中日数控机床滚珠丝杠副精度等级标准差异现状分析_李帅.pdf
《中日数控机床滚珠丝杠副精度等级标准差异现状分析_李帅.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《中日数控机床滚珠丝杠副精度等级标准差异现状分析_李帅.pdf(6页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER网址: 电邮:2023 年第 8 期机械工程师中日数控机床滚珠丝杠副
2、精度等级标准差异现状分析李帅,姚引婧,吕桂梅(广西科技师范学院 职业技术教育学院,广西 来宾 546199)基金项目:广西壮族自治区教育厅“新工科背景下应用型本 科 院校职教师资人才培养模式的探索与研究项目”(GXGZJG2021A020)摘要:采用JIS B 11921997 日本工业标准题录:机械卷J51系列机床零部件部分 与我国GB/T 17587.31998 滚珠丝杠副 第3部分:验收条件和验收检验 技术指标对比分析法,分析了两国对精密丝杠的3个检测项目:有效行程内允许行程变动量,任意300 mm行程内允许的行程变动量以及2弧度内允许的行程变动量。分析结果表明:我国1级精度标准的精密丝
3、杠比日本同级别的丝杠平均低1.4 m,我国滚珠丝杠公称直径在125200 mm范围内缺少丝杠支撑轴径端面1级圆跳动精度标准,螺母外径在250500 mm范围内缺少1级、2级精度圆跳动精度标准。我国目前尚缺少中大直径滚珠丝杠精度等级标准规范,依赖于国外标准。关键词:数控机床;滚珠丝杠;精度等级;高端机床中图分类号:TH 132文献标志码:A文章编号:10022333(2023)08010506Analysis on Difference of Ball Screw Pair Precision Grade Standard between China and JapanLI Shuai,YAO
4、Yinjing,LYU Guimei(School ofProfessional Technologyand Education,Guangxi Science&TechnologyofNormal University,Laibin 546199,China)Abstract:JIS B 1192-1997 Japanese Industrial Standards Title Book:Machinery Volume J51 Series Machine Tool PartsPart and China GB/T 17587.31998 Ball Screw Sub Part III:A
5、cceptance Conditions and Acceptance Inspectiontechnical index comparison analysis method are used to analyze the three testing items of precision screw in whichincludes the allowable stroke variation within the effective stroke,the allowable stroke variation within any 300 mm stroke,and the allowabl
6、e stroke variation within 2 radians.The analysis results show that the precision standard of class 1 ofprecision screw in China is 1.4 m lower than that of the same class in Japan,and the nominal diameter of ball screw inChina lacks the standard of class 1 circular runout accuracy of the end face of
7、 the shaft diameter of the screw support inthe range of 125200 mm,and the outer diameter of the nut lacks the standard of class 1 and class 2 precision circularrunout accuracy in the range of 250500 mm.At present,China lacks the standard specification for the accuracy level ofmedium and large diamet
