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首頁 滾珠絲杠

滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)抗熱變形措施

2022-09-13 09:31:21 

滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)抗熱變形措施

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展,對機(jī)床的精度要求越來越高,誤差及其補償技術(shù)的研究已引起人們的廣泛關(guān)注。人們的關(guān)注。在研究中投入了大量的工作,并取得了一定的成果。其中,關(guān)于滾珠絲杠變形誤差的研究越來越多。例如,國防科技大學(xué)蘇世平博士在博士論文中對滾珠絲杠的進(jìn)給系統(tǒng)和滾珠絲杠的微觀特性進(jìn)行了深入細(xì)致的研究。文獻(xiàn)等國外學(xué)者對滾珠絲杠的高精度、變形、誤差控制和跟蹤等問題進(jìn)行了大量研究。隨著滾珠絲杠副應(yīng)用的普及和人們對高精度要求的提高,將帶動越來越多的學(xué)者進(jìn)行深入研究。

發(fā)熱是導(dǎo)致滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)變形的主要因素,同時也是影響滾珠絲杠副定位精度和機(jī)床加工精度的主要因素。因此,找出抵抗熱變形的措施,對提高進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和機(jī)床的加工精度具有重要意義。抵抗熱變形的措施有很多,但各有優(yōu)缺點,選擇時一定要慎重。

1、抑制發(fā)熱

滾珠絲杠和螺母的預(yù)緊力不要過大。

預(yù)壓是預(yù)先對滾珠絲杠副施加軸向載荷。目的是消除滾珠絲杠副的軸向游隙,提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛度,但預(yù)緊力過大,會導(dǎo)致發(fā)熱量增加,壽命減少。同時,熱量引起的熱變形會嚴(yán)重影響滾珠絲杠副的定位精度和機(jī)床的加工精度。

②采用大導(dǎo)程滾珠絲杠,降低滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速。

目的是在不改變進(jìn)給速度的情況下降低轉(zhuǎn)速,從而減少發(fā)熱。當(dāng)導(dǎo)程過大時,增加了滾珠絲杠副的制造難度,降低了滾珠絲杠副的承載能力和效率,難以提高精度,增加了伺服電機(jī)的啟動扭矩。

2、強制冷卻

①使用空心滾珠絲杠軸,倒入冷卻液

使用“空心強制冷卻”技術(shù),即恒溫切削液通入空心孔內(nèi)螺絲冷卻球,迫使絲杠冷卻以保持滾珠絲杠副的溫度恒定。它不僅可以減輕絲杠的重量和慣性,還可以提高絲杠的速度,提高快速進(jìn)給速度和加速能力,減少熱沖擊。這里有兩個難點,一是難以保證切削液的恒溫,二是旋轉(zhuǎn)在絲杠和冷卻劑輸送裝置之間需要一個靜態(tài)和動態(tài)轉(zhuǎn)換裝置。它不僅增加了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的復(fù)雜性,而且降低了滾珠絲杠的軸向剛度。

②用潤滑油和空氣冷卻滾珠絲杠的周邊。

目的是及時帶走滾珠絲杠及其周圍的熱量,避免絲杠溫升。如果使用空氣,在不影響滾珠絲杠副的前提下,只需要加快滾珠絲杠副周圍的空氣流動,既增加了對流傳熱系數(shù),又達(dá)到了很好的冷卻效果.

3、避免溫升的影響

①預(yù)拉伸滾珠絲杠安裝

目的是補償滾珠絲杠的熱膨脹,消除軸承的軸向游隙。但過大的軸向預(yù)緊力會促使軸承發(fā)熱,降低軸承的承載能力,影響軸承的使用壽命。由于滾珠絲杠在運行過程中在螺母運動范圍內(nèi)會產(chǎn)生局部熱量,而絲杠軸承所提供的軸向力最多只能在絲杠中產(chǎn)生均勻的應(yīng)力和單位伸長率,因此預(yù)緊絲杠補償熱膨脹是不可能的。

②將基準(zhǔn)移動量的目標(biāo)值設(shè)為負(fù)值

以補償熱膨脹和應(yīng)力引起的變形,但這種方法也存在一定的弊端,因為全年環(huán)境溫度的差異以及工作過程中滾珠絲杠在螺母運動范圍內(nèi)的局部發(fā)熱。

4、儀器檢測補償

通過測量螺母的實際位置直接補償螺母的位置誤差,稱為直接補償法。這種方法需要一個精確的位置測量系統(tǒng),如激光干涉儀、線性光柵尺等。然而,這些系統(tǒng)非常昂貴,而且對外部條件的變化過于敏感,如振動、環(huán)境溫度的變化等。

還有一些其他的方法,如按時加入適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?,待溫度穩(wěn)定后再加工零件,使用導(dǎo)熱系數(shù)低的滾珠絲杠等。

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