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滚珠丝杠和直线导轨的现状和技术趋势

技术趋势

中国作为全球最大的机床消费国,车床制造业已发展成为支柱产业。由于汽车工业的发展,对机床的速度和效率提出了新的要求。据了解,日本机床数控化率从开始的40%发展到目前的90%左右的水平,用了大约15年的时间。从中国的发展速度来看,如达到日本目前的水平,估计不需要那么多时间,因此,提升数控机床功能部件的性能和质量已成为中国机床工具工业发展的当务之急。

为了实现其高性能,中国生产的机床在驱动上采用高精度滚珠丝杠加工速度大大提高。加工中心机床上滚珠丝杠的直径和螺距的大小直接影响加工零件的精度。特别是在进给切削条件下,高性能加工中心都选择了小直径、细螺距的单头滚珠丝杠。当然,也有一些加工中心使用粗螺距多头滚珠丝杠。这些加工中心一般使用伺服电机来驱动滚珠丝杠,但如果滚珠丝杠加工中心工作时,其滚动体作螺旋运动,其自转轴方向发生改变,从而产生陀螺运动。当运动中的陀螺力矩超过球体与滚道之间的摩擦力时,滚动体产生滑动,从而产生剧烈的摩擦,使丝杠温度升高,振动和噪声也增大,导致丝杠寿命缩短,大大降低滚珠丝杠的传动质量。因此,需要一种新型、高性能的滚动丝杠, 行星滚柱丝杠,是为了更好地解决上述技术问题而开发的。

随着新技术的不断发展,加工中心工作台的加速度会达到3g以上,在高进给的情况下,运动部件的惯性力会非常大。因此,我们在机械部分设计的时候,要尽量减小运动部件的质量和旋转部件的转动惯量,从而进一步提高加工中心进给系统的刚度、灵敏度和精度。现在大部分的数控加工中心都已经引进了德国的大功率直线伺服电机,可直接驱动工作台直线运动,并配有碳纤维增强塑料制成的轻质结构桌子和直线滚动导轨匹配,使加工中心可以实现高进给速度和高精度加工。

随着机器速度的提高,使用导轨也由滑动导轨向滚动导轨转变。在中国,由于机床速度较低、制造成本较高,滑动导轨的使用仍占大多数,但采用滚珠导轨和滚柱导轨正在迅速兴起。由于滚动导轨副具有转速高、寿命长、可施加预压力、安装方便等优点,随着机床性能和数控化要求的提高,采用滚动导轨副的比例是必然趋势。


发布时间:2022年11月8日