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滾珠螺桿在高速數(shù)控機床上的應用
閱讀：1918 發(fā)布時間：2010-12-17
高速加工是面向21世紀的一項高薪技術，它以率，高精度和表面質(zhì)量為基本特征，在航天航空、汽車工業(yè)、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應用，并已取得了重大的技術經(jīng)濟效益，是當代*制造技術的重要組成部分。為了實現(xiàn)高速加工，首先要有高速數(shù)控機床。高速數(shù)控機床必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進給系統(tǒng)，才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。為了實現(xiàn)高速進給，國內(nèi)外有關制造廠商不斷采取措施，提高滾珠螺桿的高速性能。主要措施有：
適當加大螺桿的轉(zhuǎn)速，導程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導程滾珠螺桿名義直徑與導程的匹配為：400mm*20mm，50mm*25mm，50mm*30mm等，其進給速度均可達到60m/min以上。為了提高滾珠絲杠的剛度和承載能力，大導程滾珠螺桿一般采用雙頭螺紋，以提高滾珠的有效承載圈數(shù)。
改進結(jié)構(gòu)，提高滾珠運動的流暢性。改進滾珠循環(huán)反向裝置，優(yōu)化回珠槽的曲線參數(shù)，采用三維造型的導珠管和回珠器，真正做到沿著內(nèi)螺紋的導程角方向?qū)L珠引進螺母體中，使?jié)L珠運動的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至zui小。
采用空心強冷技術。高速滾珠螺桿在運行時由于摩擦產(chǎn)生高溫，造成螺桿的熱變形，直接影響高速機床的加工精度。采用空心強冷技術，就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔中，對滾珠螺桿進行強制冷卻，保持滾珠副溫度的恒定。這個措施是提高中，大型滾珠螺桿高速性能和工作精度的有效途徑。
對于大行程的高速進給系統(tǒng)，可采用螺桿固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動方式。此時，螺母一邊轉(zhuǎn)動、一邊沿固定的螺桿作軸向移動，由于絲桿不懂，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細長滾珠螺桿高速運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小，運動靈活，可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。
進一步提高滾珠螺桿的制造質(zhì)量。通過采用上述種種措施后，可在一定程度上克服傳動滾珠螺桿存在的一些問題。其zui大快速移動速度可達60m/min，個別情況下甚至可達90m/min，加速度可達15m/s2。由于滾珠螺桿歷史悠久、工藝成熟、應用廣泛、成本較低、因此在中等承荷、進給速度要求并不十分高，行程范圍不太大的一般高速加工中心和其他經(jīng)濟型高速數(shù)控機床上仍然經(jīng)常被采用。
適當加大螺桿的轉(zhuǎn)速，導程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導程滾珠螺桿名義直徑與導程的匹配為：400mm*20mm，50mm*25mm，50mm*30mm等，其進給速度均可達到60m/min以上。為了提高滾珠絲杠的剛度和承載能力，大導程滾珠螺桿一般采用雙頭螺紋，以提高滾珠的有效承載圈數(shù)。
改進結(jié)構(gòu)，提高滾珠運動的流暢性。改進滾珠循環(huán)反向裝置，優(yōu)化回珠槽的曲線參數(shù)，采用三維造型的導珠管和回珠器，真正做到沿著內(nèi)螺紋的導程角方向?qū)L珠引進螺母體中，使?jié)L珠運動的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至zui小。
采用空心強冷技術。高速滾珠螺桿在運行時由于摩擦產(chǎn)生高溫，造成螺桿的熱變形，直接影響高速機床的加工精度。采用空心強冷技術，就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔中，對滾珠螺桿進行強制冷卻，保持滾珠副溫度的恒定。這個措施是提高中，大型滾珠螺桿高速性能和工作精度的有效途徑。
對于大行程的高速進給系統(tǒng)，可采用螺桿固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動方式。此時，螺母一邊轉(zhuǎn)動、一邊沿固定的螺桿作軸向移動，由于絲桿不懂，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細長滾珠螺桿高速運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小，運動靈活，可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。
進一步提高滾珠螺桿的制造質(zhì)量。通過采用上述種種措施后，可在一定程度上克服傳動滾珠螺桿存在的一些問題。其zui大快速移動速度可達60m/min，個別情況下甚至可達90m/min，加速度可達15m/s2。由于滾珠螺桿歷史悠久、工藝成熟、應用廣泛、成本較低、因此在中等承荷、進給速度要求并不十分高，行程范圍不太大的一般高速加工中心和其他經(jīng)濟型高速數(shù)控機床上仍然經(jīng)常被采用。