滾珠絲杠進給系統(tǒng)抗熱變形措施

隨著科學(xué)技術(shù)的進步和數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，對機床的精度要求越來越高，誤差及其補償技術(shù)的研究已引起人們的廣泛關(guān)注。人們的關(guān)注。在研究中投入了大量的工作，并取得了一定的成果。其中，關(guān)于滾珠絲杠變形誤差的研究越來越多。例如，國防科技大學(xué)蘇世平博士在博士論文中對滾珠絲杠的進給系統(tǒng)和滾珠絲杠的微觀特性進行了深入細致的研究。文獻等國外學(xué)者對滾珠絲杠的高精度、變形、誤差控制和跟蹤等問題進行了大量研究。隨著滾珠絲杠副應(yīng)用的普及和人們對高精度要求的提高，將帶動越來越多的學(xué)者進行深入研究。

發(fā)熱是導(dǎo)致滾珠絲杠進給系統(tǒng)變形的主要因素，同時也是影響滾珠絲杠副定位精度和機床加工精度的主要因素。因此，找出抵抗熱變形的措施，對提高進給系統(tǒng)的定位精度和機床的加工精度具有重要意義。抵抗熱變形的措施有很多，但各有優(yōu)缺點，選擇時一定要慎重。

1、抑制發(fā)熱

①滾珠絲杠和螺母的預(yù)緊力不要過大。

預(yù)壓是預(yù)先對滾珠絲杠副施加軸向載荷。目的是消除滾珠絲杠副的軸向游隙，提高滾珠絲杠副的軸向接觸剛度，但預(yù)緊力過大，會導(dǎo)致發(fā)熱量增加，壽命減少。同時，熱量引起的熱變形會嚴重影響滾珠絲杠副的定位精度和機床的加工精度。

②采用大導(dǎo)程滾珠絲杠，降低滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速。

目的是在不改變進給速度的情況下降低轉(zhuǎn)速，從而減少發(fā)熱。當(dāng)導(dǎo)程過大時，增加了滾珠絲杠副的制造難度，降低了滾珠絲杠副的承載能力和效率，難以提高精度，增加了伺服電機的啟動扭矩。

2、強制冷卻

①使用空心滾珠絲杠軸，倒入冷卻液

使用“空心強制冷卻”技術(shù)，即恒溫切削液通入空心孔內(nèi)螺絲冷卻球，迫使絲杠冷卻以保持滾珠絲杠副的溫度恒定。它不僅可以減輕絲杠的重量和慣性，還可以提高絲杠的速度，提高快速進給速度和加速能力，減少熱沖擊。這里有兩個難點，一是難以保證切削液的恒溫，二是旋轉(zhuǎn)在絲杠和冷卻劑輸送裝置之間需要一個靜態(tài)和動態(tài)轉(zhuǎn)換裝置。它不僅增加了滾珠絲杠進給系統(tǒng)的復(fù)雜性，而且降低了滾珠絲杠的軸向剛度。

②用潤滑油和空氣冷卻滾珠絲杠的周邊。

目的是及時帶走滾珠絲杠及其周圍的熱量，避免絲杠溫升。如果使用空氣，在不影響滾珠絲杠副的前提下，只需要加快滾珠絲杠副周圍的空氣流動，既增加了對流傳熱系數(shù)，又達到了很好的冷卻效果.

3、避免溫升的影響

①預(yù)拉伸滾珠絲杠安裝

目的是補償滾珠絲杠的熱膨脹，消除軸承的軸向游隙。但過大的軸向預(yù)緊力會促使軸承發(fā)熱，降低軸承的承載能力，影響軸承的使用壽命。由于滾珠絲杠在運行過程中在螺母運動范圍內(nèi)會產(chǎn)生局部熱量，而絲杠軸承所提供的軸向力最多只能在絲杠中產(chǎn)生均勻的應(yīng)力和單位伸長率，因此預(yù)緊絲杠補償熱膨脹是不可能的。

②將基準移動量的目標值設(shè)為負值

以補償熱膨脹和應(yīng)力引起的變形，但這種方法也存在一定的弊端，因為全年環(huán)境溫度的差異以及工作過程中滾珠絲杠在螺母運動范圍內(nèi)的局部發(fā)熱。

4、儀器檢測補償

通過測量螺母的實際位置直接補償螺母的位置誤差，稱為直接補償法。這種方法需要一個精確的位置測量系統(tǒng)，如激光干涉儀、線性光柵尺等。然而，這些系統(tǒng)非常昂貴，而且對外部條件的變化過于敏感，如振動、環(huán)境溫度的變化等。

還有一些其他的方法，如按時加入適當(dāng)?shù)臐櫥瑒?，待溫度穩(wěn)定后再加工零件，使用導(dǎo)熱系數(shù)低的滾珠絲杠等。