机床数控化改造中滚珠丝杠的选型及定位误差计算

数控机床进给传动系统的传动精度和刚度主要取决于滚珠丝杠螺母副的传动精度及其支撑结构的刚度，丝杠的直径、支撑、预紧影响系统刚度，丝杠螺母及其支撑部件之间的间隙影响传动精度。因此，在机床数控化改造中，应主要解决滚珠丝杠的选型及预紧计算。本文以M28125轴承磨床数控化改造为例，着重介绍纵向滚珠丝杠的选型计算。     

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。     

一种确定轴承预紧力的方法

在数控机床中，支撑滚珠丝杠的轴承必须施加预紧力，消除轴向间隙。其目的是为了减少反向误差，提高轴系刚性及回转精度，降低振动及噪声。在机床的制造与维修中，如果对支撑滚珠丝杠的轴承施加的轴向预紧力太小，则达不到上述目的；如果施加的轴向预紧力太大，则会增加摩擦，运转时温升太高，降低轴承寿命和传动效率。轴向预紧力的大小是否合理对机床的装配质量非常重要。     

数控机床滚珠丝杠副的系统刚度分析与研究

为提高滚珠丝杠的静态和动态稳定性.以南京工艺装备制造有限公司内循环垫片预紧法兰螺母FFZD型滚珠丝杠副为研究对象,分析了数控机床滚珠丝杠副的系统刚度,这对于丝杠的精度、寿命、疲劳等特性具有一定的借鉴意义.文中分别分析了滚珠丝杠的拉压刚度、支撑轴承刚度、轴向刚度在预紧前后发生的变化.分析结果表明:预紧后比预紧前的滚珠丝杠轴向刚度最大可高出47％.最后得出结论:螺母位置决定滚珠丝杠系统刚度的大小.当螺母朝着丝杠两端移动时,则丝杠系统刚度会随着自身直径增大而明显增大,而当螺母朝着丝杠中点位置移动时,则此时丝杠系统刚度会随自身直径增大而变化不明显.     

数控机床中的滚珠丝杠副

滚珠丝杠副的工作特点是:(1)转动轻快,传动效率在90%以上(一般滑动丝杠为20～40%)。(2)成对螺母预紧后,可消除反向间隙,传动精度较高。(3)有较高的传动刚度。 在数控机床的进给系统中,广泛采用了滚珠丝杠副。 1.滚珠丝杠副的结构 图1是在中、小型数控铣床上采用的一种滚珠丝杠副结构示意图。 滚珠在丝杠和螺母间的闭合回路中循环,使丝杠、螺母间基本是滚动摩擦,这是滚珠丝杠的主要特点。 图1中每一螺母上有三圈滚珠,每一圈滚珠通过螺母上的反向器构成闭合内循环回路。 改变螺母上外齿和螺母座上内齿圈的相对位置,就可以消除传动间隙,并形成…     

滚珠丝杠副超低速运行的研究

滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间放入适当数量的滚珠,这些滚珠作为传动件,在螺母的闭合回路中循环滚动,使丝杠螺母副的运动由滑动变成滚动,故摩擦系数很小,约为0.002～0.008。这种螺旋传动机构比一般滑动丝杠螺母传动效率高2～4倍;传动精度高,传动副爬行小;起动力矩小,传动灵敏;采用双螺母预紧,能消除轴向间隙并提高     

滚珠丝杠副超低速运行的研究

<正> 滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间放入适当数量的滚珠,这些滚珠作为传动件,在螺母的闭合回路中循环滚动,使丝杠螺母副的运动由滑动变成滚动,故摩擦系数很小,约为0.002～0.008。这种螺旋传动机构比一般滑动丝杠螺母传动效率高2～4倍;传动精度高,传动副爬行小;起动力矩小,传动灵敏;采用双螺母预紧,能消除轴向间隙并提高刚度;由于丝杠、螺母及滚珠均经过热处理,故磨损少,使用寿命长。虽然它的结构较复杂,制造工艺要求高,价格贵,但由于上述优越性,仍得到广泛应用。一、概述     

