作者：北京機(jī)床所精密機(jī)電有限公司 肖正義 焦?jié)?摘 要：介紹了北京機(jī)床研究所高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其需注意的事項(xiàng)。介紹了高速滾珠絲杠副的綜臺(tái)行程誤差、預(yù)緊轉(zhuǎn)矩以及高速驅(qū)動(dòng)動(dòng)態(tài)特性(定位精度、溫升、速度、加速度)的測(cè)量。 關(guān)鍵詞：滾珠絲杠副 高速 定位精度 溫升 速度 加速度 測(cè)量 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展突飛猛進(jìn)，一批又一批的高速數(shù)控機(jī)床應(yīng)運(yùn)而生。它不僅要求有性能卓越的高速主軸，而且也對(duì)進(jìn)給系統(tǒng)提出了很高的要求：(1)Z大進(jìn)給速度應(yīng)達(dá)到40m/min或更高；(2)加速度要高，達(dá)到1g以上；(3)動(dòng)態(tài)性能要好，達(dá)到較高的定位精度。 高速滾珠絲杠副是指能適應(yīng)高速化要求(40 m／min以上)、滿足承載要求且能精密定位的滾珠絲杠副，是實(shí)現(xiàn)數(shù)控機(jī)床高速化首選的傳動(dòng)與定位部件。 北京機(jī)床研究所在承擔(dān)“九五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)項(xiàng)目“高速滾珠絲杠副測(cè)試技術(shù)及裝置的開(kāi)發(fā)研究”時(shí)，對(duì)高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)、性能、制造技術(shù)、測(cè)量技術(shù)等進(jìn)行了研究，并取得了階段性成果。該項(xiàng)研究成果榮獲中國(guó)機(jī)械工業(yè)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步三等獎(jiǎng)。 1 高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 滾珠絲杠副的驅(qū)動(dòng)速度V＝Ph×N(Ph為導(dǎo)程，N為絲杠轉(zhuǎn)速)，因此提高驅(qū)動(dòng)速度的途徑有兩條：其一是提高絲杠的轉(zhuǎn)速，其二是采用大導(dǎo)程。提高轉(zhuǎn)速N受do·N值的制約(do為滾珠絲杠的公稱直徑)。上一般do·N≤70000。據(jù)日本NSK公司介紹：該公司已將do·N值提高到153000。N增大時(shí)，do必須減小，且過(guò)分提高轉(zhuǎn)速會(huì)引起絲杠發(fā)熱、共振等問(wèn)題；d0太小也會(huì)造成系統(tǒng)剛性差、易變形、影響加工精度，且目前伺服電動(dòng)機(jī)的Z高轉(zhuǎn)速僅到4000 r／min。導(dǎo)程Ph過(guò)大時(shí)，不僅增加了滾珠絲杠副的制造難度，精度難以提高，降低了絲杠副承載，而且也增加了伺服電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)力矩。因此，設(shè)計(jì)高速滾珠絲杠副時(shí)要合理選擇絲杠副的轉(zhuǎn)速N、公稱直徑do與導(dǎo)程Ph。 數(shù)控機(jī)床常用的滾珠絲杠副結(jié)構(gòu)為：外循環(huán)插管式、內(nèi)循環(huán)反向器式。由于高速滾珠絲杠副的導(dǎo)程較大，如用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，反向器尺寸較長(zhǎng)，承載的鋼球數(shù)減少，且鋼球高速時(shí)流暢性差，是不適合的；而外循環(huán)插管式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，承載能力大，不受導(dǎo)程的限制。因此，被選作高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)。 外循環(huán)滾珠絲杠副預(yù)緊方式主要有三種：增大鋼球直徑、變位導(dǎo)程和墊片。各預(yù)緊方式的特點(diǎn)見(jiàn)表1。