滾珠絲杠副螺旋面之間為滾動摩擦

1、滾珠絲杠副螺旋面之間為滾動摩擦，具有摩阻小、效率高、軸向剛度大、運動平穩(wěn)、傳動精度高、壽命長等突出特點。它早已在汽車和拖拉機的轉(zhuǎn)向機構(gòu)中得到應(yīng)用。目前在要求高效率和高精度的場合廣泛應(yīng)用，例如飛機機翼和起落架的控制、水閘的升降機構(gòu)和數(shù)控機床進給裝置等。應(yīng)該注意到滾珠絲杠副逆?zhèn)餍矢撸蛇_到80%以上）、不自鎖對使用帶來的影響，例如用普通絲杠副提吊重物在半途暫停時因普通絲杠副的自鎖使重物不會靠重力自動下移，但換成滾珠絲杠副就要采取措施防止重物自動下移。一、滾珠絲杠結(jié)構(gòu)1、 滾珠絲杠副的種類與結(jié)構(gòu) 滾珠絲杠螺母副：是回轉(zhuǎn)運動與直線運動相互轉(zhuǎn)換的傳動裝置，在數(shù)控機床進給系統(tǒng)中一般采用滾珠絲杠副來改善摩

2、擦特性。工作原理是：當絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)時，兩者發(fā)生軸向位移，而滾珠則可沿著滾道流動，如圖1和圖21返向器2螺3絲杠4滾珠 （a）單圓弧 （b）雙圓弧 圖1滾珠絲杠副 圖2 螺紋滾道型面按滾珠返回的方式不同可以分為內(nèi)循環(huán)式和外循環(huán)式兩種。1）內(nèi)循環(huán)式內(nèi)循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)過程中始終與絲杠表面保持接觸。如圖3。在螺母的側(cè)面孔內(nèi)，裝有接通相鄰滾道的反向器，利用反向器引導(dǎo)滾珠越過絲杠的螺紋頂部進入相鄰滾道，形成一個循環(huán)回路。一般在同一螺母上裝有24個反向器，并沿螺母圓周均勻分布。 優(yōu)缺點：滾珠循環(huán)的回路短、流暢性好、效率高、螺母的徑向尺寸也較小，但制造精度要求高。圖3 內(nèi)循環(huán)示意圖 1凸鍵 2、3反

3、向鍵2）外循環(huán)式 外循環(huán)方式的滾珠在循環(huán)反向時，離開絲杠螺紋滾道，在螺母體內(nèi)或體外做循環(huán)運動。如圖4，（a）為螺旋槽式外循環(huán)（b）為插管式外循環(huán)。優(yōu)缺點：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、但徑向尺寸大，且彎管兩端耐磨性和抗沖擊性差。圖4 外循環(huán)示意圖（a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滾珠；4擋珠器；5絲杠（b）插管式：1彎管；2壓板；3絲杠；4滾珠；5滾道2、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)參數(shù) 滾珠絲杠副的主要參數(shù)有：公稱直徑D、導(dǎo)程L和接觸角。 1）公稱直徑D：是指滾珠與螺紋滾道在理論接觸角狀態(tài)時包絡(luò)滾珠球心的圓柱直徑。它與承載能力直接有關(guān)，常用范圍為3080 mm，一般大于絲杠長度的1/35/30。 2）導(dǎo)程L：導(dǎo)程

4、的大小要根據(jù)機床加工精度的要求確定，精度高時，導(dǎo)程小一些；精度低時，導(dǎo)程大些。但導(dǎo)程取小后，滾珠直徑將取小，使?jié)L珠絲杠副的承載能力下降；若滾珠直徑不變，導(dǎo)程取小后，螺旋升角也小，傳動效率將下降。因此，一般地，導(dǎo)程數(shù)值的確定原則是：在滿足加工精度的條件下盡可能取得大一些。3、滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)特點 0.96，比常規(guī)的絲杠螺母副提高34倍。因此，功率消耗只相當于常規(guī)絲杠的1/41/3。2）可預(yù)緊消隙。給予適當預(yù)緊，可消除絲杠和螺母的間隙，反向運動時無死區(qū)，定位精度高，剛度好。3）運動平穩(wěn)，低速時不易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，傳動精度高。4）運動具有可逆性?？梢詮男D(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)換為直線運動，也可以從直線運動轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)

