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滚珠丝杠如何实现高速化的前景

在精度、线速度、加(减)速度都要兼顾的情况下,需要解决以下问题。   滚珠丝杠的最大工作转速不能超过产生共振的临界转速Nc。Nc与丝杠的材质、螺纹小径、两端支承方式、支承间距等因素有关。随着科学技术的

在精度、线速度、加(减)速度都要兼顾的情况下,需要解决以下问题。   滚珠丝杠的较大工作转速不能超过产生共振的临界转速Nc。Nc与丝杠的材质、螺纹小径、两端支承方式、支承间距等因素有关。随着科学技术的发展,Nc值也在?#27426;?#25552;高。   滚珠在螺纹滚道和返向装置中既通畅又可靠地循环滚动的安全转速,可用类似轴承的d0n值表示(d0为滚珠丝杠的名义?#26412;叮琻为丝杠转速)。要实现高速化,必须通过改进滚珠螺母返向装置、提高制造精度、安装精度和支承刚度来提高d0n值。现在d0n值已由70000提高到150000。   要解决高速化带来的噪声、温升与热变形。据有关试验表明:当未采取减噪、减振措施时,滚珠丝杠转速每增加1000r/min,噪声增高4~5dB(A),滚珠螺母的温度升高5~6℃。   以上三点说明:只用增加丝杠的转速来提高进给驱动速度是不明智的。   为了改善滚珠丝杠、直线导轨的加(减)速度特性,提高对运动指令的快速跟踪能力,必须提高滚珠丝杠轴系的系统刚度和丝杠副的轴向刚度,减小起动和停?#39038;?#38388;弹性变形。   要解决滚珠丝杠及周边元件在高速运行中的可靠性。   适度增大滚珠丝杠的导程Pn和螺纹头数是实现高速化的较佳选择。我国早在1989年就完成了大导程滚珠丝杠的“七?五”攻关,螺旋升角为f>9°~17°的大导程滚珠丝杠副已能批量生产。但是由于螺纹磨床传动链误差“基因”的遗传,导程越大,导程精度越难提高。因此,兼?#21496;?#24230;的需求,导程Pn的增大要适度,例如名义?#26412;?#19982;导程的匹配d0×Pn以40mm×20mm,50mm×25mm,50mm×30mm等为宜,线速度均可达到60m/min以上。而采用双头螺纹是为了增加滚珠的有效承载圈数,从而提高丝杠副的刚度和承载能力,提高滚珠螺母在高速运行中的平稳性。虽然超大导程滚珠丝杠副(f>17°)可以获得更高的线速度,但它很难满足精度和加(减)速度的要求。   对滚珠丝杠副实施双电动机驱动。用一个伺服电动机驱动滚珠丝杠轴。另一个伺服电动机以相反方向驱动由轴承支撑的滚珠螺母,这样在不增加丝杠转速的情况下,工作台的进给速度几乎可提高一倍。   当丝杠行程很长时,?#23665;?#19997;杠转动→螺母移动”的丝杠驱动方式改为“丝杠固定,螺母一边转动一边移动”的螺母驱动方式。其好处在于消除了临界转速Nc的限制,避免了长丝杠在高速转动时产生的一系列令人烦脑的问题。   采用PVD涂层改善滚珠丝杠副的摩擦特性。据有关文献介绍,在螺纹滚道、滚珠反向通道、?#26234;?#34920;面采用PVD涂层可使高速运转时的摩擦力矩降低10%左右,并明显减少?#26234;?#22312;非纯滚动的“滑移”过程中对螺纹滚道的擦伤,降低温升,提高运动的平稳性,延长使用寿命。当采用导程PA=40mm时,移动线速度可达120m/min。

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