滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副車削加工及磨損特性
滾珠絲杠副是數控裝備的核心部件之一，其可將絲杠或螺母的旋轉運動轉換為沿絲杠軸向的直線運動，也可將直線運動轉換為旋轉運動。與接觸螺旋面間存在較大滑動摩擦阻力的滑動螺旋傳動不同，滾珠絲杠副將滾珠置于絲杠和螺母滾道之間，運動時克服數值較低且占主要地位的滾動摩擦，所需驅動力矩僅為滑動絲杠的三分之一。由于滾珠絲杠副具有定位精度好、傳動效率高、可靠性高、使用壽命長等優點，被普遍使用在數控機床的進給系統中傳遞力和運動，是數控機床的關鍵功能部件，尤其在有特殊工況要求的場合（如重載機械、航空航天），滾珠絲杠副起到不可替代的作用。滾珠絲杠副精度保持性是指在規定條件和時間下精度保持在某一精度等級的能力。滾珠絲杠副的精度保持性問題直接影響到自身乃至作為其配置，載體的數控機床的使用壽命與性能優劣，嚴重制約了我國高檔數控機床的自主研制與生產。滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，精度保持性很大程度上取決于磨損，因此需要建立磨損與精度損失之間的關系。由于滾珠絲杠副結構封閉且滾道為螺旋形，導致其精度保持性問題的研究要比軸承復雜很多，已公開滾珠絲杠副精度保持性相關研究成果較少。因此迫切需要對滾珠絲杠副精度特性進行理論研究，同時也需要從滾珠絲杠副的加工方面入手，改進絲杠副的精度和性能。
車削屬于初加工，目前國內加工螺紋大部分還是利用車削的方式，這種方式最大的難點就是很難保證進給量的精度，絲杠的行程誤差通常也會由于車削時的系統誤差帶來。旋風切削相比傳統的車削加工技術，具有刀具冷卻性好、生產效率高等諸多優點。利用旋風銑的加工方式，相比傳統的車削加工，螺紋精度和絲杠螺紋外滾道表面粗糙度可以大大改善。冷擠壓是把待加工工件放入模具中，在室溫下通過壓力機將待加工工件擠壓使其產生塑性變形而制造成型的一種加工方式。滾珠絲杠螺紋滾道的冷軋加工成形過程主要是在摩擦力與壓力的作用下將金屬棒滾軋進絲杠的加工區域，從而產生塑性變形。
滾珠絲杠副的精度損失主要是由磨損造成的，根據磨損機理的不同，磨損可分為磨粒磨損、粘著磨損、腐蝕磨損等幾種形式。滾珠絲杠副在運行過程中可能會出現多種磨損形式。初始階段，滾道與滾珠的接觸面比較光滑，僅存在粘著磨損，絲杠副的精度損失也比較緩慢；隨著粘著磨損的進行，絲杠副表面有金屬顆粒脫落，出現磨粒磨損；脫落后形成的新的金屬表面在潤滑介質和高溫的作用下可能會發生電化學反應，從而造成腐蝕磨損。
到這個階段，絲杠的磨損量已急劇加大。另外，絲杠副在長期的循環接觸應力的作用下，滾道表面可能有細微裂紋滋生，造成接觸表面材料的剝落，發生疲勞磨損。綜上，滾珠絲杠副的精度損失是在磨損作用下的一個復雜過程，精度損失過程可能受多種磨損形式的影響。但是，在滾珠絲杠副磨損量急劇加大前，精度損失主要發生在絲杠副的粘著磨損階段，即粘著磨損是其精度下降的根本原因。
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