畢業(yè)論文-關(guān)于提高滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的耐磨性探討.doc

畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）題 目 關(guān)于提高滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)的耐磨性探討 專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造 班 級(jí) 08級(jí)機(jī)電一體化3-1班 學(xué) 生 指導(dǎo)老師 西安理工大學(xué)二O一 一 年 函 授 站 西安理工大學(xué) 教務(wù)主任 批準(zhǔn)日期 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 專業(yè) 學(xué)生 一、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題 二、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作自 年 月 日起至 年 月 日止三、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）進(jìn)行地點(diǎn) 四、 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的內(nèi)容要求： 負(fù)責(zé)指導(dǎo)教師 指 導(dǎo) 教 師 接受設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)開始執(zhí)行日期 學(xué)生簽名 目 錄第一章 滾珠絲杠螺母副在機(jī)械制造的重要性.11.1 機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷程11.2 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀21.3 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)51.4 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的特征7第二章 滾珠螺母副的工作原理.82.1滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)92.2工作原理9第三章 影響滾珠絲杠耐磨性的因素103.1滾珠絲杠副的特點(diǎn)113.2影響滾珠絲杠副絲杠加工速度的因素113.3滾珠絲杠傳動(dòng)特性113.4.滾珠絲杠副在高速數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用.12.第四章 提高滾珠絲杠耐磨的措施.134.1滾珠絲桿螺母副的消隙134.2滾珠絲杠的支承154.3滾珠絲桿螺母副的安裝164.4滾珠絲杠的防護(hù)174.5滾珠絲杠主要故障及原因194.6檢測(cè)與維修19第五章 結(jié)論21謝辭 23參考文獻(xiàn) .24摘要：在機(jī)床上有一種部件是由細(xì)長(zhǎng)長(zhǎng)的金屬棒制造的。上面是光潔度很高的表面，有的還要帶有螺紋。 一般在機(jī)床上面有螺紋的，叫絲杠。 1、按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例，滾珠絲杠（目前已基本取代梯形絲杠，已俗稱絲杠）是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)； 2、當(dāng)絲杠作為主動(dòng)體時(shí)，螺母就會(huì)隨絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線運(yùn)動(dòng)。 3、滾珠絲杠螺母間因無(wú)間隙，直線運(yùn)動(dòng)時(shí)精度較高，尤其在頻繁換向時(shí)無(wú)需間隙補(bǔ)償。滾珠絲杠絲母間摩擦力很小，轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)非常輕松。 4、滾珠絲杠與電機(jī)連接時(shí)中間必須加裝聯(lián)軸器以達(dá)到柔性連接。同步帶則可以直接用同步輪與電機(jī)出力軸連接。 5、滾珠絲杠副依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17587.3-1998, 分為定位滾珠絲杠副(P)和傳動(dòng)滾珠絲杠副(T)兩大類.精度等級(jí)共分七個(gè)等級(jí),即1.2.3.4.5.7.10級(jí),1級(jí)精度最高.依次降低. 6、滾珠絲桿轉(zhuǎn)動(dòng)一周螺母移動(dòng)的距離為一個(gè)螺距距離,如果是絲杠每轉(zhuǎn)一周螺母移動(dòng)四個(gè)（或五個(gè)）螺旋線的距離，那么表示該絲杠是四線（或五線）絲杠，俗稱四頭（或五頭）絲杠。 一般小導(dǎo)程滾珠絲杠都采用單線，中，大或超大導(dǎo)程采用兩線或多線。 絲杠的高效加工方法旋風(fēng)銑削絲杠 絲杠的高效加工旋風(fēng)銑是安裝在車床上與車床配套的高速銑削螺紋裝置，將旋風(fēng)銑安裝在車床中拖板上車床夾持絲杠完成低速進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，旋風(fēng)銑帶動(dòng)外旋刀盤硬質(zhì)合金刀具高速旋轉(zhuǎn)，完成切削運(yùn)動(dòng)。從絲杠上銑削出螺紋的螺紋加工方法。因其銑削速度高（速度達(dá)到400m/min）加工效率快。并采用壓縮空氣進(jìn)行排屑冷卻。加工過(guò)程中切屑飛濺如旋風(fēng)而得名-絲杠旋風(fēng)銑。關(guān)鍵字：機(jī)床 螺紋 滾珠絲杠副1.滾珠絲杠螺母副在機(jī)械制造的重要性滾珠絲杠副是一種精密傳動(dòng)元件，可以將直線運(yùn)動(dòng)和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)進(jìn)行相互轉(zhuǎn)化，具有傳動(dòng)效率高、可逆、同步性能好、傳動(dòng)精度高的優(yōu)點(diǎn)。正式由于這些優(yōu)點(diǎn)讓滾珠絲杠副在機(jī)床應(yīng)用范圍極其之廣。1.1 機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷程機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展歷程機(jī)械制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，而機(jī)械制造技術(shù)的不斷創(chuàng)新則是機(jī)械工業(yè)發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)和動(dòng)力。機(jī)械制造業(yè)發(fā)展至今, 按其生產(chǎn)方式的變化可劃分為：（1）勞動(dòng)密集型生產(chǎn)方式：手工制作及早期的工業(yè)生產(chǎn)均屬于這種方式。（2）設(shè)備密集型生產(chǎn)方式：這是一種隨著運(yùn)輸機(jī)械、施工機(jī)械和機(jī)床等大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的出現(xiàn)而產(chǎn)生的生產(chǎn)方式。汽車、拖拉機(jī)、軸承等大批量生產(chǎn)中的剛性生產(chǎn)流水線均屬于這種生產(chǎn)方式。（3）信息密集型生產(chǎn)方式：從20 世紀(jì)初期開始出現(xiàn)了數(shù)控機(jī)床、加工中心等新型機(jī)電一體化加工設(shè)備。它實(shí)現(xiàn)了人與機(jī)器設(shè)備之間的信息交流，機(jī)器設(shè)備可通過(guò)獲得的信息，快速、準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)加工，繼而產(chǎn)生了使用這些典型設(shè)備的生產(chǎn)方式。（4）知識(shí)密集型生產(chǎn)方式：這種生產(chǎn)方式是制造理念的飛躍，把單向的產(chǎn)品制造鏈組成為有機(jī)的制造系統(tǒng)，其中的物流系統(tǒng)、信息流系統(tǒng)、能量流系統(tǒng)等相互依賴、相互作用、相互協(xié)調(diào)。這種制造系統(tǒng)不單能與人進(jìn)行信息交流，而且本身具有專家系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫(kù)等必要的解決問(wèn)題的知識(shí)，使其能在獲取較少信息的情況下完成加工要求。柔性制造系統(tǒng)(FMS) 、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)(CIMS) 是這種生產(chǎn)方式的典型代表。（5）智能密集型生產(chǎn)方式：這是目前正在研究和實(shí)施的一種全新的生產(chǎn)方式。