滚珠丝杠螺母优化

滚珠丝杠螺母优化

随着数控机床的发展，对高速滚珠丝杠轴的需求越来越大。而高速滚珠丝杠副是精密滚珠丝杠副与大导程滚珠丝杠副性能的综合，所以设计要合理选择丝杠对的丝杠转速和丝杠导程。一般高速滚珠丝杠导程较大，如采用内循环结构，反向尺寸较大，轴承滚珠会减少，切球时高速运动流畅性差；因此，内循环方式不适合高速滚珠丝杠轴外循环插管型或端盖型。同时，要使滚珠丝杠轴达到高速，还需要解决以下问题：

滚珠丝杠轴的振动和噪声，高速时滚珠丝杆产生的噪声主要是由于导气管进出口（插管外循环）的滚珠碰撞和滚珠之间的摩擦引起的。在循环过程中钢球的反向点设计是非常重要的，它直接影响到钢球振动以及与导向管的碰撞，所以应合理选择反向角度，产生噪声的主要原因是球球在整个循环回路中运动不顺畅，螺杆滚道表面的形状和表面质量都会影响滚珠的流动。此外，为了降低球与球之间的碰撞和摩擦所产生的噪声，人们受到滚动轴承的启发，还设计了带有滚珠保持架的高速滚珠丝杠轴，为了降低滚珠丝杠轴的振动和噪声，除了合理设计倒钩点外，提高滚珠丝杠的整体质量非常重要。例如，螺杆螺距误差分布不仅影响定位精度，而且影响螺杆副的动态摩擦力矩，进而影响螺杆工作的发热和噪声；螺母反推器滚道廓形的精度及其相对于螺母内滚道的位置，将直接影响到滚珠循环的顺畅性，对减少滚珠进出反向器的冲击起着决定性的作用。

滚珠丝杠轴的强度和刚度，只有在瞬间达到高速行驶，在瞬间准出高速直线运动才有意义，即运动的加（减）速要高。在这种情况下，滚珠丝杠副往往受到很大的冲击，如果没有足够的强度和刚度，就会产生较大的变形，影响定位精度。因此，不仅要求有合理的结构设计，还要合理安排热处理工艺，消除内应力，提高基体强度，从而提高螺杆的承载能力和刚性，满足高速驱动的要求。

滚珠丝杠轴的温升问题是高速运转后不可避免的问题。众所周知，滚珠丝杠轴是一个细长的零件，温升引起的热伸长非常明显，这将极大地影响定位精度和摩擦力矩。降低滚珠丝杠副温升的方法是降低其发热量或增加其散热量，对丝杠副施加预拉力可以吸收部分热量，这是一种减少热量的方法；增加散热量的有效方法是进行强制冷却，也就是使螺杆中空，使冷却液通过中空螺杆将是一种较好的结构，以减少在高速驱动中的温升。此外，滚珠丝杠轴的热变形预测和补偿的闭环反馈系统，台湾学者对滚珠丝杠传动系统的热变形进行了深入的研究。

总之，要排除滚珠丝杠副轴螺母故障，应首先掌握滚珠丝杆螺母副的工作原理，然后根据现象判断其发生的原因，最后检查相关部件的状态、位置、外观，本着由简到难、由外而内，这样就可以排除故障，提高数控机床的使用寿命和工作效率。