我國滾珠絲桿副發(fā)展歷程及未來趨勢
今后高性能的滾珠絲桿副將引領(lǐng)國內(nèi)市場,這是因為隨著汽車工業(yè)、航天工業(yè)的發(fā)展對輕合金的高速切削加工越來越重視,加工中心、工業(yè)機器人、CN鍛壓機械、FMS及各類數(shù)控機床和自動化機械的進(jìn)給驅(qū)動速度不斷提高。以加工中心為例,工作臺的移動速度在20世紀(jì)80年代僅為15~20m/min,加速度1.5g以上,并向更高速度推進(jìn)。
作為伺服進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機構(gòu)-滾珠絲桿副,其發(fā)展必然與具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對周邊環(huán)境的適應(yīng)性強等特點的高速切削機床的發(fā)展同步,將始終占據(jù)直線運動應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場。為適應(yīng)高速切削加工的要求,高性能的滾珠絲桿副已成為滾珠絲桿副產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。
所謂高性能就是指在高速度的基礎(chǔ)上,絲桿副具有高的精度穩(wěn)定性,達(dá)到高剛性、高負(fù)載、自潤滑、低噪聲、小溫升、長壽命等性能。要實現(xiàn)滾珠絲桿副的高性能,這需要在滾珠絲桿的設(shè)計、制造及試驗檢測技術(shù)上不斷的創(chuàng)新。
(1)設(shè)計
首先在設(shè)計上,充分利用現(xiàn)代動態(tài)設(shè)計理論及先進(jìn)的計算機分析軟件,研究滾珠絲桿副在高速工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性.研究內(nèi)容主要有滾珠螺母循環(huán)結(jié)構(gòu)及循環(huán)返向機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速、鋼球與鋼球及滾道之間的滑移動絲桿溫升和噪音的影響等。
(2) 制造工藝
在制造工藝上,冷、熱加工過程中對幾何精度控制及絲桿內(nèi)部組織質(zhì)量是影響滾珠絲桿副性能主要因素。隨著數(shù)控系統(tǒng)、電機、光柵尺等其它數(shù)控功能部件的同步發(fā)展,滾珠絲桿副作為實現(xiàn)數(shù)控機床直線運動的主要功能部件,它的導(dǎo)程制造精度要求在一定程度上將會逐步弱化,而對影響滾珠絲桿副性能的幾何尺寸精度及絲桿內(nèi)部組織要求逐步提高。
影響滾珠絲桿副性能的主要制造因素有絲桿及螺母滾道幾何形狀的加工誤差、絲桿中徑尺寸的一致性誤差、冷加工對滾道表面組織的影響等。如何更好的減少這些誤差和影響7目前,高速硬旋銑螺紋這一新技術(shù)為此提供了全面解決方案,該加工技術(shù)無須切削液,屬綠色環(huán)保制造范疇,其主要優(yōu)勢是生產(chǎn)效率高,加工應(yīng)力小,表面加工質(zhì)量高。
(3) 檢測技術(shù)
要實現(xiàn)滾珠絲桿副高性能,還必須從檢測技術(shù)上依靠科技求創(chuàng)新。精確的檢測手段及完善的試驗設(shè)備是保證產(chǎn)品質(zhì)量和研究產(chǎn)品性能的前提。長期以來,我國過于追求對檢測滾珠絲桿副螺距精度的研究,而在滾珠絲桿副的性能研究上相對滯后,甚至在一些性能的項目如滾珠絲桿副噪聲、溫升、加速度、動態(tài)剛度等試驗上還是一片空白,致使產(chǎn)品在性能上與國際先進(jìn)水平存在較大的差距,這也是制約我國數(shù)控機床向更高檔次發(fā)展的主要原因之一。
因此,面對新的市場要求,加緊對滾珠絲桿副的新產(chǎn)品開展性能試驗研究就顯得尤為重要。除此之外,原材料的選擇是直接影響滾珠絲桿副的高剛性、高負(fù)載等性能的重要因素。對材料進(jìn)行相關(guān)的試驗,并通過試驗成果來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計,選擇原材料,以改善滾珠絲桿副的內(nèi)在性能是至關(guān)重要的。
