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滚珠丝杠精度的持续保持的技巧

发布日期:2021-9-8 10:20:42浏览次数:

滚珠丝杠通常用于需要准确定位的场合。高的机械效率、低的传动扭矩和轴向游隙几乎为零,使得滚珠丝杠成为刀具定位等应用中的重要装置。然而,阻力和由连续工作产生的热量可能引起很大的摩擦力和定位误差,会很大程度上影响滚珠丝杠的精度。


在计算由滚珠丝杠本身产生的热量时,高的工作负载时一个较大的潜在原因。通常,工作负载大约是滚珠丝杠预紧力的三倍。更大的负载需通过增加所用的滚珠丝杠装置的尺寸或通过更大的润滑剂冷却能力来补偿。补偿热膨胀的一种方法是对滚珠丝杠施加的一种预紧力。这是通过把丝杠轴加工成负公差尺寸来实现的。用这种方法使螺距稍微缩短,在装配时使滚珠丝杠螺母受到压缩。在工作温度下丝杠膨胀装置就正常工作。当两个滚珠丝杠螺母一起使用时,通常用垫片隔开,预紧力由垫片厚度确定。通过用碟形弹簧代替实心垫片,可以减少滚珠丝杠的扭矩,这种弹簧允许有轴向变形从而减少了挤压。另一个主要的阻力源,即相邻滚珠间的摩擦力,可以通过拿掉几个滚珠或用隔离滚珠代替其中某些滚珠的方法来减少。


在温度较高的情况下,可将单独的冷却系统装进滚珠丝杠,将空气或油雾喷在丝杠轴上。通常,空气冷却更为有用,并且不会像那么损耗。冷却也可以通过使压力水通过空心轴滚珠丝杠的方法来进行,采用这样的系统,滚珠丝杠的温度几乎不会升高。为了较大限度地减少摩擦力,隔离滚珠和承载滚珠应该相互交替。但是,某些负载和刚度要求可能需要每三个承载滚珠用一个隔离滚珠。直径比承载滚珠稍小的隔离滚珠起惰轮的作用,他们沿和承载滚珠相反的方向旋转,并且减少接触摩擦。采用隔离滚珠或减少承载滚珠数目的一个不利的后果是降低了滚珠丝杠的承载能力,这需要通过减少工作负载或增加滚珠丝杠的尺寸来补偿。


润滑引起的阻力也会增加摩擦扭矩,尤其是在高速时,大多数滚珠丝杠是在远低于5米/分的速度下使用。然而,现代机床要求的速度大于10米/分,有些系统应用的速度高达30米/分。产生较小阻力的润滑剂类型由滚珠丝杠轴向旋转速度确定。一般来说,转速在500转/分以下或移动速度在3米/分时,较好的方法使用油脂润滑。在这种较低的速度下主要是边界润滑。转速超过500转/分,主要是油体薄膜润滑,油是很好的润滑剂。


在滚珠丝杠里增加摩擦的设计因素也增加扭矩,并且反过来影响定位精度。滚珠被压紧在滚珠丝杠螺母和丝杠轴之间时,产生的楔效应是一个潜在的摩擦源。在正转的时候,滚珠通常对着螺母挤压;反转时,滚珠对着丝杠轴挤压。由于滑动摩擦系数比滚动摩擦系数大得多,楔效应大大增加了扭矩。


当滚珠丝杠在固定的角度内振动时,挤压引起的扭矩特别麻烦。这种运动会引起振动扭矩,既使用很精细的零件也很难完全消除。然而,通过采用歌德式拱形而不采用圆弧形的滚珠沟槽或通过降低滚珠丝杠的刚度,可以把这种扭矩减到较小量。歌德式拱形具有较深的流通性较好的V形截面。

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