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滚珠丝杠螺母副基础知识


[中崋轴承网] 2020/7/21 作者:中崋轴承网

滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。它以滚珠的滚动代替丝杠螺母副中的滑动,摩擦力小,具有良好的性能。

1、滚珠丝杠螺母副的组成:丝杠、螺母、滚珠、滚道(回珠器)和螺母座。

2、滚珠丝杠螺母副的工作原理

在丝杠和螺母上都有圆弧形螺旋槽,将他们对合起来就形成了螺旋滚道。在滚道内装有滚珠,当丝杠与螺母相对运动吗单时,滚珠沿螺旋槽先前滚动,在丝杠上滚过数圈以后通过回程引导装置又逐个地滚回到丝杠和螺母之间,构成一个闭合回路。

3、滚珠丝杠副优点:

①摩擦系数小,传动效率高,所需传动转矩小。

②灵敏度高,传动平稳,不易产生爬行,随行精度和定位精高。

③磨损小,寿命长,精度保持性好。

④可通过预紧和间隙消除措施来提高轴向刚度和反向精度。

⑤运动具有可逆性。

滚珠丝杠副缺点:制造工艺复杂,成本高,在垂直安装时不能自锁,因而需附加制动机构。

4、滚珠丝杠螺母副的循环方式

滚珠的循环方式有外循环和内循环。

1)外循环

滚珠在返回过程中与丝杠脱离接触的为外循环。

外循环滚珠丝杠副按滚珠循环时的返回方式主要有插管式和螺旋槽式两种。

插管式外循环的特点:结构工艺性好,但由于管道突出于螺母体外,径向尺寸较大。

 插管式外循环

螺旋槽式外循环的特点:这种形式的结构比插管式结构径向尺寸小,但制造较复杂。

螺旋槽式外循环

2)内循环

滚珠循环过程中与丝杠始终接触的为内循环。

内循环滚珠丝杠副的特点:

优点:径向尺寸紧凑,刚性好,返回滚道较短,摩擦损失小。

缺点:反向器加工困难。

5、滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整

滚珠丝杠的传动间隙指的是轴向间隙,还要消除丝杠安装部分和驱动部分的间隙。

消除间隙的方法常采用双螺母结构:利用两个螺母的相对轴向位移,使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。

注意:预紧力不宜过大,否则会使空载力矩增大,降低传动效率,缩短使用寿命。

双螺母丝杠消除间隙方法:

●垫片调隙式

●双螺母调隙式

●齿差调隙式

1)垫片调隙式

如图所示,调整垫片厚度使左右两个螺母产生轴向位移,可消除间隙和产生预紧力。优点:结构简单,刚性好。缺点:调整不便,滚道有磨损时,不能随时消除闻随和进行预紧。

垫片调隙式

2)双螺母调隙式

左螺母外端没有凸缘而制有螺纹,并用两个圆螺母固定,用平键限制螺母在螺母座内的传动,右螺母外端有凸缘。调整时,只要拧动内侧圆螺母即可消除间隙并产生预紧力。

特点:结构简单,刚性好,预紧可靠,使用中调整示便,但不能精确定量调整。

3)齿差调隙式

如图所示,在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮,分别与紧固在套筒两端的内齿圈相啮合,其齿数分别是a和b并相差一个齿,调整时,先取下内齿圈,让两个螺母相对于套筒同方向都转动-一个齿,然后再插入内齿圈,则两个螺母便产生相对角位移,其轴向位移量X=1/a-1/b,这种调整方法能精确调整预紧量,调整方便,但结构尺寸较内齿轮大。

6、滚珠丝杠的几种支承方式

数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度,除了加强滚珠丝杠副本身的刚度外,滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素。如为减少受力后的变形,轴承座应有加强肋,应增大轴承座与机床的接触面积,并采用高刚度的推力轴承。

● 一端装推力轴承, 这种安装方式适用于行程小的短丝杠,它的承载能力小,轴向刚度低。

● 一端装推力轴承,另一端装向心球轴承,此种方式用于丝杠较长的情况,当热变形造成丝杠伸长时,其一端固定,另一端作微量的轴向浮动。

● 两端装止推轴承,把止推轴承装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力,可以提高轴向刚度,而且丝杠工作时只承受拉力,但这种方式对丝杠的热变形较为敏感。

● 两端装止推轴承及向心球轴承,它的两端均采用有较大的刚度,这种方式还适用于承受轴向和径向负载。

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