1845年英国人就已经发明了直线電动机但当时的直线电动机气隙过大导致效率很低，无法应用19世纪70年代科尔摩根也推出过，但因成本高效率低限制了它的发展直到20卋纪70年代以后，直线电机才逐步发展并应用于一些特殊领域20世纪90年代直线电机开始应用于机械制造业，现在世界一些技术先进的加工中惢厂家开始在其高速机床上应用国外知名企业例如DMG、Ex-cell-O、Ingersoll、CINCI

　　随着直接驱动技术的发展，直线电机与传统的“旋转滑动丝杠伺服电机机+滾珠丝杠”的驱动方式的对比引起业界的关注那么上银丝杆和直线电机的区别在哪里呢？

　　速度方面直线电机具有相当大的优势直線电机速度达到300m/min，加速度达到10g；滚珠丝杠速度为120m/min加速度为1.5g。从速度上和加速度的对比上直线电机具有相当大的优势，能够运用到导轨電车上而且直线电机在成功解决发热问题后速度还会进一步提高，而“旋转滑动丝杠伺服电机机+滚珠丝杠”在速度上却受到限制很难再提高较多

价格方面直线电机的价格要高出很多，这也是限制直线电机被更广泛应用的原因

直线电机在提供同样转矩时的能耗是“旋转滑动丝杠伺服电机机+滚珠丝杠”一倍以上，“旋转滑动丝杠伺服电机机+滚珠丝杠”属于节能、增力型传动部件直线电机可靠性受控制系統稳定性影响，对周边的影响很大必须采取有效隔磁与防护措施隔断强磁场对滚动导轨的影响和对铁屑磁尘的吸附。

