滾珠絲桿在工業(yè)設(shè)備上的用途是將轉(zhuǎn)換運(yùn)動(dòng)和直線運(yùn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換;即回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng),或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng),滾珠絲桿設(shè)備由螺桿、螺母和滾珠等部件組成。
滾珠絲桿的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng),這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展,這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作,由于具有很小的摩擦阻力,滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。
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滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的主要功能部件。隨著數(shù)控機(jī)床向高速化方向發(fā)展,對(duì)機(jī)床的進(jìn)給速度提出了更高的要求。雖然目前人們?yōu)榱藢?shí)現(xiàn)高速進(jìn)給探索研究出直線電動(dòng)機(jī)、并聯(lián)虛擬軸機(jī)床,但由于它們成本高以及技術(shù)不是很完善等問(wèn)題,還沒(méi)能被廣泛接受。因而高速滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)系統(tǒng)在高速進(jìn)給驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中仍然占主導(dǎo)地位。因此,有必要對(duì)實(shí)現(xiàn)絲杠螺母副高速化的方法及相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行研究。
1.高速的實(shí)現(xiàn)方法
(1)加大導(dǎo)程和螺紋頭數(shù) 這就是我們常說(shuō)的大導(dǎo)程滾珠絲杠副,先前的觀點(diǎn)是因?qū)С淘龃蟛焕谔岣邔?dǎo)程精度,而且進(jìn)給系統(tǒng)的靜剛度迅速下降,所以只適用于對(duì)定位精度要求不高的快速驅(qū)動(dòng)場(chǎng)合。
(2)增加絲杠的旋轉(zhuǎn)速度,增加電動(dòng)機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度可以提高進(jìn)給速度,但是由于絲杠本身的固有頻率,因而存在臨界速度的限制。
(3)絲杠固定,螺母驅(qū)動(dòng)螺母一邊轉(zhuǎn)動(dòng)一邊沿固定的絲杠作軸向移動(dòng),沒(méi)有了作為轉(zhuǎn)速上限的回轉(zhuǎn)絲杠的彎曲臨界轉(zhuǎn)速。但是彎曲固有頻率在固定絲杠的情況下也必須加以考慮
(4)絲杠和螺母同時(shí)驅(qū)動(dòng)。
2. 高速化引發(fā)問(wèn)題的解決 對(duì)于高速機(jī)床來(lái)說(shuō),在滿足高速度的前提下,還要保證,片面地要求高速度是沒(méi)有意義的。滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)在高速下長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行都會(huì)導(dǎo)致滾珠絲杠溫度的上升,隨之勢(shì)必產(chǎn)生滾珠絲杠的軸向熱位移,直接導(dǎo)致機(jī)床進(jìn)給軸的定位精度下降。為此,需要采取一定的措施來(lái)抑制熱位移,改善機(jī)床進(jìn)給軸的定位精度,從而提高機(jī)床的工作精度。
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采用電動(dòng)絲桿作為執(zhí)行機(jī)構(gòu)不僅可減少采用氣動(dòng)和液壓所需的氣/液源裝置和輔助設(shè)備,也可減少執(zhí)行機(jī)構(gòu)的重量,采用電動(dòng)絲桿執(zhí)行機(jī)構(gòu),在改變控制開(kāi)度時(shí),需要供電,在達(dá)到所需開(kāi)度時(shí)就可不再供電。
從節(jié)能看,電動(dòng)推桿執(zhí)行機(jī)構(gòu)比氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有明顯節(jié)能優(yōu)點(diǎn),適用于遠(yuǎn)距離操縱而廣泛用于電力、化工、冶金、礦山、輕工、交通、船舶等部門的風(fēng)門、閥門、閘門等機(jī)構(gòu)的啟閉、物料裝卸、流量控制等,現(xiàn)已被越來(lái)越多的部門肯它來(lái)代替機(jī)構(gòu)手、液墳閥、減速傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的自動(dòng)裝置。
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