滾珠絲杠溫升產(chǎn)生的精度影響
滾珠絲杠溫升產(chǎn)生的精度影響
滾珠絲杠在傳動(dòng)過程中存在很多誤差，包括滾珠絲杠自身的制造誤差、熱變形誤差、受力變形誤差、安裝誤差等。大量研究表明，熱誤差是影響高速機(jī)床加工精度的主要因素之一。約占機(jī)床誤差的40-70%。熱誤差產(chǎn)生的過程為：發(fā)熱部件產(chǎn)生熱量，熱量通過接觸面向周圍傳遞，最終導(dǎo)致機(jī)床關(guān)鍵部件變形，從而產(chǎn)生誤差。
精密滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床的關(guān)鍵部件，滾珠絲杠的定位精度直接影響到整個(gè)加工精度。在實(shí)際使用過程中，不同的轉(zhuǎn)速將會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠產(chǎn)生不同的溫度變化，直接影響到滾珠絲杠的定位精度。
由于摩擦磨損的存在，滾珠絲杠系統(tǒng)在運(yùn)行過程中會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的溫度變化。當(dāng)滾珠絲杠發(fā)熱量與熱量損失達(dá)到不平衡時(shí)，可認(rèn)為系統(tǒng)達(dá)到平衡溫度。滾珠絲杠的發(fā)熱量主要由運(yùn)行過程中的摩擦產(chǎn)生的，包括兩個(gè)熱源，軸承運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生熱、滾珠絲杠運(yùn)動(dòng)生熱。滾珠絲杠的熱量以熱量以熱傳遞的形式散失在周圍的空氣中。
為了防止和減少熱變形誤差的方法有三種：降低熱源；控制熱流；熱穩(wěn)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的主要熱源是螺母的移動(dòng)速度、潤滑劑的使用情況以及零件間的裝配關(guān)系。滾珠 絲杠的熱變形誤差是影響滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的主要因素，所以滾珠絲杠的熱特性分析是高速高精度機(jī)床必須要考慮的關(guān)鍵技術(shù)。
滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，主要熱源是螺母的移動(dòng)引起的摩擦生熱和軸承的旋轉(zhuǎn)摩擦生熱。影響此摩擦生熱的主要因素包括螺母的移動(dòng)速度、潤滑劑在使用情況以及零件間的裝配關(guān)系等。雖然機(jī)床的切割熱產(chǎn)生機(jī)床內(nèi)部且發(fā)熱量很大，但切削熱對(duì)滾珠絲杠的進(jìn)給系統(tǒng)影響很小，而且切削熱能夠及時(shí)被切削和冷卻液帶走。
為了補(bǔ)償滾珠絲杠熱變形對(duì)滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)定位精度的影響，常常采用預(yù)拉伸滾珠絲杠的方法。滾珠絲杠的預(yù)拉伸通過滾珠絲杠兩端螺紋部分的鎖緊螺母的預(yù)緊達(dá)到的，相當(dāng)于給滾珠絲杠的支撐軸承添加預(yù)負(fù)荷，其主要目的是：提高滾珠絲杠的旋轉(zhuǎn)精度；提高滾珠絲杠的剛性；補(bǔ)償滾珠絲杠的熱膨脹；抑制滾追絲杠的振動(dòng)和異常噪音發(fā)出；防止流動(dòng)體的滑動(dòng)；決定滾動(dòng)體的位置。
因?yàn)轭A(yù)拉伸力的大小會(huì)影響軸承的壽命，并導(dǎo)致機(jī)床結(jié)構(gòu)變形，所以預(yù)拉伸力的大小必須合理選取。預(yù)拉伸力的大小會(huì)影響軸承的發(fā)熱：預(yù)拉伸力變大，會(huì)使軸承發(fā)熱量增加，使?jié)櫥驼扯冉档?，影響潤滑油功效。同時(shí)發(fā)熱量增大也會(huì)影響滾珠絲杠的熱變形，降低滾珠絲杠的定位精度，始終影響機(jī)床的加工精度。
發(fā)熱量的抑制不要使?jié)L珠絲杠與螺母的預(yù)緊力過大，預(yù)緊就是滾珠絲杠內(nèi)，預(yù)先施加的軸向載荷。其目的就是消除滾珠絲杠的軸向間隙，提高滾珠絲杠的軸向接觸剛性，但預(yù)緊力太大，會(huì)影響發(fā)熱增加，減少壽命。由于發(fā)熱引起的熱變形會(huì)嚴(yán)重影響滾珠絲絲杠的定位精度。可以采用大導(dǎo)程滾珠絲杠來減少滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，在改變進(jìn)給速度相同的前提下，轉(zhuǎn)速下降，從而減少發(fā)熱量。
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