CN110529575A - 一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制方法 - Google Patents

一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副的热变形抑制方法，属于先进制造领域。本发明将处于拉紧状态的长方形网格状镍钛形状记忆合金内嵌到滚珠丝杠副内并用卡紧装置卡紧，卡紧装置由两个楔形开口套环通过螺钉连接套在一起，通过拧紧螺钉采用胀紧套的工作原理中的胀紧力将镍钛形状记忆合金卡紧，当滚珠丝杠副到达平衡温度，镍钛形状记忆合金的马氏体发生逆相变产生与滚珠丝杠副相反的轴向变形，由变形协调抑制滚珠丝杠副的热变形。该方案不用采用控制装置，安全卫生，提高热变形抑制效果，提高滚珠丝杠副的精度稳定性。

Description

一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制 方法
技术领域
本发明涉及一种高速滚珠丝杠副的热变形抑制方法，属于先进 制造领域。
背景技术
滚珠丝杠副的高速化带来的热变形严重影响到滚珠丝杠副的传 动精度。高速滚珠丝杠副的高线速度使得其在运转过程中，丝杠与 螺母之间以及轴承滚珠与滚道之间产生高热量，进而产生热变形， 严重影响到滚珠丝杠副的传动精度。
针对滚珠丝杠副的热变形，有人研究用中空滚珠丝杠副，内部 通入冷却介质进行强制冷却并证明其措施的有效性，但是需要用冷 却液循环装置，系统复杂，造价和维护成本增加，而且冷却液会对 周围环境造成污染。
形状记忆合金具有形状记忆效应、超弹性、高强度、耐腐蚀无 毒等特点，作为一种新型功能材料，近年来受到人们广泛的关注。 现有研究有用于航空航天、医疗等研究领域，尚未发现基于形状记 忆合金的滚珠丝杠副。
发明内容
本发明的目的是为了减小滚珠丝杠副在运行时因摩擦生热产生 的轴向热变形，从而提高滚珠丝杠副的精度稳定性，为此提出一种 基于镍钛形状记忆合金的滚珠丝杠副热变形抑制方法。该方法针对 滚珠丝杠副运行后温升5-10℃的工况。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于镍钛形 状记忆合金的滚珠丝杠副热变形抑制方法，实现该方法的结构包括 高速滚珠丝杠副(1)、镍钛形状记忆合金(2)和卡紧装置(3)， 在高速滚珠丝杠副(1)中心打孔，选择未经热处理的Ni含量为 50.6％的镍钛形状记忆合金(2)，Mf温度线在30℃左右，为方便 将镍钛形状记忆合金(2)内置到高速滚珠丝杠副(1)孔内，将镍 钛形状记忆合金(2)做成长方形网格状并拉紧，使其初始状态为拉 紧状态，内嵌到高速滚珠丝杠副(1)内并用卡紧装置(3)固定住， 长方形的形状记忆合金(2)宽度略小于滚珠丝杠孔周长，让镍钛形 状记忆合金(2)与高速滚珠丝杠副(1)处于间隙状态，训练形状 记忆合金(2)在室温时维持与高速滚珠丝杠副(1)一样的长度， 到达高速滚珠丝杠副(1)运行的平衡温度后，使形状记忆合金(2) 的长度比室温时长度小(变形量在4％-8％)。
高速滚珠丝杠副(1)在运转过程中因为摩擦生热产生轴向热变 形，使其长度变大，而温度的升高使得形状记忆合金(2)的马氏体 发生逆相变使其长度缩短，从而抑制高速滚珠丝杠副(1)的轴向热 变形。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：基于镍钛形状记忆合 金的滚珠丝杠副热变形抑制，不需要控制装置，安全卫生，也可以 与其它热变形抑制方法并用，提高热变形抑制效果。
附图说明
图1为本发明装置的滚珠丝杠副剖面图。
图2为本发明装置的卡紧装置。
图3为镍钛形状记忆合金结构图。
图4为高速滚珠丝杠副与镍钛形状记忆合金结构图。
图中：1、高速滚珠丝杠副，2、镍钛形状记忆合金，3、卡紧装 置。
具体实施方式
以下结合附图1-3，对本说明进行进一步说明。
一种基于镍钛形状记忆合金的滚珠丝杠副抑制结构，其特征在 于：包括高速滚珠丝杠副(1)、镍钛形状记忆合金(2)和卡紧装 置(3)；在高速滚珠丝杠副(1)中心打孔，选择未经热处理的Ni 含量为50.6％的镍钛形状记忆合金(2)，Mf温度线在30℃左右， 为方便将镍钛形状记忆合金(2)内置到高速滚珠丝杠副(1)孔内， 将镍钛形状记忆合金(2)做成长方形网格状并拉紧，使其初始状态 为拉紧状态，内嵌到高速滚珠丝杠副(1)内并用卡紧装置(3)固 定住，长方形的形状记忆合金(2)宽度小于滚珠丝杠孔周长，让镍 钛形状记忆合金(2)与高速滚珠丝杠副(1)处于间隙状态，训练 形状记忆合金(2)在室温时维持与高速滚珠丝杠副(1)一样的长 度，到达高速滚珠丝杠副(1)运行的平衡温度后，使形状记忆合金 (2)的长度比室温时长度小。
高速滚珠丝杠副(1)在运转过程中因为摩擦生热产生轴向热变 形，使其长度变大，而温度的升高使得镍钛形状记忆合金(2)的马 氏体发生逆相变产生与高速滚珠丝杠副(1)相反的轴向变形，两端 卡紧，由变形协调抑制高速滚珠丝杠副(1)的热变形。
一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制方法，
步骤1：在高速滚珠丝杠副中心打孔；
步骤2：将镍钛形状记忆合金做成长方形网格状并拉紧，使其 初始状态为拉紧状态；长方形的形状记忆合金宽度小于滚珠丝杠孔 周长，长度与常温下滚珠丝杠副的丝杠长度相等；
步骤3：训练镍钛形状记忆合金，在室温时，将镍钛形状记忆 合金维持与高速滚珠丝杠副一样的长度，将形状记忆合金放入30度 的温水中，使形状记忆合金的长度比室温时长度小；
步骤4：将网状镍钛形状记忆合金内嵌到滚珠丝杠副中，用卡 紧装置卡紧。
卡紧装置由两个开口楔形套环套在一起；通过拧紧螺钉，两个 开口套环紧密结合在一起，楔形形状使得与丝杠内壁接触的开口套 环产生挤压力，镍钛形状记忆合金在挤压力的作用下卡紧在高速滚 珠丝杠副的丝杠内壁上，从而起到卡紧作用。
镍钛形状记忆合金具有超弹性，形状记忆效应等特点，通过将 其内嵌到滚珠丝杠副内，当滚珠丝杠副到达平衡温度，镍钛形状记 忆合金的马氏体发生逆相变产生与滚珠丝杠副相反的轴向变形，两 端卡紧，由变形协调抑制滚珠丝杠副的热变形，提高滚珠丝杠副的 精度稳定性。

