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申晓琴()
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· 滚珠丝杠副的驱动速度v=ph×n(ph为导程,n为丝杠转速),因此提高驱动速度的途径有两条:其一是提高丝杠的转速,其二是采用大导程。提高转速n受do·n值的制约(do为滚珠丝杠的公称直径)。国际上一般do·n≤70000。据日本nsk公司介绍:该公司已将do·n值提高到153000。n增大时,do必须减小,且过分提高转速会引起丝杠发热、共振等问题;d0太小也会造成系统刚性差、易变形、影响加工精度,且目前伺服电动机的最高转速仅到4000 r/min。导程ph过大时,不仅增加了滚珠丝杠副的制造难度,精度难以提高,降低了丝杠副承载,而且也增加了伺服电动机的起动力矩。因此,设计高速滚珠丝杠副时要合理选择丝杠副的转速n、公称直径do与导程ph。
数控机床常用的滚珠丝杠副结构为:外循环插管式、内循环反向器式。由于高速滚珠丝杠副的导程较大,如用内循环结构,反向器尺寸较长,承载的钢球数减少,且钢球高速时流畅性差,是不适合的;而外循环插管式结构简单,承载能力大,不受导程的限制。因此,被选作高速滚珠丝杠副的结构。
外循环滚珠丝杠副预紧方式主要有三种:增大钢球直径、变位导程和垫片。各预紧方式的特点见表1。根据高速滚珠丝杠副的特点,选用单螺母变位导程预紧结构比较合适。但在结构设计时,应注意以下几点:(1)导程的选择。为了提高丝杠副驱动速度,一般需增大丝杠副导程,常用丝杠副导程取丝杠直径的1/3—1/2。(2)为了增加承载,选用多头螺纹,以提高丝杠副承载能力。(3)滚珠丝杠副在高速时产生的噪声主要来自钢球在导珠管进出口(见图1p、p'点)处的碰撞。因此,在循环过程中钢球的反向点设计是非常重要的(见图1),要合理选取反向角αo
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