滾珠絲杠副的降溫以解決運(yùn)動(dòng)精度問(wèn)題

張德隆

（合肥江航飛機(jī)裝備有限公司，安徽合肥 230051）

滾珠絲杠現(xiàn)在已廣泛使用在各種機(jī)械設(shè)備上，滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠副相比具有驅(qū)動(dòng)力矩小、運(yùn)動(dòng)精度高、微進(jìn)給無(wú)爬行、運(yùn)動(dòng)副無(wú)間隙、摩擦力小、發(fā)熱小、運(yùn)動(dòng)速度高、效率高等優(yōu)點(diǎn)。其缺點(diǎn)是價(jià)格高。滾珠絲杠由于精度的要求（正反轉(zhuǎn)無(wú)間隙），鋼球在絲杠絲母中間必受到一定的預(yù)應(yīng)力。由于預(yù)應(yīng)力的存在，絲杠長(zhǎng)時(shí)間高速運(yùn)行時(shí)仍不免因摩擦發(fā)熱使得絲杠變長(zhǎng)，其伸長(zhǎng)量將多達(dá)0.1 mm/400 mm以上，影響機(jī)床的重復(fù)定位。上午與下午加工的工件有明顯的誤差。為提高設(shè)備精度，精密設(shè)備使用裝有光柵尺的閉環(huán)控制系統(tǒng)，來(lái)解決精度問(wèn)題，但閉環(huán)系統(tǒng)價(jià)格昂貴。對(duì)于開(kāi)環(huán)系統(tǒng)要想提高精度，就要解決絲杠發(fā)熱問(wèn)題，或者將開(kāi)環(huán)控制改成閉環(huán)控制，但改造費(fèi)用約20余萬(wàn)元，對(duì)于舊設(shè)備的改造成本太高?；蛘邔⒔z杠由一端支承改為兩端支承，但是非常麻煩，安裝的精度要求很高，且有些設(shè)備不具備安裝條件，如果安裝精度較差會(huì)影響絲杠副的使用壽命。因此針對(duì)絲杠發(fā)熱的情況采用空氣冷卻裝置對(duì)絲杠及絲母座進(jìn)行冷卻，以解決由于絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)熱造成的精度問(wèn)題，是既經(jīng)濟(jì)又有效的解決辦法。

空氣冷卻裝置包括一個(gè)套在絲母座上隨絲母運(yùn)動(dòng)的殼體（殼體的軸線與絲母軸線重合，殼體與絲母座做有氣流通道）和氣流控制裝置。絲杠從殼體中間穿過(guò)（絲杠與殼體不接觸），并與殼體留有縫隙，使得氣流可以從縫隙中流出，當(dāng)空氣進(jìn)入殼體并從縫隙流出時(shí)，可把絲杠與絲母摩擦產(chǎn)生的熱量帶走。在殼體上裝一個(gè)空氣流量噴嘴，當(dāng)壓縮空氣經(jīng)過(guò)噴嘴噴出后，氣體膨脹、壓力下降吸收周圍熱量，使得殼體溫度降低，殼體的溫度略低于環(huán)境溫度，這有利于帶走絲杠副運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的熱量，維持絲杠的溫度接近恒定。但氣流壓力過(guò)高，流過(guò)噴嘴的壓差過(guò)大、流量過(guò)大會(huì)造成局部溫度過(guò)低，使得絲杠的溫度降低、長(zhǎng)度收縮，同樣不能達(dá)到提高精度的目的。為了不致使殼體及周圍溫度過(guò)低，應(yīng)控制氣流流過(guò)殼體的壓力和時(shí)間流量，并根據(jù)具體情況仔細(xì)調(diào)整空氣壓力和氣流的時(shí)間流量（時(shí)間與流量的乘積），當(dāng)被冷卻的軸有運(yùn)動(dòng)時(shí)電磁閥打開(kāi)，氣流進(jìn)入殼體，流過(guò)絲母和絲杠的表面，給絲杠副降溫。當(dāng)軸停止運(yùn)動(dòng)時(shí)電磁閥關(guān)閉，切斷氣流以避免絲杠副過(guò)度冷卻。用于冷卻的壓縮空氣必須是經(jīng)過(guò)干燥的，并應(yīng)加入油霧，以防止絲杠副生銹。對(duì)于濕度大的天氣情況和高濕的氣候條件應(yīng)對(duì)殼體進(jìn)行保溫，防止殼體的溫度低于空氣的露點(diǎn)溫度使?jié)窨諝庠跉んw表面結(jié)露造成絲杠生銹。且保溫層有利于冷量的散失，減少空氣流量，節(jié)約能源。隨著環(huán)境溫度的變化應(yīng)對(duì)冷卻的空氣進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。經(jīng)過(guò)調(diào)試使用效果很好，冷機(jī)、熱機(jī)狀態(tài)下的重復(fù)定位精度達(dá)到0.03 mm/400 mm以下，達(dá)到了滿意的效果。