它試圖使用制造系統(tǒng)本身具有的人工智能，并引入了新的制造哲理和組織形式。因此, 這種制造技術(shù)能夠快速響應(yīng)市場(chǎng)的變化，超前地開發(fā)產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)多品種產(chǎn)品的全過(guò)程管理。這種制造技術(shù)的實(shí)施，將使人們夢(mèng)寐以求的“無(wú)圖紙加工”、“無(wú)人化加工”、“無(wú)害化加工”成為可能。目前正在研究的智能制造系統(tǒng)( IMS) 、智能型計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)( I CIMS)、敏捷制造等就屬于這種生產(chǎn)方式?，F(xiàn)代制造技術(shù)的涵義相當(dāng)廣泛。一般認(rèn)為，現(xiàn)代制造技術(shù)是以傳統(tǒng)制造技術(shù)與計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等現(xiàn)代高新技術(shù)交叉融合的結(jié)果，是一個(gè)集機(jī)械、電子、信息、材料與管理技術(shù)于一體的新型交叉學(xué)科，它使制造技術(shù)的技術(shù)內(nèi)涵和水平發(fā)生了質(zhì)的變化。因此，凡是那些能夠融合當(dāng)代科學(xué)進(jìn)步的最新成果，最能發(fā)揮人和設(shè)備的潛力，最能體現(xiàn)現(xiàn)代制造水平的制造技術(shù)均稱為現(xiàn)代制造技術(shù)，它給傳統(tǒng)的機(jī)械制造業(yè)帶來(lái)了勃勃生機(jī)1.2 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀1.21 國(guó)外情況在制造業(yè)自動(dòng)化發(fā)展方面，發(fā)達(dá)國(guó)家機(jī)械制造技術(shù)已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械制造系統(tǒng)自動(dòng)化。產(chǎn)品設(shè)計(jì)普遍采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)(CAD) 、計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品工程(CAE) 和計(jì)算機(jī)仿真等手段，企業(yè)管理采用了科學(xué)的規(guī)范化的管理方法和手段，在加工技術(shù)方面也已實(shí)現(xiàn)了底層的自動(dòng)化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù)) 、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV) 等。在這個(gè)基礎(chǔ)上再提高制造系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，對(duì)于改善企業(yè)的TQCS ( T 盡量縮短產(chǎn)品的交貨時(shí)間或提早新產(chǎn)品上市時(shí)間、 Q 提高產(chǎn)品質(zhì)量、C 降低產(chǎn)品成本、S提高服務(wù)水平) 已無(wú)明顯的作用。因此，近10 余年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)，如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、敏捷制造、并行工程等。（1）計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)它是在自動(dòng)化技術(shù)、信息技術(shù)和制造技術(shù)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算機(jī)及軟件，將制造廠全部生產(chǎn)活動(dòng)有關(guān)的各種分散的自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)地集成起來(lái)，并適合于多品種、中小批量生產(chǎn)的總體高效率、高柔性的制造系統(tǒng)。計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)在概念上，主要強(qiáng)調(diào)兩點(diǎn)：首先在功能上，它包含了一個(gè)工廠的全部生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)活動(dòng)，即從市場(chǎng)預(yù)測(cè)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、加工工藝、制造、管理至售后服務(wù)以及報(bào)廢處理的全部活動(dòng)。因此它比傳統(tǒng)的工廠自動(dòng)化的范圍要大得多，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)，是工廠自動(dòng)化的發(fā)展方向。其次，在集成上，它涉及的自動(dòng)化不是工廠各個(gè)環(huán)節(jié)的自動(dòng)化的簡(jiǎn)單疊加，而是在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持下的有機(jī)集成。這種集成主要體現(xiàn)在以信息和功能為特征的技術(shù)集成，即信息集成和功能集成，以便縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、提高質(zhì)量、降低成本。計(jì)算機(jī)集成制造是一種概念、一種哲理，是指導(dǎo)制造業(yè)應(yīng)用計(jì)算機(jī)技術(shù)、信息技術(shù)走向更高階段的一種思想方法、技術(shù)途徑和生產(chǎn)模式，它代表了當(dāng)代制造技術(shù)的最高水平。（2）智能制造系統(tǒng)是指將專家系統(tǒng)、模糊推理、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能技術(shù)應(yīng)用到制造系統(tǒng)中，以解決復(fù)雜的決策問(wèn)題，提高制造系統(tǒng)的水平和實(shí)用性。人工智能的作用是要代替熟練工人的技藝，學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，并用于解決生產(chǎn)中的實(shí)際問(wèn)題，從而將工人、工程技術(shù)人員多年來(lái)積累起來(lái)的豐富而又寶貴的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)保存下來(lái)，在實(shí)際的生產(chǎn)中長(zhǎng)期發(fā)揮作用。智能制造系統(tǒng)的核心技術(shù)是具有人工智能，柔性制造集成制造智能制造是現(xiàn)代制造技術(shù)發(fā)展的三個(gè)階段。（3）并行工程又稱同步工程或同期工程，是針對(duì)傳統(tǒng)的產(chǎn)品串行開發(fā)（“需求分析概念設(shè)計(jì) 詳細(xì)設(shè)計(jì)過(guò)程設(shè)計(jì)加工制造試驗(yàn)檢測(cè)設(shè)計(jì)修改”的流程，稱為產(chǎn)品從設(shè)計(jì)到制造的串行生產(chǎn)模式）過(guò)程而提出的一個(gè)概念、一種哲理和方法。并行工程是集成地、并行地設(shè)計(jì)產(chǎn)品及其相關(guān)各種過(guò)程的系統(tǒng)方法，該方法要求開發(fā)人員在設(shè)計(jì)開始就考慮產(chǎn)品整個(gè)生命周期中，從概念的形成到產(chǎn)品報(bào)廢處理的所有因素，包括質(zhì)量、成本、進(jìn)度計(jì)劃和用戶要求。并行工程通過(guò)組成多學(xué)科的產(chǎn)品開發(fā)群組協(xié)同工作，利用各種計(jì)算機(jī)輔助工具等手段，使產(chǎn)品開發(fā)的各個(gè)階段，既有一定的時(shí)序又能并行，同時(shí)采用上、下游的各種因素共同決策產(chǎn)品開發(fā)各階段工作的方式，使產(chǎn)品開發(fā)的早期就能及時(shí)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品開發(fā)全過(guò)程中的問(wèn)題，從而縮短產(chǎn)品開發(fā)周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本，增加企業(yè)競(jìng)爭(zhēng)能力，并行工程強(qiáng)調(diào)在集成環(huán)境下的并行工作，因此，它是CIMS 進(jìn)一步發(fā)展的方向。