數控沖床高速滾珠絲杠副傳動系統
發布者：卓東機械 發布時間：2013/6/28 8:52:57
傳統數控沖床進給系統因剛度低、慣量大、傳動效率低、傳動誤差大、機械傳動鏈結構復雜，難以獲得高的進給速度和加速度，無法滿足高速機床的加工要求。針對傳統進給系統存在的問題，世界上許多國家的研究單位和生產廠家對高速數控沖床的新型進給系統進行了系統的研究，開發出若干種適用于高速數控沖床的新型進給系統。目前，在高速切削機床上實現高速進給運動主要有兩種途徑，即采用滾珠絲杠傳動和直線電機傳動。滾珠絲杠與直線電機驅動的性能比較見表8-30
(1)高速滾珠絲杠副傳動系統
由于直線電機存在價格昂貴、控制系統復雜、強磁對人體造成危害以及發熱等缺點，在近期尚難以普及，所以，滾珠絲杠副仍是高速驅動的優先選擇。目前，國外大部分高速加工中心仍使用滾珠絲杠副。日本馬扎克公司在FF660機床上使用滾珠絲杠副，數控沖床快速移動速度達到80m/min，加速度達到1. 5g。
高速驅動時的滾珠絲杠副存在噪聲、溫升、精度等問題，噪聲產生的原因主要有滾珠在循環回路中的流暢性、滾珠之間的碰撞、攘道的粗糙度、絲杠的彎曲等。溫升原因主要是由滾珠與絲杠、螺母、反向器之間的摩擦及滾珠之間的摩擦引起的。解決方法可從滾珠絲杠副的結構設計以及通過合理的工藝等方法使滾珠絲杠副適應高速驅動的要求，具體措施如下。
①絲杠采用中空結構，并進行預拉伸處理，以改善滾珠與滾道的接觸等提高絲杠副的剛度。
②在保證足夠剛度的前提下，增大絲杠螺母的導程和螺紋頭數，是提高滾珠絲杠螺母副的直線運動速度的有效途徑，日本NSK公司已開發出公稱直徑×導程為15mmX40mm、16mmX50mm、20mmX60mm、25mmX80mm的超大導程滾珠絲杠副，快速進給速度可達到180m/min。
①強制冷卻。將冷卻液通入空心絲杠內部進行強制循環冷卻，減少高速滾珠絲杠副的發熱，保證滾珠絲杠副系統的精度。
④對螺母結構進行特殊設計，如適當減少滾珠直徑、鋼珠采用空心結構、將滾珠鏈中的鋼珠按大小間隔排列等。
⑤采用陶瓷材料(如燦燦)制造滾珠，利用其優異的機械物理性能，降低高速滾珠絲杠副傳動系統的溫升和噪聲。
⑥對螺母預加載荷進行自適應控制。
⑦采用螺母旋轉、絲杠不動的運動形式，可消除絲杠臨界轉速的限制，避免了長絲杠在高速轉動時所產生的一系列問題。
③采用雙伺服電機分別驅動絲杠和螺母。當兩個電機轉速相同、轉向相反時，在不增加絲枉轉速時，可提高被驅動部件的進給速度一倍。
