作者：北京機床所精密機電有限公司 肖正義 焦?jié)?摘 要：介紹了北京機床研究所高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設計及其需注意的事項。介紹了高速滾珠絲杠副的綜臺行程誤差、預緊轉(zhuǎn)矩以及高速驅(qū)動動態(tài)特性(定位精度、溫升、速度、加速度)的測量。 關鍵詞：滾珠絲杠副 高速 定位精度 溫升 速度 加速度 測量 現(xiàn)代制造技術(shù)的發(fā)展突飛猛進，一批又一批的高速數(shù)控機床應運而生。它不僅要求有性能卓越的高速主軸，而且也對進給系統(tǒng)提出了很高的要求：(1)Z大進給速度應達到40m/min或更高；(2)加速度要高，達到1g以上；(3)動態(tài)性能要好，達到較高的定位精度。 高速滾珠絲杠副是指能適應高速化要求(40 m／min以上)、滿足承載要求且能精密定位的滾珠絲杠副，是實現(xiàn)數(shù)控機床高速化首選的傳動與定位部件。 北京機床研究所在承擔“九五”國家重點科技攻關項目“高速滾珠絲杠副測試技術(shù)及裝置的開發(fā)研究”時，對高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)、性能、制造技術(shù)、測量技術(shù)等進行了研究，并取得了階段性成果。該項研究成果榮獲中國機械工業(yè)科學技術(shù)進步三等獎。 1 高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)設計 滾珠絲杠副的驅(qū)動速度V＝Ph×N(Ph為導程，N為絲杠轉(zhuǎn)速)，因此提高驅(qū)動速度的途徑有兩條：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，do必須減小，且過分提高轉(zhuǎn)速會引起絲杠發(fā)熱、共振等問題；d0太小也會造成系統(tǒng)剛性差、易變形、影響加工精度，且目前伺服電動機的Z高轉(zhuǎn)速僅到4000 r／min。導程Ph過大時，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機的起動力矩。因此，設計高速滾珠絲杠副時要合理選擇絲杠副的轉(zhuǎn)速N、公稱直徑do與導程Ph。 數(shù)控機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程較大，如用內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，反向器尺寸較長，承載的鋼球數(shù)減少，且鋼球高速時流暢性差，是不適合的；而外循環(huán)插管式結(jié)構(gòu)簡單，承載能力大，不受導程的限制。因此，被選作高速滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)。 外循環(huán)滾珠絲杠副預緊方式主要有三種：增大鋼球直徑、變位導程和墊片。各預緊方式的特點見表1。