5、運動，即絲杠和螺母均可以作為主動件。5）磨損小，使用壽命長。6）所需傳動轉(zhuǎn)矩小。7）制造工藝復(fù)雜。滾珠絲杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，故制造成本高。8）不能自鎖。特別是對于垂直絲杠，由于處于重慣性力的作用，常需添加輔助制動裝置。4、滾珠絲杠副的安裝支撐方式 為提高傳動剛度，滾珠絲杠合理的支撐結(jié)構(gòu)及正確的安裝很重要一般采用高剛度的止推軸承支撐結(jié)構(gòu)，以提高滾珠絲杠的軸向承載能力。 圖5 （a）一端裝止推軸承（固定-自由式）。其承載能力小，軸向剛度低，僅適用于短絲杠，如用于數(shù)控機床的調(diào)整環(huán)節(jié)或升降臺式數(shù)控機床的垂直坐標中。 （b）一端裝止推軸承，另一端裝深溝球軸承（固定-支承式

6、）。當滾珠絲杠較長時，一端裝止推軸承固定，另一端由深溝球軸承支承。為了減小絲杠熱變的影響，止推軸承的安裝位置應(yīng)遠離熱源（如液壓馬達）。 （c）兩端裝止推軸承。將止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端，并施加預(yù)緊拉力，有助于提高傳動剛度。但這種安裝方式對熱伸長較為敏感。 （d）兩端裝雙重止推軸承及深溝球軸承（固定-固定式）。為了提高剛度，絲杠兩端采用雙重支承，如止推軸承和深溝球軸承，并施加預(yù)緊拉力。這種結(jié)構(gòu)形式，可使絲杠的熱變形能轉(zhuǎn)化為止推軸承的預(yù)緊力。二、滾珠絲杠維護1、軸向間隙的調(diào)整 為了保證滾珠絲杠副的反向傳動精度和軸向剛度，必須消除軸向間隙。除個別用單螺母消除間隙外，滾珠絲杠螺母副常用雙螺母預(yù)緊消隙

7、。其原理是：利用兩個螺母的相對軸向位移，使兩個滾珠螺母中的滾珠分別貼緊在螺旋軌道的兩個相反側(cè)面上，用這種方法消除間隙時，應(yīng)注意預(yù)緊力不能過大，預(yù)緊力過大會使空載力矩增加，從而降低傳動效率，縮短使用壽命。因此，一般需要經(jīng)過多次調(diào)整，以保證既能消除間隙又能靈活運轉(zhuǎn)。調(diào)整時除螺母預(yù)緊外，還應(yīng)特別注意使絲杠安裝部分和驅(qū)動部分的間隙盡可能小，并且具有足夠的剛度。1）如圖6，為雙螺母墊片調(diào)隙式，改變墊片的厚度，使內(nèi)外兩個螺母產(chǎn)生軸向相對位移。圖6 雙螺母墊片調(diào)隙式結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：這種調(diào)隙方式能精確地調(diào)整預(yù)緊量，結(jié)構(gòu)簡單，剛度高，工作可靠，但調(diào)整不方便，滾道磨損時不能隨時進行調(diào)整。 2）如圖7，為螺紋調(diào)隙式，轉(zhuǎn)

8、動調(diào)整螺母1，使螺母2產(chǎn)生軸向位移。圖7 雙螺母螺紋調(diào)隙式結(jié)構(gòu) 1、2鎖緊螺母優(yōu)缺點：這種調(diào)隙方式結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，滾道磨損時可隨時進行調(diào)整，但預(yù)緊量不很準確。 3）如圖8，為齒差調(diào)隙式，通過調(diào)整螺母端頭上的外齒相對內(nèi)齒的嚙合角度來消除間隙。圖8 雙螺母齒差調(diào)隙式結(jié)構(gòu)優(yōu)缺點：這種調(diào)隙方式能精確微調(diào)預(yù)緊量，工作可靠，滾道磨損時調(diào)整方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于需獲得準確預(yù)緊力的精密定位系統(tǒng)。2、支撐軸承的定期檢查 定期檢查絲杠支撐與床身的連接是否損壞，以及導(dǎo)軌間的平行度是否保持在允許誤差范圍內(nèi)，如有上述問題，要及時堅固松動部位，更換支撐軸承或調(diào)整絲杠對導(dǎo)軌的平行度。3、滾珠絲杠螺母副的防護1）若滾珠絲

