为减少丝杠受热变形对工件加工精度的影响,在现有空心式内冷结构基础上,提出错流式与螺旋式2种内冷结构降温方案。利用有限元分析法,对3种内冷结构进行降温试验对比,通过分析丝杠径向与轴向温度分布情况,得出螺旋式内冷结构降温效果更明显且径向温度分布更均匀。进行通水前、后试验对比,结果表明:在通水前,错流与螺旋式内冷结构达到温度平衡状态耗时比空心式内冷结构约少4 h;通水后,螺旋式内冷结构比错流式内冷结构达到温度平衡状态耗时约少1 h,错流式内冷结构比空心式内冷结构约少3 h;在保证流量的情况下,丝杠降温效果取决于回水流道的分布情况,而不取决于进水流道;螺旋式内冷结构较其他2种内冷结构最先达到温度平衡状态。

针对滚珠丝杠副温升问题,分析丝杠温升主要来源,建立热力学理论模型。以某加工中心进给用滚珠丝杠副为研究对象,分析丝杠螺母副温升变化情况以及导致变化的原因。滚珠丝杠副在加工中心强切削的工况下,丝杠因热膨胀所引的轴向起位移约为1.8μm。设计螺旋式内冷结构丝杠,通过有限元分析比较丝杠空心式与螺旋式内冷结构的降温效果。结果表明:丝杠表面温度不是越低越好,而是越均匀越好;螺旋式内冷结构比空心式内冷结构径向温度分布更均衡,整体降温效果更加明显。