滚珠丝杠副动态预紧转矩主要影响因素浅析

滚珠丝杠副动态预紧转矩是衡量其产品优劣的重要指标,是产品运动手感的数值量化。滚珠丝杠副中径误差、螺距误差、滚道粗糙度、预紧力、返向器衔接平滑度等是影响动态预紧转矩变化的主要因素。滚珠丝杠副动态预紧转矩的变化,直接影响丝杠副轴向接触刚度、传动效率、噪声、温升、刚度、使用寿命、精度保持性、可靠性,并最终影响数控机床的结构刚度和产品加工质量。     

高速双螺母滚珠丝杠副轴向接触刚度研究

对双螺母预紧的滚珠丝杠副进行了接触受力分析,推导出接触变形的公式,建立了滚珠丝杠副的轴向刚度计算公式。研究分析了影响滚珠丝杠副轴向刚度的几个主要因素,包括预紧力、螺旋升角、接触角等,给出了这几个因素与滚珠丝杠副轴向刚度对应的关系曲线,为新型高速滚珠丝杠的合理设计提供了理论基础。     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响#br#

建立了一种考虑几何误差（滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差）和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响。研究结果表明：轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚珠丝杠副的载荷分布迅速变差;滚珠尺寸误差和滚道齿形误差会使双螺母滚珠丝杠副中滚珠的受载显著增大或减小;由于丝杠轴向误差累计的作用,导程误差会使双螺母滚珠丝杠副中一侧螺母受载增大,另一侧螺母受载减小;在误差大小一定的情况下,导程误差对载荷分布的影响程度大于尺寸误差和齿形误差,即双螺母滚珠丝杠副的载荷分布对导程误差的敏感度更高。     

丝杠-螺母预紧力对机床进给系统热特性的影响分析

滚珠丝杠作为机床进给系统最主要的定位、传动部件,其热变形直接影响着机床的加工精度。为了减小丝杠-螺母副预紧力对机床进给系统热特性的影响,以某高速五轴联动龙门加工中心的X向进给系统为研究对象,充分、合理地模拟实际工况,运用有限元分析软件对比分析丝杠-螺母副在不同预紧力情况下滚珠丝杠进给系统的温升以及变形情况,为机床滚珠丝杠设计阶段预紧力的选取提供理论指导。结果表明:丝杠-螺母副预紧力的变化对丝杠本身的温升影响不大,但对电动机端轴承的发热有较大影响。对于高速机床,选取5%或者8%的预紧力最佳。     

滚珠丝杠副的若干特性及应用中的一些问题(二)

三,滚珠丝杠副的轴向刚度,预紧 力和空载预紧力矩 1.滚珠丝杠副的轴向刚度,是指作用于BS的轴向载荷F与由F所引起的轴向弹性变形δ之比,即K= F/δ(kgf/μm)。对于数控机床、精密机床来说,高精度、高刚度的进给定位系统,是获得与控制指令一致的动作、微量进给的灵敏度、优良的随动性能的关键。关于BS刚度的计算,有关文献作了详细介绍[4][5]。整个BS进给系统的总刚度Kr可用下式表达: BS中滚珠在丝杠与螺母螺纹滚道间由受载产生的接触刚度 Kc,按照赫兹(Hertz)弹性接触理论的公式计算。Kc值与滚珠直径,滚道齿形精度及光洁度,滚道由率比、…     

滚珠丝杠副卡死现象原因分析

高效传动滚珠丝杠在装配完成后经常会出现卡死现象。一般情况下滚珠丝杠副生产厂家认为是丝杠与螺母间隙过大或不适当预紧造成的,但却一直未能做出合理的解释。本文通过理论分析说明了滚珠丝杠副卡死的机理和给出了造成丝杠副出现卡死的主要因素。     

