




滚珠丝杠在数控机床中的几种状态形式, 滚珠丝杠副作为数控机床的进给传动链,其装配形式和精度决定了数控机床的定位精度,也影响着进给轴插补运行的平稳性。滚珠丝杠副安装形式及受力,数控机床进给轴常见的丝杠支撑有如下几种形式:
1、一端固定——一端自由
丝杠一端固定,另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力,这种支承方式用于行程小的短丝杠或者用于全闭环的机床,因为这种结构的机械定位精度是不可靠的,特别是对于长径比大的丝杠(滚珠丝杠相对细长),热变性是很明显的,1.5m长的丝杠在冷、热的不同环境下变化0.05~0.10mm是很正常的。但是由于他的结构简单,安装调试方便,许多机床仍然采用这种结构,但是必须加装光栅,采用全闭环反馈。
2、一端固定——另一端支承
丝杠一端固定,另一端支承。固定端同时承受轴向力和径向力;支承端只承受径向力,而且能作微量的轴向浮动,可以减少或避免因丝杠自重而出现的弯曲,同时丝杠热变形可以自由的向一端伸长。这种结构使用广泛,目前国内中小型数控车床、立式加工中心等均采用这种结构。
3、两端固定
丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力,这种支承方式,可以对丝杠施加适当的预紧力,提高丝杠支承刚度,可以部分补偿丝杠的热变形。
滚珠丝杆的工作原理:
在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽,当它们套装在一起时便形成螺旋滚道,Tr110直径梯形螺纹丝杠,并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动,并经回珠管作周而复始的循环运动。回珠管两端还起挡珠的作用,以防滚珠沿滚道掉出。
当滚珠丝杠作为主动体时,螺母就会随丝杆的转动角度遵照对应规格的导程转化成直线静止,主开工件能够通过螺母座和螺母衔接,从而完成对应的直线静止。
遵照GB÷T17587。3-1998及运用实例,滚珠丝杠(目前已基础代替梯形丝杆,已俗称丝杆)是用来将旋转静止转化为直线静止;或将直线静止转化为旋转静止的履行元件,并具备传动效力高,定位正确等。
用旧方法安装滚珠丝杠存在缺陷:
1、按照传统的工艺方法,安装滚珠丝杠一直沿用芯棒和定位套将两端支承轴承座及中间丝母座连接在一起校正、用百分表将芯棒轴线与机床导轨找正平行并令芯棒传动自如轻快的方法。这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床和加工中心上应用较方便。由于芯棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔以及中间的丝母座孔存在着配合间隙,往往使安装后的支承轴承孔和丝母座孔的同轴度误差较大,造成丝杠绕度增大、径向偏置载荷增加、引起丝杠轴系各环节的温度升高、热变形变大和传动扭矩增大等一系列严重后果,导致伺服电机超载、过热,伺服系统报警,影响机床的正常运行。另外,两端轴承孔与中间丝母座孔的实际差值无法准确测量,从而影响进一步的调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床和加工中心,由于所需芯棒多在1500mm以上,丝杠,加工困难,Tr70直径梯形螺纹丝杠,不易保证精度,因此无法采用芯棒与定位套配合的找正方法进行滚珠丝杠的安装。
在生产某型卧式加工中心时,由于机床的三个坐标行程较大,采用传统工艺方法安装的过程中,由于两端轴承孔与中间丝母座孔同轴度超差,造成滚珠丝杠径向和偏置载荷增加,经常出现伺服电机超载、过热,伺服系统报警等现象,使机床无法连续运行,同时严重影响滚珠丝杠的使用寿命和传动精度,缩短了主机的维修周期。
2、利用其他装配方法,如采用移动滑鞍,缩短丝母座与轴承座的距离,Tr60直径梯形螺纹丝杠,将丝母座与两端轴承座分别找正的方法,由于需要两段分别找正,加上检棒和检套的配合间隙,实际应用效果也不理想,同样存在上述问题。
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