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滾珠絲杠精度損失的分析

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瀏覽:- 發(fā)布日期:2023-02-15 10:10:06【

滾珠絲杠精度損失的分析

 滾珠絲杠可實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)之間轉(zhuǎn)換,是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的關(guān)鍵功能部件,一方面,滾珠絲杠的精度保持性決定了工作性能和使用壽命,也直接影響了使用滾珠絲杠的作為運(yùn)動(dòng)傳遞部件的機(jī)床性能。另一方面,工業(yè)對(duì)高精度滾珠絲杠的需求越來越多,促使?jié)L珠絲杠的發(fā)展。滾珠絲杠的精度損失主要與滾珠-絲杠和滾珠-螺母接觸面上的磨損有關(guān),而磨損也是預(yù)緊力降低的原因。雖然可以通過調(diào)整預(yù)緊結(jié)構(gòu),使?jié)L珠絲杠的預(yù)緊力回到初始水平,然如果精度損失超過極限值,將被判定為精度失效。
 如果這種被判定為精度失效的滾珠絲杠被繼續(xù)使用,滾珠絲杠將失去其可靠性和安全性。因此,提出一種可以計(jì)算出滾珠絲杠精度損失、預(yù)測(cè)精度變化趨勢(shì)的計(jì)算方式非常必要的。為了研究滾珠絲杠精度損失的規(guī)律,首先分析了滾珠絲杠精度損失機(jī)理,為后續(xù)精度損失計(jì)算方法提供依據(jù);后面再滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)學(xué)特性分析的基礎(chǔ)上,結(jié)合滾珠絲杠的滾珠與滾道之間滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)、彈性變形、家畜特性及預(yù)緊力與摩擦力矩的關(guān)系,針對(duì)雙螺母預(yù)緊式滾珠絲杠的受力特點(diǎn),對(duì)滾珠絲杠精度損失進(jìn)行計(jì)算。
 滾珠絲杠精度損失主要是由,磨損造成的,根據(jù)磨損機(jī)理的不同,磨損可分為磨粒磨損、黏著磨損、腐蝕磨損幾種方式。滾珠絲杠在運(yùn)行過程中可能會(huì)出現(xiàn)多種磨損形式。初始階段:滾道與滾柱的接觸面比較光滑,僅存在黏著磨損,滾珠絲杠的精度損失也比較緩慢;隨著黏著磨損進(jìn)行,滾珠絲杠表面有金屬顆粒脫落,出現(xiàn)磨粒磨損;脫落后形成新的金屬表面在潤(rùn)滑介質(zhì)和溫度的下可能會(huì)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),從而造成腐蝕磨損。到這一個(gè)階段,滾珠絲杠的磨損量已經(jīng)急劇加大。另外,滾珠絲杠長(zhǎng)期的循環(huán)接觸應(yīng)力的作用下,滾道表面可能在細(xì)微裂紋滋生,造成接觸表面材料的剝落,疲勞磨損。
 滾珠絲杠的精度損失是在磨損作用下的一個(gè)復(fù)雜過程,精度損失過程可能受多種磨損的影響。但是,在滾珠絲杠磨損量急劇加大前,精度損失過程可能受多種磨損形式的影響。但是,滾珠絲杠磨損量急劇加大前,精度損失主要發(fā)生在滾珠絲杠黏著磨損階段,即黏著磨損是其精度持續(xù)下降的根本原因。
黏著磨損是指由于黏著效應(yīng)形成的黏著節(jié)點(diǎn)發(fā)生剪切斷裂,被剪切材料脫落成磨屑的一類磨損。黏著磨損從微觀角度可表述為:滾珠絲杠的接觸表面存在很多接觸峰,實(shí)際接觸面積只有表觀面積的0.01-0.1%,當(dāng)滾珠在滾道中運(yùn)動(dòng)時(shí),接觸峰間相互擠壓,接觸峰點(diǎn)的表面壓力迅速增大,并產(chǎn)生1000℃以上的瞬現(xiàn)溫度;由于摩擦的體積遠(yuǎn)大于接觸點(diǎn),一旦脫離接觸,峰點(diǎn)的溫度便迅速下降,一般局部高溫持續(xù)時(shí)間只有幾毫秒;摩擦表面處于這種狀態(tài)下,潤(rùn)滑油膜等表面將發(fā)生破裂,使接觸峰點(diǎn)產(chǎn)生黏著,隨后滑動(dòng)中黏著節(jié)點(diǎn)被破壞;即黏著磨損是一種黏著、破壞、再黏著的交替過程。滾珠絲杠的接觸表面在這種交替過程中,精度逐漸喪失直至超過規(guī)定的精度指標(biāo)范圍。
 理論認(rèn)為磨損量與滑動(dòng)距離和法向載荷成正比,在摩擦中軟質(zhì)材料的屈服極限成反比,因此對(duì)于精度損失機(jī)床需要進(jìn)行必要的溫度計(jì)算和受力分析。另外,滾珠絲杠在使用時(shí),為了消除軸向間隙引起的空回誤差,常采用雙螺母預(yù)緊的結(jié)構(gòu)。雙螺母墊片式預(yù)緊結(jié)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、裝卸方便、工作可靠、剛性好等優(yōu)勢(shì),應(yīng)用較為廣泛。

 

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