9、杠副在機床上外露，則應(yīng)采用防護罩防護：用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管、錐形套管、折疊式的塑料或人造革等形式的防腐蝕及耐油的防護罩。 2）如果滾珠絲杠副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈對螺母進行密封，密封圈厚度為螺母的23倍，裝在滾珠螺母的兩端。密封圈有接觸式和非接觸式兩種。4、滾珠絲杠螺母副的潤滑 可用潤滑劑來提高耐磨性和傳動效率，潤滑劑可分潤滑油和潤滑脂兩大類。 1）潤滑油：為一般機油或90號180號透平油、140號或N15主軸油，通過殼體上的油孔注入螺母的內(nèi)部。 2）潤滑脂：一般采用鋰基潤滑脂，通常加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)。5、滾珠絲杠螺母副的使用 滾珠絲杠螺母副在使用時應(yīng)注意： 1

10、）滾珠螺母應(yīng)在有效行程內(nèi)運行，必要時，在行程兩端配置限位裝置，以避免螺母行程脫離絲杠軸而使?jié)L珠脫落； 2）滾珠絲杠副由于傳動效率高，不能自鎖，在用于垂直方向時，必須防止傳動停止或電動機失電后，因部件自重而產(chǎn)生的逆?zhèn)鲃印?）滾珠絲杠螺母副的正常工作環(huán)境溫度范圍為6060度。6、滾珠絲杠螺母副的安裝 滾珠絲杠螺母副僅用于承受軸向負荷，徑向力、彎矩會使?jié)L珠絲杠螺母副附加表面接觸應(yīng)力等負荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。正確的安裝是有效維護的前提。因此，滾珠絲杠螺母副安裝到機床時，應(yīng)注意以下幾點： 1）絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機床的兩端軸承座與螺母座必須三點成一線。2）安裝螺母時，盡量

11、靠近支撐軸承。3）安裝支撐軸承時，盡量靠近螺母安裝部位。 4）滾珠絲杠安裝到機床時，請不要把螺母從絲杠上卸下來。如必須卸下來時要使用輔助套，否則裝卸時滾珠有可能脫落。螺母裝卸時應(yīng)注意以下幾點：0.2 mm（2）輔助套在使用中必須靠緊絲杠螺紋軸肩。（3）卸裝時，不可用力過大，以免螺母損壞。（4）裝入安裝孔時要避免撞擊和偏心滾珠絲杠副的安裝滾珠絲杠副系統(tǒng)的安裝方式：滾珠絲杠的支承主要有以下四種，由于支承方式不同，使容許軸向載荷及容許回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速也有所不同。固定固定 適用于高轉(zhuǎn)速，高精度固定支承 適用于中等轉(zhuǎn)速，高精度支承支承 適用于中等轉(zhuǎn)速，中精度固定自由 適用于低轉(zhuǎn)速，中精度，短軸絲杠滾珠絲杠副在安

12、裝時應(yīng)注意以下事項：    滾珠絲杠副僅用于承受軸向負荷。徑向力、彎矩會使?jié)L珠絲杠副產(chǎn)生附加表面接觸應(yīng)力等不良負荷，從而可能造成絲杠的永久性損壞。因此，滾珠絲杠副安裝到機床時，應(yīng)注意：    ·絲杠的軸線必須和與之配套導(dǎo)軌的軸線平行，機床的兩端軸承座與螺母座必須三點成一線；    ·安裝螺母時，盡量靠近支撐軸承；    ·同樣安裝支撐軸承時，盡量靠近螺母安裝部位。   

13、0;滾珠絲杠副安裝到機床時，請不要把螺母從絲杠上拆卸下來。但在必須螺母卸下來的場合時，要使用比絲杠底徑小0.20.3mm的安裝輔助套筒。(如圖)將安裝輔助套筒推至螺紋起始端面，從絲杠上將螺母旋至輔助套筒上，連同螺母、輔助套筒一并小心取下，注意不要使?jié)L珠散落。安裝順序與拆卸順序相反。必須特別小心謹慎的安裝，否則螺母、絲杠或者其它內(nèi)部零件可能會受損或掉落，導(dǎo)致滾珠絲杠傳動系統(tǒng)的提前失效。滾珠絲杠副的預(yù)壓方式：   為防止造成絲杠傳動系統(tǒng)的任何失位，保證傳動精度，消除任何可能的軸向背隙并能增加剛性，要提高螺母的接觸剛度，必須施加一定的預(yù)壓力。（1）雙螺母預(yù)壓方式

