高速滾珠絲杠副面臨的問題

作為高速進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)中的主要執(zhí)行元件，滾珠絲杠副的動(dòng)態(tài)性能和熱特性對(duì)高速傳動(dòng)的性能影響很大。系統(tǒng)由于轉(zhuǎn)速的提高，滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)中的接觸區(qū)域（絲杠螺母、軸承等）會(huì)產(chǎn)生大量熱量，而這些熱量不能及時(shí)散去，會(huì)使?jié)L珠絲杠的溫度升高并造成滾珠絲杠的熱變形，降低機(jī)床的加工精度。

隨著高速數(shù)控機(jī)床的發(fā)展，對(duì)滾珠絲杠的性能也提出了更高的要求，滾珠絲杠的傳動(dòng)速度v=p·n（其中Ｐ為滾珠絲杠的導(dǎo)程，n以為轉(zhuǎn)速），所以提高滾珠絲杠的傳動(dòng)速度可以有兩種方式：一種是提高滾珠絲杠的轉(zhuǎn)速，另一種是采用大導(dǎo)程。

提高轉(zhuǎn)速n通常受滾珠限制絲杠d·n（d為滾珠絲杠的公稱直徑）。當(dāng)n增大時(shí)，d會(huì)減小，導(dǎo)致系統(tǒng)剛性差，容易變形影響加工精度。導(dǎo)程P過(guò)大時(shí)，不僅增加了滾珠絲杠的制造難度，定位精度難以提高，降低了滾珠絲杠副的承載能力，而且增加了伺服電機(jī)的啟動(dòng)扭矩，因此需要進(jìn)行折中考慮。在具體設(shè)計(jì)中考慮選擇合適的決定速度和領(lǐng)先。

在實(shí)際應(yīng)用中，滾珠絲杠高速化后，主要面臨以下問題：

滾珠絲杠的強(qiáng)度和剛度。只有滿足滾珠絲杠的加減速特性，高速滾珠絲杠的直線運(yùn)動(dòng)才有意義。在這種情況下，滾珠絲杠往往會(huì)受到很大的沖擊力，否則會(huì)影響加工精度。因此對(duì)于高速滾珠絲杠，不僅需要合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而且在制造過(guò)程中還需要合理安排加工工藝，消除內(nèi)應(yīng)力，從而提高滾珠絲杠的承載能力和剛度，滿足高速驅(qū)動(dòng)的要求。

滾珠絲杠的熱量。滾珠絲杠高速旋轉(zhuǎn)后，溫升是一個(gè)無(wú)法回避的問題，降低滾珠絲杠溫升的方法是減少其發(fā)熱或增加散熱。對(duì)滾珠絲杠副施加預(yù)緊力可以吸收部分熱量，采用空心滾珠絲杠進(jìn)行強(qiáng)制冷卻是一種常用的強(qiáng)制冷卻方式，以增加散熱。

高速滾珠絲杠的強(qiáng)度和剛度可以理論上計(jì)算，可以通過(guò)增加設(shè)計(jì)尺寸來(lái)解決。但是， 滾珠絲杠的發(fā)熱是不可避免的，有必要通過(guò)理論分析來(lái)了解發(fā)熱的來(lái)源和散熱的方法，從而根據(jù)實(shí)際情況找到解決溫升和抑制熱位移的方法。

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