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滾珠絲杠精度的持續保持的技巧

發布日期:2021-9-8 10:20:42瀏覽次數:

滾珠絲杠通常用于需要準確定位的場合。高的機械效率、低的傳動扭矩和軸向游隙幾乎為零,使得滾珠絲杠成為刀具定位等應用中的重要裝置。然而,阻力和由連續工作產生的熱量可能引起很大的摩擦力和定位誤差,會很大程度上影響滾珠絲杠的精度。


在計算由滾珠絲杠本身產生的熱量時,高的工作負載時一個較大的潛在原因。通常,工作負載大約是滾珠絲杠預緊力的三倍。更大的負載需通過增加所用的滾珠絲杠裝置的尺寸或通過更大的潤滑劑冷卻能力來補償。補償熱膨脹的一種方法是對滾珠絲杠施加的一種預緊力。這是通過把絲杠軸加工成負公差尺寸來實現的。用這種方法使螺距稍微縮短,在裝配時使滾珠絲杠螺母受到壓縮。在工作溫度下絲杠膨脹裝置就正常工作。當兩個滾珠絲杠螺母一起使用時,通常用墊片隔開,預緊力由墊片厚度確定。通過用碟形彈簧代替實心墊片,可以減少滾珠絲杠的扭矩,這種彈簧允許有軸向變形從而減少了擠壓。另一個主要的阻力源,即相鄰滾珠間的摩擦力,可以通過拿掉幾個滾珠或用隔離滾珠代替其中某些滾珠的方法來減少。


在溫度較高的情況下,可將單獨的冷卻系統裝進滾珠絲杠,將空氣或油霧噴在絲杠軸上。通常,空氣冷卻更為有用,并且不會像那么損耗。冷卻也可以通過使壓力水通過空心軸滾珠絲杠的方法來進行,采用這樣的系統,滾珠絲杠的溫度幾乎不會升高。為了較大限度地減少摩擦力,隔離滾珠和承載滾珠應該相互交替。但是,某些負載和剛度要求可能需要每三個承載滾珠用一個隔離滾珠。直徑比承載滾珠稍小的隔離滾珠起惰輪的作用,他們沿和承載滾珠相反的方向旋轉,并且減少接觸摩擦。采用隔離滾珠或減少承載滾珠數目的一個不利的后果是降低了滾珠絲杠的承載能力,這需要通過減少工作負載或增加滾珠絲杠的尺寸來補償。


潤滑引起的阻力也會增加摩擦扭矩,尤其是在高速時,大多數滾珠絲杠是在遠低于5米/分的速度下使用。然而,現代機床要求的速度大于10米/分,有些系統應用的速度高達30米/分。產生較小阻力的潤滑劑類型由滾珠絲杠軸向旋轉速度確定。一般來說,轉速在500轉/分以下或移動速度在3米/分時,較好的方法使用油脂潤滑。在這種較低的速度下主要是邊界潤滑。轉速超過500轉/分,主要是油體薄膜潤滑,油是很好的潤滑劑。


在滾珠絲杠里增加摩擦的設計因素也增加扭矩,并且反過來影響定位精度。滾珠被壓緊在滾珠絲杠螺母和絲杠軸之間時,產生的楔效應是一個潛在的摩擦源。在正轉的時候,滾珠通常對著螺母擠壓;反轉時,滾珠對著絲杠軸擠壓。由于滑動摩擦系數比滾動摩擦系數大得多,楔效應大大增加了扭矩。


當滾珠絲杠在固定的角度內振動時,擠壓引起的扭矩特別麻煩。這種運動會引起振動扭矩,既使用很精細的零件也很難完全消除。然而,通過采用歌德式拱形而不采用圓弧形的滾珠溝槽或通過降低滾珠絲杠的剛度,可以把這種扭矩減到較小量。歌德式拱形具有較深的流通性較好的V形截面。

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