數(shù)控沖床高速滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)
發(fā)布者：卓東機(jī)械 發(fā)布時(shí)間：2013/6/28 8:52:57
傳統(tǒng)數(shù)控沖床進(jìn)給系統(tǒng)因剛度低、慣量大、傳動(dòng)效率低、傳動(dòng)誤差大、機(jī)械傳動(dòng)鏈結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以獲得高的進(jìn)給速度和加速度，無(wú)法滿足高速機(jī)床的加工要求。針對(duì)傳統(tǒng)進(jìn)給系統(tǒng)存在的問(wèn)題，世界上許多國(guó)家的研究單位和生產(chǎn)廠家對(duì)高速數(shù)控沖床的新型進(jìn)給系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究，開(kāi)發(fā)出若干種適用于高速數(shù)控沖床的新型進(jìn)給系統(tǒng)。目前，在高速切削機(jī)床上實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)主要有兩種途徑，即采用滾珠絲杠傳動(dòng)和直線電機(jī)傳動(dòng)。滾珠絲杠與直線電機(jī)驅(qū)動(dòng)的性能比較見(jiàn)表8-30
(1)高速滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)
由于直線電機(jī)存在價(jià)格昂貴、控制系統(tǒng)復(fù)雜、強(qiáng)磁對(duì)人體造成危害以及發(fā)熱等缺點(diǎn)，在近期尚難以普及，所以，滾珠絲杠副仍是高速驅(qū)動(dòng)的優(yōu)先選擇。目前，國(guó)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(jī)床上使用滾珠絲杠副，數(shù)控沖床快速移動(dòng)速度達(dá)到80m/min，加速度達(dá)到1. 5g。
高速驅(qū)動(dòng)時(shí)的滾珠絲杠副存在噪聲、溫升、精度等問(wèn)題，噪聲產(chǎn)生的原因主要有滾珠在循環(huán)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)以及通過(guò)合理的工藝等方法使?jié)L珠絲杠副適應(yīng)高速驅(qū)動(dòng)的要求，具體措施如下。
①絲杠采用中空結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行預(yù)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(dǎo)程和螺紋頭數(shù)，是提高滾珠絲杠螺母副的直線運(yùn)動(dòng)速度的有效途徑，日本NSK公司已開(kāi)發(fā)出公稱(chēng)直徑×導(dǎo)程為15mmX40mm、16mmX50mm、20mmX60mm、25mmX80mm的超大導(dǎo)程滾珠絲杠副，快速進(jìn)給速度可達(dá)到180m/min。
①?gòu)?qiáng)制冷卻。將冷卻液通入空心絲杠內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制循環(huán)冷卻，減少高速滾珠絲杠副的發(fā)熱，保證滾珠絲杠副系統(tǒng)的精度。
④對(duì)螺母結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊設(shè)計(jì)，如適當(dāng)減少滾珠直徑、鋼珠采用空心結(jié)構(gòu)、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(yōu)異的機(jī)械物理性能，降低高速滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)的溫升和噪聲。
⑥對(duì)螺母預(yù)加載荷進(jìn)行自適應(yīng)控制。
⑦采用螺母旋轉(zhuǎn)、絲杠不動(dòng)的運(yùn)動(dòng)形式，可消除絲杠臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了長(zhǎng)絲杠在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的一系列問(wèn)題。
③采用雙伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)絲杠和螺母。當(dāng)兩個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)速相同、轉(zhuǎn)向相反時(shí)，在不增加絲枉轉(zhuǎn)速時(shí)，可提高被驅(qū)動(dòng)部件的進(jìn)給速度一倍。
