典型安装方式下滚珠丝杠系统热特性对比分析.pdf

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1、功能都件Funclio。Unjls典型安装方式下滚珠丝杠系统热特性对比分析4杜丽李俊杰许可黄智(电子科技大学机械电子工程学院，四川成都611731)摘要：主要考虑滚珠丝杠不同的安装方式对进给系统热变形的影响。首先建立滚珠丝杠传动过程中热传递和热变形的数学模型。然后基于有限元法对滚珠丝杠系统的温度场和热变形进行数值模拟，得到不同安装方式下滚珠丝杠温度场的分布规律以及温度对丝杠变形的影响关系，最后进行实验验证。关键词：滚珠丝杠典型安装方式温度场热变形有限元法中图分类号TG502．15文献标识码：AComparativetherma

2、lanalysisofball-screwsystemunderthetypicalinstallationDULi，LIJunjie，XUKe，HUANGZhi(SchoolofMechatronicsEngineering，UniversityofElectronicScienceandTechnologyofChina，Chengdu611731，CHN)Abstract：Inthispaper，consideringtheinfluenceofballscrewunderdifferentinstallationont

3、hermalanalysisoffeedingsystem．amathematicalmodelofthermaltransmissionandthermaldistortionisestablished．ThefiniteelementmethodiSusedtoimplementthenumericalsimulationonthemodel．theresultsoftemper-aturefieldandthermaldistortionandtherelationsbetweenscrewdeformationandt

4、emperatureareob-tained，withexperimentalverification．Keywords：BallScrew；TypicalInstallation；TemperatureField；ThermalDistortion；FiniteElementMethod滚珠丝杠进给系统是数控机床的关键传动和定位承端仅承受径向载荷，能作微量的轴向游动，游动的轴部件，属于细长轴类零件，其长径比较大，刚性比较差，承可以减少因丝杠自重而引起的弯曲，并减小由于热加上安装方式差异，工作过程中易产生热变形。经统变形而产生

5、的应力。目前这种结构是应用最广泛的，计分析，在数控机床的所有误差中，滚珠丝杠进给系统适用于丝杠较长、中速回转、高精度的情况。发热导致的丝杠热变形是定位误差的主要来源【1J。(2)固定一固定的安装方式数控机床的进给系统要获得高的传动精度，除了此安装方式两端固定，共同承担轴向和径向载荷。滚珠丝杠副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支这种安装方式，可对丝杠施加适当的预拉力，提高丝杠撑结构也不容忽视。其安装方式优劣很大程度上决定支承刚度，可部分补偿丝杠的热变形。适用于高速回了机床的运动精度和加工精度∞J。转、高精度的情况，大重型数控机

6、床都采用这种形式。本文以TBIMOTION的型号DFS02006—4．8滚珠(3)固定一自由的安装方式丝杠为研究对象，基于ANSYS软件对不同安装方式下此安装方式为一端固定，一端自由的安装方式，固滚珠丝杠系统的温度场和热变形进行对比分析，分析定端承受轴向和径向载荷。此安装方式适用于行程结果为数控机床滚珠丝杠进给系统的热设计提供参小、低速回转的短丝杠，它的承载能力小，轴向刚度低，考，也为热变形误差补偿提供依据。一般用于数控机床的调整环节或升降台数控铣床的垂直进给方向。l典型安装方式的结构特性和应用2滚珠丝杠发热计算和热变形基本方

7、程滚珠丝杠常见的典型安装方式有以下几种[3-4]：(1)固定一支承的安装方式滚珠丝杠系统由螺母、丝杠、前后轴承和前后支座此安装方式固定端承受径向和轴向联合载荷；支组成。滚珠丝杠系统的主要产热方式是摩擦生热，主$国家科技重大专项(2013ZX04013一ol1)·120·@糌龟专=矗矿‘ulJ平昂lu删FunclionUnils功能都件要热源是螺母螺旋摩擦产热和轴承的旋转摩擦产热。固定装配方式下，温升分别为6．79qC和6．61c

8、C。32．1发热量和边界条件计算种装配方式下的最高温升相差不大，这是由于滚珠丝2．1．1轴承和螺母

9、产热计算杠系统的固定端均采用BKl7支座，内含两个面对面滚动轴承单位时间的发热功率。5：安装的7203AC角接触球轴承，而轴承所受的轴向力Q．=1．047×10～M·n(1)和径向力相差不大，轴承的产热变化不大。滚珠丝杠式中：几为滚珠丝杠转速，r／min；M为轴承的摩擦力系统