滾珠絲杠的精度和各項性能直接影響數(shù)控機(jī)床的定位
滾珠絲杠的精度和各項性能直接影響數(shù)控機(jī)床的定位
滾珠絲杠是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)的核心部件，采用滾珠絲杠是提高系統(tǒng)靈敏度、定位精度和防止爬行的有效措施。滾珠絲杠的精度和各項性能直接影響數(shù)控機(jī)床的定位精度和重復(fù)定位精度，特別是滾珠絲杠的導(dǎo)程誤差對加床定位精度的影響最為明顯。數(shù)控技術(shù)是機(jī)械加工技術(shù)、電子技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、自動控制技術(shù)、監(jiān)控監(jiān)測技術(shù)等多 學(xué)科緊密結(jié)合的新技術(shù)。數(shù)控技術(shù)保證產(chǎn)品達(dá)到極高的加工精度和穩(wěn)定加工質(zhì)量，操作過程易于實現(xiàn)自動化，生產(chǎn)效率高，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，可以大大的節(jié)省專用工藝設(shè)備，特別是在適應(yīng)機(jī)械產(chǎn)品更新?lián)Q代、小批量、多種產(chǎn)品生產(chǎn)方面。而加工中心，柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)以及計算機(jī)集成制造系統(tǒng)是數(shù)控發(fā)展的必然趨勢。
數(shù)控機(jī)床的精度指標(biāo)主要有加工精度、定位精度和重復(fù)定位精度，其中加工精度是數(shù)控機(jī)床追求最終的精度，是衡量數(shù)控機(jī)床工作性能的非常重要的精度指標(biāo)，而數(shù)控機(jī)床的加工精度受到數(shù)控機(jī)床、裝配精度、伺服系統(tǒng)性能、工藝參數(shù)及外界環(huán)境等因素的影響。隨著對數(shù)控機(jī)床加工的要求不斷提高，如何提高數(shù)控機(jī)床加工精度將成為機(jī)床研究的重點(diǎn)研究方向。
滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)特性受到機(jī)械間隙、絲杠的扭轉(zhuǎn)剛度、螺距周期誤差、摩擦以及慣性的影響。他們的存在，增加了工作臺運(yùn)動對CNC指令的反應(yīng)時間。此外，這些元件還容易磨損，必須對其進(jìn)行定期的維護(hù)，這將進(jìn)一步降低滾珠絲杠的精度和工作可靠性。另外，當(dāng)工作臺行程較長時，細(xì)長的絲杠剛性較差，進(jìn)給系統(tǒng)的動態(tài)性能會大大降低。而且傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)擊帶動滾珠絲杠的進(jìn)給傳動方案，因為工作臺的慣性以及受螺母絲杠本身結(jié)構(gòu)的限制，其進(jìn)給速度一般小于20~30m/min，加速度很難突破1g。但在我國主要的進(jìn)給系統(tǒng)仍然是傳統(tǒng)的滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)占主導(dǎo)地位。
滾珠絲杠在傳動過程中存在很多的誤差，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。大量的研究表明，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)床總誤差的40%~70%。熱變形誤差產(chǎn)生的過程為：發(fā)熱部位產(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)節(jié)部件變形，從而產(chǎn)生誤差。與之相對的，防止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。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的主要熱源是螺母的移動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速度、潤滑劑的使用情況以及零件之間的裝配關(guān)系。
隨著數(shù)控機(jī)床、加工中心、CIMS等高科技技術(shù)的迅猛發(fā)展，對滾珠絲杠的精度及其各項性能指標(biāo)提出了越來越高的要求。所以研究滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)，特別是滾珠絲杠的工作過程中的變形規(guī)律，提高定位精度，使我國機(jī)床達(dá)到低成本精度對我國機(jī)床行業(yè)有著很多的作用。
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