（4）敏捷制造又稱靈捷制造、迅速制造和靈活制造等，它是將柔性生產(chǎn)技術(shù)、熟練掌握生產(chǎn)技能和有知識(shí)的勞動(dòng)力與促進(jìn)企業(yè)內(nèi)部和企業(yè)之間相互合作的靈活管理集成在一起，通過(guò)所建立的共同基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，對(duì)迅速改變或無(wú)法預(yù)見的消費(fèi)者需求和市場(chǎng)時(shí)機(jī)作出快速響應(yīng)。市場(chǎng)的快速響應(yīng)是敏捷制造的核心。敏捷制造的基本原理是采用標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和信息集成基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，以分布式結(jié)構(gòu)連接各類企業(yè)，構(gòu)成虛擬制造環(huán)境，以競(jìng)爭(zhēng)合作為原則，在虛擬制造環(huán)境內(nèi)動(dòng)態(tài)選擇合作伙伴，并通過(guò)組成虛擬企業(yè)來(lái)適應(yīng)持續(xù)多變、無(wú)法預(yù)料的市場(chǎng)變化。敏捷制造的核心是虛擬公司，虛擬公司映射為虛擬制造系統(tǒng)，虛擬制造系統(tǒng)2是敏捷制造的關(guān)鍵。敏捷制造是一種戰(zhàn)略決策，它能使各合作伙伴既保證各自的利益，又能獲得共同利益的一種全新的生產(chǎn)組織模式和制造模式，目前敏捷制造仍在發(fā)展研究中。1.22 國(guó)內(nèi)情況我國(guó)機(jī)械制造技術(shù)水平與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還非常低，大約落后20 年。近十幾年來(lái)，我國(guó)大力推廣應(yīng)用CIMS 技術(shù)，20 世紀(jì)90 年代初期已建成研究環(huán)境，包括有CIMS 實(shí)驗(yàn)工程中心和7 個(gè)開放實(shí)驗(yàn)室。在全國(guó)范圍內(nèi)，部署了CIMS 的若干研究項(xiàng)目，諸如CIMS 軟件工程與標(biāo)準(zhǔn)化、開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與發(fā)展戰(zhàn)略，CIMS 總體與集成技術(shù)、產(chǎn)品設(shè)計(jì)自動(dòng)化、工藝設(shè)計(jì)自動(dòng)化、柔性制造技術(shù)、管理與決策信息系統(tǒng)、質(zhì)量保證技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)以及系統(tǒng)理論和方法等專題。各項(xiàng)研究均取得了豐碩成果，獲得不同程度的進(jìn)展。但大部分大型機(jī)械制造企業(yè)和絕大部分中小型機(jī)械制造企業(yè)主要限于CAD 和管理信息系統(tǒng)，因底層（車間層）基礎(chǔ)自動(dòng)化還十分薄弱，數(shù)控機(jī)床由于編程復(fù)雜，還沒(méi)有真正發(fā)揮作用。加工中心無(wú)論是數(shù)量還是利用率都很低。可編程控制器的使用并不普及，工業(yè)機(jī)器人的應(yīng)用還很有限。因此，做好基礎(chǔ)自動(dòng)化的工作仍是我國(guó)制造企業(yè)一項(xiàng)十分緊迫而艱巨的任務(wù)。我們?cè)诳吹絿?guó)際上制造業(yè)發(fā)展趨勢(shì)的同時(shí)，還要立足于我國(guó)的實(shí)際情況，扎扎實(shí)實(shí)地把基礎(chǔ)自動(dòng)化工作搞上去， 才能在穩(wěn)步前進(jìn)的基礎(chǔ)上開展制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的研究與應(yīng)用。石油機(jī)械制造業(yè)目前也存在相當(dāng)多的問(wèn)題，其根本原因在于管理思想和管理模式的落后，以及信息技術(shù)應(yīng)用的落后。雖然許多企業(yè)不同程度地采用了一些信息技術(shù)，但多屬“技術(shù)孤島”式的單項(xiàng)技術(shù)，未能實(shí)現(xiàn)整個(gè)制造系統(tǒng)的有機(jī)集成。因此，加速石油機(jī)械制造業(yè)的信息化，大力采用先進(jìn)的管理思想和管理模式，應(yīng)用信息技術(shù)CIMS 應(yīng)用工程，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展，是從根本上改變石油機(jī)械制造業(yè)落后狀況的有效途徑。為使我國(guó)盡快走向工廠自動(dòng)化，促進(jìn)中國(guó)機(jī)械制造業(yè)轉(zhuǎn)向市場(chǎng)機(jī)制，參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，張曙教授根據(jù)在引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的同時(shí)，從必須改革生產(chǎn)組織的角度出發(fā)，提出了“獨(dú)立制造島”新的生產(chǎn)模式。獨(dú)立制造島的技術(shù)構(gòu)思是：以GT（成組技術(shù)）為基礎(chǔ)，以NC 機(jī)床為核心，強(qiáng)調(diào)信息流的自動(dòng)化和以人為中心的生產(chǎn)模式，它的特征是：組織、人員和技術(shù)三者的有機(jī)集成，面向車間，權(quán)力下放，綜合治理，并以獲經(jīng)濟(jì)效益為主要目標(biāo)。在近幾年, 已有一些大中型骨干企業(yè)實(shí)施了工廠CIMS 工程，如成都飛機(jī)工業(yè)公司以國(guó)家CIMS 實(shí)驗(yàn)工程為技術(shù)依托，和清華大學(xué)、南京航空航天大學(xué)、西北工業(yè)大學(xué)等單位合作開發(fā)了計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)工程。在公司的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)和分布式數(shù)據(jù)庫(kù)支持下，由管理信息系統(tǒng)、質(zhì)量信息系統(tǒng)、工程信息系統(tǒng)和車間自動(dòng)化系統(tǒng)有機(jī)集成，形成了一個(gè)計(jì)算機(jī)輔助經(jīng)營(yíng)、設(shè)計(jì)、管理、制造的初步集成系統(tǒng)，以滿足航空產(chǎn)品研制和多品種小批量生產(chǎn)的需要。原中國(guó)石油天然氣總公司從1995 年起, 便在江漢鉆頭廠實(shí)施CIMS 工程，其中一期工程已于 1996 年完成，在2000 年完成了二期工程。兩期工程實(shí)施以來(lái)該廠各年度凈利潤(rùn)增長(zhǎng)明顯。1.3 現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展主要表現(xiàn)在兩個(gè)方向上：一是精密工程技術(shù)，以超精密加工的前沿部分、微細(xì)加工、納米技術(shù)為代表，將進(jìn)入微型機(jī)械電子技術(shù)和微型機(jī)器人的時(shí)代；二是機(jī)械制造的高度自動(dòng)化，以CIMS 和敏捷制造等的進(jìn)一步發(fā)展為代表。超精密加工的加工精度在2000 年已達(dá)到0.0001 m (1 nm) , 在21 世紀(jì)初開發(fā)的分子束生長(zhǎng)技術(shù)、離子注入技術(shù)和材料合成、掃描隧道工程（STE）可使加工精度達(dá)到0.00030.0001 m （013011 nm），現(xiàn)在精密工程正向其終極目標(biāo)原子級(jí)精度的加工逼近，也就是說(shuō)，可以做到移動(dòng)原子級(jí)別的加工。加工設(shè)備正向著高精、高速、多能、復(fù)合、控制智能化、安全環(huán)保等方向發(fā)展，在結(jié)構(gòu)布局上也已突破了傳統(tǒng)機(jī)床原有的格式。日本Mazak 公司在產(chǎn)品綜合樣本中展示出一種未來(lái)機(jī)床，該機(jī)床在外形上猶如太空飛行器，加工過(guò)程中噪音、油污、粉塵等將不再給環(huán)境帶來(lái)危害。隨著技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、信息、營(yíng)銷的全球化，我國(guó)加入WTO，縱觀21 世紀(jì)的制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，可用三化來(lái)概括，即全球化、虛擬化和綠色化。這也是我國(guó)石油裝備制造業(yè)未來(lái)發(fā)展的方向。1.31 全球化制造的全球化,可以說(shuō)是21 世紀(jì)機(jī)械制造業(yè)自動(dòng)化最重要的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái)，在各種工業(yè)領(lǐng)域中，國(guó)際化經(jīng)營(yíng)不僅成為大公司而且已是中小規(guī)模企業(yè)取得成功的重要因素。