滾珠絲杠副高速化的技術(shù)對策

滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)的主要功能部件。隨著數(shù)控機(jī)床向高速化方向發(fā)展，對機(jī)床的進(jìn)給速度提出了更高的要求。雖然目前人們?yōu)榱藢崿F(xiàn)高速進(jìn)給探索研究出直線電動機(jī)、并聯(lián)虛擬軸機(jī)床，但由于它們成本高以及技術(shù)不是很完善等問題，還沒能被廣泛接受。因而高速滾珠絲杠螺母副傳動系統(tǒng)在高速進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中仍然占主導(dǎo)地位。因此，標(biāo)準(zhǔn)絲桿設(shè)計，有必要對實現(xiàn)絲杠螺母副高速化的方法及相關(guān)問題進(jìn)行研究。

1.高速的實現(xiàn)方法

（1）加大導(dǎo)程和螺紋頭數(shù) 這就是我們常說的大導(dǎo)程滾珠絲杠副，先前的觀點是因?qū)С淘龃蟛焕谔岣邔?dǎo)程精度，而且進(jìn)給系統(tǒng)的靜剛度迅速下降，所以只適用于對定位精度要求不高的快速驅(qū)動場合。

（2）增加絲杠的旋轉(zhuǎn)速度，增加電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以提高進(jìn)給速度，標(biāo)準(zhǔn)絲桿加工廠，但是由于絲杠本身的固有頻率，因而存在臨界速度的限制。

（3）絲杠固定，螺母驅(qū)動螺母一邊轉(zhuǎn)動一邊沿固定的絲杠作軸向移動，沒有了作為轉(zhuǎn)速上限的回轉(zhuǎn)絲杠的彎曲臨界轉(zhuǎn)速。但是彎曲固有頻率在固定絲杠的情況下也必須加以考慮

（4）絲杠和螺母同時驅(qū)動。

2. 高速化引發(fā)問題的解決 對于高速機(jī)床來說，在滿足高速度的前提下，還要保證，片面地要求高速度是沒有意義的。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)在高速下長時間運行都會導(dǎo)致滾珠絲杠溫度的上升，隨之勢必產(chǎn)生滾珠絲杠的軸向熱位移，直接導(dǎo)致機(jī)床進(jìn)給軸的定位精度下降。為此，需要采取一定的措施來抑制熱位移，改善機(jī)床進(jìn)給軸的定位精度，從而提高機(jī)床的工作精度。

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分析絲桿受力：Tr14×3的梯形螺桿，外徑D=14，導(dǎo)程P=3，梯形絲桿傳動存在很大的摩擦損耗（滾珠絲桿傳動這種損耗很?。?，一般取n=40%作為有效輸出。

1、由旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動的扭矩T和推力F關(guān)系為（不計損耗，不計加速)：T=F×P/(2×Pi)=F×P/(2×3.14)；

2、如果計入啟動或停止時的加速度，假設(shè)啟動加速度a為0.1G（即0.1×9.8=0.98），那么啟動時附加的力F2=m×a (m為物體重量，a為啟動加速度)，伺服減速電機(jī)標(biāo)準(zhǔn)絲桿，F(xiàn)2產(chǎn)生的扭矩T2×40%=F2×P/(2×3.14)=m×a×P/(2×3.14)=0.0468N.m，T2=0.0468/40%=0.117N.m

3、計入損耗時T×40%=F×P/(2×Pi)=F×P/(2×3.14)=100×9.8×3×0.001/(2×3.14)=0.468 N.m，標(biāo)準(zhǔn)絲桿生產(chǎn)廠，得T=0.468/40%=1.17 N.m。

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