高速加工是面向21世紀(jì)的一項高新技術(shù),它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征,在航天航空、汽車工業(yè)、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來越廣泛的應(yīng)用,并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益,是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。為了實現(xiàn)高速加工,首先要有高速數(shù)控機(jī)床。高速數(shù)控機(jī)床必須同時具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng),才能實現(xiàn)材料切削過程的高速化。為了實現(xiàn)高速進(jìn)給,國內(nèi)外有關(guān)制造廠商不斷采取措施,提高滾珠螺桿的高速性能。主要措施有:
1適當(dāng)加大螺桿的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導(dǎo)程滾珠螺桿名義直徑與導(dǎo)程的匹配為:40mm×20mm,50mm×25mm,50mm×30mm等,其進(jìn)給速度均可達(dá)到60m/min以上。為了提高滾珠絲桿的剛度和承載能力,大導(dǎo)程滾珠螺桿一般采用雙頭螺紋,以提高滾珠的有效承載圈數(shù)。
2改進(jìn)結(jié)構(gòu),提高滾珠運動的流暢性。改進(jìn)滾珠循環(huán)反向裝置,優(yōu)化回珠槽的曲線參數(shù),采用三維造型的導(dǎo)珠管和回珠器,真正做到沿著內(nèi)螺紋的導(dǎo)程角方向?qū)L珠引進(jìn)螺母體中,使?jié)L珠運動的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至最小。
3采用“空心強冷”技術(shù)。高速滾珠螺桿在運行時由于摩擦產(chǎn)生高溫,造成螺桿的熱變形,直接影響高速機(jī)床的加工精度。采用“空心強冷”技術(shù),就是將恒溫切削液通入空心絲桿的孔中,對滾珠螺桿進(jìn)行強制冷卻,保持滾珠副溫度的恒定。這個措施是提高中、大型滾珠螺桿高速性能和工作精度的有效途徑。
4對于大行程的高速進(jìn)給系統(tǒng),可采用螺桿固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動方式。此時,螺母一邊轉(zhuǎn)動、一邊沿固定的螺桿作軸向移動,由于絲桿不動,可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制,避免了細(xì)長滾珠螺桿高速運轉(zhuǎn)時出現(xiàn)的種種問題。螺母慣性小、運動靈活,可實現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。
5進(jìn)一步提高滾珠螺桿的制造質(zhì)量。通過采用上述種種措施后,可在一定程度上克服傳統(tǒng)滾珠螺桿存在的一些問題。其最大快速移動速度可達(dá)60m/min,個別情況下甚至可達(dá)90m/min,加速度可達(dá)15m/s2。由于滾珠螺桿歷史悠久、工藝成熟、應(yīng)用廣泛、成本較低,因此在中等載荷、進(jìn)給速度要求并不十分高、行程范圍不太大小于4～5m的一般高速。
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