滚珠丝杠进给系统抗热变形措施

随着科学技术的进步和数控技术的发展，对机床的精度要求越来越高，误差及其补偿技术的研究已引起人们的广泛关注。人们的关注。在研究中投入了大量的工作，并取得了一定的成果。其中，关于滚珠丝杠变形误差的研究越来越多。例如，国防科技大学苏世平博士在博士论文中对滚珠丝杠的进给系统和滚珠丝杠的微观特性进行了深入细致的研究。文献等国外学者对滚珠丝杠的高精度、变形、误差控制和跟踪等问题进行了大量研究。随着滚珠丝杠副应用的普及和人们对高精度要求的提高，将带动越来越多的学者进行深入研究。

发热是导致滚珠丝杠进给系统变形的主要因素，同时也是影响滚珠丝杠副定位精度和机床加工精度的主要因素。因此，找出抵抗热变形的措施，对提高进给系统的定位精度和机床的加工精度具有重要意义。抵抗热变形的措施有很多，但各有优缺点，选择时一定要慎重。

1、抑制发热

①滚珠丝杠和螺母的预紧力不要过大。

预压是预先对滚珠丝杠副施加轴向载荷。目的是消除滚珠丝杠副的轴向游隙，提高滚珠丝杠副的轴向接触刚度，但预紧力过大，会导致发热量增加，寿命减少。同时，热量引起的热变形会严重影响滚珠丝杠副的定位精度和机床的加工精度。

②采用大导程滚珠丝杠，降低滚珠丝杠的转速。

目的是在不改变进给速度的情况下降低转速，从而减少发热。当导程过大时，增加了滚珠丝杠副的制造难度，降低了滚珠丝杠副的承载能力和效率，难以提高精度，增加了伺服电机的启动扭矩。

2、强制冷却

①使用空心滚珠丝杠轴，倒入冷却液

使用“空心强制冷却”技术，即恒温切削液通入空心孔内螺丝冷却球，迫使丝杠冷却以保持滚珠丝杠副的温度恒定。它不仅可以减轻丝杠的重量和惯性，还可以提高丝杠的速度，提高快速进给速度和加速能力，减少热冲击。这里有两个难点，一是难以保证切削液的恒温，二是旋转在丝杠和冷却剂输送装置之间需要一个静态和动态转换装置。它不仅增加了滚珠丝杠进给系统的复杂性，而且降低了滚珠丝杠的轴向刚度。

②用润滑油和空气冷却滚珠丝杠的周边。

目的是及时带走滚珠丝杠及其周围的热量，避免丝杠温升。如果使用空气，在不影响滚珠丝杠副的前提下，只需要加快滚珠丝杠副周围的空气流动，既增加了对流传热系数，又达到了很好的冷却效果.

3、避免温升的影响

①预拉伸滚珠丝杠安装

目的是补偿滚珠丝杠的热膨胀，消除轴承的轴向游隙。但过大的轴向预紧力会促使轴承发热，降低轴承的承载能力，影响轴承的使用寿命。由于滚珠丝杠在运行过程中在螺母运动范围内会产生局部热量，而丝杠轴承所提供的轴向力最多只能在丝杠中产生均匀的应力和单位伸长率，因此预紧丝杠补偿热膨胀是不可能的。

②将基准移动量的目标值设为负值

以补偿热膨胀和应力引起的变形，但这种方法也存在一定的弊端，因为全年环境温度的差异以及工作过程中滚珠丝杠在螺母运动范围内的局部发热。

4、仪器检测补偿

通过测量螺母的实际位置直接补偿螺母的位置误差，称为直接补偿法。这种方法需要一个精确的位置测量系统，如激光干涉仪、线性光栅尺等。然而，这些系统非常昂贵，而且对外部条件的变化过于敏感，如振动、环境温度的变化等。

还有一些其他的方法，如按时加入适当的润滑剂，待温度稳定后再加工零件，使用导热系数低的滚珠丝杠等。