8、er ball screws and relies on foreign standards.Keywords:CNC machine tools;ball screw;precision grade;high-end machine tools0引言全球数控机床主要生产国为中国、日本及德国1。其中日本机床由于精度高、持久耐用等优点从而占据了世界最大的市场份额。如图1所示,据2021年全球数控机床产业规模分布统计2,日本数控机床产业规模位居世界第一,在世界数控机床产业规模当中约占32.1%3。为尽快达到日本在机床加工精度方面上的水平,研究作为数控机床执行部件的滚珠丝杠副精度等级标准是十分必要的
9、,精度等级越高,则技术要求也就越严格。这样从侧面可以了解到我国的技术水平和加工能力与日本之间的差距。1滚珠丝杠副精度标准确定方法1.1滚珠丝杠的行程公差和变动量依照GB/T 17587.31998滚珠丝杠副 第3部分:验收条件和验收 检验 4,如图2所示,在滚珠丝杠副有 效行程内,是允许存在一定量的目标行 程公差的。目标行程公差是指允许的实 际平均行程最大值 与最小值之差的一半。从图2可以看出,滚珠丝杠副的有效行程越大,则行程公差范围也就越大。精度等级越高,则行程公差范围就越小。而曲线斜率越大,则代表滚珠丝杠副行程公差范围就越大。如图3所示,是滚珠丝杠在有效行程内行程变动量的变化情况。滚珠丝杠
10、副的有效行程越大,则行程变动量也就越大。精度等级越高,则行程变动量就越小。曲线斜率越大,则代表滚珠丝杠副在有效行程内行程变动量变化得较为明显。图12021年世界机床产业分布情况中国 31.5%德国 17.2%美国 6.3%意大利 5.2%韩国 4.2%其它 3.5%日本 32.1%105MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECH
11、ANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER2023 年第 8 期网址: 电邮:机械工程师如图4所示,滚珠丝杠副在任意300 mm4行程范围内允许的行程变动量与滚珠丝杠副在旋转3604范围内的行程变动量对比情况。从图4中可以看出,滚珠丝杠副1级精度最高,10级精度最低。精度等级越高,则行程变动量就越小,曲线斜率也就越小。反之精度等级越低,则行程变动量就越大,曲线斜率也就越大。相比之下,在滚珠丝杠副做360整周运动时,行程
12、变动量却变化很微弱。这是因为与任意300 mm的测量距离相比,丝杠做一个整周回转运动,就相当于一个导程的距离,而300 mm却包括了很多个导程叠加在一起。所以任意300 mm行程内的变动量要比360整周内行程变动量要大得多。1.2滚珠丝杠的圆跳动测量1.2.1丝杠外径径向圆跳动测量如图5所示,对在滚珠丝杠每s长度内的公称直径相对于水平地面的径向圆跳动t0进行测量5。通过缓慢转动滚珠丝杠,并记录圆跳动测量仪上面的数值,多次测量后得出测量平均值。由图6可以看出,滚珠丝杠从3级精度往后,对应被测长度为315 mm,丝杠径向圆跳动曲线斜率开始变小了,也就是说,随着被测滚珠丝杠外径的增大,丝杠径向圆跳动
13、变化量也开始变小。直到滚珠丝杠被测长度为1250mm时,对应的外径径向圆跳动变化量最小。这是因为1级精度最高,而5级精度最低。精度等级越高,曲线的斜率就越大,滚珠丝杠外径径向圆跳动数值变化范围也就越大。精度等级越低,则曲线斜率就越小,滚珠丝杠外径径向圆跳动数值变化范围也就越小。如图7所示,由于滚珠丝杠的加工成本除了与制造精度和工艺要求有关外,还与滚珠丝杠的长径比有着密切关系。从图7中可以看出,滚珠丝杠的长径比值越大,则径向圆跳动值就越大。这是因为滚珠丝杠长径比值越大,则滚珠丝杠就会以细长为目标进行发展变化。而长径比值图2滚珠丝杠副在有效行程内行程公差图3滚珠丝杠副在有效行程内行程变动量有效行程
14、内目标行程公差 e/m1 级精度2 级精度3 级精度4 级精度5 级精度01002011040506070809010300350050030002500200015001000滚珠丝杠副有效行程 L/mm有效行程内行程变动量 V/m1 级精度2 级精度3 级精度4 级精度5 级精度5207045556515300350050030002500200015001000滚珠丝杠副有效行程 L/mm25405060103575图4滚珠丝杠副在任意300 mm行程与2弧度内允许的行程变动量对比行程变动量 V/m任意 300 mm 行程内行程变动量360整周圆弧内行程变动量01004060802012
