滚珠丝杠副车削加工及磨损特性
滚珠丝杠副车削加工及磨损特性
滚珠丝杠副是数控装备的核心部件之一，其可将丝杠或螺母的旋转运动转换为沿丝杠轴向的直线运动，也可将直线运动转换为旋转运动。与接触螺旋面间存在较大滑动摩擦阻力的滑动螺旋传动不同，滚珠丝杠副将滚珠置于丝杠和螺母滚道之间，运动时克服数值较低且占主要地位的滚动摩擦，所需驱动力矩仅为滑动丝杠的三分之一。由于滚珠丝杠副具有定位精度好、传动效率高、可靠性高、使用寿命长等优点，被普遍使用在数控机床的进给系统中传递力和运动，是数控机床的关键功能部件，尤其在有特殊工况要求的场合（如重载机械、航空航天），滚珠丝杠副起到不可替代的作用。滚珠丝杠副精度保持性是指在规定条件和时间下精度保持在某一精度等级的能力。滚珠丝杠副的精度保持性问题直接影响到自身乃至作为其配置，载体的数控机床的使用寿命与性能优劣，严重制约了我国高档数控机床的自主研制与生产。滚珠丝杠副的精度损失主要是由磨损造成的，精度保持性很大程度上取决于磨损，因此需要建立磨损与精度损失之间的关系。由于滚珠丝杠副结构封闭且滚道为螺旋形，导致其精度保持性问题的研究要比轴承复杂很多，已公开滚珠丝杠副精度保持性相关研究成果较少。因此迫切需要对滚珠丝杠副精度特性进行理论研究，同时也需要从滚珠丝杠副的加工方面入手，改进丝杠副的精度和性能。
车削属于初加工，目前国内加工螺纹大部分还是利用车削的方式，这种方式最大的难点就是很难保证进给量的精度，丝杠的行程误差通常也会由于车削时的系统误差带来。旋风切削相比传统的车削加工技术，具有刀具冷却性好、生产效率高等诸多优点。利用旋风铣的加工方式，相比传统的车削加工，螺纹精度和丝杠螺纹外滚道表面粗糙度可以大大改善。冷挤压是把待加工工件放入模具中，在室温下通过压力机将待加工工件挤压使其产生塑性变形而制造成型的一种加工方式。滚珠丝杠螺纹滚道的冷轧加工成形过程主要是在摩擦力与压力的作用下将金属棒滚轧进丝杠的加工区域，从而产生塑性变形。
滚珠丝杠副的精度损失主要是由磨损造成的，根据磨损机理的不同，磨损可分为磨粒磨损、粘着磨损、腐蚀磨损等几种形式。滚珠丝杠副在运行过程中可能会出现多种磨损形式。初始阶段，滚道与滚珠的接触面比较光滑，仅存在粘着磨损，丝杠副的精度损失也比较缓慢；随着粘着磨损的进行，丝杠副表面有金属颗粒脱落，出现磨粒磨损；脱落后形成的新的金属表面在润滑介质和高温的作用下可能会发生电化学反应，从而造成腐蚀磨损。
到这个阶段，丝杠的磨损量已急剧加大。另外，丝杠副在长期的循环接触应力的作用下，滚道表面可能有细微裂纹滋生，造成接触表面材料的剥落，发生疲劳磨损。综上，滚珠丝杠副的精度损失是在磨损作用下的一个复杂过程，精度损失过程可能受多种磨损形式的影响。但是，在滚珠丝杠副磨损量急剧加大前，精度损失主要发生在丝杠副的粘着磨损阶段，即粘着磨损是其精度下降的根本原因。
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