数控机床的核心部件滚珠丝杠
数控机床的核心部件滚珠丝杠
滚珠丝杠是数控机床进给系统核心部件之一，采用它是提高进给系统的灵敏性、定位精度和防止爬行的有效措施。滚珠丝杠的精度和各项性能直接影响数控机床的定位精度和重复定位精度，滚珠丝杠的导程误差对机床定位精度的影响比较明显。根据滚珠丝杠的及驱动点击进行计算，并对滚珠丝杠的各项指标进行了校核，同时利用有限元法对滚珠丝杠的实体模型进行简化研究，通过对计算结果的对比分析及其尺寸参数的灵敏度进行分析，建立一个简化合理且相近的实际模型。滚珠丝杠的受力、热特性等进行分析，计算滚珠丝杠预拉伸安装的合理预拉伸量。利用有限元计算滚珠丝杠，在工作工程中不发生反向间隙的临界轴向载荷和临界加速度以及不同惯性下的变形，同时让滚珠丝杠两端固定在有28um预拉伸安装条件下的变形情况，为补偿滚珠丝杠的变形提高机床定位精度。
数控技术是机械加工技术、电子技术、计算机技术、自动控制技术、监控监测技术等多学科紧密结合的技术。数控机床可以保证产品达到极高的加工精度和稳定的加工质量，操作工程易于实现自动化，生产效率高，生产准备周期短，可以节省大量专用工艺设备，特别是在适应机械产品更新迭代、小批量、多品种生产方面。而加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统以及计算机集成制造系统是数控发展的趋势。
滚珠丝杠作为新型螺旋传动元件得到广泛的应用，它具有长寿命、高刚性、高效率、高灵敏度、无间隙的特点。滚珠丝杠的传动效率可以达到85%-98%，是普通滑动丝杆过得二到四倍，滚珠丝杠的动静摩擦系数相差不大，采用它是提高进给灵敏性、定位精度和防止爬行的有效措施。目前的数控机床的进给系统，滚珠丝杠是其核心部件，他的精度和各项性能直接影响数控机床的定位精度和重复定位精度，进而影响数控机床的加工精度。
滚珠丝杠进给系统的动态特性受机械间隙、丝杠的扭转刚度、螺距周期误差、摩擦以及惯性的影响。它们的存在，增加了工作台运动对CMC指令的反应时间。此外，这些元件还容易磨损，必须对其进行定期维护，这将进一步降低它们的精度和工作可靠性。另外，当工作台行程较长时，细长的丝杠刚性较差，进给系统的动态性能会大大降低。而且传统的旋转电机带动滚珠丝杠的进给传动方案，因为工作台的惯性以及受螺母丝杠本身结构的限制，其进给单元的进给速度一般小于20-30m/min，加速度很难突破。但在我国，主要的进给系统仍然是传统的滚珠丝杆进给系统占主导地位，所以针对我国机床行业的发展状况看来，对滚珠丝杆进给系统的定位精度和传动精度的研究，仍是摆在我们面前的一个首要任务，仍然具有重大意义。
随着高速加工技术的不断发展，这种“旋转伺服电机+滚珠丝杠”传动方式的弊端不断表现出来。电机输出的旋转运动需经过联轴器、滚珠丝杠、螺母等一系列中间传动和变换环节，才能变为工作得直线运动。由于中间传动环节存在，使得整个传动系统的刚度降低，启动和制动初期的能耗都用在克服中间环节的弹性变形上。数控加床、加工中心、CIMS等高科技技术的迅猛发展，对滚珠丝杠的精度及其各项性能指标提出越来越高的要求。所以需研究滚珠丝杠的进给系统，特别是滚珠丝杠工作过程中变形规律，提高定位精度，使我国机床达到成本低精度高，对我国机床行业乃至整个制造业的发展有很大意义。
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