滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副是數(shù)控裝備的核心部件之一，其可將絲杠或螺母的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為沿絲杠軸向的直線運(yùn)動(dòng)，也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。與接觸螺旋面間存在較大滑動(dòng)摩擦阻力的滑動(dòng)螺旋傳動(dòng)不同，滾珠絲杠副將滾珠置于絲杠和螺母滾道之間，運(yùn)動(dòng)時(shí)克服數(shù)值較低且占主要地位的滾動(dòng)摩擦，所需驅(qū)動(dòng)力矩僅為滑動(dòng)絲杠的三分之一。由于滾珠絲杠副具有定位精度好、傳動(dòng)效率高、可靠性高、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，被普遍使用在數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)中傳遞力和運(yùn)動(dòng)，是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，尤其在有特殊工況要求的場(chǎng)合（如重載機(jī)械、航空航天），滾珠絲杠副起到不可替代的作用。滾珠絲杠副精度保持性是指在規(guī)定條件和時(shí)間下精度保持在某一精度等級(jí)的能力。滾珠絲杠副的精度保持性問(wèn)題直接影響到自身乃至作為其配置，載體的數(shù)控機(jī)床的使用壽命與性能優(yōu)劣，嚴(yán)重制約了我國(guó)高檔數(shù)控機(jī)床的自主研制與生產(chǎn)。滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，精度保持性很大程度上取決于磨損，因此需要建立磨損與精度損失之間的關(guān)系。由于滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)封閉且滾道為螺旋形，導(dǎo)致其精度保持性問(wèn)題的研究要比軸承復(fù)雜很多，已公開(kāi)滾珠絲杠副精度保持性相關(guān)研究成果較少。因此迫切需要對(duì)滾珠絲杠副精度特性進(jìn)行理論研究，同時(shí)也需要從滾珠絲杠副的加工方面入手，改進(jìn)絲杠副的精度和性能。
車削屬于初加工，目前國(guó)內(nèi)加工螺紋大部分還是利用車削的方式，這種方式最大的難點(diǎn)就是很難保證進(jìn)給量的精度，絲杠的行程誤差通常也會(huì)由于車削時(shí)的系統(tǒng)誤差帶來(lái)。旋風(fēng)切削相比傳統(tǒng)的車削加工技術(shù)，具有刀具冷卻性好、生產(chǎn)效率高等諸多優(yōu)點(diǎn)。利用旋風(fēng)銑的加工方式，相比傳統(tǒng)的車削加工，螺紋精度和絲杠螺紋外滾道表面粗糙度可以大大改善。冷擠壓是把待加工工件放入模具中，在室溫下通過(guò)壓力機(jī)將待加工工件擠壓使其產(chǎn)生塑性變形而制造成型的一種加工方式。滾珠絲杠螺紋滾道的冷軋加工成形過(guò)程主要是在摩擦力與壓力的作用下將金屬棒滾軋進(jìn)絲杠的加工區(qū)域，從而產(chǎn)生塑性變形。
滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，根據(jù)磨損機(jī)理的不同，磨損可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損等幾種形式。滾珠絲杠副在運(yùn)行過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)多種磨損形式。初始階段，滾道與滾珠的接觸面比較光滑，僅存在粘著磨損，絲杠副的精度損失也比較緩慢；隨著粘著磨損的進(jìn)行，絲杠副表面有金屬顆粒脫落，出現(xiàn)磨粒磨損；脫落后形成的新的金屬表面在潤(rùn)滑介質(zhì)和高溫的作用下可能會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而造成腐蝕磨損。
到這個(gè)階段，絲杠的磨損量已急劇加大。另外，絲杠副在長(zhǎng)期的循環(huán)接觸應(yīng)力的作用下，滾道表面可能有細(xì)微裂紋滋生，造成接觸表面材料的剝落，發(fā)生疲勞磨損。綜上，滾珠絲杠副的精度損失是在磨損作用下的一個(gè)復(fù)雜過(guò)程，精度損失過(guò)程可能受多種磨損形式的影響。但是，在滾珠絲杠副磨損量急劇加大前，精度損失主要發(fā)生在絲杠副的粘著磨損階段，即粘著磨損是其精度下降的根本原因。
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