這一方面，由于國(guó)際和國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，例如在機(jī)械制造業(yè)中，國(guó)內(nèi)外已有不少企業(yè)，甚至是知名度很高的企業(yè)，在這種無(wú)情的競(jìng)爭(zhēng)中紛紛落敗，有的倒閉，有的被兼并。不少暫時(shí)還在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上占有份額的企業(yè)，不得不擴(kuò)展新的市場(chǎng)。另一方面，由于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的快速發(fā)展，提供了技術(shù)信息交流、產(chǎn)品開發(fā)和經(jīng)營(yíng)管理的國(guó)際化手段，推動(dòng)了企業(yè)向著既競(jìng)爭(zhēng)又合作的方向發(fā)展。這種發(fā)展進(jìn)一步激化了國(guó)際間市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)。這兩個(gè)原因的相互作用，已成為全球化制造業(yè)發(fā)展的動(dòng)力。全球化制造的第一個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)是網(wǎng)絡(luò)化、標(biāo)準(zhǔn)化和集成化。由于網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅速發(fā)展和普及，正在給企業(yè)的生產(chǎn)和經(jīng)營(yíng)活動(dòng)帶來(lái)了革命性的變革。產(chǎn)品設(shè)計(jì)、物料選擇、零件制造、市場(chǎng)開拓與產(chǎn)品銷售都可以異地或跨越國(guó)界進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)制造的全球化。第二個(gè)技術(shù)基礎(chǔ)是集成化與標(biāo)準(zhǔn)化。異地制造實(shí)際上是實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品信息集成、功能集成、過(guò)程集成和企業(yè)集成。實(shí)現(xiàn)集成的基礎(chǔ)與關(guān)鍵是標(biāo)準(zhǔn)化，可以說(shuō)沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)化就沒(méi)有全球化。1.32虛擬化虛擬化是指設(shè)計(jì)過(guò)程中的擬實(shí)技術(shù)和制造過(guò)程中的虛擬技術(shù)。虛擬化可以大大加快產(chǎn)品的開發(fā)速度和減少開發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中的擬實(shí)技術(shù)指面向產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和性能分析技術(shù)，以優(yōu)化產(chǎn)品本身性能和成本為目標(biāo)，包括產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)仿真和干涉檢驗(yàn)、動(dòng)力學(xué)分析、造型設(shè)計(jì)、人機(jī)工程學(xué)分析、強(qiáng)度和剛度有限元計(jì)算等。制造過(guò)程中的虛擬技術(shù)指面向產(chǎn)品生產(chǎn)過(guò)程的模擬和檢驗(yàn)，檢驗(yàn)產(chǎn)品的可加工性、加工方法和工藝的合理性，以優(yōu)化產(chǎn)品的制造工藝、保證產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)周期和最低成本為目標(biāo)，進(jìn)行生產(chǎn)過(guò)程計(jì)劃、組織管理、車間調(diào)度、供應(yīng)鏈及物流設(shè)計(jì)的建模和仿真。虛擬化的核心是計(jì)算機(jī)仿真。通過(guò)仿真軟件來(lái)模擬真實(shí)系統(tǒng)，以保證產(chǎn)品設(shè)計(jì)和產(chǎn)品工藝的合理性，保證產(chǎn)品制造的成功和生產(chǎn)周期，發(fā)現(xiàn)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中不可避免的缺陷和錯(cuò)誤。虛擬化軟件有可能形成21 世紀(jì)大的軟件產(chǎn)業(yè)。1.33 綠色化已經(jīng)頒布實(shí)施的ISO9000 系列國(guó)際質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和ISO14000 國(guó)際環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)為制造業(yè)提出了一個(gè)新的課題，就是快速實(shí)現(xiàn)制造的綠色化。綠色制造則通過(guò)綠色生產(chǎn)過(guò)程（綠色設(shè)計(jì)、綠色材料、綠色設(shè)備、綠色工藝、綠色包裝、綠色管理）生產(chǎn)出綠色產(chǎn)品，產(chǎn)品使用完以后再通過(guò)綠色處理后加以回收利用。采用綠色制造能最大限度地減少制造對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響, 同時(shí)原材料和能源的利用效率能達(dá)到最高。如何最有效地利用資源和最低限度的產(chǎn)生環(huán)境污染, 是擺在制造企業(yè)面前的一個(gè)重大課題。綠色制造實(shí)質(zhì)上是人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在現(xiàn)代制造業(yè)的體現(xiàn)，也是未來(lái)制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)必須考慮的重要問(wèn)題。目前綠色制造技術(shù)有以下幾個(gè)方面：（1）精密成形技術(shù)成形制造技術(shù)包括鑄造、焊接、塑性加工等。精密成形技術(shù)包括：精密鑄造（濕膜精密成形鑄造、剛型精密成形鑄造、高精度造芯）、精密鍛壓（冷濕精密成形、精密沖裁）、精密熱塑性成形、精密焊接與切割等。（2）無(wú)切削液加工無(wú)切削液加工的主要應(yīng)用領(lǐng)域是機(jī)械加工行業(yè)，無(wú)切削液加工簡(jiǎn)化了工藝、減少了成本并消除了冷卻液帶來(lái)的一系列問(wèn)題，如廢液排放和回收等等。（3）快速成形技術(shù)快速原型零件制造技術(shù)（RPM），其設(shè)計(jì)突破了傳統(tǒng)加工技術(shù)所采用的材料去除的原則，而采用添加、累積的原理。其代表性技術(shù)有分層實(shí)體制造（LOM），熔化沉積制造（FDM）等等。以上這些技術(shù)之所以都被歸于綠色制造工藝，是因?yàn)檫@些工藝和技術(shù)不僅減少了原材料和能源的耗用量或縮短了開發(fā)周期、減少了成本，而且有些工藝的改進(jìn)對(duì)環(huán)境起到保護(hù)作用。這一切除了工藝革新外，還必須依靠信息技術(shù)，通過(guò)計(jì)算機(jī)的模擬、仿真, 實(shí)現(xiàn)綠色制造。我們應(yīng)了解機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展過(guò)程，認(rèn)識(shí)現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的現(xiàn)狀，把握現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，科學(xué)高效地進(jìn)行現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的研究，盡早地實(shí)現(xiàn)我國(guó)由制造業(yè)大國(guó)到制造業(yè)強(qiáng)國(guó)的過(guò)渡。1.4現(xiàn)代機(jī)械制造技術(shù)的特征(1)機(jī)械制造科學(xué)是由機(jī)械、計(jì)算機(jī)、信息、材料、自動(dòng)化等學(xué)科有機(jī)結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的一門跨學(xué)科的綜合科學(xué)，它隨不同對(duì)象和時(shí)間而改變功能結(jié)構(gòu)及信息系統(tǒng)。(2)柔性、集成、并行工作?，F(xiàn)代機(jī)械制造系統(tǒng)具有多功能性和信息密集性，能夠制造生產(chǎn)成本與批量無(wú)關(guān)的產(chǎn)品，能按訂單制造，滿足產(chǎn)品的個(gè)性要求。(3)制造智能化。能夠代替熟練工人的技藝，具有學(xué)習(xí)工程技術(shù)人員多年實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)的能力，并用以解決生產(chǎn)實(shí)際問(wèn)題。智能制造系統(tǒng)能發(fā)揮人的創(chuàng)造能力和具有人的智能和技能，強(qiáng)調(diào)以人為系統(tǒng)的主導(dǎo)者這一總的概念。