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數(shù)控機(jī)床滾珠絲杠螺母副

日期：2010年01月26　來源：沈陽第一機(jī)床廠　關(guān)鍵字：數(shù)控機(jī)床
    滾珠絲杠螺母副是直線運(yùn)動(dòng)與回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能相互轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)裝置。
    1．工作原理與特點(diǎn)
    滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)原理示意。數(shù)控機(jī)床在絲杠3和螺母1上都有半圓弧形的螺旋槽，當(dāng)它們套裝在一起時(shí)便形成了滾珠的螺旋滾道。螺母上有滾珠回路管道a，將幾圈螺旋滾道的兩端連接起來，沈陽第一機(jī)床廠構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道，并在滾道內(nèi)裝滿珠2。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠在滾道內(nèi)既自轉(zhuǎn)又沿滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動(dòng)，因而迫使螺母(或絲杠)軸向移動(dòng)。
    滾珠絲杠螺母副的特點(diǎn)是：
    1)傳動(dòng)效率高，摩擦損失小。滾珠絲杠副的傳動(dòng)效率刀：0．92—0．96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高3—4倍。因此，功率消耗只相當(dāng)于常規(guī)絲杠螺母副的1／4—1／3。
    2)給予適當(dāng)預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的螺紋間隙，反向時(shí)就可以消除空程死區(qū)，定位精度高，剛度好。
    3)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，無爬行現(xiàn)象，傳動(dòng)精度高。
    4)有可逆性，可以從旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，g驢絲杠和螺母都可以作為主動(dòng)件。    
    5）磨損小，使用壽命長(zhǎng)。
    6）制造工藝復(fù)雜，滾珠絲杠個(gè)螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求值也小，故制造成本高。
    7）不能自鎖特別是對(duì)于垂直絲杠，沈陽第一機(jī)床廠由于自重慣力的作用，數(shù)控機(jī)床下降時(shí)當(dāng)傳動(dòng)切斷后，不能立即停止運(yùn)動(dòng)，故常需添加制動(dòng)裝    置。
    2．滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式
    常用的循環(huán)方式有兩種：滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán)；始終與絲杠保持接觸的稱內(nèi)循環(huán)。
    (1)外循環(huán)常用的一種外循環(huán)方式。這種結(jié)構(gòu)是在螺母體上軸向相隔數(shù)個(gè)半導(dǎo)程處鉆兩個(gè)孔與螺旋槽相切，作為滾珠的進(jìn)口與出口。再在螺母的外表面上銑出回珠槽并溝通兩孑L。另外，在螺母內(nèi)進(jìn)出口處各裝一擋珠器，并在螺母外表面裝一套筒，這樣構(gòu)成封閉的循環(huán)滾道。外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡(jiǎn)單，使用較廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾動(dòng)的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，噪聲也較大。
    (2)內(nèi)循環(huán)  內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán)，數(shù)控機(jī)床反向器有兩種型式。圓柱凸鍵反向器，反向器的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開有反向槽2。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的凸鍵1定位，以保證對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方問。扁圓鑲塊反向器，反向器為一半圓頭平鍵形鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開有反向槽3，沈陽第一機(jī)床廠用鑲塊的外廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的欄手向尺寸及縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。
    3．滾珠絲杠螺母副間隙的消除
    為了保證滾珠絲杠反向傳動(dòng)精度和軸向剛度，必須消除滾珠絲杠螺母副軸向間隙。消除間隙的方法常采用雙螺母結(jié)構(gòu)，利用兩個(gè)螺母的相對(duì)軸向位移，使兩個(gè)滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋滾道的兩個(gè)相反的側(cè)面上，用這種方法預(yù)緊消除軸向間隙時(shí)，應(yīng)注意預(yù)緊力不宜過大，預(yù)緊力過大會(huì)使空載力矩增加，從而降低傳動(dòng)效率，縮短使用壽命。
