数控机床滚珠丝杠的改进方法
随着机电一体化技术的广泛推广，机床加工精度越来越高。精密滚珠丝杠副正以其优越的性能在数控设备和其他先进设备中得到广泛的应用。Kaiyun电子体育 系以机床驱动装置之用途为主体发展的。其开发的目的在于实现机床高速化、高精度化以及其顺畅性。
滚珠丝杠副工作原理及特点：滚珠丝杠螺母机构，在丝杠和螺母之间放入适量的滚珠来使丝杠与螺母之间由滑动摩擦变为滚动摩擦的丝杠传动。滚珠丝杠副在机械传动中作用，可以将旋转运动变为直线运动，也可以将直线运动变为旋转运动。
滚珠丝杠副与传统丝杠副相比较，它以滚动摩擦代替滑动摩擦，因此具有以下特点：摩擦损失小，传动效率高。磨损小、寿命长。轴向刚度高。摩擦阻尼小、运动平稳。不能自锁，具有传动的可逆性。高速化机床用滚珠丝杠副随着机床的高速、高精度化，对高速滚珠丝杠副的技术要求不断增大。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。因此提高驱动速度的途径有两条:其一是提高丝杠的转速，其二是采用大导程。提高转速n要受dn值的限制(d为滚珠丝杠的公称直径)，当n增大时，d就减小。根据资料显示，国外的公司生产的滚珠丝杠副的dn值已经能够达到200000，但是，过分提高转速会引起丝杠发热，共振等不利影响。而且d太小也会造成系统刚性差、易变形，从而影响了加工精度。为提高dn值，必须对滚珠丝杠副结构进行改进。
导程P过大时，不仅增加了滚珠丝杠副的制造难度，精度难以提高，降低丝杠副的承载能力，而且也增加了伺服电机的启动力矩。因此为了兼具高速化及高精度化，必须能取得转速与导程之平衡，两个方面要综合起来加以考虑。因此滚珠丝杠高速回转能力之提高，也就益发重要了。高速滚珠丝杠副的循环方式，高速滚珠丝杠副的导程较大，所以采用外循环插管式的结构形式。这种结构由于回程道的制造简单，转折较平缓、顺利而便于滚珠返回，目前在各种机床应用广泛，常制成单列或双列的回程道结构形式。滚珠丝杠副轴向间隙调整和预紧方式，消除滚珠丝杠螺母的间隙和对其预紧，对于实现高速高精度传动十分必要。
常用的几种间隙调整和预紧方式的优缺点:
(1)螺母垫片式的优点是只加垫片，结构简单可靠，刚性好，装卸方便。但是因为调整需修磨垫片，工作中不能随时调整。所以此种方法只适用于一般精度的机构。
(2)双螺母螺纹式特点是结构简单，可随时调整，且较方便。但预紧力须由用户自调，较难控制，准确性和可靠性均较差，而且易于松动，轴向尺寸长，调整的轴向位移量不太精确。
(3)双螺母齿差式的特点是调整精确可靠，定位精度高，但是结构较复杂。
(4)单螺母变位螺距自预紧式特点是结构简单，尺寸紧凑，价格低廉。但调整不便。现在广泛采用的预紧形式都有一个缺点，就是在工作中，不能直接测量预紧力。而是通过测量动态预紧拉力矩而间接确定，因而不能随时精确地补偿因磨损而增大的间隙，不能保证稳定的精度。故需要采用一种新的调隙和预紧方式。
连续可调预紧装置，滚珠丝杠副传动间隙主要是指轴向间隙，即丝杠和螺母无相对转动时，丝杠和螺母之间的最大轴向窜动量除了本身结构的间隙之外，在施加轴向载荷之后，还包括弹性变形所造成的窜动量。当滚珠丝杠反向转动时，将产生空回误差，从而影响传动精度和降低了滚珠丝杠副的刚度。因此在对轴向间隙和轴向刚度有严格要求的精密滚珠丝杠副中，必须采取消除轴向间隙和提高轴向刚度的措施。
双螺母垫片式调隙方式，为了消除轴向间隙，施加预紧力与不施加预紧力情况下，滚珠丝杠螺母的弹性位移曲线比较，可以看出施加的载荷恰好为预紧力的三倍时，施加了预紧力的滚珠丝杠的刚性为没有施加预紧力的滚珠丝杠的2倍，而弹性位移为没有施加预紧力的滚珠丝杠的二分之一。
把预紧后的弹性变形量控制在一定范围内，不但能消除间隙。减少误差，而且还能提高进给精度和定位精度。但过大的预加载荷将增加摩擦阻力，降低传动效率，并使寿命大为缩短。如何能易于控制，精确的调整轴向位移量是我们要解决的问题。
连续可调预紧装置构成，连续可调预紧装置就是压电陶瓷传感器和压电陶瓷驱动器的结合。连续可调预紧装置主要以压电陶瓷为基础。压电陶瓷在电场作用下产生的形变量很小，最多不超过本身尺寸的千万分之一，但是别小看这微小变化，基于这个原理制作的精确控制机构—压电陶瓷驱动器。
由于压电陶瓷应变所需电场强度高，极限应变小，因此压电陶瓷驱动器经常采用导电聚合物粘结的多层压电陶瓷片叠加方式，这些叠加块为了扩大横截面积还可并排使用，采用叠加方式不但使压电陶瓷片可以做得很薄，从而降低驱动器所需的电压，而且还使驱动器位移增加。将数个叠层的压电陶瓷片均匀的安装在具有弹性伸缩的封装盒内。这个压电驱动器能随时调整轴向间隙，并且具有刚度高、体积小和调整距离长等优点。
连续可调装置应用，此装置对双螺母进行预紧，可以用来测量预紧的合力和双螺母内的轴向力，以达到控制预紧力的目的。在没有舒服信号电流的情况下首先给整个装置一个基本的预紧力，大小约为最大的工作载荷的三分之一。预紧力保证驱动器顺换的情况下，系统也可以正常地向前进给。
已基本的预紧力为起点，根据加工状况运行状况，在计算机程序中利用信号电流预紧所需预紧力，通过驱动器的伸张和收缩而进行控制。使预紧力处于受控状态，从而易于控制，精确的调整轴向位移量。
预紧力的可控性是滚珠丝杠以理想的预紧力工作基础，在减少预紧力是。摩擦能量急剧减少，可使系统发热小、摩擦少喝疲劳寿命增加。而且，也可以通过增加预紧力，超过基本预紧力的一定程度，已获得所需要的扭转及磨损可以引起预紧力的变化，继而可以引起预紧力的变化，继而可以引起动态预紧力矩的变化，这方面影响就可以通过控制预紧力而得以补偿，从而提高数控机床的定位精度。
连续可调预紧装置在滚珠丝杠中具有广泛应用前景。尽管目前它在滚珠丝杠中得应用研究还处于初级阶段，还存在着这样那样需要解决的问题，如压电陶瓷应变小，质脆和供电电压高，但我们坚信。在通过不断地理论研究和应用实践，一定会不断解决问题，最终为连续可调预紧装置在滚珠丝杠中广泛应用另辟蹊径。
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