總的來說,我國滾珠絲桿副經(jīng)過40多年的發(fā)展,目前已經(jīng)具備了滿足國內(nèi)絕大部分的市場需要, 為國民經(jīng)濟(jì)和關(guān)鍵核心工業(yè)的發(fā)展配套取得了巨大成功和輝煌業(yè)績。滾珠絲桿副的自身發(fā)展正在伴隨數(shù)字化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用而不斷走向高速度、高性能、復(fù)合化、環(huán)保型的新時代。
作為伺服進(jìn)給驅(qū)動系統(tǒng)中的重要執(zhí)行機構(gòu)-滾珠絲桿副,其發(fā)展必然與具有高效快速、節(jié)省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環(huán)境且對周邊環(huán)境的適應(yīng)性強等特點的高速切削機床的發(fā)展同步,將始終占據(jù)直線運動應(yīng)用領(lǐng)域的絕大部分市場。為適應(yīng)高速切削加工的要求,高性能的滾珠絲桿副已成為滾珠絲桿副產(chǎn)品發(fā)展的趨勢。
所謂高性能就是指在高速度的基礎(chǔ)上,絲桿副具有高的精度穩(wěn)定性,達(dá)到高剛性、高負(fù)載、自潤滑、低噪聲、小溫升、長壽命等性能。要實現(xiàn)滾珠絲桿副的高性能,這需要在滾珠絲桿的設(shè)計、制造及試驗檢測技術(shù)上不斷的創(chuàng)新。
(1)設(shè)計
首先在設(shè)計上,充分利用現(xiàn)代動態(tài)設(shè)計理論及先進(jìn)的計算機分析軟件,研究滾珠絲桿副在高速工作狀態(tài)下的穩(wěn)定性.研究內(nèi)容主要有滾珠螺母循環(huán)結(jié)構(gòu)及循環(huán)返向機構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計、滾珠絲桿副的極限轉(zhuǎn)速、鋼球與鋼球及滾道之間的滑移動絲桿溫升和噪音的影響等。
(2) 制造工藝
在制造工藝上,冷、熱加工過程中對幾何精度控制及絲桿內(nèi)部組織質(zhì)量是影響滾珠絲桿副性能主要因素。隨著數(shù)控系統(tǒng)、電機、光柵尺等其它數(shù)控功能部件的同步發(fā)展,滾珠絲桿副作為實現(xiàn)數(shù)控機床直線運動的主要功能部件,它的導(dǎo)程制造精度要求在一定程度上將會逐步弱化,而對影響滾珠絲桿副性能的幾何尺寸精度及絲桿內(nèi)部組織要求逐步提高。
影響滾珠絲桿副性能的主要制造因素有絲桿及螺母滾道幾何形狀的加工誤差、絲桿中徑尺寸的一致性誤差、冷加工對滾道表面組織的影響等。如何更好的減少這些誤差和影響7目前,高速硬旋銑螺紋這一新技術(shù)為此提供了全面解決方案,該加工技術(shù)無須切削液,屬綠色環(huán)保制造范疇,其主要優(yōu)勢是生產(chǎn)效率高,加工應(yīng)力小,表面加工質(zhì)量高。
(3) 檢測技術(shù)
要實現(xiàn)滾珠絲桿副高性能,還必須從檢測技術(shù)上依靠科技求創(chuàng)新。精確的檢測手段及完善的試驗設(shè)備是保證產(chǎn)品質(zhì)量和研究產(chǎn)品性能的前提。長期以來,我國過于追求對檢測滾珠絲桿副螺距精度的研究,而在滾珠絲桿副的性能研究上相對滯后,甚至在一些性能的項目如滾珠絲桿副噪聲、溫升、加速度、動態(tài)剛度等試驗上還是一片空白,致使產(chǎn)品在性能上與國際先進(jìn)水平存在較大的差距,這也是制約我國數(shù)控機床向更高檔次發(fā)展的主要原因之一。
因此,面對新的市場要求,加緊對滾珠絲桿副的新產(chǎn)品開展性能試驗研究就顯得尤為重要。除此之外,原材料的選擇是直接影響滾珠絲桿副的高剛性、高負(fù)載等性能的重要因素。對材料進(jìn)行相關(guān)的試驗,并通過試驗成果來指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計,選擇原材料,以改善滾珠絲桿副的內(nèi)在性能是至關(guān)重要的。
總的來說,我國滾珠絲桿副經(jīng)過40多年的發(fā)展,目前已經(jīng)具備了滿足國內(nèi)絕大部分的市場需要, 為國民經(jīng)濟(jì)和關(guān)鍵核心工業(yè)的發(fā)展配套取得了巨大成功和輝煌業(yè)績。滾珠絲桿副的自身發(fā)展正在伴隨數(shù)字化控制技術(shù)的廣泛應(yīng)用而不斷走向高速度、高性能、復(fù)合化、環(huán)保型的新時代。
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