在智能制造系統(tǒng)中，智能和集成并列，集成是智能的重要支撐，反過(guò)來(lái)智能又促進(jìn)集成水平的提高。(4)設(shè)計(jì)與工藝一體化，傳統(tǒng)的制造工程設(shè)計(jì)和工藝分步實(shí)施，造成了工藝從屬于設(shè)計(jì)、工藝與設(shè)計(jì)脫離等現(xiàn)象，影響了制造技術(shù)的發(fā)展。產(chǎn)品設(shè)計(jì)往往受到工藝條件的制約，受到制造可靠性、加工精度、表面粗糙度、尺寸等限制。因此，設(shè)計(jì)與工藝必須密切結(jié)合，要以工藝為突破口，形成設(shè)計(jì)與工藝的一體化。(5)精密加工技術(shù)是關(guān)鍵，精密和超精密加工技術(shù)是衡量先進(jìn)制造技術(shù)水平的重要指標(biāo)之一。當(dāng)前，納米加工技術(shù)代表了制造技術(shù)的最高精度水平。(6)產(chǎn)品生命周期的全過(guò)程，現(xiàn)代制造技術(shù)是一個(gè)從產(chǎn)品概念開始，到產(chǎn)品形成、使用，一直到處理報(bào)廢的集成活動(dòng)和系統(tǒng)。在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)中，不僅要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)，而且特別強(qiáng)調(diào)拆卸設(shè)計(jì)。使產(chǎn)品報(bào)廢處理時(shí)，能夠進(jìn)行材料的再循環(huán)。節(jié)約能源，保護(hù)環(huán)境。(7)人、組織、技術(shù)三結(jié)合，現(xiàn)代制造技術(shù)強(qiáng)調(diào)人的創(chuàng)造性和作用的永恒性；提出了由技術(shù)支撐轉(zhuǎn)變?yōu)槿?、組織、技術(shù)的集成；強(qiáng)調(diào)了經(jīng)營(yíng)管理、戰(zhàn)略決策的作用。在制造工業(yè)戰(zhàn)略決策中，提出了市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)、需求牽引的概念，強(qiáng)調(diào)用戶是核心，用戶的需求是企業(yè)成功的關(guān)鍵，并且強(qiáng)調(diào)快速響應(yīng)市場(chǎng)需求的重要性。2.滾珠螺母副的工作原理數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)采用無(wú)級(jí)調(diào)速的伺服驅(qū)動(dòng)方式，伺服電機(jī)的動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)只需經(jīng)過(guò)由最多一兩級(jí)齒輪或帶輪傳動(dòng)副和滾珠絲杠螺母副或齒輪齒條副或蝸桿蝸條副組成的傳動(dòng)系統(tǒng)傳動(dòng)給工作臺(tái)等運(yùn)動(dòng)執(zhí)行部件。傳動(dòng)系統(tǒng)的齒輪副或帶輪副的作用主要是通過(guò)降速來(lái)匹配進(jìn)給系統(tǒng)的慣量和獲得要求的輸出機(jī)械特性，對(duì)開環(huán)系統(tǒng)，還起匹配所需的脈沖當(dāng)量的作用。近年來(lái)，由于伺服電機(jī)及其控制單元性能的提高，許多數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)去掉了降速齒輪副，直接將伺服電機(jī)與滾珠絲杠連接。滾珠絲杠螺母副或齒輪齒條副或蝸桿蝸條副的作用是實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)到直線的運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換。2.1滾珠絲杠的結(jié)構(gòu) （1）按滾珠絲杠的傳動(dòng)形式可分為絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)和螺母轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)。絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)是指：絲杠轉(zhuǎn)動(dòng)，螺母固定在工作臺(tái)上。絲杠旋轉(zhuǎn)推動(dòng)推動(dòng)螺母，螺母帶動(dòng)工作臺(tái)做往復(fù)運(yùn)動(dòng)。我們一般常見的都是這種類型安裝方式。 螺母轉(zhuǎn)動(dòng)傳動(dòng)是指：絲杠被固定，螺母通過(guò)軸承固定在工作臺(tái)上，伺服電機(jī)帶動(dòng)螺母旋轉(zhuǎn)，螺母沿絲杠做軸向運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而帶動(dòng)工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)。這種傳動(dòng)方式一般用于絲杠較長(zhǎng)的機(jī)床上，防止絲杠因剛性不足而產(chǎn)生震動(dòng)和變形。 （2）按滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)可分為：內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種方式。 外循環(huán)方式的滾珠絲杠螺母由絲杠、滾珠、回珠管和螺母組成。與內(nèi)循環(huán)方式的主要區(qū)別在于螺母螺旋槽的兩端用回珠管連接起來(lái)，使?jié)L珠能夠從一端重新回到另一端，構(gòu)成一個(gè)閉合的循環(huán)回路。 內(nèi)循環(huán)方式的滾珠絲杠螺母結(jié)構(gòu)關(guān)鍵是在螺母的側(cè)孔中裝有圓柱凸輪式反向器，反向器上銑有S形回珠槽，將相鄰兩螺紋滾道連接起來(lái)。滾珠從螺紋滾道進(jìn)入反向器，借助反向器迫使?jié)L珠越過(guò)絲杠牙頂進(jìn)入相鄰滾道，實(shí)現(xiàn)循環(huán)。2.2工作原理滾珠絲杠螺母副是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)與直線運(yùn)動(dòng)相互轉(zhuǎn)換的新型傳動(dòng)裝置。圖2-1、2-2 是滾珠絲杠螺母副的原理圖。在絲杠和螺母上加工有弧形螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)形成了螺旋滾道，并在滾道內(nèi)裝滿滾珠。當(dāng)絲杠相對(duì)于螺母旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則沿著滾道滾動(dòng)，螺母螺旋槽的兩端用回珠管連接起來(lái)，使?jié)L珠能作周而復(fù)始的循環(huán)運(yùn)動(dòng)，管道的兩端還起著擋珠的作用，以防滾珠沿滾道掉出。（1）組成：主要由絲桿、螺母、滾珠和滾道（回珠器）、螺母座等組成（2）滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機(jī)床中回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)常用的傳動(dòng)裝置。它以滾珠的滾動(dòng)代替絲桿螺母副中的滑動(dòng)，摩擦力小，具有良好的性能。（3）摩擦力小：主要是用滾珠的滾動(dòng)代替了普通絲桿螺母副的滑動(dòng)。 （4）軸向間隙可消除：也是由于滾珠的作用，提高了系統(tǒng)的剛性。經(jīng)預(yù)緊后可消除間隙。 (5) 使用壽命長(zhǎng)、制造成本高：主要采用優(yōu)質(zhì)合金材料，表面經(jīng)熱處理后獲得高的硬度。（6）傳動(dòng)效率高：機(jī)械效率可高達(dá)92%98%。圖2-1 滾珠絲杠螺母機(jī)構(gòu)1絲杠；2螺母；3滾珠；4回珠管 圖2-2滾珠絲杠副3.影響滾珠絲杠耐磨性的因素?cái)?shù)控機(jī)床要求進(jìn)給部分移動(dòng)元件靈敏度高、精度高、反應(yīng)快、無(wú)爬行,采用滾珠絲杠副可以滿足上述要求。在結(jié)構(gòu)中,用普通滾珠絲杠副實(shí)現(xiàn)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)。滾珠絲杠螺母副安裝時(shí)需預(yù)緊,通過(guò)預(yù)緊可消除滾珠絲杠螺母副的軸向間隙,提高傳動(dòng)剛度。預(yù)緊的方法是采用雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)。通過(guò)改變兩個(gè)螺母的軸向相對(duì)位置,使每個(gè)螺母中滾珠分別接觸絲杠滾道的左右兩側(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)一般需要幾次調(diào)整才能保證機(jī)床在最大軸向載荷下,既消除間隙,又能靈活運(yùn)轉(zhuǎn)3.1滾珠絲杠副的特點(diǎn)(1) 動(dòng)力更省驅(qū)動(dòng)力矩僅為滑動(dòng)絲杠副的1/3，具有較高的運(yùn)動(dòng)效率，可以更加省電。