15、014016018020022024081110976543210滚珠丝杠副精度等级图6不同直径下的滚珠丝杠测量长度所对应的圆跳动变化关系图5滚珠丝杠副外径径向圆跳动测量第1次测量第2次测量第3次测量Asss圆跳动测量仪丝杠缓慢转动丝杠托架基准线d测量长度 s/mm100004006008002001200140020322426283022滚珠丝杠每 s 长度上的径向圆跳动 t0/m测量长度 s每 s 长度上的圆跳动5 级精度4 级精度3 级精度2 级精度1 级精度160 mm80 mm315 mm630 mm1250 mm022020604080200180160140120100丝杠公称
16、直径 d/mm106MECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEERMECHANICAL ENGINEER网址: 电邮:2023 年第 8 期机械工程师越
17、小,则滚珠丝杠就会以短粗为目标进行发展变化。细长形态的滚珠丝杠对于外径径向圆跳动来说十分敏感,所以长径比值越大,则径向圆跳动曲线斜率就越大,径向圆跳动数值就越大。相反,短粗形态的滚珠丝杠对于外径径向圆跳动来说影响相对较小,所以长径比值越小,则径向圆跳动曲线斜率就越小,径向圆跳动数值就越小。1.2.2丝杠支撑轴肩端面圆跳动测量如图8所示,由于支撑轴径与轴承相配合,如果支撑轴径肩面圆跳动过大,则会引起滚珠丝杠轴向窜动。这样会影响滚珠丝杠的定位精度。因此,测量滚珠丝杠的支撑轴 径 肩 面是必要的。如图9所示,各个精 度 等 级下 的 滚 珠丝 杠 副 公称 直 径 与支撑轴径肩面的圆跳动情况。从图9
18、中可以看出,当滚珠丝杠公称直径在125200mm范围时,1级精度下的支撑轴径肩面圆跳动是没有的。这是因为滚珠丝杠的轴径太大,导致支撑轴径肩面的圆跳动也随之增大,而1级精度是最高等级精度,所以圆跳动数值都特别小。因此1级精度等级下的支撑轴径肩面圆跳动很难测得。此外,随着精度等级逐渐降低,丝杠支撑轴径肩面圆跳动开始缓慢升高。滚珠丝杠的直径范围越大,则测得的圆跳动数值就越大。1.3滚珠螺母的圆跳动测量1.3.1螺母外径径向圆跳动测量如图10所示,测量滚珠螺母相对于地面的径向圆跳动4。缓慢转动螺母,然后读取圆跳动测量仪数值,重复数次后取平均值。图11所示为滚珠螺母外径变化范围与滚珠螺母径向圆跳动变化情
19、况。从图中可以看出,当滚珠螺母外径达到250500 mm范围内,在1级精度等级与2级精度等级标准下,是很难测出外径圆跳动的。这是由于当滚珠螺母外径过大时,相对应的径向圆跳动也会随之增大。而精度等级越高,要求的圆跳动变化范围就越小,所以1、2级精度标准下的滚珠螺母径向圆跳动不在要求的范围内。随着滚珠螺母外径范围增大,被测得的滚珠螺母径向圆跳动也开始逐渐升高。精度等级越高,螺母径向圆跳动就越低,反之精度等级越低,螺母径向圆跳动就越高。1.3.2螺母安装端面圆跳动测量如图12所示,测量滚珠螺母安装端面相对于地面的圆跳动。缓慢转动螺母,然后读取圆跳动测量仪数值,重复数次后取平均值。如图13所示,滚珠螺
20、母安装面直径在250500 mm时,圆跳动测量值已经超出了1、2级精度等级标准,所以滚珠螺母在250 mm后,端面圆跳动没有数值存在。精度等级越高,则曲线斜率就越小,端面圆跳动变化就越小。图7滚珠丝杠副的长径比与径向圆跳动变化关系1 级精度2 级精度3 级精度4 级精度5 级精度7 级精度10 级精度径向圆跳动 t/m010050150200250300350400450500550600650700809010070605040滚珠丝杠副长径比值图8测量滚珠丝杠支撑轴径肩面相对于地面的圆跳动示意图丝杠轴向固定支撑轴径圆跳动测量仪d缓慢转动丝杠支撑轴径肩面丝杠托架图9滚珠丝杠公称直径与支撑轴径
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 中日 数控机床 滚珠 丝杠副 精度 等级 标准 差异 现状 分析 李帅
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【自信****多点】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【自信****多点】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。