    (1)雙螺母消隙  常用的雙螺母絲杠消除間隙方法有：
    1)墊片調(diào)隙式。如圖2-19所示，數(shù)控機(jī)床調(diào)整墊片厚度使左右兩螺母產(chǎn)生軸向位移，即可消除間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。這種方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，剛性好，但調(diào)整不便，滾道有磨損時(shí)不能隨時(shí)消除間隙和進(jìn)行預(yù)緊。
    2)螺紋調(diào)隙式。如圖2-20所示，螺母1的端有凸緣，螺母7外端制有螺紋，沈陽第一機(jī)床廠調(diào)整時(shí)只要旋動(dòng)圓螺母6，即可消除軸向間隙并可達(dá)到產(chǎn)生預(yù)緊力的目的。
    3)齒差調(diào)隙式。如圖2-21所示，在兩個(gè)螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪，分別與固緊在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合，其齒數(shù)分別為z：和z：，并相差一個(gè)齒。調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒圈，讓兩個(gè)螺母相對(duì)于套筒同方向都轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒，然后再插入內(nèi)齒圈，則兩個(gè)螺母便產(chǎn)生相對(duì)角位移，其軸向位移量‘二  (1／z，—1／z：)戶。。例如，z：二80，z：二81，滾珠絲杠的導(dǎo)程為戶，二6mm時(shí)，‘二6mm／6480c0．001mm。數(shù)控機(jī)床這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預(yù)緊量，調(diào)整方便、可靠，但結(jié)構(gòu)尺寸較大，多用于高精度的傳動(dòng)。
    (2)單螺母消隙
    1)單螺母變位導(dǎo)程預(yù)加負(fù)荷。它是在滾珠螺母體內(nèi)的兩列循環(huán)珠鏈之間，使內(nèi)螺母滾道在軸向產(chǎn)生一個(gè)厶工。的導(dǎo)程突變量，從而使兩列滾珠在軸向錯(cuò)位實(shí)現(xiàn)預(yù)緊。這種調(diào)隙方法結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但負(fù)荷量須預(yù)先設(shè)定且不能改變。
    2)單螺母螺釘預(yù)緊。螺母的專業(yè)生產(chǎn)工作完成精磨之后，沿徑向開一薄槽，沈陽第一機(jī)床廠通過內(nèi)六角調(diào)整螺釘實(shí)現(xiàn)間隙的調(diào)整和預(yù)緊。該專利技術(shù)成功地解決了開槽后滾珠在螺母中良好的通過性。單螺母結(jié)構(gòu)不僅具有很好的性能價(jià)格比，而且間隙的調(diào)整和預(yù)緊極為方便。
    3．滾珠絲杠的支承
    滾珠絲杠常用推力軸承支承，數(shù)控機(jī)床以提高軸向剛度(當(dāng)滾珠絲杠的軸向負(fù)載很小時(shí)，也可用角接觸球軸承支座)。滾珠絲杠在機(jī)床上的安裝支承方式有以下幾種：
    1)一端裝推力軸承。這種安裝方式的承載能力小，軸向剛度低。此方式只適用于短絲杠，一般用于數(shù)控機(jī)床的調(diào)節(jié)環(huán)節(jié)或升降臺(tái)式數(shù)控銑床的立向(垂直)坐標(biāo)中。
    2)一端裝推力軸承，另一端裝深溝球軸承。此種方式可用于絲杠較長(zhǎng)的情況。安裝時(shí)應(yīng)將推力軸承遠(yuǎn)離液壓馬達(dá)等熱源及絲杠上的常用段，以減少絲杠熱變形的影響。
    3)兩端裝推力軸承。把推力軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，沈陽第一機(jī)床廠這樣有助于提高剛度，但這種安裝方式對(duì)絲杠的熱變形較為敏感，軸承的壽命較兩端裝推力軸承及深溝球軸承方式低。
    4)兩端裝推力軸承及深溝球軸承。數(shù)控機(jī)床為使絲杠具有最大的剛度，它的兩端可用雙重支承，即推力軸承加深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)方式不能精確地預(yù)先測(cè)定預(yù)緊力，預(yù)緊力的大小是由絲杠的溫度變形轉(zhuǎn)化而產(chǎn)生的，但設(shè)計(jì)時(shí)要求提高推力軸承的承載能力和支架剛度。
    近來出現(xiàn)一種滾珠絲杠專用軸承。這是一種能夠承受很大軸向力的特殊角接觸球軸承，與一般角接觸球軸承相比，接觸角增大到60‘，增加了滾珠的數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向剛度提高兩倍以上，使用極為方便。產(chǎn)品成對(duì)出售，而且在出廠時(shí)已經(jīng)選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，沈陽第一機(jī)床廠裝配調(diào)試時(shí)只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。使用極為方便。

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