影响滚珠丝杠温升的原因及处理方式

影响滚珠丝杠温升的原因及处理方式

滚珠丝杠运行时，温度升高会影响机械传动系统的精度，尤其是高速、高精度的机械。以下因素影响滚珠丝杠的温升温升的因素基本上就是这三个：滚珠丝杠的预压力、润滑及预张力。

预压力的影响：为了避免机械传动系统的任何失步，提高螺母的刚度是非常重要的。但是，要提高螺母的刚性，螺母的预压力必须达到一定的水平。对螺母施加预压力会增加螺纹的摩擦扭矩，增加工作时的温升。

重载预压为动荷载的8%；6%~8%的中间预压；4%~6%的轻型预压；轻载预压小于4%，最大预压不超过动载荷的10%，以获得最佳寿命和较低的温升效果。

润滑的影响：润滑油的选择直接影响滚珠丝杠滚珠丝杠的温升，必须用润滑油或润滑脂来润滑。一般情况下，建议使用轴承润滑油作为滚珠丝杠油，锂皂基润滑脂作为润滑脂。机油粘度的选择取决于运行速度、工作温度和负载。表明油的粘度、工作温度和温升之间的关系与自润滑滚珠样条的原理相同。

气温上升对滚珠丝杠的影响不仅限于此，当工况为高转速低负荷时，最好选择低粘度的油。在低负荷时，建议使用高粘度的油。一般来说，建议使用粘度指数范围为32~68 CST(ISO VG 32~68)的40高速(DIN 51519)润滑油；低速时推荐润滑油40，粘度指数范围90 cSt(ISO VG 90)以上。应用于高速重载时，必须通过强制冷却来降低温度，通过空心滚珠丝杠引入冷却油可以达到冷却效果。

预张力的影响：当滚珠丝杠温度升高时，热应力效应会拉长滚珠丝杠，使滚珠丝杠长度不稳定。伸长率可以用M40公式计算，可以通过预拉伸来补偿。预张力补偿的目标值是图纸上标记的负T值。

过大的预张力会烧坏支撑轴承，建议使用小于5的预张力值，但如果滚珠丝杠直径超过50mm， 则不适合预张力。滚珠丝杠的大直径需要大的预张力，这导致支撑轴承过热和烧毁。建议以3左右的温升作为补偿值T的基准(螺杆每1000mm-0.02~0.03mm)，不同的应用需要不同的T值。

根据丝杠的温升及温升长度变化量 AL来适当地调整滚珠丝杠的预压，推荐数控机床用滚珠丝杠的预压应选择为其动负荷的 5%-7%为宜。要补偿由热变形引起的定位误差，通过测量机床某些主要部位温升和影响定位精度的热变形量的关系推算出热变形误差修正量,进行实施补偿。进行实施补偿丝杠导致的变化可改变丝杠的转速，适当地增大滚珠丝杠副导程，可达到增大移动速度、降低丝杠转速以及降低温升的目的。

采用中空的滚珠丝杠，将低温冷却液通入中空滚珠丝杠内部进行强制冷却循环，降低温升，另外中空丝杠还有助于减小丝杠高速运转时产生的惯性，增加丝杠的扭曲刚度，增加使用寿命。

采用润滑油作润滑剂，尽量不采用润滑脂要保证充分地供油，达到更好的润滑目的以提高耐用磨性及传动效率，另外要搞好滚珠丝杠副的密封及防护装置。适当地对滚珠丝杠实施预拉量，一般以温升的 1/3-1/4 为预拉量。丝杠两端当采用双重支承考虑到滚珠丝杠在运转过程中有冲击振动的影响，因此设计丝杠时应尽量选用有较高运转系数的丝杠。

暖机达到操作温度后再进行加工操作；减少滚珠丝杠螺母的失动量，因为温升导致丝杠失动量增大，要减少失动量就要在丝杠装配时预加载荷，增大丝杠轴径来减小丝杠弹性形变。

实践表明，以上措施对解决由温升引起的滚珠丝杠热变形是非常有效的，它保证了机床加工产品的精度，因此在滚珠丝杠的设计与应用中具有广泛的推广价值。