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滚珠螺杆在高速数控机床上的应用

摘要:高速数控机床必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统,才能实现材料切削过程的高速化。为了实现高速进给,国内外有关制造厂商不断采取措施,提高滚珠螺杆的高速性能。主要措施有:

高速加工是面向21世纪的一项高薪技术,它以率,高精度和表面质量为基本特征,在航天航空、汽车工业、模具制造、光电工程和仪器仪表等行业中获得了越来越广泛的应用,并已取得了重大的技术经济效益,是当代先进制造技术的重要组成部分。为了实现高速加工,首先要有高速数控机床。高速数控机床必须同时具有高速主轴系统和高速进给系统,才能实现材料切削过程的高速化。为了实现高速进给,国内外有关制造厂商不断采取措施,提高滚珠螺杆的高速性能。主要措施有:

适当加大螺杆的转速,导程和螺纹头数。目前常用大导程滚珠螺杆名义直径与导程的匹配为:400mm*20mm,50mm*25mm,50mm*30mm等,其进给速度均可达到60m/min以上。为了提高滚珠丝杠的刚度和承载能力,大导程滚珠螺杆一般采用双头螺纹,以提高滚珠的有效承载圈数。

改进结构,提高滚珠运动的流畅性。改进滚珠循环反向装置,优化回珠槽的曲线参数,采用三维造型的导珠管和回珠器,真正做到沿着内螺纹的导程角方向将滚珠引进螺母体中,使滚珠运动的方向与滚道相切而不是相交。这样可把冲击损耗和噪声减至最小。

采用空心强冷技术。高速滚珠螺杆在运行时由于摩擦产生高温,造成螺杆的热变形,直接影响高速机床的加工精度。采用空心强冷技术,就是将恒温切削液通入空心丝杠的孔中,对滚珠螺杆进行强制冷却,保持滚珠副温度的恒定。这个措施是提高中,大型滚珠螺杆高速性能和工作精度的有效途径。

对于大行程的高速进给系统,可采用螺杆固定、螺母旋转的传动方式。此时,螺母一边转动、一边沿固定的螺杆作轴向移动,由于丝杆不懂,可避免受临界转速的限制,避免了细长滚珠螺杆高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小,运动灵活,可实现的转速高。

进一步提高滚珠螺杆的制造质量。通过采用上述种种措施后,可在一定程度上克服传动滚珠螺杆存在的一些问题。其最大快速移动速度可达60m/min,个别情况下甚至可达90m/min,加速度可达15m/s2。由于滚珠螺杆历史悠久、工艺成熟、应用广泛、成本较低、因此在中等承荷、进给速度要求并不十分高,行程范围不太大的一般高速加工中心和其他经济型高速数控机床上仍然经常被采用。

标签:滚珠螺杆

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