(2) 高精度的保證滾珠絲杠副都是由高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，制作精度更高。(3) 微進(jìn)給可能滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng)，所以啟動(dòng)力矩極小，不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象，能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。(4) 無(wú)側(cè)隙、剛性高滾珠絲杠副可以加預(yù)壓，由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值，進(jìn)而得到較高的剛性。(5) 高速進(jìn)給滾珠絲杠副由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小，所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給（運(yùn)動(dòng)）。3.2影響滾珠絲杠副絲杠加工速度的因素(1)絲杠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，車削時(shí)容易引起工件震動(dòng)；(2)絲杠長(zhǎng)度較長(zhǎng)，在車削時(shí)容易產(chǎn)生錐度；3.3滾珠絲杠傳動(dòng)特性（1）傳動(dòng)效率高 滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率高達(dá)90%98%，為滑動(dòng)絲杠副的24倍，能高效地將扭力轉(zhuǎn)化為推力，或?qū)⑼屏D(zhuǎn)化為扭力。 （2）傳動(dòng)靈敏平穩(wěn) 滾珠絲杠副為點(diǎn)接觸滾動(dòng)摩擦，摩擦阻力小、靈敏度好、啟動(dòng)時(shí)無(wú)顫動(dòng)、低速時(shí)無(wú)爬行，可級(jí)控制微量進(jìn)給。 （3）定位精度高 滾珠絲杠副傳動(dòng)過(guò)程中溫升小、可預(yù)緊消除軸向游隙和初級(jí)彈性形變、可對(duì)絲杠進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱伸長(zhǎng)，故可獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度 （4）精度保持性好 滾珠及滾道硬度達(dá)HRC5863，滾道形狀準(zhǔn)確，滾動(dòng)摩擦磨損極小，具有良好的精度保持性、可靠性和使用壽命。 （5）傳動(dòng)剛度高 滾珠絲杠副內(nèi)外滾道均為偏心轉(zhuǎn)角雙圓弧面、在滾道間隙極小的時(shí)也能靈活傳動(dòng)。需要時(shí)加一定的預(yù)緊載荷則可消除軸向游隙和初級(jí)彈性形變以獲得良好的剛性（此時(shí)使用壽命有所減少）。 （6）同步性能好 滾珠絲杠副因具有導(dǎo)程精度高、靈敏度好的特點(diǎn)，在需要同步傳動(dòng)的場(chǎng)合，用幾套相同導(dǎo)程的滾珠絲杠副可獲得良好的同步性能。3.4滾珠絲杠副在高速數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用 高速加工是面向21世紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在航天航空、汽車工業(yè)、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)高速加工，首先要有高速數(shù)控機(jī)床。高速數(shù)控機(jī)床必須同時(shí)具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)材料切削過(guò)程的高速化。為了實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給，國(guó)內(nèi)外有關(guān)制造廠商不斷采取措施，提高滾珠絲杠的高速性能。主要措施有：（1）適當(dāng)加大絲杠的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導(dǎo)程滾珠絲杠名義直徑與導(dǎo)程的匹配為：40mm20mm，50mm25mm，50mm30mm等，其進(jìn)給速度均可達(dá)到60m/min以上。為了提高滾珠絲杠的剛度和承載能力，大導(dǎo)程滾珠絲杠一般采用雙頭螺紋，以提高滾珠的有效承載圈數(shù)。（2）改進(jìn)結(jié)構(gòu)，提高滾珠運(yùn)動(dòng)的流暢性。改進(jìn)滾珠循環(huán)反向裝置，優(yōu)化回珠槽的曲線參數(shù)，采用三維造型的導(dǎo)珠管和回珠器，真正做到沿著內(nèi)螺紋的導(dǎo)程角方向?qū)L珠引進(jìn)螺母體中，使?jié)L珠運(yùn)動(dòng)的方向與滾道相切而不是相交。這樣可把沖擊損耗和噪聲減至最小。(3)采用“空心強(qiáng)冷”技術(shù)。高速滾珠絲杠在運(yùn)行時(shí)由于摩擦產(chǎn)生高溫，造成絲杠的熱變形，直接影響高速機(jī)床的加工精度。采用“空心強(qiáng)冷”技術(shù)，就是將恒溫切削液通入空心絲杠的孔中，對(duì)滾珠絲杠進(jìn)行強(qiáng)制冷卻，保持滾珠副溫度的恒定。這個(gè)措施是提高中、大型滾珠絲杠高速性能和工作精度的有效途徑。(4)對(duì)于大行程的高速進(jìn)給系統(tǒng)，可采用絲杠固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)方式。此時(shí)，螺母一邊轉(zhuǎn)動(dòng)、一邊沿固定的絲杠作軸向移動(dòng)，由于絲杠不動(dòng)，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細(xì)長(zhǎng)滾珠絲杠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的種種問(wèn)題。螺母慣性小、運(yùn)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。（5）進(jìn)一步提高滾珠絲杠的制造質(zhì)量。通過(guò)采用上述種種措施后，可在一定程度上克服傳統(tǒng)滾珠絲杠存在的一些問(wèn)題。日本和瑞士在滾珠絲杠高速化方面一直處于國(guó)際領(lǐng)先地位，其最大快速移動(dòng)速度可達(dá)60m/min，個(gè)別情況下甚至可達(dá)90m/min，加速度可達(dá)15m/s2。由于滾珠絲杠歷史悠久、工藝成熟、應(yīng)用廣泛、成本較低，因此在中等載荷、進(jìn)給速度要求并不十分高、行程范圍不太大(小于45m)的一般高速加工中心和其他經(jīng)濟(jì)型高速數(shù)控機(jī)床上仍然經(jīng)常被采用。4.提高滾珠絲杠耐磨的措施如果精度不是很高的話，可以考慮選擇冷軋絲杠，不過(guò)現(xiàn)在的冷軋絲杠的精度也都提高了，任意300mm內(nèi)，允許的形成誤差在0.008mm0.013mm內(nèi)。因?yàn)槔滠埥z杠的螺紋槽只是被擠下去了，工件的淬硬層還是連接的，但是磨削絲杠的螺紋槽卻是磨削掉的，工件的淬硬層已經(jīng)被切斷，所以硬度就會(huì)降低。動(dòng)負(fù)荷必須大于機(jī)床的規(guī)定負(fù)荷，絲桿潤(rùn)滑特別重要，防塵特別重要，絲桿的自身剛性必須保證，58-62HRC。4.1滾珠絲桿螺母副的消隙（1）雙螺母墊片調(diào)隙：5 N% V: I; s+ V. O3 t3 t: i2 b/ c# b# Z8 S% O/ s2 e) B; F修磨墊片厚度消隙 滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結(jié)構(gòu)（類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結(jié)構(gòu)）。通過(guò)改變墊片的厚度使螺母產(chǎn)生軸向位移，從而使兩個(gè)螺母分別與絲桿的兩側(cè)面貼合。當(dāng)工作臺(tái)反向時(shí)，由于消除了側(cè)隙，工作臺(tái)會(huì)跟隨CNC的運(yùn)動(dòng)指令反向而不會(huì)出現(xiàn)滯后。 （2）雙螺母螺紋調(diào)隙：; s0 z2 m0 % O1 |9 a用鎖緊螺母消隙9 QH3 w5 , % x差齒式調(diào)整法 圖示為利用兩個(gè)鎖緊螺母調(diào)整預(yù)緊力的結(jié)構(gòu)。兩個(gè)工作螺母以平鍵與外套相聯(lián)，其中右邊的一個(gè)螺母外伸部分有螺紋。當(dāng)兩個(gè)鎖緊螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，正是由于平鍵限制了工作螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)，才使得帶外螺紋的工作螺母能相對(duì)于鎖緊螺母軸向移動(dòng)。