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基于超磁致伸缩的高精度滚珠丝杠副智能预紧技术开发
2021-05-06
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项目简介:

      近年来,国防、航空、高铁、汽车和模具等重要装备制造业的需求量大幅增长,从而带动了机床行业的大幅增长,过去5年中中国数控机床产量的年均复合增长率为37.39[%]。在国家振兴装备制造业和国际产业转移的带动下,中国设备工具购置投资增长率在未来5-10年内将持续维持20[%]左右的水平,机床行业的需求仍将保持高速增长。数控机床许多核心技术体现在功能部件上,滚珠丝杠副作为功能部件的重要组成部分,其重要性不言而喻。而基于超磁致伸缩与数据驱动技术的新型智能预紧器可实现滚珠丝杠副预紧力在线自动调整,保证了其精度保持性,满足高精密机械传动的发展需要,势必具有广阔的市场前景。由于高加速起、停以及外部负载、温度变化等因素,要求滚珠丝杠副预紧力能实时调整以保证滚珠丝杠副传动具有较高的定位精度和可靠性,该项技术利用性能优异的超磁致伸缩致动器实现对精密滚珠丝杠副预紧力的动态控制,构建集驱动负载、预紧力、温度检测于一体的超磁致伸缩驱动的滚珠丝杠传动智能预紧系统。

      基于超磁致伸缩的高精度滚珠丝杠副智能预紧系统由环状超磁致伸缩致动器、预紧连接盘、平键及力传感器组成,结构如图1所示。该智能预紧系统输出由两部分组成,其一为初始预紧力,即超磁致伸缩致动器不加驱动电流时输出的预紧力,该力通过预加载实现,系统装配完毕后手动调整双螺母的相对角度并用平键、连接盘和超磁致伸缩致动器固定,实现初始预紧力在一定范围内任意施加。其二为超磁致伸缩致动器输出预紧力,该力通过调整超磁致伸缩致动器驱动电流实现滚珠丝杠预紧力的动态调整。以2504-3系列滚珠丝杠为例,设定丝杠副初始预紧力1200N,在0~10A驱动电流范围内连续改变电流,测得超磁致伸缩致动器输出的预紧力曲线如图2所示,超磁致伸缩滚珠丝杠副智能预紧系统实物如图3所示。

      该智能预紧装置可根据滚珠丝杠副工作状况实现对预紧力的初始设置、动态监测、实时调整,达到了随时监测丝杠螺母负载、精确控制预紧力的目的。


推介机构:山东大学


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