NSK丝杠

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【精密NSK丝杠的应用及发展前景】
滚珠丝杆副作为高效、精密传动部件在数控机床和各种自动化设备上得到广泛应用,它不仅作为传动元件、定位元件、有时还作为测量的标准元件广泛应用于各类NC、CNC机床、加工中心、精密机床、精密测量仪器、现代化武器装备及核反应装置以及各种自动化控制的驱动系统当中。

滚珠丝杆副有其特殊的特性和优点。滚珠丝杆副中以滚珠代替普通丝杆副的滑动,为使滚珠丝杆副在工作过程中始终保持滚动摩擦,滚珠在螺母内循环滚动。典型的滚珠循环方式有内循环和外循环两种。滚珠丝杆螺母的螺纹滚道与钢制滚珠之间是滚动摩擦,其摩擦系数仅为滑动摩擦的2%左右,传动效率提高到90%以上。

运用高精度螺纹磨床及其他先进的加工方法和技术途径,滚珠丝杆具有越来越高的精度。滚珠丝杆与螺母之间轴向间隙为零,运动中没有阻滞和滑移,进给速度稳定,具有很高的定位精度和重复定位精度,同时具有精确的同步运动性能。滚珠丝杆的运动具有可逆性,逆传动效率高。

尽管我国在1958年就将滚珠丝杆副成功应用于数控机床上,接着又应用于汽车、航空及加工制造业中,但从目前国内三大滚珠丝杆生产企业(山东济宁博特丝杠制造有限公司、汉江机床厂、南京工艺装备厂)的情况看,滚珠丝杆的磨削仍沿用普通的螺纹磨床,加工的滚珠丝杆精度依然偏低。

近年来,随着微型计算机及测试技术的发展,基于计算机的误差补偿技术被应用于丝杆的加工中,各种控制算法层出不穷,并己取得了不少的研究成果,但往往是理论方面研究多,实际应用少,丝杆的制造精度与国外相比还存有较大差距,所以高精密滚珠丝杠的加工成为我国的重点攻关项目之一。

【影响NSK丝杠螺距精度的主要因素】
为了保证丝杆在使用过程中具有长久精度保持性,对丝杆的最终加工工序是在淬火后进行磨削,所使用的机床通常是精密螺纹磨床。

影响丝杆螺距精度的因素很多,按照引起的误差变化规律可将误差源大致分为静态、动态和随机误差三大类。静态误差是由机床本身的几何误差和传动误差造成的,主要有主轴至工作台之间的传动误差,工作台移动的不均匀性误差等。

动态误差是机床在运转时产生的误差,它是随加工工艺系统以及加工条件等变化而变化的,主要有工件和机床的热变形、磨削力变形误差等。随机误差主要包括室温及油温变化,外界振动等干扰因素引起的误差。

【NSK丝杠疲劳失效分析】
由滚珠丝杆副滚珠链的动力学原理可知,只要有一个滚珠不能顺利返回滚珠链中,就会产生滞阻现象,造成/梯形失真0。当梯形失真趋向极端时,伴随滞阻现象会产生滚珠破裂以及丝杆螺母螺纹发生布氏形变等现象。丝杆、螺母螺纹上的布氏压痕深浅表明梯形失真的严重程度。丝杆上的划痕主要是由于破损的滚珠与丝杆表面摩擦产生的,因此丝杆表面划痕的有无表示滚珠链的循环是否出现问题。

【NSK丝杠副的预紧方式】
由于制造和安装的误差，滚珠丝杆副总是存在间隙的，特别是对于滚道型面为单圆弧的滚珠丝杆副，因为它是通过控制间隙的大小来保证接触角β = 45° 的。同时，滚珠丝杆副在轴向工作载荷的作用下，滚珠与螺纹滚道相接触部分产生弹性变形。

如果滚珠丝杆副中有轴向间隙或在轴向载荷作用下滚珠与滚道接触处有弹性变形，则当滚珠丝杆反向转动时，将会产生空回误差，从而影响其传动精度并且使得滚珠丝杆副的刚度降低。因此，在对轴向间隙和轴向刚度有严格要求的精密滚珠丝杆副中，必须采取消除轴向间隙和提高轴向刚度的措施。目前广泛采用双螺母调整预紧装置作为消除滚珠丝杆副的轴向间隙和提高其轴向刚度的方法。

【NSK丝杠预紧力的确定】
在滚珠丝杆副中对螺母施加预紧力，可以提高滚珠丝杆副的轴向刚度和定位精度。因此，若只考虑丝杆副的刚度及定位精度，显然是预紧力越大越有利，可以更好地消除由弹性变形所引起的轴向间隙。而过小的预紧力即使消除了轴向间隙，但不一定就提高了刚度。

因为预紧力必须能足以消除预紧螺母的“低刚度区”的存在。由于双螺母预紧段的丝杆与螺母元件间均存在有误差（如导程误差等），因而可能产生某一小段接触变形后紧些，其接触刚度就高，而某一小段接触变形后松些，则接触刚度低的现象。后者即所谓“低刚度区”。要提高轴向接触刚度，预紧力必须要足够大，以消除这种“低刚度区”的存在，才能真正达到提高轴向刚度的目的。但是，过大的预紧力也是有害的，它会增大驱动力矩，降低传动效率，加剧滚珠与滚道之间的接触疲劳和磨损，缩短工作寿命。