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数控机床上滚珠丝杠总成的新技术


  CNC滚珠丝杠是在滚珠丝杠与螺母之间滚动的螺旋驱动部件,是一种精密,高效,高刚度,使用寿命长,节能的先进传动部件,可以将电动机的旋转运动转化为直线运动因此,运动被广泛用于机械制造,特别是CNC机床和加工中心,为主机的高速传输提供了良好的条件。

  随着数控机床和加工中心对精度的要求越来越高,滚珠丝杠的高精度成为发展的必然趋势,其在主机上的安装精度已逐渐成为装配中的突出问题。为了达到机床坐标位置的精度要求,减少丝杠挠度,防止径向偏移载荷,减少丝杠轴的发热和热变形,以最小化伺服电机的传递扭矩,提高机床的可靠性。连续工作时,必须提高滚珠丝杠在机器通行费上的安装精度。

  机床中滚珠丝杠组件的常见安装方法通常如下:双推–免提;双推–支持;两次推送–两次推送。

  大型卧式加工中心是一种高性能,高刚性,高精度的机电一体化高效加工设备。是加工各种高精度变速箱零件和其他大型模具的理想加工设备。它的三个坐标方向是由伺服电动机驱动的滚珠丝杠传动装置,三个坐标方向,即X,Y和Z,具有较大的工作行程。由于滚珠丝杠副的结构特性,滚珠丝杠在主机上的三个方向的安装变得尤为关键。

  首先,旧的滚珠丝杠安装方法存在缺陷:

  1,按照传统方法,在安装滚珠丝杠后,心轴和定位套筒将两端轴承座和中间螺丝螺母支架连接在一起进行校正,并带有百分表,以平行于心轴轴线和机床滑动导轨,使心轴自由,轻便地驱动。对于小型CNC数控机床和加工中心,在三个坐标方向上行程较小的情况,此安装方法更为方便。

  随着心轴与定位套筒,定位套筒与两端支撑轴承孔以及中间螺母支架孔之间的配合间隙,轴承孔与螺母支架孔的同轴误差较大,导致丝杠挠度和径向偏移载荷,引起丝杠轴温度升高,热变形和传递扭矩增加等一系列严重后果,导致伺服电机过载和过热,伺服系统报警,影响机床的正常运行。

  另外,两个支撑端的轴承孔与中间螺母支架孔之间的实际差异无法精确测量,从而影响进一步的精确调节。对于较大的行程较大的CNC机床和加工中心,由于所需的心轴大多在1500mm以上,因此加工困难,不易确保精度,因此无法使用正确的方法将心轴与定位套筒配合使用以进行滚珠丝杠的安装。

  在卧式加工中心的生产中,由于机床的三坐标行程较大,采用传统的安装方法,由于两个支撑端轴承孔和中间螺母托架孔的同轴度误差,导致滚珠丝杠的径向偏移载荷增加,伺服电机过载,过热,伺服系统报警等,使机床无法连续运行,同时严重影响滚珠丝杠的使用寿命和传动精度,缩短了主机的维护周期。

  2,采用其他组装方式,如移动式鞍座,缩短螺母支架与轴承座的距离,由于分别对两部分进行了校正,并且分别校正了螺母支架与轴承座的位置,以及心轴与定位套的配合间隙,实际应用效果不理想,存在同样的问题。

  

cnc滚珠丝杠安装

 

  二,新的组装技术和方法:

  通过对该产品的技术研究,经过反复的试验探索和生产验证,总结了一种更可靠的组装工艺方法。

  1,首先,使用整体式专用心轴校正螺母支架孔,使与参考导轨的正向和横向平行度在0.01 / 1000以内;

  2,固定螺母支架后,使用专业的测量夹具测量螺母支架孔与参考导轨的正向和横向距离。然后,执行与步骤1相同的操作,并使用专业的测量夹具测量轴承孔与参考轨的正向和横向距离。要求螺母支架孔与基准导轨的正向和横向距离一致,公差为0.01,并固定轴承座。该方法采用整体式专用心轴,不仅缩短了长度,并将心轴与定位套结合,消除了心轴与定位套的配合间隙,可靠地确保了轴承孔,螺母支架孔与导轨的平行度;

  3,通过测量实际距离,使轴承孔的两端与螺母支架孔的同轴度也可靠,从而减少了滚珠丝杠的挠度和径向偏移载荷,提高了滚珠丝杠的安装精度。

  4,此外,在安装滚珠丝杠的过程中,必须严格控制滚珠丝杠的轴向运动,该技术指标将直接影响滚珠丝杠进给系统的传动位置精度。根据实际验证结果表明:首先,将端部支撑轴承安装在伺服电机端,在滚珠丝杠的传动过程中起了主要作用,滚珠丝杠的轴向运动控制在0.015的范围内〜0.02; 然后,再安装轴承的另一端,将轴向运动控制在0.01以内。这样,可以有效地保证滚珠丝杠进给系统的刚度和精度。

  5,滚珠丝杠轴的预拉伸也是非常必要的。为了提高滚珠丝杠进给系统的刚度和精度,丝杠轴的预拉伸是非常有效的,但是由于丝杠轴的截面不同,并且温升不能精确设定,因此预张紧相关文献计算出的力只能作为参考。在生产中,经常对螺杆轴进行负值预拉伸,以使机床工作台的定位精度曲线接近水平。

数控机床导轨

  三,结论:

  在生产中,通过上述新工艺方法组装的大型加工中心的滚珠丝杠在三个坐标方向上的空载扭矩大大降低,空载电流也大大降低,伺服电机和伺服系统正常工作,三个坐标方向均无伺服报警,机床可连续运行72h以上。以上结果充分表明,采用新技术,可以有效地保证滚珠丝杠组件的安装精度,而且该方法不受机床行程的限制。机床的行程越大,越能突出其优势。它为滚珠丝杠提供了一种有效而可靠的方法 安装大型数控机床和加工中心。

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