滾珠絲杠副動(dòng)態(tài)預(yù)緊力矩的主要影響因素

滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵功能部件，其質(zhì)量的好壞直接影響到數(shù)控機(jī)床整體的性能。無(wú)論是單螺母螺桿，還是雙螺母螺桿副，其預(yù)緊的目的都是為了消除軸向間隙，提高接觸剛度。滾珠絲杠軸的預(yù)緊力直接影響預(yù)緊力矩，進(jìn)而影響絲杠的動(dòng)、靜態(tài)剛度。在一般條件下，螺桿副預(yù)緊力小，預(yù)緊力矩也小，軸向剛度小，螺紋副磨損小。螺桿副預(yù)緊，預(yù)緊力矩大，軸向剛度也大，螺桿副磨損較大，耐久性差。

兩個(gè)規(guī)格相同的滾珠絲杠副在預(yù)緊力矩相同時(shí)，滾珠絲杠的軸向靜剛度性能較好。兩個(gè)規(guī)格相同的滾珠絲杠副的軸向靜剛度相同時(shí)，預(yù)緊扭矩的絲杠對(duì)性能較好；滾珠絲杠軸的動(dòng)態(tài)預(yù)緊力矩過(guò)大，將嚴(yán)重影響機(jī)床的使用壽命、噪聲、溫升、傳動(dòng)效率和定位精度。因此，研究滾珠絲杠軸的動(dòng)態(tài)預(yù)緊力矩并降低其波動(dòng)值具有重要意義。

滾珠絲杠在軸上受到一定的載荷和螺紋接口的約束等運(yùn)動(dòng)。如果絲杠、螺母的螺旋滾道在同一位置的表面粗糙度都很高，高速公轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的滾珠在這一點(diǎn)上的摩擦阻力會(huì)迅速增加。如果絲杠、螺母螺旋滾道的表面粗糙度在同一位置都較低，高速公轉(zhuǎn)和旋轉(zhuǎn)的滾珠此時(shí)會(huì)與現(xiàn)有滾珠產(chǎn)生強(qiáng)烈的碰撞，從而產(chǎn)生較大的噪聲。高速旋轉(zhuǎn)的滾珠會(huì)在反復(fù)沖擊中前進(jìn)，滾珠之間的相互擠壓和推動(dòng)使?jié)L珠不時(shí)滑動(dòng)，在沒(méi)有球保持架的情況下，由于極高的徑向壓力，球軸承之間的摩擦力相當(dāng)大。同時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的滾珠在進(jìn)出回程裝置時(shí)會(huì)相應(yīng)加速或減速，使?jié)L珠絲杠軸噪聲更大，發(fā)熱更嚴(yán)重。

在絲杠、鋼球、螺母組成的運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)中，絲杠、螺母的滾道可等效為兩塊不同顆粒的砂布。在螺桿副運(yùn)轉(zhuǎn)之初，絲杠、螺母兩個(gè)滾道接觸面的精度高、粗糙度好的鋼球研磨，造成摩擦磨損，使球的精度、粗糙程度變差。隨著滾珠絲杠副運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，鋼球的精度和粗糙度變差。而反過(guò)來(lái)對(duì)絲杠、螺母滾道的滾動(dòng)，也就產(chǎn)生了摩擦和磨損，從而加速了絲杠、螺帽的滾道磨傷，這是一種正反饋效應(yīng)。這只是說(shuō)粗糙度的影響，尚未涉及波紋度、精度、磨削表面的劣化層和進(jìn)出料口的回流。

一般情況下，絲杠副使用初期，螺紋滾道表面凸峰磨損較快，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的運(yùn)轉(zhuǎn)，表面接觸面積逐漸增大，磨損速度減慢。當(dāng)接觸表面粗糙凸峰減小到65%～75%時(shí)，磨損速度穩(wěn)定，初始磨損階段結(jié)束，表面粗糙度好的零件具有耐磨性。因此，要提高零件的耐磨性，就必須降低表面粗糙度值（降低粗糙值）；但是，必須指出的是，當(dāng)表面過(guò)于光滑時(shí)，由于對(duì)金屬分子的吸附作用增加，接觸面之間的潤(rùn)滑油層會(huì)被擠出來(lái)，形成干摩擦，使金屬表面受熱粘結(jié)，從而對(duì)表面造成損傷。就是說(shuō)，當(dāng)接觸面過(guò)光滑時(shí)，會(huì)增加摩擦系數(shù)，加劇磨損；試驗(yàn)表明，當(dāng)表面是最光滑的，但在適當(dāng)?shù)拇植诙葪l件下，并不能達(dá)到最小的磨損。

現(xiàn)代制造業(yè)表明，在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造和使用三個(gè)階段，設(shè)計(jì)水平?jīng)Q定了產(chǎn)品的可靠性水平，即產(chǎn)品的內(nèi)在可靠性，而制造水平是保證產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的轉(zhuǎn)換，而使用過(guò)程是產(chǎn)品可靠性能力的表現(xiàn)，三個(gè)環(huán)節(jié)的不同組合，凸顯了產(chǎn)品的可靠性水平。了解滾珠絲杠軸動(dòng)態(tài)預(yù)緊力矩產(chǎn)生的原因，掌握測(cè)量方法，如何降低滾珠絲桿的摩擦阻力，減少力矩的變化；實(shí)踐證明，有什么技術(shù)水平，就有什么樣的產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品的質(zhì)量直接反映了產(chǎn)品技術(shù)的先進(jìn)程度，改善滾珠絲杠副的加工工藝和性能是制造企業(yè)的重要任務(wù)。

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