數控機床的核心部件滾珠絲杠
數控機床的核心部件滾珠絲杠
滾珠絲杠是數控機床進給系統核心部件之一，采用它是提高進給系統的靈敏性、定位精度和防止爬行的有效措施。滾珠絲杠的精度和各項性能直接影響數控機床的定位精度和重復定位精度，滾珠絲杠的導程誤差對機床定位精度的影響比較明顯。根據滾珠絲杠的及驅動點擊進行計算，并對滾珠絲杠的各項指標進行了校核，同時利用有限元法對滾珠絲杠的實體模型進行簡化研究，通過對計算結果的對比分析及其尺寸參數的靈敏度進行分析，建立一個簡化合理且相近的實際模型。滾珠絲杠的受力、熱特性等進行分析，計算滾珠絲杠預拉伸安裝的合理預拉伸量。利用有限元計算滾珠絲杠，在工作工程中不發生反向間隙的臨界軸向載荷和臨界加速度以及不同慣性下的變形，同時讓滾珠絲杠兩端固定在有28um預拉伸安裝條件下的變形情況，為補償滾珠絲杠的變形提高機床定位精度。
數控技術是機械加工技術、電子技術、計算機技術、自動控制技術、監控監測技術等多學科緊密結合的技術。數控機床可以保證產品達到極高的加工精度和穩定的加工質量，操作工程易于實現自動化，生產效率高，生產準備周期短，可以節省大量專用工藝設備，特別是在適應機械產品更新迭代、小批量、多品種生產方面。而加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統以及計算機集成制造系統是數控發展的趨勢。
滾珠絲杠作為新型螺旋傳動元件得到廣泛的應用，它具有長壽命、高剛性、高效率、高靈敏度、無間隙的特點。滾珠絲杠的傳動效率可以達到85%-98%，是普通滑動絲桿過得二到四倍，滾珠絲杠的動靜摩擦系數相差不大，采用它是提高進給靈敏性、定位精度和防止爬行的有效措施。目前的數控機床的進給系統，滾珠絲杠是其核心部件，他的精度和各項性能直接影響數控機床的定位精度和重復定位精度，進而影響數控機床的加工精度。
滾珠絲杠進給系統的動態特性受機械間隙、絲杠的扭轉剛度、螺距周期誤差、摩擦以及慣性的影響。它們的存在，增加了工作臺運動對CMC指令的反應時間。此外，這些元件還容易磨損，必須對其進行定期維護，這將進一步降低它們的精度和工作可靠性。另外，當工作臺行程較長時，細長的絲杠剛性較差，進給系統的動態性能會大大降低。而且傳統的旋轉電機帶動滾珠絲杠的進給傳動方案，因為工作臺的慣性以及受螺母絲杠本身結構的限制，其進給單元的進給速度一般小于20-30m/min，加速度很難突破。但在我國，主要的進給系統仍然是傳統的滾珠絲桿進給系統占主導地位，所以針對我國機床行業的發展狀況看來，對滾珠絲桿進給系統的定位精度和傳動精度的研究，仍是擺在我們面前的一個首要任務，仍然具有重大意義。
隨著高速加工技術的不斷發展，這種“旋轉伺服電機+滾珠絲杠”傳動方式的弊端不斷表現出來。電機輸出的旋轉運動需經過聯軸器、滾珠絲杠、螺母等一系列中間傳動和變換環節，才能變為工作得直線運動。由于中間傳動環節存在，使得整個傳動系統的剛度降低，啟動和制動初期的能耗都用在克服中間環節的彈性變形上。數控加床、加工中心、CIMS等高科技技術的迅猛發展，對滾珠絲杠的精度及其各項性能指標提出越來越高的要求。所以需研究滾珠絲杠的進給系統，特別是滾珠絲杠工作過程中變形規律，提高定位精度，使我國機床達到成本低精度高，對我國機床行業乃至整個制造業的發展有很大意義。
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