滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)抵抗熱變形措施

關(guān)于滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的抗熱變形措施，闡述了加熱是引起滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)變形的主要因素。同時(shí)，它也是影響滾珠絲杠副定位精度和機(jī)床加工精度的主要因素。因此，找出抵抗熱變形的措施對提高進(jìn)給系統(tǒng)的定位精度和機(jī)床的加工精度具有重要意義。抵抗熱變形的措施有很多，但各有優(yōu)缺點(diǎn)，選擇時(shí)要慎重。

1、發(fā)熱量的抑制

①不要使?jié)L珠絲杠與螺母的預(yù)緊力過大。預(yù)緊就是在滾珠絲杠內(nèi)預(yù)先施加軸向載荷。其目的是消除滾珠絲杠副的軸向間隙提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛性但預(yù)緊力太大會導(dǎo)致發(fā)熱量增加。壽命減少。同時(shí)由于發(fā)熱引起的熱變形會嚴(yán)重影響滾珠絲杠副定位精度和機(jī)床的加工精度。

②采用大導(dǎo)程滾珠絲杠來減少滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速。目的是在不改變進(jìn)給速度的前提下降低轉(zhuǎn)速從而減少發(fā)熱量。導(dǎo)程值過大時(shí)增加了滾珠絲杠副的制造難度降低了滾珠絲杠副承載能力和效率使精度難以提高而且增加了伺服電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩。

2、施加強(qiáng)制冷卻

①使用空心的滾珠絲杠軸，灌注冷卻液體。

采用“空心強(qiáng)冷”技術(shù)，就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔中，對滾珠絲杠進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，保持滾珠絲杠溫度的恒定。既可以減少絲杠的重量和慣量，又可以提高絲杠轉(zhuǎn)速，提高進(jìn)給快移速度和加速的能力,減少熱影響。這里存在兩點(diǎn)難度，一是很難保證切削液恒溫，二是旋轉(zhuǎn)的絲杠與冷卻液輸送裝置之間需要?jiǎng)屿o轉(zhuǎn)換裝置。既增加了滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的復(fù)雜性，又降低了滾珠絲杠的軸向剛性。

②用潤滑油和空氣等對滾珠絲杠的外圍進(jìn)行冷卻

目的是把滾珠絲杠及周邊的熱量及時(shí)帶走，避免絲杠溫度上升。如果用空氣，可以在不影響滾珠絲杠副的前提下，只需加快滾珠絲杠副周邊的空氣的流動(dòng)，既增加對流換熱系數(shù)，即可取得良好的冷卻效果。

3、免受溫度上升造成的影響

①將滾珠絲杠預(yù)拉伸安裝。

目的是補(bǔ)償滾珠絲杠的熱膨脹并消除軸承的軸向間隙。然而，過大的軸向預(yù)拉伸力會促進(jìn)軸承發(fā)熱，降低軸承承載力，影響軸承壽命。由于滾珠絲杠在工作過程中在螺母的移動(dòng)范圍內(nèi)局部產(chǎn)生熱量，并且絲杠軸承提供的軸向力最多可以在絲杠中產(chǎn)生均勻的應(yīng)力和單位伸長率，因此預(yù)拉伸絲杠不可能補(bǔ)償熱膨脹。

②將基準(zhǔn)移動(dòng)量的目標(biāo)值設(shè)為負(fù)值

目的是補(bǔ)償由于熱膨脹和受力引起的變形。但由于環(huán)境溫度一年四季的差異和滾珠絲杠在工作過程中在螺母移動(dòng)范圍內(nèi)局部生熱的原因，這種方法也存在一定的弊端。

4、儀器檢測補(bǔ)償

通過測量螺母的實(shí)際位置直接補(bǔ)償螺母的位置誤差，這被稱為直接補(bǔ)償法。這種方法需要一個(gè)精確的位置測量系統(tǒng)，如激光干涉儀、線性光柵尺等。然而，這些系統(tǒng)非常昂貴，并且對外部條件的變化（如振動(dòng)、環(huán)境溫度變化等）過于敏感。

還可以使用了一些其他方法，如及時(shí)添加適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?，加工后零件溫度穩(wěn)定，采用導(dǎo)熱系數(shù)小的滾珠絲杠等。

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