間隙調(diào)整好后，對(duì)擰兩鎖緊螺母即可。結(jié)構(gòu)緊湊，工作可靠，應(yīng)用較廣。（3）雙螺母齒差調(diào)隙： 兩個(gè)工作螺母的凸緣上分別切出齒數(shù)為Z1、Z2的齒輪，且Z1、Z2相差一個(gè)齒，即： Z2-Z1=1，兩個(gè)齒輪分別與兩端相應(yīng)的內(nèi)齒圈相嚙合，內(nèi)齒圈緊固在螺母座上。設(shè)其中的一個(gè)螺母Z1轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒時(shí)，絲桿的軸向移動(dòng)量為S1，則有： 1 g: g6 . 9 p S0 o. Z1:1=T:S1 則S1=T/Z17 如果兩個(gè)齒輪同方向各轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，則絲桿的軸向位移為：S=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z2* N5 8 n! D% 9 x7 w& K9 B& C1 例：當(dāng)Z1=99，Z2=100時(shí)，S1?？梢赃_(dá)到很高的調(diào)整精度。.4.2滾珠絲杠的支承4.21滾珠絲杠兩端支撐形式圖a：一端固定，一端自由：適用于短絲桿及垂直絲桿。 圖b：一端固定，一端浮動(dòng)：一端同時(shí)承受軸向力和徑向力，另一端徑向力，當(dāng)絲桿受熱伸長(zhǎng)時(shí)，可以通過(guò)一端做微量的軸向浮動(dòng)。圖c：兩端固定的支撐形式：通常在它的一端裝有碟形彈簧和調(diào)整螺母，這樣既能對(duì)滾珠絲桿施加預(yù)緊力，又能在絲桿熱變形后保持不變的預(yù)緊力4.22滾珠絲杠在機(jī)床上的安裝支承方式 滾珠絲杠常用推力軸承支承，數(shù)控機(jī)床以提高軸向剛度(當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時(shí)，也可用角接觸球軸承支座)。（1）一端裝推力軸承。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低。此方式只適用于短絲杠，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的立向(垂直)坐標(biāo)中。（2）一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承。此種方式可用于絲杠較長(zhǎng)的情況。安裝時(shí)應(yīng)將推力軸承遠(yuǎn)離液壓馬達(dá)等熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。（3）兩端裝推力軸承。把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，沈陽(yáng)第一機(jī)床廠這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對(duì)絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及深溝球軸承方式低。（4）兩端裝推力軸承及深溝球軸承。數(shù)控機(jī)床為使絲杠具有最大的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式不能精確地預(yù)先測(cè)定預(yù)緊力，預(yù)緊力的大小是由絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的，但設(shè)計(jì)時(shí)要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度。 近來(lái)出現(xiàn)一種滾珠絲杠專用軸承。這是一種能夠承受很大軸向力的特殊角接觸球軸承，與一般角接觸球軸承相比，接觸角增大到60，增加了滾珠的數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向剛度提高兩倍以上，使用極為方便。產(chǎn)品成對(duì)出售，而且在出廠時(shí)已經(jīng)選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，沈陽(yáng)第一機(jī)床廠裝配調(diào)試時(shí)只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。使用極為方便4.3滾珠絲桿螺母副的安裝 滾珠絲桿螺母副所承受的主要是軸向載荷。它的徑向載荷主要是臥式絲桿的自重。安裝時(shí)，要保證螺母座的孔與工作螺母之間的良好配合，并保證孔與端面的垂直度等。這時(shí)主要是根據(jù)載荷的大小和方向選擇軸承。另外安裝和配置的形式還與絲桿的長(zhǎng)短有關(guān)，當(dāng)絲桿較長(zhǎng)時(shí)，采用兩支撐結(jié)構(gòu)；當(dāng)絲桿較短時(shí)，采用單支撐結(jié)構(gòu)。4.31滾珠絲杠副常用的安裝方式雙推-自由方式；雙推-支承方式；雙推-雙推方式。大型臥式加工中心，是具有高性能、高剛性和高精度的機(jī)電一體化的高效加工設(shè)備，是加工各類高精度傳動(dòng)箱體零件及其他大型模具的理想加工設(shè)備。它的三個(gè)坐標(biāo)方向均接納伺服電機(jī)帶動(dòng)滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)，三個(gè)坐標(biāo)方向，即X、Y、Z的事情行程較大。由于滾珠絲杠副的布局獨(dú)特之處，使主機(jī)上三個(gè)方向的滾珠絲杠副的安裝變患上特別關(guān)鍵。4.32新的裝置工藝方法：通過(guò)對(duì)該產(chǎn)物的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)攻關(guān)，經(jīng)過(guò)屢次重復(fù)的摸索與生產(chǎn)證驗(yàn)，總結(jié)出一條比力可靠的裝置工藝方法。 1、首先，接納整體式專用芯棒將絲母座孔校正，使其與基準(zhǔn)導(dǎo)軌的正、側(cè)向平行度在0.01/1000以內(nèi)； 2、把絲母座固定后，接納專業(yè)丈量夾具實(shí)際丈量出絲母座孔距基準(zhǔn)導(dǎo)軌的正、側(cè)向距離；之后，同樣接納整體式專用檢棒將軸承孔與基準(zhǔn)導(dǎo)軌的正、側(cè)向平行度找正在0.01/1000以內(nèi)，接納專用丈量夾具實(shí)際丈量出軸承孔距基準(zhǔn)導(dǎo)軌的正、側(cè)向距離，要求絲母孔與基準(zhǔn)導(dǎo)軌正、側(cè)向距離一致，允差為0.01；將軸承座固定。這種方法接納整體式專用檢棒，不僅長(zhǎng)度短小，而且將芯棒和定位套合二為一，消除了芯棒與定位套之間的配合間隙，可靠包管了軸承孔、絲母座孔與導(dǎo)軌的平行度； 3、通過(guò)實(shí)際距離的丈量，使兩端軸承支承孔與絲母座孔的同軸度也獲患上了可靠的包管，這樣就降低了滾珠絲杠副的繞度和徑向偏置載荷，提高了絲杠副的安裝精度。4、別的，在安裝滾珠絲杠的歷程中，必需嚴(yán)格控制滾珠絲杠的軸向竄動(dòng)量，此項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)將直接影響滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的傳動(dòng)位置精度。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際證驗(yàn)表明：首先，要將安裝伺服電機(jī)端的軸承座內(nèi)的軸承裝置好，其在滾動(dòng)絲杠傳動(dòng)歷程中起主要作用，將滾珠絲杠的軸向竄動(dòng)量控制在0.0150.02之間；之后，再將另一端軸承座內(nèi)的軸承裝置好，使軸向竄動(dòng)量控制在0.01以內(nèi)。這樣就能有效包管滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛度和精度。5、滾珠絲杠軸的預(yù)拉伸也是非常須要的。為了提高滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)的剛度和精度，給絲杠軸實(shí)行預(yù)拉伸是非常有效的，但由于絲杠軸的各斷面不同，而溫升值又不易精確設(shè)定，所以按有關(guān)文獻(xiàn)計(jì)算患上出的預(yù)拉力只能作為參考量。在生產(chǎn)中常常是把具有負(fù)值方向的方針值的絲杠軸進(jìn)行預(yù)拉伸，使機(jī)床事情臺(tái)的定位精度曲線的走向靠近水平。4.4滾珠絲杠的防護(hù)滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)零件一樣，只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進(jìn)入，就可以認(rèn)為這些元件幾乎是在不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。