滾珠蝗杠副白其技術(shù)成熟井產(chǎn)!Ik化以來,已經(jīng)歷了100多年的歷史,在1’同Ui有近5G年的發(fā)展。其產(chǎn)品功能隨主機的發(fā)展不斷擴展和提高,從最初的“敏捷節(jié)能傳動”(20吐紀60年代前)到“精密定位”(70年代后),再從“大導(dǎo)程快速驅(qū)動”(80年代)到“精帶高速驅(qū)動’’(90年代中期數(shù)控機床),“速度”與“精度”的發(fā)展與叫俱進。特別是進入2]州:紀后,
PHS-BS得到迅速發(fā)腥,成為數(shù)控裝備伺服快速進給系統(tǒng)+與AC—LM并列的兩顆璀璨奪目的叫珠。滾珠絲杠與螺母相對位移時,若加速度Cig、線速度~>60m/min或dn叫值~120 000 t山是絲相:的公稱直徑,mln:n足滾珠絲杠與螺母的相對轉(zhuǎn)速,r/min)、鞘度達到”級以L,而力矩變化、剛度、溫升、噪聲等各項性能指標滿足主機要求者,就可稱山精密高速滾珠牲扣-副(PHS—BS)。由于滾珠蝗杠副優(yōu)良的滾動摩擦特性和傳動效串高、傳動敏捷靈活、使用維擴方便 壽命K,以及技術(shù)成熟等特點數(shù)控機床,使其應(yīng)用極其/,泛。隨著各相關(guān)技術(shù)的不斷研究和進步,浪以絲杠副的高速性能寸;斷提高,所采取的措施主要有以下幾個方山,”
(1)適當加大絲桿螺母的導(dǎo)程和螺紋頭數(shù)
加大導(dǎo)程幾和螺紋頭數(shù)是提高滾珠絲杠副傳動系統(tǒng)進給速度和加速度的最響效的途樸1989卸;我國就已完成人利2滾珠絲杠副的技術(shù)攻關(guān),螺紋升角9’~』7”的滾珠絲札扁C已能批量生產(chǎn)。但足,增加幾√;利于提高絲杠的螺距精度,而日‘進給系統(tǒng)的靜剛度速下降所以,目前蝗杠公稱數(shù)控機床直徑Jo和導(dǎo)程幾的匹配值分別為:40mmx20mm,50mmx25mmt50mmx30mm等,而且主要足雙頭螺紋。
(2)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)化回珠梢的曲線參數(shù),采用三維造形技術(shù)設(shè)計導(dǎo)珠管利¨蛛糕,真正做到沿著內(nèi)螺紋的導(dǎo)程角力向?qū)L珠引進螺母體,9,使?jié)L珠運動的方向‘,滾迫/;口圳而不是相交,這樣可把沖擊損耗和噪聲減至最小。
公司的特有設(shè)計,其滾珠回流系統(tǒng)的設(shè)計與外循環(huán)方式相同,差別是存螺母/:加L‘個貫背孔作為滾珠回流通道,使得滾珠得以流經(jīng)整個螺母的前后兩端,在相同的動負荷數(shù)控機床卜螺/寸匕度叮以適當?shù)販p短。
(3)采用“空心強冷”拄術(shù)
高速滾珠絲杠在運行時,由于摩擦產(chǎn)牛很大的熱量造成絲杠的熱變形,直接影響高速機床的定位精度。而為了提高剛度對姓杠進行預(yù)拉伸也會增加發(fā)數(shù)控機床熱量。 “空心強沖”技術(shù)就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔十,對滾珠絲札進行弛制冷卻,保持滾珠絲杠副溫度的恒心這個措施足提高’t,、人型滾珠ic杠高速性能和丁作精度的甘效途桿。
(4)枉滾珠L做義章
在高速運動時,滾珠的白轉(zhuǎn)速度、公轉(zhuǎn)速度、離心山、陀螺力矩都很人,滾珠札q剛撞擊、進…反㈨機構(gòu)時的瞬間沖擊/J也很人。解決這個問題有川個辦沾:
通過對滾珠鏈的優(yōu)化計算,適當減小滾珠自稈;
①采用十心鋼球:
②將滾珠鏈‘9的滾珠按—人 川司隔排列:
③采用氮化硅(Si3N4)陶瓷滾珠。
(5)采用雙電動機驅(qū)動或蝗數(shù)控機床杠固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動方式
用—個們服電動機驅(qū)動滾珠絲杠軸,另‘個伺服電動機以相反方向驅(qū)動螺母,這樣在J增加絲杠轉(zhuǎn)速的情況下,工作臺的進給速度幾于叮提高1倍、對于大行程的高速進給系統(tǒng),使螺母 邊轉(zhuǎn)動一邊沿固定的絲杠們軸向移動,叫避鑰臨界轉(zhuǎn)速片l的限制和細長滾珠絲杠高速運轉(zhuǎn)時山現(xiàn)的各種問題。螺母慣性小、運動靈活,B此叫實現(xiàn):的轉(zhuǎn)速較高。
(6)采用PVD涂層改善滾珠絲札副的摩擦特性
據(jù)有關(guān)文數(shù)控機床獻介糾,在螺紋滾道、滾珠循環(huán)通道、鋼球表面采用PVD涂層,‘V使高速劇時的摩擦力矩降低10%左{;,并明顯減少鋼球在非純滾動的“滑移”過程’{咐螺紋滾道鵬傷,從而降低溫升,提高運動的鏟穩(wěn)性,延長使川壽命。
(7)提高廠藝水下和制造質(zhì)量是高速化的關(guān)鍵
作為精密高速滾珠絲杠,首先要劉原材料的品質(zhì)進行嚴格控制,其次要枉冷/熱加±:桃過程實施“小變形無裂紋”下藝。生產(chǎn)流杜中的關(guān)鍵丁序?qū)崿F(xiàn)CNC化,包括CNC乍削,小心、CNC絲杠磨床、CNC內(nèi)Q紋磨削中心、CNC巾頻淬火設(shè)備等。CNC絲札磨床不但可獲得很高的引U精度、雙頭或割螺紋的分度精度,還叮自動補償由于砂輪磨損導(dǎo)致絲杠小柱尺’十的變化,而這恰恰足高速^動要求傘行程內(nèi)預(yù)數(shù)控機床緊力矩和剛度穩(wěn)定所需要的。CNC內(nèi)螺紋磨削中心的螺母•次安裝完成《螺紋滾道和裝配基畫的精磨,將人人提高絲杠副在土機上的安裝精度,使高速傳動更加干穩(wěn)采用CNC砂輪修正骷或金剛石滾輪町對人螺旋升角的雙圓弧齒形進行矯上,州缺得高精度。滾道截面,使?jié)L珠‘i滾道的適應(yīng)程度處十:最仕狀態(tài),從而提高接觸剛度,改善滾珠在快速滾動時的流暢性。如果再對螺紋滾道拋光或超梢研磨,滾道表面粗糙度可控制在月d 0.04—0.08~m,滾珠與滾道的吻合度叮提高20%大右,從而人人降低高速運行時的噪聲并增加“杠和螺母的抗疲勞強度。
滾珠絲杠的熱處理工藝也相當關(guān)鍵。采用CNC十頻淬火工藝既能達到硬度數(shù)控機床和硬化層深度的要求,還司減少淬火過程十的彎曲利軸向變形,使絲札全長上硬度均布。對滾珠螺母實施光亮(真空)淬火,不但可減小變形,避免淬赳傾向,還能改善硬化眉的質(zhì)量,提高抗疲勞壽命。