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蘇州中航長(zhǎng)風(fēng)數(shù)控科技有限公司
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AC直線電動(dòng)機(jī)與精密滾珠絲杠副的必然性
具有成熟制造技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化規(guī)模的滾珠絲杠副，從它誕生至今已有100多年歷史，在中國(guó)也有46年歷史。其產(chǎn)品功能隨主機(jī)的發(fā)展不斷擴(kuò)展、提高，從zui初的“敏捷省能傳動(dòng)”（上世紀(jì)六十年代前）到“精密定位”（上世紀(jì)七十年代后），再?gòu)?ldquo;大導(dǎo)程快速驅(qū)動(dòng)”（上世紀(jì)八十年代）到“精密高速驅(qū)動(dòng)”（上世紀(jì)九十年代中期），“速度”與“精度”的發(fā)展可謂與時(shí)俱進(jìn)，特別是進(jìn)入21世紀(jì)，PHS-BS得到迅速發(fā)展，成為數(shù)控裝備伺服快速進(jìn)給系統(tǒng)中與AC-LM并列的兩顆耀眼明星。
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- 對(duì)循環(huán)返向裝置進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。試驗(yàn)研究證明循環(huán)返向裝置是直接影響PHS-BS滾珠流暢性和動(dòng)態(tài)特性、振動(dòng)和噪聲的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它制約了DN值的提高。早期的PHS-BS采用厚壁切入式的導(dǎo)珠管，使?jié)L珠螺母螺旋線的延伸方向與導(dǎo)珠管對(duì)接。近年又流行一種新的內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，它是在滾珠螺母的螺旋線兩端配置“端塞式”返向裝置，使DN值達(dá)到200000，噪聲降低6-7dB（A），螺母徑向尺寸縮小30%左右。
- 優(yōu)化滾珠鏈結(jié)構(gòu)。為減小高速旋轉(zhuǎn)時(shí)滾動(dòng)體的離心力，采用小徑球、Si3N4陶瓷球或DS改質(zhì)球。為了隔斷滾動(dòng)體在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相互碰撞、擠壓、摩擦，在滾珠鏈中增加用特殊工程塑料制作并有潤(rùn)滑功能的隔離器，從而有效降低溫升和噪聲，增加滾動(dòng)體的流暢性。
- 為減少高速時(shí)“楔效應(yīng)”對(duì)滾動(dòng)體流暢性的影響，對(duì)內(nèi)外螺紋滾道的幾何參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，并降低滾道面的粗糙度，或?qū)Ρ砻孢M(jìn)行改質(zhì)處理，改善摩擦特性。
- 將滾珠絲杠做成空心，從絲杠內(nèi)部實(shí)施強(qiáng)冷。有的企業(yè)還在內(nèi)孔中配置阻尼棒，抑制高速時(shí)的振動(dòng)。HIWIN公司的“Cool Type I”系列還同時(shí)對(duì)滾珠螺母實(shí)施強(qiáng)冷。
- 近年德國(guó)Rexroth、INA、日本THK等公司推出AC電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)滾珠螺母的高速線性驅(qū)動(dòng)裝置（詳見(jiàn)《中國(guó)機(jī)械與金屬》2005年12期）。
- 絲杠和螺母分別由兩個(gè)AC電機(jī)驅(qū)動(dòng)，借助于兩者轉(zhuǎn)速大小和施轉(zhuǎn)方向的疊加，既可成倍提速，又能實(shí)現(xiàn)微量進(jìn)給。
- 充分利用滾珠絲杠副能完成同步運(yùn)動(dòng)的功能，采用雙電機(jī)雙絲杠驅(qū)動(dòng)方式，提高伺服進(jìn)給系統(tǒng)在高速時(shí)的平穩(wěn)性，改善動(dòng)能特性，例如：美國(guó)CINCINNATI LAMB公司的HPC-800HP高速臥式加工中心（見(jiàn)圖3）。此外，德國(guó)DMG的DMC63H，瑞士DIXI公司的DHP-80-5x，日本牧野公司的A55E，中國(guó)大連機(jī)床集團(tuán)的DHSC500，寧江機(jī)床集團(tuán)的NJ-5HMC40等，也采用雙電機(jī)、雙絲杠驅(qū)動(dòng)。
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