我國大多數滾珠絲桿副的設計、制造單位所采用的雙圓弧型滾珠絲桿副, 其初始接觸角一般都設計成45度,由于各項誤差的綜合影響, 絲桿與螺母的公稱直徑如完全一致,則在不施加予緊力的情況下, 很難組裝起來,并且即令裝起來后,固定絲桿生產廠家, 根據螺母要能在絲桿上自行滾落滑下的技術條件,也很難符合要求。
一般采取使螺母的螺紋公稱直徑比絲桿的公稱直徑略大一些的措施,這樣帶來了實際接觸角偏大而影響滾珠在循環(huán)中出入回珠孔時的流暢性,固定絲桿廠家,使得質量和壽命下降,單圓弧型的滾珠絲桿副, 如果放松對公稱直徑的控制,也會出現類似現象減小初始接觸角后, 能起到抵消因滾珠絲桿副公稱直徑差引起的部分接觸角偏大影響, 對于提高滾珠絲桿付的使用質量及壽命延長, 都有一定的積極意義。
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滾珠絲杠螺母副是數控機床進給驅動系統的主要功能部件。隨著數控機床向高速化方向發(fā)展,對機床的進給速度提出了更高的要求。雖然目前人們?yōu)榱藢崿F高速進給探索研究出直線電動機、并聯虛擬軸機床,但由于它們成本高以及技術不是很完善等問題,還沒能被廣泛接受。因而高速滾珠絲杠螺母副傳動系統在高速進給驅動系統中仍然占主導地位。因此,有必要對實現絲杠螺母副高速化的方法及相關問題進行研究。
1.高速的實現方法
(1)加大導程和螺紋頭數 這就是我們常說的大導程滾珠絲杠副,先前的觀點是因導程增大不利于提高導程精度,而且進給系統的靜剛度迅速下降,所以只適用于對定位精度要求不高的快速驅動場合。
(2)增加絲杠的旋轉速度,增加電動機的旋轉速度可以提高進給速度,但是由于絲杠本身的固有頻率,因而存在臨界速度的限制。
(3)絲杠固定,螺母驅動螺母一邊轉動一邊沿固定的絲杠作軸向移動,沒有了作為轉速上限的回轉絲杠的彎曲臨界轉速。但是彎曲固有頻率在固定絲杠的情況下也必須加以考慮
(4)絲杠和螺母同時驅動。
2. 高速化引發(fā)問題的解決 對于高速機床來說,在滿足高速度的前提下,還要保證高精度,片面地要求高速度是沒有意義的。滾珠絲杠進給系統在高速下長時間運行都會導致滾珠絲杠溫度的上升,隨之勢必產生滾珠絲杠的軸向熱位移,直接導致機床進給軸的定位精度下降。為此,需要采取一定的措施來抑制熱位移,改善機床進給軸的定位精度,從而提高機床的工作精度。
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滾珠絲桿特點
A、高精度的保證:滾珠絲杠副是用日本制造的世界高水平的機械設備連貫生產出來的,特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對溫度、濕度進行了嚴格的控制,由于完善的品質管理體制使精度得以充分保證。
B、與梯形絲杠副相比驅動力矩為1/3: 由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動運動,所以能得到較高的運動效率,與過去的滑動絲杠副相比驅動力矩達到1/3以下,即達到同樣運動結果所需的動力為使用滾動絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。
C、微進給可能:滾珠絲杠副由于是利用滾珠運動,所以啟動力矩小,不會出現滑動運動那樣的爬行現象,保證實現微進給。
D、無側隙、剛性高:滾珠絲杠副可以加予壓,由于予壓力可使軸向間隙達到負值,進而得到較高的剛性。
E、高速進給可能,滾珠絲杠由于運動效率高、發(fā)熱小、所以可實現高速進給(運動)。
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