高精度滚珠丝杠磨床的设计与开发

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1、NewTechnology＆NewProduct肖建军孙姚飞林惟杰21上海交通大学机械与动力I程学院(20024O)2上海机床厂有限公司(200293)肖建军l1984年～)男I程师本科主要研究方向机械机床设计摘要：针对高精度滚珠丝杠的滚道特点，分析了该机床主要零部件的结构特点和工作原理。结合实际生产，着重阐述主要零部件的有限元分析、表面质量的在线监测方法、热误差分析及补偿技术等方面的研究，这些措施是机床可靠性及安全性的重要保证，为高精度滚珠丝杠磨床的设计制造提供了参考依据。Abstract：Accord

2、ingtothecharacteristicsofthehighprecisionbalIscrewgroove，thestructurecharacteristicsandworkingprincipleofthemajorpartsofthemachineareanalyzed．CombinedactuaIproduction，finiteelementanalysisofthemaincomponents，onlinemonitoringmethodoftheSUrfacequailty，theth

3、ermaIerrorandcompensationtechnologyresearchhavebeenelaboratedtofocus．Thesemeasuresareimportantguaranteeofmachinereliabilityandsecurity，whichprovidesareferenceforthedesignandmanufactureofhighprecisionbalIscrewgrindingmachine．关键词：高精度；滚珠丝杠；磨床；有限元；热误差KeyWords

4、：high-precision；ballscrew；grinder；finiteelement；thermalerror0引言一直以来，滚珠丝杠副(图1)是数控机床的关键部件，尤其是高精度滚珠丝杠副(P1级以上)在机床等高精度机械设备的进给传动方面有着非常广泛的应用，是十分重要的机械功能部件，其制造精度高低在很大程度上决定了数控机床的加工精度，被国家列为机械行业重点发展研究产品。如何提高滚珠丝杠的加工精度，特别是螺距加工精度，是磨床制造厂商致力于完成的任务。图1滚珠丝杠副38J装备机械上海机床厂有限公司作

5、为国内磨床行业的排头1．1机床主要技术参数兵，率先开发了SK7420全新系列数控丝杠磨床，该磨主要规格：削设备以精加工Pl级滚珠丝杠副为主，为我国高精度最大磨削直径200mm丝杠副的生产制造提供有效的设备保障。最大磨削长度2000mm顶尖距2200mm1SK7420型数控丝杠磨床介绍中心高l50mmSK7420型数控丝杠磨床(图2、图3)由CNC控制，工件最大重量250kg适合f磨削三角螺纹、梯形螺纹、锯齿螺纹、圆弧滚珠砂轮规格~500x10、15、24x0305mm丝杠以及其他螺纹齿形的外螺纹，可实现P

6、1级精度滚砂轮线速度35m／s珠丝杠的磨削。配置的CNC系统可控制六轴三联动，工件转速(无级)0．5～5Or／min实现机床的加工运动：充分应用直接驱动技术，C轴工作台纵向移动速度(Z轴)0．1～4000mm／min(头架主轴回转运动)配置内装式力矩电机结合高精砂轮架横向移动速度(x轴)0．1～4000mm／min度角度编码器实现全闭环控制，z轴(工作台轴向移动)配置直线电机结合直线光栅尺实现全闭环控制，C1．2机床控制系统轴旋转与z轴移动，两轴联动实现螺纹的加工运动。工SK7420数控丝杠磨床数控系统采

7、用西门子840D件径向(X轴)切深进给(当磨削锥形等形状螺纹时，X控制系统，通过z轴和C轴联动实现主螺旋运动，U轴轴、Z轴、C轴轴联动)，砂轮架旋转(A轴)，砂轮修和w轴的联动实现砂轮修形。同时，x轴，A轴亦为伺形轴V、w轴进给运动。服控制，并且所有数控伺服轴均采用全闭环控制。1．3机床主要部件结构1．3．1床身床身前后分体，拼接后为T型布局，采用低合金高强度孕育铸铁，既具有很高的整体刚度和表面耐磨性，又具有良好的抗振性和热稳定性。可满足高效、高精度设备对基础件的要求(图4)。图2SK7420机床的整机3

8、D模型图3SK7420机床的总装图4床身39lNo．12014I墨翅潮田NewTechnology＆NewProduct1．3-2工作台1-3_4尾架工作台为整体铸造的斜台面，内为米字筋布局，尾架体壳分上下两层，以便微量调整头、尾架中整体刚度好，工作台与床身的导轨为高精度直线导轨心连线。尾架顶尖套筒为等边三菱柱异形面，装在尾副，并由滑块长效润滑单元进行油脂润滑。底面安装架体壳中。通过弹簧预压、转动手柄使套筒伸缩，带直线电机直接