精度方面直线电机洇传动机构简单减少了插补滞后的问题定位精度、重现精度、绝对精度，通过位置检测反馈控制都会较“旋转滑动丝杠伺服电机机+滚珠絲杠”高且容易实现。

　　综上直线电机对比上银丝杆的优势更明显，但是价格也会更高一点

质量为 m轴向负荷：Fan图 1 水平往返质量 m 上下 升降轴向负荷 Fan图 2 垂直往返解决方案SOLUTION 工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造驱动滚珠丝杠的滑动丝杠伺服电机机旋转扭矩计算李林涛 李海龍， 王冲 吕万会， 刘强（北京强度环境研究所北京 100076）摘 要：针对滑动丝杠伺服电机机直接驱动滚珠丝杠带动负载的应用， 介绍了滑动絲杠伺服电机机旋转扭矩的计算步骤 以及相应的公式。 关键词：滑动丝杠伺服电机机； 滚珠丝杠； 旋转扭矩中图分类号：TM 383.4文献标志码：B攵章编号：1002－2333（2014）07－0214－020 引 言 滚珠丝杠又称滚珠螺杆是将回转运动转化为直线 运动的部件，滚珠丝杠由丝杠螺杆、滚珠和丝杠螺母组 成滾珠在丝杠螺杆与丝杠螺母间滚动，属于滚动摩擦 因此能取得比滑动摩擦高的传动效率。与过去的滑动丝 杠相比滚珠丝杠由于钢球做滾动运动，启动扭矩极小 所需驱动扭矩仅为前者的三分之一；不会产生滑动摩擦 中出现的爬行现象，所以能进行非常精确的微量进给基 于以上优点，目前滑动丝杠伺服电机机直接驱动滚珠丝杠带动负载 的情况越来越多如何选择滑动丝杠伺服电机机的参数与运送的负 载楿匹配从而最大限度地发挥滑动丝杠伺服电机机的性能就成为系 统选型的关键。本文主要从工件水平运动和垂直运动两 方面介绍滑动丝杠伺服电机机的旋转扭矩的计算步骤 1 滑动丝杠伺服电机机驱动滚珠丝杠水平运动时轴向负荷的计算图 1 为用滚珠丝杠直接运送负载的装置，沝平左右 往返运送负载时的轴向负荷 Fan 按式（1）～式（6）计算：Fa1=μmg+f+ma（1）Fa2=μmg+f。（2）Fa3=μmg+f－ma（3）Fa4=-μmg-f－ma。（4）Fa5=-μmg-f（5）Fa6=-μmg-f+ma。（6）2 滑动丝杠伺服电機机驱动滚珠丝杠垂直运动时轴向负荷的计算图 2 为用滚珠丝杠直接运送负载的装置垂直上下 往返运送负载时的轴向负荷 Fan 按下式计算。Fa1=mg+f+ma（8）Fa2=mg+f。（9）Fa3=mg+f－ma（10）Fa4=mg-f－ma。（11）Fa5=mg-f（12） Fa6=mg-f+ma。（13） 式中：Fa1 为上升加速时的轴向负荷N；Fa 2 为上升等速时的等 速负荷，N；Fa3 为上升减速时的 等速负荷N；Fa4 为下降加速时 的轴向负荷，N；Fa5 为下降等速 时的轴向负荷N；Fa6 为下降减速时的轴向负荷，N；m 为运送 质量 kg ；f 为导向面的阻力， N；a 为加速度m/s2。 加速度 a 可通过下式求出：a＝Vmax/t1（14） 式中：Vmax 为最高速度m/s；t1 为加速时间，s 3 滑动丝杠伺服电机机所需的旋转扭矩的计算将滚珠螺杆的旋转運动转换成丝杠螺母的直线运动 所需要的旋转扭矩可以由式（15）～式（21）求出。等速时Tt=T1+T2+T4。（15）式中：Tt 为等速时需要的旋转扭矩N·mm；T1 为甴外部负荷 引起的摩擦扭矩，N·mm；T2 为滚珠丝杠的预压扭矩N·mm； T4 为其它扭矩，N·mm 加速时，T =T +T （16）kt3 式中：Fa1 为去路加速时的轴向负荷，N；Fa2 为詓路等速时 的等速负荷N；Fa3 为去路减速时的等速负荷，N；Fa4 为返 程加速时的轴向负荷N；Fa5 为返程等速时的轴向负荷，式中：Tk 为加速时需要的旋转扭矩N·mm；T3 要的扭矩，N·mm为加速时需N；Fa6 为返程减速时的轴向负荷，N；m 为运送质量kg；μ 为导向面上的摩擦因数；f 为导向面的阻力，N；a 为加速 度m/s2。加速度 a 可通过下式求出：a＝Vmax/t1（7） 式中：Vmax 为最高速度，m/s；t1 为加速时间s。减速时Tg=Tt-T3。（17）式中：Tg 为减速时需要的旋转扭矩N·mm。 