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我国精密滚珠丝杠实现高速化需要解决的问题和若干建议2

发表时间:2017-04-18 11:47

我国精密滚珠丝杠实现高速化需要解决的问题和若干建议


  

3 提高工艺水平和制造质量是高速化的关键


生产流程中的关键工序实现CNC化,包括CNC车削中心、CNC丝杠磨床、CNC内螺纹磨削中心、CNC中频淬火设备等。CNC丝杠磨床不但可获得很高的导程精度、双头螺纹的分度精度,还可自动补偿由于砂轮磨损导致丝杠中径尺寸的变化,而这恰恰是高速传动要求全行程内预紧力矩和刚度稳定所需要的。在CNC内螺纹磨削中心上滚珠螺母一次安装完成内螺纹滚道和装配基面的精磨,这将大大提高丝杠副在主机上的安装精度,使高速传动更加平稳。采用CNC砂轮修正器或金刚滚轮可对大螺旋升角的双圆弧齿形进行矫正,可获得高精度的滚道截形,使滚珠与滚道的适应度fr处于最佳状态,从而提高接触刚度,改善滚珠在快速滚动时的流畅性。如果再对螺纹滚道抛光或超精研抛,滚道表面粗糙度可达尺Ra0.040.08μm,滚珠与滚道的吻合度可提高20%左右,可大大降低高速运行时的噪声,增加疲劳强度。


为了确保高速运行时的安全和可靠性,要从冷热工艺入手严格控制产品的内在质量,首先要严格控制原材料的品质,其次要在冷热加工的全过程实施“小变形无裂纹”工艺。采用CNC中频淬火工艺既能达到硬度和硬化层深度的要求,还可减少淬火过程中的弯曲和轴向变形,使丝杠全长上硬度均布。对滚珠螺母实施光亮(真空)淬火不但可减小变形、避免淬裂倾向,还能改善硬化层的质量,提高疲劳寿命。


对于空心滚珠丝杠,采用BAT内排屑深孔钻和DF双喷油深孔钻系统,能够满足高速滚珠丝杠对深孔的直线度、粗糙度以及与外圆同轴度的要求。


为提高滚珠丝杠副的初始接触刚度,避免在工作中预紧力丢失,高速滚珠丝杠副在零件装配后的加载跑合应比一般产品要求更严格,跑合时间应更长。


4 周边元部件


线性伺服进给系统的高速化是一个系统工程。丝杠副支承刚度和安装精度对提高临界转速Nc、改善运动平稳性、降低噪声有不可忽视的作用。为了减小运动惯性,应减小运动部件的数量和质量,采用高强度合金铝、碳素纤维增强塑料等实现高速运动部件的轻量化。周边的滚动直线导轨副、滚动轴承等亦应满足高速化的要求。唯其如此,在高速伺服电动机的驱动下,滚珠丝杠副轴系才能获得高速、高效的预期效果。


5 充实检测手段、强化试验研究


我国即将加人WTO,我国精密高速滚珠丝杠副起步较晚,面对国际大市场的竞争,产品要创新、工艺水平要提高、产品质量更要过硬。滚珠丝杠的制造企业要迅速改变只注意产品产量、产值,不重视新产品的性能试验研究的局面。不但要对高速滚珠丝杠副的定位精度、噪声、温升、加()速度、动态刚度等进行试验研究,更要大力开展可靠性的试验研究,此乃占领市场的关键。


应该指出,在滚珠丝杠副的国际标准IS03408-1?2?3-1992、我国标准GB/T17587.13-1998和其他各国的标准中,均未给出产品的可靠性指标。但国外名牌生产厂家都有一整套产品性能试验和检测仪器,为了提高产品的市场竞争力,还制定了高于公认标准的内控标准。这是值得我们借鉴的。


滚珠丝杠副的功能从最初的“敏捷省能传动”到“精密定位”,再从“大导程高速驱动”到“精密高速型”,是产品升级换代质的飞跃。在线性伺服高速驱动领域中,当对性能价格比、切削加工时间与空行程时间的比例、加减速出现的频率等进行综合分析后,考虑到节能和环保,人们更加关注精密高速滚珠丝杠副的发展。


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