Claims (4)

1.一种基于镍钛形状记忆合金的滚珠丝杠副抑制结构，其特征在于：包括高速滚珠丝杠副(1)、镍钛形状记忆合金(2)和卡紧装置(3)；在高速滚珠丝杠副(1)中心打孔，选择未经热处理的Ni含量为50.6％的镍钛形状记忆合金(2)，Mf温度线在30℃左右，为方便将镍钛形状记忆合金(2)内置到高速滚珠丝杠副(1)孔内，将镍钛形状记忆合金(2)做成长方形网格状并拉紧，使其初始状态为拉紧状态，内嵌到高速滚珠丝杠副(1)内并用卡紧装置(3)固定住，长方形的形状记忆合金(2)宽度小于滚珠丝杠孔周长，让镍钛形状记忆合金(2)与高速滚珠丝杠副(1)处于间隙状态，训练形状记忆合金(2)在室温时维持与高速滚珠丝杠副(1)一样的长度，到达高速滚珠丝杠副(1)运行的平衡温度后，使形状记忆合金(2)的长度比室温时长度小。
2.根据权利要求1所述的一种基于镍钛形状记忆合金的滚珠丝杠副抑制结构，其特征在于：高速滚珠丝杠副(1)在运转过程中因为摩擦生热产生轴向热变形，使其长度变大，而温度的升高使得镍钛形状记忆合金(2)的马氏体发生逆相变产生与高速滚珠丝杠副(1)相反的轴向变形，两端卡紧，由变形协调抑制高速滚珠丝杠副(1)的热变形。
3.一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制方法，其特征在于：
步骤1：在高速滚珠丝杠副中心打孔；
步骤2：将镍钛形状记忆合金做成长方形网格状并拉紧，使其初始状态为拉紧状态；长方形的形状记忆合金宽度小于滚珠丝杠孔周长，长度与常温下滚珠丝杠副的丝杠长度相等；
步骤3：训练镍钛形状记忆合金，在室温时，将镍钛形状记忆合金维持与高速滚珠丝杠副一样的长度，将形状记忆合金放入30度的温水中，使形状记忆合金的长度比室温时长度小；
步骤4：将网状镍钛形状记忆合金内嵌到滚珠丝杠副中，用卡紧装置卡紧。
4.根据权利要求3所述的一种基于镍钛形状记忆合金的高速滚珠丝杠副热变形抑制方法，其特征在于：卡紧装置由两个开口楔形套环套在一起；通过拧紧螺钉，两个开口套环紧密结合在一起，楔形形状使得与丝杠内壁接触的开口套环产生挤压力，镍钛形状记忆合金在挤压力的作用下卡紧在高速滚珠丝杠副的丝杠内壁上，从而起到卡紧作用。
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