滾珠絲杠溫升產(chǎn)生的精度影響
滾珠絲杠在傳動過程中存在很多誤差,包括滾珠絲杠自身的制造誤差、熱變形誤差、受力變形誤差、安裝誤差等。大量研究表明,熱誤差是影響高速機(jī)床加工精度的主要因素之一。約占機(jī)床誤差的40-70%。熱誤差產(chǎn)生的過程為:發(fā)熱部件產(chǎn)生熱量,熱量通過接觸面向周圍傳遞,最終導(dǎo)致機(jī)床關(guān)鍵部件變形,從而產(chǎn)生誤差。精密滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件,滾珠絲杠的定位精度直接影響到整個加工精度。在實(shí)際使用過程中,不同的轉(zhuǎn)速將會導(dǎo)致滾珠絲杠產(chǎn)生不同的溫度變化,直接影響到滾珠絲杠的定位精度。
由于摩擦磨損的存在,滾珠絲杠系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會產(chǎn)生相應(yīng)的溫度變化。當(dāng)滾珠絲杠發(fā)熱量與熱量損失達(dá)到不平衡時,可認(rèn)為系統(tǒng)達(dá)到平衡溫度。滾珠絲杠的發(fā)熱量主要由運(yùn)行過程中的摩擦產(chǎn)生的,包括兩個熱源,軸承運(yùn)動產(chǎn)生熱、滾珠絲杠運(yùn)動生熱。滾珠絲杠的熱量以熱量以熱傳遞的形式散失在周圍的空氣中。
為了防止和減少熱變形誤差的方法有三種:降低熱源;控制熱流;熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的主要熱源是螺母的移動速度、潤滑劑的使用情況以及零件間的裝配關(guān)系。滾珠 絲杠的熱變形誤差是影響滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的主要因素,所以滾珠絲杠的熱特性分析是高速高精度機(jī)床必須要考慮的關(guān)鍵技術(shù)。
滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng),主要熱源是螺母的移動引起的摩擦生熱和軸承的旋轉(zhuǎn)摩擦生熱。影響此摩擦生熱的主要因素包括螺母的移動速度、潤滑劑在使用情況以及零件間的裝配關(guān)系等。雖然機(jī)床的切割熱產(chǎn)生機(jī)床內(nèi)部且發(fā)熱量很大,但切削熱對滾珠絲杠的進(jìn)給系統(tǒng)影響很小,而且切削熱能夠及時被切削和冷卻液帶走。
為了補(bǔ)償滾珠絲杠熱變形對滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的影響,常常采用預(yù)拉伸滾珠絲杠的方法。滾珠絲杠的預(yù)拉伸通過滾珠絲杠兩端螺紋部分的鎖緊螺母的預(yù)緊達(dá)到的,相當(dāng)于給滾珠絲杠的支撐軸承添加預(yù)負(fù)荷,其主要目的是:提高滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)精度;提高滾珠絲杠的剛性;補(bǔ)償滾珠絲杠的熱膨脹;抑制滾追絲杠的振動和異常噪音發(fā)出;防止流動體的滑動;決定滾動體的位置。
因?yàn)轭A(yù)拉伸力的大小會影響軸承的壽命,并導(dǎo)致機(jī)床結(jié)構(gòu)變形,所以預(yù)拉伸力的大小必須合理選取。預(yù)拉伸力的大小會影響軸承的發(fā)熱:預(yù)拉伸力變大,會使軸承發(fā)熱量增加,使?jié)櫥驼扯冉档?,影響潤滑油功效。同時發(fā)熱量增大也會影響滾珠絲杠的熱變形,降低滾珠絲杠的定位精度,始終影響機(jī)床的加工精度。
發(fā)熱量的抑制不要使?jié)L珠絲杠與螺母的預(yù)緊力過大,預(yù)緊就是滾珠絲杠內(nèi),預(yù)先施加的軸向載荷。其目的就是消除滾珠絲杠的軸向間隙,提高滾珠絲杠的軸向接觸剛性,但預(yù)緊力太大,會影響發(fā)熱增加,減少壽命。由于發(fā)熱引起的熱變形會嚴(yán)重影響滾珠絲絲杠的定位精度??梢圆捎么髮?dǎo)程滾珠絲杠來減少滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速,在改變進(jìn)給速度相同的前提下,轉(zhuǎn)速下降,從而減少發(fā)熱量。