滾珠絲杠螺母副是數(shù)控機床中回轉運動轉換為直線運動常用的傳動裝置。它以滾珠的滾動代替絲杠螺母副中的滑動,摩擦力小,具有良好的性能。
1、滾珠絲杠螺母副的組成:絲杠、螺母、滾珠、滾道(回珠器)和螺母座。
2、滾珠絲杠螺母副的工作原理
在絲杠和螺母上都有圓弧形螺旋槽,將他們對合起來就形成了螺旋滾道。在滾道內(nèi)裝有滾珠,當絲杠與螺母相對運動嗎單時,滾珠沿螺旋槽先前滾動,在絲杠上滾過數(shù)圈以后通過回程引導裝置又逐個地滾回到絲杠和螺母之間,構成一個閉合回路。
3、滾珠絲杠副優(yōu)點:
①摩擦系數(shù)小,傳動效率高,所需傳動轉矩小。
②靈敏度高,傳動平穩(wěn),不易產(chǎn)生爬行,隨行精度和定位精高。
③磨損小,壽命長,精度保持性好。
④可通過預緊和間隙消除措施來提高軸向剛度和反向精度。
⑤運動具有可逆性。
滾珠絲杠副缺點:制造工藝復雜,成本高,在垂直安裝時不能自鎖,因而需附加制動機構。
4、滾珠絲杠螺母副的循環(huán)方式
滾珠的循環(huán)方式有外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。
1)外循環(huán)
滾珠在返回過程中與絲杠脫離接觸的為外循環(huán)。
外循環(huán)滾珠絲杠副按滾珠循環(huán)時的返回方式主要有插管式和螺旋槽式兩種。
插管式外循環(huán)的特點:結構工藝性好,但由于管道突出于螺母體外,徑向尺寸較大。
插管式外循環(huán)
螺旋槽式外循環(huán)的特點:這種形式的結構比插管式結構徑向尺寸小,但制造較復雜。
螺旋槽式外循環(huán)
2)內(nèi)循環(huán)
滾珠循環(huán)過程中與絲杠始終接觸的為內(nèi)循環(huán)。
內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的特點:
優(yōu)點:徑向尺寸緊湊,剛性好返回滾道較短,摩擦損失小。
缺點:反向器加工困難。
5、滾珠絲杠螺母副軸向間隙的調(diào)整
滾珠絲杠的傳動間隙指的是軸向間隙,還要消除絲杠安裝部分和驅動部分的間隙。
消除間隙的方法常采用雙螺母結構: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滾道的兩個相反的側面上。
注意:預緊力不宜過大,否則會使空載力矩增大,降低傳動效率,縮短使用壽命。
雙螺母絲杠消除間隙方法:
●墊片調(diào)隙式
●雙螺母調(diào)隙式
●齒差調(diào)隙式
1)墊片調(diào)隙式
如圖所示,調(diào)整墊片厚度使左右兩個螺母產(chǎn)生軸向位移,可消除間隙和產(chǎn)生預緊力。優(yōu)點:結構簡單,剛性好。缺點:調(diào)整不便,滾道有磨損時,不能隨時消除聞隨和進行預緊。
墊片調(diào)隙式
2)雙螺母調(diào)隙式
左螺母外端沒有凸緣而制有螺紋,并用兩個圓螺母固定,用平鍵限制螺母在螺母座內(nèi)的傳動,右螺母外端有凸緣。調(diào)整時,只要擰動內(nèi)側圓螺母即可消除間隙并產(chǎn)生預緊力。
特點:結構簡單,剛性好,預緊可靠,使用中調(diào)整示便,但不能精確定量調(diào)整。
3)齒差調(diào)隙式
如圖所示,在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱外齒輪,分別與緊固在套筒兩端的內(nèi)齒圈相嚙合,其齒數(shù)分別是a和b并相差一個齒,調(diào)整時,先取下內(nèi)齒圈,讓兩個螺母相對于套筒同方向都轉動-一個齒,然后再插入內(nèi)齒圈,則兩個螺母便產(chǎn)生相對角位移,其軸向位移量X=1/a-1/b這種調(diào)整方法能精確調(diào)整預緊量,調(diào)整方便,但結構尺寸較內(nèi)齒輪大。
6、滾珠絲杠的幾種支承方式
數(shù)控機床的進給系統(tǒng)要獲得較高的傳動剛度,除了加強滾珠絲杠副本身的剛度外,滾珠絲杠的正確安裝及支承結構的剛度也是不可忽視的因素。如為減少受力后的變形,軸承座應有加強肋,應增大軸承座與機床的接觸面積,并采用高剛度的推力軸承。
● 一端裝推力軸承, 這種安裝方式適用于行程小的短絲杠,它的承載能力小,軸向剛度低。
● 一端裝推力軸承,另一端裝向心球軸承,此種方式用于絲杠較長的情況,當熱變形造成絲杠伸長時,其一端固定,另一端作微量的軸向浮動。
● 兩端裝止推軸承,把止推軸承裝在滾珠絲杠的兩端并施加預緊力,可以提高軸向剛度,而且絲杠工作時只承受拉力,但這種方式對絲杠的熱變形較為敏感。
● 兩端裝止推軸承及向心球軸承,它的兩端均采用有較大的剛度,這種方式還適用于承受軸向和徑向負載。
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