 试验基本需求, 为我国高档数控机床与基础制造成套装备自主开发能力的提高奠定相关关键技术基础, 为相关领域的发展提供相关技术研究成果、 科研开发平台和高效率试验平台。 课题实施过程中, 培养与造就了一批该领域高水平研发团队, 提高了功能部件自主创新开发实力。
本系列手册可供机床设计人员、 功能部件设计人员及大专院校的研究人员参考使用。
本系列手册凝聚了编写组、 咨询专家、 审核专家的心血, 也得到了行业各个参加单位南京理工大学、 南京工业大学、 清华大学、 大连高金数控集团有限公司、 烟台环球机床附件集团有限公司、 南京工艺装备制造有限公司、 陕西汉江机床有限公司、 山东博特精工股份有限公司、 洛阳轴研科技股份有限公司、 呼和浩特众环 集团 有限责任公司、 广东高新凯特股份有限公司、 南京工大数控科技有限公司、 吉林大学、 常州新墅机床数控设备有限公
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