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數控機床上滾珠絲杠總成的新技術


  CNC滾珠絲杠是在滾珠絲杠與螺母之間滾動的螺旋驅動部件,是一種精密,高效,高剛度,使用壽命長,節能的先進傳動部件,可以將電動機的旋轉運動轉化為直線運動因此,運動被廣泛用于機械制造,特別是CNC機床和加工中心,為主機的高速傳輸提供了良好的條件。

  隨著數控機床和加工中心對精度的要求越來越高,滾珠絲杠的高精度成為發展的必然趨勢,其在主機上的安裝精度已逐漸成為裝配中的突出問題。為了達到機床坐標位置的精度要求,減少絲杠撓度,防止徑向偏移載荷,減少絲杠軸的發熱和熱變形,以最小化伺服電機的傳遞扭矩,提高機床的可靠性。連續工作時,必須提高滾珠絲杠在機器通行費上的安裝精度。

  機床中滾珠絲杠組件的常見安裝方法通常如下:雙推–免提;雙推–支持;兩次推送–兩次推送。

  大型臥式加工中心是一種高性能,高剛性,高精度的機電一體化高效加工設備。是加工各種高精度變速箱零件和其他大型模具的理想加工設備。它的三個坐標方向是由伺服電動機驅動的滾珠絲杠傳動裝置,三個坐標方向,即X,Y和Z,具有較大的工作行程。由于滾珠絲杠副的結構特性,滾珠絲杠在主機上的三個方向的安裝變得尤為關鍵。

  首先,舊的滾珠絲杠安裝方法存在缺陷:

  1,按照傳統方法,在安裝滾珠絲杠后,心軸和定位套筒將兩端軸承座和中間螺絲螺母支架連接在一起進行校正,并帶有百分表,以平行于心軸軸線和機床滑動導軌,使心軸自由,輕便地驅動。對于小型CNC數控機床和加工中心,在三個坐標方向上行程較小的情況,此安裝方法更為方便。

  隨著心軸與定位套筒,定位套筒與兩端支撐軸承孔以及中間螺母支架孔之間的配合間隙,軸承孔與螺母支架孔的同軸誤差較大,導致絲杠撓度和徑向偏移載荷,引起絲杠軸溫度升高,熱變形和傳遞扭矩增加等一系列嚴重后果,導致伺服電機過載和過熱,伺服系統報警,影響機床的正常運行。

  另外,兩個支撐端的軸承孔與中間螺母支架孔之間的實際差異無法精確測量,從而影響進一步的精確調節。對于較大的行程較大的CNC機床和加工中心,由于所需的心軸大多在1500mm以上,因此加工困難,不易確保精度,因此無法使用正確的方法將心軸與定位套筒配合使用以進行滾珠絲杠的安裝。

  在臥式加工中心的生產中,由于機床的三坐標行程較大,采用傳統的安裝方法,由于兩個支撐端軸承孔和中間螺母托架孔的同軸度誤差,導致滾珠絲杠的徑向偏移載荷增加,伺服電機過載,過熱,伺服系統報警等,使機床無法連續運行,同時嚴重影響滾珠絲杠的使用壽命和傳動精度,縮短了主機的維護周期。

  2,采用其他組裝方式,如移動式鞍座,縮短螺母支架與軸承座的距離,由于分別對兩部分進行了校正,并且分別校正了螺母支架與軸承座的位置,以及心軸與定位套的配合間隙,實際應用效果不理想,存在同樣的問題。

  

cnc滾珠絲杠安裝

 

  二,新的組裝技術和方法:

  通過對該產品的技術研究,經過反復的試驗探索和生產驗證,總結了一種更可靠的組裝工藝方法。

  1,首先,使用整體式專用心軸校正螺母支架孔,使與參考導軌的正向和橫向平行度在0.01 / 1000以內;

  2,固定螺母支架后,使用專業的測量夾具測量螺母支架孔與參考導軌的正向和橫向距離。然后,執行與步驟1相同的操作,并使用專業的測量夾具測量軸承孔與參考軌的正向和橫向距離。要求螺母支架孔與基準導軌的正向和橫向距離一致,公差為0.01,并固定軸承座。該方法采用整體式專用心軸,不僅縮短了長度,并將心軸與定位套結合,消除了心軸與定位套的配合間隙,可靠地確保了軸承孔,螺母支架孔與導軌的平行度;

  3,通過測量實際距離,使軸承孔的兩端與螺母支架孔的同軸度也可靠,從而減少了滾珠絲杠的撓度和徑向偏移載荷,提高了滾珠絲杠的安裝精度。

  4,此外,在安裝滾珠絲杠的過程中,必須嚴格控制滾珠絲杠的軸向運動,該技術指標將直接影響滾珠絲杠進給系統的傳動位置精度。根據實際驗證結果表明:首先,將端部支撐軸承安裝在伺服電機端,在滾珠絲杠的傳動過程中起了主要作用,滾珠絲杠的軸向運動控制在0.015的范圍內?0.02; 然后,再安裝軸承的另一端,將軸向運動控制在0.01以內。這樣,可以有效地保證滾珠絲杠進給系統的剛度和精度。

  5,滾珠絲杠軸的預拉伸也是非常必要的。為了提高滾珠絲杠進給系統的剛度和精度,絲杠軸的預拉伸是非常有效的,但是由于絲杠軸的截面不同,并且溫升不能精確設定,因此預張緊相關文獻計算出的力只能作為參考。在生產中,經常對螺桿軸進行負值預拉伸,以使機床工作臺的定位精度曲線接近水平。

數控機床導軌

  三,結論:

  在生產中,通過上述新工藝方法組裝的大型加工中心的滾珠絲杠在三個坐標方向上的空載扭矩大大降低,空載電流也大大降低,伺服電機和伺服系統正常工作,三個坐標方向均無伺服報警,機床可連續運行72h以上。以上結果充分表明,采用新技術,可以有效地保證滾珠絲杠組件的安裝精度,而且該方法不受機床行程的限制。機床的行程越大,越能突出其優勢。它為滾珠絲杠提供了一種有效而可靠的方法 安裝大型數控機床和加工中心。

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