14、0;    此預(yù)壓由兩螺母間之預(yù)壓片產(chǎn)生，    “拉伸預(yù)壓”是由過大的預(yù)壓片有效的擠壓分開螺母?！皦嚎s預(yù)壓”是由過小預(yù)壓片，再以螺栓將螺母拉在一起。拉伸預(yù)壓是雄聯(lián)精密級滾珠絲杠最常使用的方式。然而也能依您的需求制造壓縮預(yù)壓滾珠絲杠。以預(yù)壓片尺寸調(diào)整預(yù)壓方式（2）單螺母預(yù)壓方式    單螺母有兩種預(yù)壓方式其中一種稱為“增大鋼珠直徑預(yù)壓方式”。此種方式內(nèi)的鋼珠比珠槽空間大(過大鋼珠)使鋼珠產(chǎn)生4點接觸，如圖8.3所示。另一種稱為“變位導(dǎo)程預(yù)壓方式”如圖8.3所示。在螺母節(jié)距上有

15、 值的偏移。這種方式用來取代傳統(tǒng)雙螺母預(yù)壓方式，并在較短螺母長度及較小預(yù)壓力下?lián)碛休^高剛性。然而此方式不適用于太高預(yù)壓力。最好將預(yù)壓力設(shè)計在5動負荷以下。一)、絲杠的功用、分類及結(jié)構(gòu)特點1、絲杠的功用絲杠是將旋轉(zhuǎn)運動變成直線運動的傳動副零件，它被用來完成機床的進給運動。機床絲杠不僅要能傳遞準確的運動，而且還要能傳遞一定的動力。所以它在精度、強度以及耐磨性各個方面，都有一定的要求。2、絲杠的分類機床絲杠按其摩擦特性分： 滑動絲杠 滾珠絲杠絲杠 滾動絲杠靜壓絲杠 滾柱絲杠按其使用性能要求分：不淬硬絲杠絲杠淬硬絲杠 按其精度要求分：普通絲杠絲杠精密絲杠3、絲杠結(jié)構(gòu)的工藝特點 絲杠是細而長的柔性軸，它

16、的長徑比往往很大，一般都在2050左右，剛度很差。加上其結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，有要求很高的螺紋表面，又有階梯及溝槽，因此，在加工過程中，很容易產(chǎn)生變形。這是絲杠加工中影響精度的一個主要矛盾。 （二）、絲杠的精度要求1、精度等級按絲杠的螺紋精度標準分，國家有標準。2、具體指標有：（1）單個螺距允差（2）中徑圓度允差；（3）外徑相等性允差；（4）外徑跳動允差；（5）牙形半角允差；（6）中徑為尺寸公差；（7）外徑為尺寸公差；（8）內(nèi)徑為尺寸公差。（三）、絲桿加工的基本工藝路線：對不淬硬絲杠： 毛坯（熱處理）校直車端面打中心孔外圓粗加工校直熱處理重打中心孔（修正）外圓半精加工加工螺紋校直、低溫時效修正中心

17、孔外圓、螺紋精加工。對淬硬絲杠：毛坯（熱處理）校直車端面打中心孔外圓粗加工校直熱處理重打中心孔（修正）外圓半精加工加工螺紋淬火、回火探傷修正中心孔外圓、螺紋半精磨加工探傷修正中心孔外圓、螺紋精磨加工。（四）絲杠加工工藝主要問題分析 1、絲杠的校直及熱處理： 絲杠工藝除毛坯工序外，在粗加工及半精加工階段，都安排了校直及熱處理工序。校直的目的是為了減少工件的彎曲度，使機械加工余量均勻。時效熱處理以消除工件的殘余應(yīng)力，保證工件加工精度的穩(wěn)定性。一般情況下，需安排三次。一次是校直及高溫時效，它安排在粗車外圓以后，還有兩次是校直及低溫時效，它們分別安排在螺紋的粗加工及半精加工以后。2、定位基準面的加工： 絲杠兩端的中心孔是定位基準面，在安排工藝路線時，應(yīng)一首先將它加工出來，中心孔的精度對加工質(zhì)量有很大影響，絲杠多選用帶有120。保護錐的中心孔。此外，在熱處理后，最后精車螺紋以前，還應(yīng)適當修整中心孔以保持其精度。絲杠加工的定位基準面除中心孔外，還要用絲杠外圓表面作為輔助基準面，以便在加工中采用跟刀架，增加剛度。3、螺紋的粗、精加工 粗車螺紋工序一般安排在精車外圓以后，半精車及精車