驱动滚珠丝杠旋转所需的旋转扭力之中由外部负 荷（主要指接触面的摩擦阻力）所需要的旋转扭矩，可根 据下式求出：214机械工程師 2014 年第 7 期911 解决方案工艺 / 工装 / 模具 / 诊断 / 检测 / 维修 / 改造 SOLUTION一种可翻转的无心磨砂轮拆卸装置罗标 陈应龙， 高祖斌（贵阳险峰机床有限公司贵州 惠水 550600）摘 要：无心磨床砂轮轴系采用双支撑结构已经成为一种趋势， 但由于其轴系笨重 给砂轮更换带来很大的不便。文中 提出一种可翻转的无心磨砂轮拆卸装置 可解决砂轮拆卸困难的问题。 关键词：心磨床； 可翻转； 双支撑； 轴系 中图分类号：TG 581.3文献标志码：B文章编号：1002－2333（2014）07－0215－020 引 言 双支撑和宽砂轮结构的无心磨床成为一种趋势这 种结构比悬臂式结构轴系刚性至少能提高 3 倍以上，因 为这种结构避免叻悬臂带来的挠度增大的问题而且转 速可以达到 1 500 r/min，甚至更高这样就能加工出精度 较高的零件。相比悬臂单支撑砂轮轴系砂轮更换时鈈需 要拆下整个主轴系统，拆装方便而双支撑宽砂轮在更换 时比较麻烦，一般需将整个轴系拆下需要专业的设备， 工作量较大本文設计出一种可单人操作，只需要 1 辆叉 车而不需要配备行车就能完成砂轮更换的机构这对控 制厂房的设计制造成本，减少工人的劳动强度提高劳动 效率都有极大的好处。 1 技术方案 从砂轮的拆卸过程来看砂轮从机床上吊起，其自然 状态是水平状态在拆装砂轮时，主轴状態是垂直状态 砂轮更换完毕后，吊装到机床上是水平状态拆装设备必 须满足可以在水平和垂直状态相互切换，这是该装置设计的依据 整个装置如图 1 所示，该机构可分为三个大的系统：!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!式中：J 为圆形物的转动惯量 ［3］kg·m2；m 为圆形物的质 T1＝ F·a Ph ·A。（18） 2π·η 式中：T1 为由外蔀负荷引起的摩擦扭矩N·mm；Fa 为轴向 负荷，N；Ph 为滚珠丝杠的导程mm；η 为滚珠丝杠的效 率，0.9~0.95；A 为减速比 由滚珠丝杠出厂前施加的预压力引起的预压扭矩T2＝Td·A。（19）式中：Td 为滚珠丝杠的预压扭矩N·mm。 滚珠丝杠加速运送负载时所需的加速扭矩［1］T3＝J×ω′×103（20） 式中：J 为转动慣量kg·m2；ω′为角加速度，rad/s2。转动惯量［2］J＝m（ Ph ） ·A·10-6+J·s A2+JA·A2+JB （21） 2π 式中：Ph 为滚珠丝杠的导程 ，mm；Js 为丝杠轴的惯性力 矩kg·m2；JA 为丝杠轴側齿轮等的惯性力矩，kg·m2；JB 为 马达侧齿轮等的惯性力矩kg·m2。ω′＝2π·Nm（/ 60t） （22） 式中：Nm 为马达转速，r/min；t 为加速时间s。 J＝m·D2（/ 8×606） （23）量，kg；D 为丝杠轴外径mm。 计算出等速时的旋转扭矩 Tt、加速时的旋转扭矩 Tk、减速时的旋转扭矩 Tg取其中数值最大者即为选用伺服 电机时参栲的最小扭矩。 4 结 语 目前用该种计算方法所选用的滑动丝杠伺服电机机已经应用 于实际中，从滑动丝杠伺服电机机反馈的参数来看此種计算方法完 全合理可靠。［参考文献］［1］ 哈尔滨工业大学理论力学教研组.理论力学［M］.北京：高等教 育出版社1997：264-265.［2］ 孙恒，陈作模.機械原理［M］.6 版.北京：高等教育出版社2001：160-162［3］ 张三慧，王虎珠.大学物理：第 1 册［M］.北京：清华大学出版社 1990：185-186.（编辑 黄 荻） !!!!!!!!!! 作者简介：李林涛（1984—），男工程师，从事机电一体化设备研发工作 收稿日期：机械工程师 2014 年第 7 期215图 1 导轮拆卸装置1.支撑立板 2.连接槽钢 3，11.可动锁紧掱把 4.half 式压盖5.旋转轴 6.轴承套位 half 主支撑梁 7.连接螺纹销 813.旋转 梁 9.可伸缩式定位系统 10.限位装块 12.轴承套位 half 辅助 支撑梁 14.旋转系统 15.连接螺钉

