減少摩擦保持滾珠絲桿精度的方法

　　在滾珠絲桿里增加摩擦的設計因素也增加扭矩,并且反過(guò)來(lái)影響定位精度。滾珠被壓緊在滾珠絲桿螺母和絲桿軸之間時(shí),產(chǎn)生的楔效應是一個(gè)潛在的摩擦源。在正轉的時(shí)候,滾珠通常對著(zhù)螺母擠壓;反轉時(shí),滾珠對著(zhù)絲桿軸擠壓。由于滑動(dòng)摩擦系數比滾動(dòng)摩擦系數大得多(沒(méi)動(dòng)0.1～0.3;滾動(dòng)0.001～0.003),楔效應大大增加了扭矩。

　　當滾珠絲桿軸在固定的角度內振動(dòng)時(shí),擠壓引起的扭矩特別麻煩。這種運動(dòng)會(huì )引起振動(dòng)扭矩,既使用極精密的零件也很難完全消除。然而,通過(guò)采用歌德式拱形而不采用圓弧形的滾珠溝槽或通過(guò)降低滾珠絲桿的剛度,可以把這種扭矩減到最小量。歌德式拱形具有較深的流通性較好的V形截面。

　　當兩個(gè)滾珠絲杠螺母一起使用時(shí),通常用墊片隔開(kāi),預緊力由墊片厚度確定。通過(guò)用蝶形彈簧代替實(shí)心墊片,可以減小滾珠絲桿的扭矩,這種彈簧允許有軸向變形從而減少了擠壓。另一個(gè)主要的阻力源,即相鄰滾珠間的摩擦力,可以通過(guò)拿掉幾個(gè)滾珠或用隔離滾珠(即有間隙的滾珠)代替其中某些滾珠的方法來(lái)減少。采用這些方法,摩擦產(chǎn)生的扭矩最多可減少30%。在降低滾珠及其滾道之間的摩擦力方面,同樣的方法也是有效的。

　　為了最大限度地減少摩擦力,隔離滾珠和承載滾珠應該相互交替。但是,某些負載和剛度要求可能需要每三個(gè)承載滾珠用一個(gè)隔離滾珠。直徑比承載滾珠稍小的隔離滾珠起惰輪的作用,他們沿和承載滾珠相反的方向旋轉,并且減少接觸摩擦。采用隔離滾珠或減少承載滾珠數目的一個(gè)不利的后果是降低了滾珠絲桿的承載能力,這必須通過(guò)減少工作負載或增大滾珠絲桿尺寸來(lái)補償。

　　潤滑引起的阻力也會(huì )增大摩擦扭矩,尤其是在高速時(shí),大多數滾珠絲桿是在遠低于5米/分的速度下使用。然而,現代機床要求的速度大于10米/分,有些系統應用的速度高達30米/分。產(chǎn)生最小阻力的潤滑劑類(lèi)型由滾珠絲桿軸向旋轉速度確定。一般說(shuō)來(lái),轉速在500轉/分以下或移動(dòng)速度為3米/分時(shí),用油脂潤滑最好。在這種較低的速度下主要是邊界潤滑。轉速超過(guò)500轉/分,主要是油體薄膜潤滑,油是最好的潤滑劑。

　　熱膨脹引起的定位精度降低不僅是由滾珠運動(dòng)的摩擦熱造成的,而且也是由諸如液壓流體、電動(dòng)機、齒輪箱之類(lèi)因素的機械運轉熱所造成的。如果在導軌或床身上產(chǎn)生了變形,即使能夠防止滾珠絲桿的溫升,也不可能獲得高的精度。在分析精度的時(shí)候,來(lái)自所有這樣的熱源的熱都必須加以考慮。

　　在計算由滾珠絲桿本身產(chǎn)生的熱量時(shí),高的工作負載是一個(gè)最大的潛在原因。通常,工作負載大約是滾珠絲桿頂緊力的3倍。更大的負載必須通過(guò)增大所用的滾珠絲桿裝置的尺寸或通過(guò)更大的潤滑劑冷卻能力來(lái)補償。補償熱膨脹的一種方法是對滾珠絲桿施加一種預緊力。這是通過(guò)把絲桿軸加工成負公差尺寸來(lái)實(shí)現的。用這種方法使螺矩稍微縮短,在裝配時(shí)使滾珠絲杠螺母受到壓縮。在工作溫度下絲桿膨脹裝置就正常工作。

　　在溫度極高的情況下,可將單獨的冷卻系統裝進(jìn)滾珠絲桿,將空氣或油霧噴在絲桿軸上。通常,空氣冷卻更為有效,并且不會(huì )象那樣損耗。冷卻也可以通過(guò)使壓力水通過(guò)空心軸滾珠絲桿的方法來(lái)進(jìn)行,采用這樣的系統,滾珠絲桿的溫度幾乎不會(huì )升高。