数控冲床高速滚珠丝杠副传动系统
发布者：卓东机械 发布时间：2013/6/28 8:52:57
传统数控冲床进给系统因刚度低、惯量大、传动效率低、传动误差大、机械传动链结构复杂，难以获得高的进给速度和加速度，无法满足高速机床的加工要求。针对传统进给系统存在的问题，世界上许多国家的研究单位和生产厂家对高速数控冲床的新型进给系统进行了系统的研究，开发出若干种适用于高速数控冲床的新型进给系统。目前，在高速切削机床上实现高速进给运动主要有两种途径，即采用滚珠丝杠传动和直线电机传动。滚珠丝杠与直线电机驱动的性能比较见表8-30
(1)高速滚珠丝杠副传动系统
由于直线电机存在价格昂贵、控制系统复杂、强磁对人体造成危害以及发热等缺点，在近期尚难以普及，所以，滚珠丝杠副仍是高速驱动的优先选择。目前，国外大部分高速加工中心仍使用滚珠丝杠副。日本马扎克公司在FF660机床上使用滚珠丝杠副，数控冲床快速移动速度达到80m/min，加速度达到1. 5g。
高速驱动时的滚珠丝杠副存在噪声、温升、精度等问题，噪声产生的原因主要有滚珠在循环回路中的流畅性、滚珠之间的碰撞、攘道的粗糙度、丝杠的弯曲等。温升原因主要是由滚珠与丝杠、螺母、反向器之间的摩擦及滚珠之间的摩擦引起的。解决方法可从滚珠丝杠副的结构设计以及通过合理的工艺等方法使滚珠丝杠副适应高速驱动的要求，具体措施如下。
①丝杠采用中空结构，并进行预拉伸处理，以改善滚珠与滚道的接触等提高丝杠副的刚度。
②在保证足够刚度的前提下，增大丝杠螺母的导程和螺纹头数，是提高滚珠丝杠螺母副的直线运动速度的有效途径，日本NSK公司已开发出公称直径×导程为15mmX40mm、16mmX50mm、20mmX60mm、25mmX80mm的超大导程滚珠丝杠副，快速进给速度可达到180m/min。
①强制冷却。将冷却液通入空心丝杠内部进行强制循环冷却，减少高速滚珠丝杠副的发热，保证滚珠丝杠副系统的精度。
④对螺母结构进行特殊设计，如适当减少滚珠直径、钢珠采用空心结构、将滚珠链中的钢珠按大小间隔排列等。
⑤采用陶瓷材料(如灿灿)制造滚珠，利用其优异的机械物理性能，降低高速滚珠丝杠副传动系统的温升和噪声。
⑥对螺母预加载荷进行自适应控制。
⑦采用螺母旋转、丝杠不动的运动形式，可消除丝杠临界转速的限制，避免了长丝杠在高速转动时所产生的一系列问题。
③采用双伺服电机分别驱动丝杠和螺母。当两个电机转速相同、转向相反时，在不增加丝枉转速时，可提高被驱动部件的进给速度一倍。