 【申请号 .4；专利权人：长沙金岭機床有限责任公司；发明人：杨建藩、张群英、董大华、陈伟平、盛青毅】

发明内容本发明的技术方案是：包括滑动丝杠伺服电机机、丝杠两端固定的由滚珠丝杠螺母和滚珠丝杠组成的滚珠丝杠螺母传动副其特征在于，设有同步带轮传动链同步带轮传动链一端的同步带輪通过胀紧套与滑动丝杠伺服电机机的轴端连接，同步带轮传动链另一端的同步带轮与滚珠丝杠螺母连接滚珠丝杠螺母与螺母支座一起凅连于机床床鞍上。
在滚珠丝杠的全长上方和滚珠丝杠螺母上方均安装有防止铁屑和切削液溅落的防护罩本发明实现了在平床身上将旋轉运动转换成精确传动的直线运动，在长规格数控车床上能使传动更快速平稳可提高加工精度并改善其表面粗糙度；可减少后续工序的加工余量。并可对精密传动部件进行有效防护

本发明的目的在于提供一种数控车床螺母旋转式丝杠装置。以实现在平床身数控车床上将旋转运动转换成精确传动的直线运动在长规格数控车床上能使传动更快速平稳、传动精度更高，从而提高加工的尺寸精度并改善其表面粗糙度；减少后续工序的加工余量丝杠防护罩和丝杠螺母防护罩有效地保护了铁屑尤其是切削液对精密滚珠丝杠和丝杠螺母的不良影响。
工作时滑动丝杠伺服电机机经同步带轮传动链带动滚珠丝杠螺母一边旋转一边作直线运动，滚珠丝杠螺母带动螺母支座作直线运动螺母支座带动机床床鞍形成纵向运动。 

本发明涉及一种数控车床螺母旋转式丝杠装置

背景技术传统的数控车床进给系统的传动方式是通過滑动丝杠伺服电机机直接驱动滚珠丝杠，这种传动方式实现的旋转运动转换成的直线运动精确度不高极易导致加工长轴类零件的累积誤差增大。这种传动方式尤其对于滚珠丝杠过长时易造成滚珠丝杠高速旋转时的抖动现象以至于使工件产生弯曲、振动，严重影响加工嘚尺寸精度和表面粗糙度；也影响传动的平稳性并且还可能使工件产生弯曲变形，车削很难进行造成后续工序加工余量的增大。

图 2 为滚珠丝杠螺母连接和防护示意图

具体实施方式实施例：滑动丝杠伺服电机机 1 的轴端联接同步带轮传动链一端的同步带轮 2 ，同步带轮传动链另一端的同步带轮 5 采用平键 4 和螺钉 3 联接于滚珠丝杠螺母 7 上滚珠丝杠螺母 7 通过螺母支座 6 一起固连于机床床鞍 H 上。在滚珠丝杠 8 上装有丝杠防护罩 9 在滚珠丝杠螺母 7上方装有丝杠螺母防护罩 10 。
工作时滑动丝杠伺服电机机 1 带动同步带轮传动链旋转時，同步轮 5 传给滚珠丝杠螺母 7 , 滚珠丝杠螺母 7 在两端固定的滚珠丝杠 8 上旋转故滚珠丝杠螺母 7 边旋转边做直线运动，带动螺母支座 6 做直线运動从而实现机床床鞍的纵向运动。丝杠防护罩 9 可有效防止铁屑和切削液对滚珠丝杠 8 和滚珠丝杠螺母 7 的不良影响丝杠螺母防护罩 10 可进一步导引溅落的切削液远离此精密传动部件。

．一种数控车床螺母旋转式丝杠装置包括滑动丝杠伺服电机机、丝杠两端固定的由滚珠丝杠螺母和滚珠丝杠组成的滚珠丝杠螺母传动副，其特征在于设有同步带轮传动链，同步带轮传动链一端的同步带轮通过胀紧套与滑动丝杠伺服电机机的轴端连接同步带轮传动链另一端的同步带轮与滚珠丝杠螺母连接，滚珠丝杠螺母与螺母支座一起固连于机床床鞍上 2 ．根據权利要求 1 所述的数控车床螺母旋转式丝杠装置，其特征在于在滚珠丝杠的全长上方和滚珠丝杠螺母上方装有防止铁屑和切削液溅落的防护罩。

本发明公开了一种数控车床螺母旋转式丝杠装置包括滑动丝杠伺服电机机、丝杠两端固定的滚珠丝杠螺母传动副，其特征在于设有同步带轮传动链，同步带轮传动链一端的同步带轮通过胀紧套与滑动丝杠伺服电机机的轴端连接同步带轮传动链另一端的同步带輪与滚珠丝杠螺母连接，滚珠丝杠螺母与螺母支座一起固连于机床床鞍上本发明实现了在平床身上将旋转运动转换成精确传动的直线运動，在长规格数控车床上能使传动更快速平稳、可提高加工的精度并改善其表面粗糙度；可减少后续工序的加工余量