丝杆升降机的工作原理是利用蜗杆带动蜗轮实现减速,其减速部件是蜗杆传动,蜗轮中心是内螺纹结构和丝杆相匹配,由于其结构特点,丝杆升降机一般采用润滑脂润滑,部分丝杆升降机也采用润滑油润滑,可保证其工作的稳定性有效延长使用寿命。
蜗轮丝杆升降机为了提高其使用效率,设计所采用的蜗轮材料都以有色金属为主要材料,蜗杆多采用硬质钢材。因蜗轮蜗杆之间为滑动摩擦传动,运行过程中蜗轮蜗杆会产生较大的热量,使减速机表面温度升高,因此减速机箱体内零部件会因热胀系数的不同而产生配合差异,形成间隙从而导致漏油。此外润滑油更换、选用不合理也会造成升降机漏油。因此选择升降机时一定要注意材质搭配的合理,润滑油选择、添加正确。
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滚珠丝杠轴承的排列与命名:首先我们了解典型的进给轴传动链,终支撑滚珠丝杠的是近端支承轴承和远端支承轴承,这两组轴承通过相互的作用,将轴向力顶住,也就是丝杠轴成巧妙地运用了“角接触轴承”即可以承受径向力,又可以承受轴向力的双向受力特点。
当轴承内挡圈和外挡圈受到一组相反方向的作用力时,轴承滚珠承受着一对互为相反的作用力,从静力学的角度上看,当物体静止时,这一对作用力大小相等,方向相反,作为机床丝杠传动,来自工作台的轴向力是作用在轴承的内圈上,如果我们约束丝杠不窜动,只要在轴承外圈上作用一个方向相反、大小相等的力即可,这样轴向受力是平衡的。又由于内、外圈之间是滚动摩擦,因而保证了丝杠灵活的转动。
对于数控机床丝杠传动,需要根据不同的情况控制轴承的游隙,对于低速大转矩的传动,需要这一游隙是过盈的,即要使滚珠在滚到内受挤压变形,从配合角度讲,间隙是负值,而对于高速小一点的负载,则需要游隙大一点,预留出高速运行后滚珠和内圈的热膨胀系数,丝杠的约束是通过近端轴承及远端轴承的轴向和径向约束来完成,不同安装形式下的丝杠受力情况以及滚珠丝杠轴承安装形式,对于今后日常维护,特别是传动链的精度调整有所帮助。
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滚珠丝杠螺母副是数控机床进给驱动系统的主要功能部件。随着数控机床向高速化方向发展,对机床的进给速度提出了更高的要求。虽然目前人们为了实现高速进给探索研究出直线电动机、并联虚拟轴机床,但由于它们成本高以及技术不是很完善等问题,还没能被广泛接受。因而高速滚珠丝杠螺母副传动系统在高速进给驱动系统中仍然占主导地位。因此,有必要对实现丝杠螺母副高速化的方法及相关问题进行研究。
1.高速的实现方法
(1)加大导程和螺纹头数 这就是我们常说的大导程滚珠丝杠副,先前的观点是因导程增大不利于提高导程精度,而且进给系统的静刚度迅速下降,所以只适用于对定位精度要求不高的快速驱动场合。
(2)增加丝杠的旋转速度,增加电动机的旋转速度可以提高进给速度,但是由于丝杠本身的固有频率,因而存在临界速度的限制。
(3)丝杠固定,螺母驱动螺母一边转动一边沿固定的丝杠作轴向移动,没有了作为转速上限的回转丝杠的弯曲临界转速。但是弯曲固有频率在固定丝杠的情况下也必须加以考虑
(4)丝杠和螺母同时驱动。
2. 高速化引发问题的解决 对于高速机床来说,在满足高速度的前提下,还要保证,片面地要求高速度是没有意义的。滚珠丝杠进给系统在高速下长时间运行都会导致滚珠丝杠温度的上升,随之势必产生滚珠丝杠的轴向热位移,直接导致机床进给轴的定位精度下降。为此,需要采取一定的措施来抑制热位移,改善机床进给轴的定位精度,从而提高机床的工作精度。
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