但如在滾道上落人了 臟物 ，或使用骯臟的潤(rùn)滑油，不僅會(huì)妨礙滾珠的正常運(yùn)動(dòng)，而且使磨損急劇增加。對(duì)于制造誤差和預(yù)緊變形量以微米計(jì)的滾珠絲杠傳動(dòng)副來(lái)說(shuō)，這種磨損就非凡敏感。因此有效地防護(hù)、密封和保持潤(rùn)滑油的 清潔就 顯得十分必要。通常采用毛氈圈對(duì)螺母進(jìn)行密封，毛氈圈厚度為螺距的 23 倍，而且內(nèi)孔做成螺紋的外形，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。密封圈除了采用柔軟的毛氈之?dāng)?shù)控技術(shù)外，還可以采用耐油橡皮或尼龍材料。由于密封圈和絲杠直接接觸，因此防塵效果較好，但也增加了滾珠絲杠副的摩擦阻力矩。為了避免這種摩擦阻力矩，可以采用由較硬質(zhì)塑料制成的非接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的外形，并留有一定間隙。對(duì)于暴露在外面的絲杠，一般采用螺旋鋼帶、伸縮套筒、錐形套管以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。這幾種防護(hù)罩與導(dǎo)軌的防護(hù)罩有相似之處，一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。圖5-43 鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置1 支承滾子； 2 張緊輪； 3 鋼帶近年來(lái)出現(xiàn)一種鋼帶纏卷式絲杠防護(hù)裝置，其原理如圖5-43 所示。防護(hù)裝置和螺母一起固定在拖板上，整個(gè)裝置由支承滾子 1 、張緊輪 2 和鋼帶 3 等零件組成。鋼帶的兩端分別固定在絲杠的外圓表面。防護(hù)裝置中的鋼帶繞過(guò)支承滾子，并靠彈簧和張緊輪將鋼帶張緊。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，拖板 ( 或工作臺(tái) ) 相對(duì)絲杠作軸向移動(dòng)，絲杠一端的鋼帶按絲杠的螺距被放開，而另一端則以同樣的螺距將鋼帶 纏 卷在絲杠上。由于鋼帶的寬度正好等于絲杠的螺距，因此螺紋槽被嚴(yán)密地封住。還因?yàn)殇搸У恼?、反兩面始終不接觸，鋼帶外表面粘附的 臟物 就不會(huì)被帶到內(nèi)表面上，使內(nèi)表面保持清潔4.5滾珠絲杠主要故障及原因因滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床各機(jī)構(gòu)中實(shí)際運(yùn)行最為頻繁，各零部件經(jīng)常產(chǎn)生機(jī)械磨損和潤(rùn)滑不良，因而常常出現(xiàn)定位精度下降、反向間隙過(guò)大、機(jī)械爬行、軸承磨損嚴(yán)重、噪音過(guò)大等故障。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時(shí)就要我們對(duì)此做出正確的診斷，才能及時(shí)修復(fù)設(shè)備。 滾珠絲杠在運(yùn)行中產(chǎn)生的故障現(xiàn)象主要可以分為2類，其具體原因如下：(1)反向間隙大，定位精度差，加工零件尺寸不穩(wěn)定。 滾珠絲杠螺母副及其支撐系統(tǒng)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的磨損間隙，將直接影響數(shù)控機(jī)床的傳動(dòng)精度和剛性。一般故障現(xiàn)象有反向間隙大、定位精度不穩(wěn)定等問(wèn)題。根據(jù)磨損具體產(chǎn)生的位置，故障原因可細(xì)分為以下幾類： a)滾珠絲杠支撐軸承磨損或軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈配的不合適。 b)滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙、滾珠磨損。 c)滾珠絲杠單螺母副由于磨損產(chǎn)生間隙。 d)螺母法蘭盤與工作臺(tái)之間沒(méi)有固定牢，產(chǎn)生間隙。(2)滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，噪音過(guò)大。 這種故障現(xiàn)象主要因一些人為原因產(chǎn)生，具體如下： a)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好。 b)絲杠絲母潤(rùn)滑不良。4.6檢測(cè)與維修滾珠絲杠所產(chǎn)生故障是多種多樣的，沒(méi)有固定的模式。有的故障是漸發(fā)性故障，要有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，隨著使用時(shí)間的增加越來(lái)越嚴(yán)重；有時(shí)是突發(fā)性故障，一般沒(méi)有明顯的征兆，而突然發(fā)生，這種故障是各種不利因素及外界共同作用而產(chǎn)生的。所以通過(guò)正確的檢測(cè)來(lái)確定真正的故障原因，是快速準(zhǔn)確維修的前提。 （1）滾珠絲杠螺母副及支撐系統(tǒng)間隙的檢測(cè)與修理 當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)反向誤差大、定位精度不穩(wěn)定、過(guò)象限出現(xiàn)刀痕時(shí)，首先要檢測(cè)絲杠系統(tǒng)有沒(méi)有間隙。檢測(cè)的方法有:用百分表配合鋼球放在絲杠的一端中心孔中，測(cè)量絲杠的軸向竄動(dòng)，另一塊百分表測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng)。正反轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，觀察兩塊百分表上反映的數(shù)值，根據(jù)數(shù)值不同的變化確認(rèn)故障部位。 （2）絲杠支撐軸承間隙的檢測(cè)與修理 如測(cè)量絲杠的百分表在絲杠正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指針沒(méi)有擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠沒(méi)有竄動(dòng)。如百分表指針擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠有竄動(dòng)現(xiàn)象。該百分表最大與最小測(cè)量值之差就是絲杠的軸向竄動(dòng)的距離。這時(shí)，我們就要檢查支撐軸承的背帽是否鎖緊、支撐軸承是否已磨損失效、預(yù)加負(fù)荷軸承墊圈是否合適。如果軸承沒(méi)有問(wèn)題，只要重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈就可以了。如果軸承損壞，需要把軸承更換掉，重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈，再把背帽背緊。絲杠軸向竄動(dòng)大小主要在于支撐軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈的精度。絲杠安裝精度最理想的狀態(tài)是沒(méi)有正反間隙，支撐軸承還要有0.02mm左右的過(guò)盈。 （3）滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙的檢測(cè)與維修 通過(guò)檢測(cè)，如果確認(rèn)故障不是由于絲杠竄動(dòng)引起的。那就要考慮是否是絲杠螺母副之間產(chǎn)生了間隙，這種情況的檢測(cè)方法基本與檢測(cè)絲杠竄動(dòng)相同。用百分表測(cè)量與螺母相連的工作臺(tái)上，正反向轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，檢測(cè)出絲杠與螺母之間的最大間隙，然后進(jìn)行調(diào)整。 （4）單螺母副的檢測(cè)與維修 對(duì)于單螺母滾珠絲杠，絲杠螺母副之間的間隙是不能調(diào)整的。如檢測(cè)出絲杠螺母副存在間隙。首先檢查絲杠和螺母的螺紋圓弧是否已經(jīng)磨損，如磨損嚴(yán)重，必須更換全套絲杠螺母。 如檢查磨損輕微，就可以更換更大直徑的滾珠來(lái)修復(fù)。首先檢測(cè)出絲杠螺母副的最大間隙，換算成滾珠直徑的增加，然后選配合適的滾珠重新裝配。這樣的維修是比較復(fù)雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，要求技術(shù)水平高。 （5）螺母法蘭盤與工作臺(tái)連接沒(méi)有固定好而產(chǎn)生的間隙 這個(gè)問(wèn)題一般容易被人忽視，因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定法拉盤的螺釘松動(dòng)產(chǎn)生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時(shí)最高把該故障因素先