解决滚珠丝杠温升误差

解决滚珠丝杠温升误差

滚珠丝杠副的传动过程中存在很多误差，包括滚珠丝杠副本身的制造误差、热变形误差、受力变形误差、安装误差等。研究表明，热误差是影响高速机床加工精度的主要因素之一，约占机床总误差的40%～70%。热变形误差的过程是：发热部位产生热量，热量通过接触面向周围传递，最终导致机床关键部位变形，产生误差。

相应地，防止和减少热变形误差的方法有以下三种：①减少热源；②控制热流；③热稳定结构设计。滚珠丝杠进给系统的主要热源是螺母运动产生的摩擦热和轴承的旋转摩擦热，影响这种摩擦生热的主要因素包括螺母的移动速度、润滑剂的使用以及零件之间的装配关系。滚珠丝杠的热变形误差是影响滚珠丝杠进给系统定位精度的主要因素。因此，滚珠丝杠的热分析是高速、高精度机床必须考虑的关键技术。

热量从一个物体的一部分传递到另一个物体，或从一个物体传递到另一个与之接触的物体，就变成了热传导。在热传导理论中，不考虑物质的粒子结构，而是将其视为连续介质。一般物体内各点的温度在热传导过程中随各点的位置和时间而变化，在任何时刻，所有点的温度值的总和称为温度场。温度场，如果其温度随时间变化，则称为瞬态温度场；如果其温度不随时间变化，则称为稳态温度场。如果温度场的温度值随三个位置坐标变化，则称为空间温度场；如果温度在平面内仅随两个位置坐标变化，则称为平面温度场。

为了补偿滚珠丝杠的热变形对滚珠丝杠进给系统定位精度的影响，常采用预拉伸滚珠丝杠的方法。滚珠丝杠的预紧是通过滚珠丝杠两端螺纹部位的锁紧螺母预紧来实现的，相当于给滚珠丝杠的支撑轴承增加了预紧力。

主要用途有：①提高滚珠丝杠的旋转精度②提高滚珠丝杠的刚性③补偿滚珠丝杠的热膨胀④抑制滚珠丝杠的振动和异响及旋转滑动⑥确定位置的滚动体。

因为预紧力的大小会影响轴承的寿命并引起机床结构的变形，所以必须合理选择预紧力的大小。从对流传热系数对滚珠丝杠最大温升和热膨胀的影响来看，对流传热系数越小，最高温度和热膨胀的变化率越大。因此，为保证滚珠丝杠的性能在加工过程中低温升、热膨胀量低，应尽可能提高滚珠丝杠与周围环境的对流传热系数。但是，滚珠丝杠进给系统中直接有效的方法是加快滚珠丝杠周围的空气流动，降低环境温度。