高速加工是面向21世紀的項高新技術,它以高率、高精度和高表面質量為基本征,在航天航空、汽車產業、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業中獲得了越來越廣泛的應用,并已取得了重大的技術經濟益,是當代先進制造技術的重要組成部分。為了實現高速加工,先要有高速數控機床。高速數控機床必須同時具有高速主軸系統和高速進給系統,才能實現材料切削過程的高速化。為了實現高速進給,內外有關制造廠商不斷采取措施,進步滾珠絲杠的高速性能。
主要措施有:
1)適當加大絲杠的轉速、導程和螺紋頭數。目前常用大導程滾珠絲杠名義直徑與導程的匹配為:40mm×20mm,50mm×25mm,50mm×30mm等,其進給速度均可達到60m/min以上。為了進步滾珠絲杠的剛度和承載能力,大導程滾珠絲杠般采用雙頭螺紋,以進步滾珠的有承載圈數。
2)改進結構,進步滾珠運動的流暢性。改進滾珠循環反向裝置,優化回珠槽的曲線參數,采用三維造型的導珠管和回珠器,真正做到沿著內螺紋的導程角方向將滾珠引進螺母體中,使滾珠運動的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至小。
3)采用“空心強冷”技術。高速滾珠絲杠在運行時由于摩擦產生高溫,造成絲杠的熱變形,直接影響高速機床的加工精度。采用“空心強冷”技術,就是將恒溫切削液通進空心絲杠的孔中,對滾珠絲杠進行強制冷卻,保持滾珠副溫度的恒定。這個措施是進步中、大型滾珠絲杠軸承高速性能和工作精度的有途徑。
4)對于大行程的高速進給系統,可采用絲杠固定、螺母旋轉的傳動方式。此時,螺母邊轉動、邊沿固定的絲杠作軸向移動,由于絲杠不動,可避免受臨界轉速的限制,避免了細長滾珠絲杠高速運轉時出現的種種題目。螺母慣性小、運動靈活,可實現的轉速高。
5)進步進步滾珠絲杠的制造質量。通過采用上述種種措施后,可在定程度上克服傳統滾珠絲杠存在的些題目。日本和瑞士在滾珠絲杠高速化方面直處于際地位,其快速移動速度可達60m/min,個別情況下甚至可達90m/min,加速度可達15m/s2。由于滾珠絲杠歷史悠久、工藝成熟、應用廣泛、本錢較低,因此在中等載荷、進給速度要求并不十分高、行程范圍不太大(小于4~5m)的般高速加工中心和其他經濟型高速數控機床上仍然經常被采用。