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滚珠丝杆技术工艺发展趋势分析

第一节 产品技术发展现状

近几年来,人们对滚珠丝杠副的预紧转矩变动量的大小开始重视起来,以前人们只重视滚珠丝杠副综合行程误差曲线,现在也开始重视滚珠丝杠副预紧转矩的曲线。因为有了这两条曲线,滚珠丝杠副的性能就能很好地反映出来。

为了满足上述要求,北京机床研究所先后研制了滚珠丝杠副综合行程误差测量仪和预紧转矩测量仪。应用现代化的测量手段和高精度的传感器,在测量过程中能实时显示行程误差曲线和预紧转矩曲线,并打印出完整的测量报告,为衡量滚珠丝杠副的总成质量,提供了可靠的检测手段。

随着数控机床的发展,“高速、高效”成为各厂家追求的目标,对于高速驱动与定位部件,国外已有直线电动机问世,开始用于加工中心,快速进给速度达到160m/min以上,加速度达4g以上,向滚珠丝杠副提出严峻的挑战。但由于直线电动机存在价格昂贵、控制系统复杂、需采取措施解决磁铁吸引金属切屑、强磁对人身危害以及发热等缺点,在近一段时间很难得到普及。

滚珠丝杠副仍是现在高速驱动的最优先选择,国外大部分高速加工中心仍使用滚珠丝杠副。为了达到高速驱动目的,设计时在提高电动机转速(电动机最高转速可达4000r/min)的同时,使用大导程滚珠丝杠副,导程可达32mm。如日本马扎克公司在FF660机床上使用滚珠丝杠副,机床快速移动速度达90m/min,加速度达1.5g。

总之,随着社会的不断发展,用户对滚珠丝杠副的要求越来越严,要求也多样化,促使滚珠丝杠生产厂不断提高产品质量、开发新品种,以满足用户的需求。

第二节 产品工艺特点或流程

近来,我国出现了一种制造滚珠丝杠副新技术工艺,包括滚珠丝杠和滚珠螺母加工,以现有的工艺步骤为基础。

1、滚珠丝杠加工

坯料在热态下校直,丝杠在淬火前粗车螺旋槽,滚道加工用CBN刀具进行加工,热处理前先用粗校直去应力,中心孔用火焰淬硬,用振动研磨,滚道截形采用工作螺旋角概念,螺纹磨削以外圆定位磨削螺纹滚道,振动研磨螺纹滚道。

2、滚珠螺母加工

螺母用真空淬火工艺,旋风铣粗加工内螺纹滚道,用弹簧心轴涨紧磨削外圆,内螺纹磨削用“软夹头”定位装夹,采用螺母滚道工作螺旋角法向截形概念。

这种工艺的优点是:投资少、见效快、加工易、降成本、低销价,为大面积推广使用滚珠丝杠副等滚动元件开辟了一条新路子。

第三节 国内外技术未来发展趋势分析

丝杠检测是滚珠丝杠加工中的重要一环,它直接影响到滚珠丝杠系列产品的精度和质量。国外许多制造滚珠丝杠的公司,除了致力于改革加工工艺外,都把检测手段的更新换代放在优先的地位。

经过多年的开发和试验,已形成了一套较为完整的检测体系,它们包括有:导程精度测量仪、触针式轮廓测量仪、动态预紧力矩仪、寿命试验机和接触刚度测量机等。未来一段时间,滚珠丝杠的检测体系的研发仍将会是滚珠丝杠技术发展的重点。以下方面仍将会是所开发出来的检测体系所具有的特点:

1、采用微处理机或计算机,对检测数据自动判别和处理

1)迅速完成数据处理,输出导程误差曲线,并根据JIS或ISO滚珠丝杠标准判断出精度等;

2)通过图形放大、滤波获得精确数据,对误差作出统计分析

3)对导程误差曲线进行谐波分析

2、测量仪器多功能化

所研制的测量机,对于各种不同牙型的丝杠,可以同时完成螺纹中径、单面导程误差及双面导程误差的测量。而且,还能够对装配后的滚珠丝杠副,同时进行综合导程精度和空载预紧力矩的测量。

3、测量方式向动态连续自动化方向发展

测量方式采用动态连续测量,是为了获得与滚珠丝杠工作状态接近的性能数据。这样的测量机器安装在生产现场的装配工段,使用时,可以自动的使滚珠丝杠仪以较高的速度跑合很多个回合,然后自动转入低速并开始自动测量和记录。
 

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