我國滾珠絲桿副發展歷程及未來趨勢
今后高性能的滾珠絲桿副將引領國內市場,這是因為隨著汽車工業、航天工業的發展對輕合金的高速切削加工越來越重視,加工中心、工業機器人、CN鍛壓機械、FMS及各類數控機床和自動化機械的進給驅動速度不斷提高。以加工中心為例,工作臺的移動速度在20世紀80年代僅為15~20m/min,加速度1.5g以上,并向更高速度推進。
作為伺服進給驅動系統中的重要執行機構-滾珠絲桿副,其發展必然與具有高效快速、節省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環境且對周邊環境的適應性強等特點的高速切削機床的發展同步,將始終占據直線運動應用領域的絕大部分市場。為適應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品發展的趨勢。
所謂高性能就是指在高速度的基礎上,絲桿副具有高的精度穩定性,達到高剛性、高負載、自潤滑、低噪聲、小溫升、長壽命等性能。要實現滾珠絲桿副的高性能,這需要在滾珠絲桿的設計、制造及試驗檢測技術上不斷的創新。
(1)設計
首先在設計上,充分利用現代動態設計理論及先進的計算機分析軟件,研究滾珠絲桿副在高速工作狀態下的穩定性.研究內容主要有滾珠螺母循環結構及循環返向機構的優化設計、滾珠絲桿副的極限轉速、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部組織質量是影響滾珠絲桿副性能主要因素。隨著數控系統、電機、光柵尺等其它數控功能部件的同步發展,滾珠絲桿副作為實現數控機床直線運動的主要功能部件,它的導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為此提供了全面解決方案,該加工技術無須切削液,屬綠色環保制造范疇,其主要優勢是生產效率高,加工應力小,表面加工質量高。
(3) 檢測技術
要實現滾珠絲桿副高性能,還必須從檢測技術上依靠科技求創新。精確的檢測手段及完善的試驗設備是保證產品質量和研究產品性能的前提。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、動態剛度等試驗上還是一片空白,致使產品在性能上與國際先進水平存在較大的差距,這也是制約我國數控機床向更高檔次發展的主要原因之一。
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、高負載等性能的重要因素。對材料進行相關的試驗,并通過試驗成果來指導產品設計,選擇原材料,以改善滾珠絲桿副的內在性能是至關重要的。
總的來說,我國滾珠絲桿副經過40多年的發展,目前已經具備了滿足國內絕大部分的市場需要, 為國民經濟和關鍵核心工業的發展配套取得了巨大成功和輝煌業績。滾珠絲桿副的自身發展正在伴隨數字化控制技術的廣泛應用而不斷走向高速度、高性能、復合化、環保型的新時代。
作為伺服進給驅動系統中的重要執行機構-滾珠絲桿副,其發展必然與具有高效快速、節省能源、零間隙高剛度傳動、跟隨靈敏、不污染環境且對周邊環境的適應性強等特點的高速切削機床的發展同步,將始終占據直線運動應用領域的絕大部分市場。為適應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品發展的趨勢。
所謂高性能就是指在高速度的基礎上,絲桿副具有高的精度穩定性,達到高剛性、高負載、自潤滑、低噪聲、小溫升、長壽命等性能。要實現滾珠絲桿副的高性能,這需要在滾珠絲桿的設計、制造及試驗檢測技術上不斷的創新。
(1)設計
首先在設計上,充分利用現代動態設計理論及先進的計算機分析軟件,研究滾珠絲桿副在高速工作狀態下的穩定性.研究內容主要有滾珠螺母循環結構及循環返向機構的優化設計、滾珠絲桿副的極限轉速、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部組織質量是影響滾珠絲桿副性能主要因素。隨著數控系統、電機、光柵尺等其它數控功能部件的同步發展,滾珠絲桿副作為實現數控機床直線運動的主要功能部件,它的導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為此提供了全面解決方案,該加工技術無須切削液,屬綠色環保制造范疇,其主要優勢是生產效率高,加工應力小,表面加工質量高。
(3) 檢測技術
要實現滾珠絲桿副高性能,還必須從檢測技術上依靠科技求創新。精確的檢測手段及完善的試驗設備是保證產品質量和研究產品性能的前提。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、動態剛度等試驗上還是一片空白,致使產品在性能上與國際先進水平存在較大的差距,這也是制約我國數控機床向更高檔次發展的主要原因之一。
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、高負載等性能的重要因素。對材料進行相關的試驗,并通過試驗成果來指導產品設計,選擇原材料,以改善滾珠絲桿副的內在性能是至關重要的。
總的來說,我國滾珠絲桿副經過40多年的發展,目前已經具備了滿足國內絕大部分的市場需要, 為國民經濟和關鍵核心工業的發展配套取得了巨大成功和輝煌業績。滾珠絲桿副的自身發展正在伴隨數字化控制技術的廣泛應用而不斷走向高速度、高性能、復合化、環保型的新時代。
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