滚珠丝杠-螺母副结合部轴向动态特性参数测试与分析

为了获得滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态特性参数,建立了滚珠丝杠-螺母副滚动结合面轴向动力学参数识别模型并研发了测试平台,分析了不同丝杠结构尺寸参数对丝杠轴向动态刚度的影响规律。实验结果表明,丝杠直径、导程、螺旋升角、工作圈数的增大均可提高其轴向动态刚度,而丝杠装配过程中的预拉伸所产生的轴向应变量会减小丝杠结合面轴向动态刚度。最后建立了滚珠丝杠-螺母副结合面轴向动态刚度神经网络预测模型,预测结果表明计算刚度与实测值相差不超过8%。     

几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响

建立了一种考虑几何误差(滚珠尺寸误差、丝杠导程误差和滚道齿形误差)和倾覆力矩的双螺母滚珠丝杠副载荷分布模型;通过试验测得4010型滚珠丝杠副的力与位移变形曲线,验证了理论模型的正确性;通过仿真分析研究了轴向外载荷、几何误差和倾覆力矩对双螺母滚珠丝杠副载荷分布的影响.研究结果表明:轴向外载荷一定时,倾覆力矩会导致双螺母滚...     

基于ABAQUS的滚珠丝杠传动刚度的计算分析

滚珠丝杠传动刚度是影响机床精度的关键因素之一,而丝杠的传动刚度,主要取决于该丝杠副在载荷的作用下丝杠的轴向变形、滚珠与滚道间的接触变形和支承轴承的轴向接触变形三者的大小.通过建立滚珠丝杠传动中关键零件受力分析的有限元模型,对滚珠丝杠传动三种主要轴向变形进行计算,并分析三种变形对丝杠传动刚度的影响大小,为提高丝杠的传动精度,改进滚珠丝杠副的性能提供了参考.     

数控车床滚珠丝杠液压调节垫圈的设计

为解决数控车床滚珠丝杠副因传动刚度变化导致精度变化的问题,设计了一种传动刚度保持元件液压调节垫圈。利用液压压力使调节垫圈产生轴向应变,保证滚珠丝杠的预拉伸力不变,从而保持滚珠丝杠的传动刚度不变。实践证明,该元件工作稳定可靠,满足了机床传动刚度的设计要求。     

双螺母滚珠丝杠副预紧力的研究

利用赫兹理论对双螺母滚珠丝杠副中滚珠与丝杠、螺母的弹性接触变形进行分析;在此基础上,对双螺母滚珠丝杠副的预紧力进行求解,得出预紧力与预紧量之间的关系,预紧力随预紧量的增加而增大;分析了预紧力的影响因素,预紧力大小与滚珠丝杠副的螺旋升角和接触角有关,预紧力随螺旋升角和接触角的增大而增大,且接触角对预紧力的影响比螺旋升角大。     

双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触静刚度灵敏度与可靠性分析

滚珠丝杠副接触静刚度可靠性分析中存在许多不确定参数,对其不确定性建模、可靠性分析和分析参数的变化对刚度的影响等具有重要工程意义。传统的评估滚珠丝杠副静刚度可靠性时,通常假定结构参数和材料性能参数等为随机变量,但是工程实际中往往由于数据信息缺乏,很多情况难以给出分布参数的精确值。因此,将双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副有关的结构参数的误差或不确定性利用区间模型来描述,基于赫兹接触理论,建立双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触弹性变形区间模型,提出双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触变形灵敏度分析区间方法,并依据滚珠丝杠副接触静刚度失效准则,建立起双螺母垫片预紧式滚珠丝杠副轴向接触静刚度非概率可靠性模型。通过工程实例计算,评估了其接触刚度的可靠性,分析了各结构参数及载荷的变化时滚珠丝杠副轴向接触变形的灵敏度,说明了该方法的合理性和有效性。     

滚珠丝杠传动特性与刚度特性研究

对滚珠丝杠的空间运动过程进行建模分析,推导滚珠与螺母和丝杠接触点的空间坐标,分析了动态传动过程中影响传动精度的参数。对传动过程的速度进行分析,指出滚珠与螺母和丝杠接触点速度偏差会影响运动平稳性和丝杠寿命,并提出相应改善措施。对滚珠丝杠副接触变形分析和接触刚度进行仿真实验,研究了螺旋升角、接触角、负载变化对接触刚度的影响。