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1、随着市场对大型机床需求的不断升温，高精度、高负载的滚珠丝杠也已成为驱动部件的主流。而向更高端继续发展的途中，产品已经不再是衡量制造商好坏的唯一标准，用户将服务提到了新的高度。滚珠丝杠由于其独特优势，目前已被广泛应用于各种工业设备、精密仪器和精密数控机床中。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛应用，极大地推动了机床行业的数控化发展。要了解滚珠丝杠在机床中的应用，首先要了解其在机床中所起到的作用。首先，滚珠丝杠可以实现运动的变换，将旋转运动变为运动部件的直线运动，这是大多数的使用场合，也有时称为正运转；其次，就是高效率地将直线运动变为旋转运动；另外，可以实现力的
2、放大，将较小的旋转力（扭矩）放大成为较大的直线运动的推力。关 键 词： 滚珠丝杠目 录1滚珠丝杠结构 1 1.1滚珠丝杠副的种类与结构 1 1.2滚珠丝杠副的结构参数 2 1.3滚珠丝杠副的结构特点 2 1.4滚珠丝杠副的安装支撑方式 32滚珠丝杠副的主要尺寸参数 43滚珠丝杠维护 5 3.1轴向间隙的调整 53.2支撑轴承的定期检查 6 3.3滚珠丝杠螺母副的防护 6 3.4滚珠丝杠螺母副的润滑 6 3.5滚珠丝杠螺母副的使用 63.6滚珠丝杠螺母的加工过程64丝杠13 4.1丝杠的功用、分类及结构特点134.2丝杠的精度要求13 4.3丝杆加工的基本工艺路线14 4.4丝杠加工工艺主要问题
3、分析145滚珠丝杠副的安装16 5.1滚珠丝杠副的安装方式165.2滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项 166滚珠丝杠副的预压方式176.1双螺母预压方式176.2单螺母预压方式17毕业设计小结12参考文献13致谢141、滚珠丝杠结构一、 滚珠丝杠副的种类与结构 滚珠丝杠螺母副：是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。工作原理是：当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图1和图21返向器2螺3丝杠4滚珠 （a）单圆弧 （b）双圆弧 图1滚珠丝杠副 图2 螺纹滚道型面按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种
4、。1 内循环式内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。如图3。在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。一般在同一螺母上装有24个反向器，并沿螺母圆周均匀分布。 优缺点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但制造精度要求高。图3 内循环示意图 1凸键 2、3反向键2 外循环式 外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。如图4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。优缺点：结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。图4 外循环示意图
5、（a）螺旋槽式：1套筒；2螺母；3滚珠；4挡珠器；5丝杠（b）插管式：1弯管；2压板；3丝杠；4滚珠；5滚道二、滚珠丝杠副的结构参数 滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角。 1公称直径D：是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。它与承载能力直接有关，常用范围为3080 mm，一般大于丝杠长度的1/35/30。 2 导程L：导程的大小要根据机床加工精度的要求确定，精度高时，导程小一些；精度低时，导程大些。但导程取小后，滚珠直径将取小，使滚珠丝杠副的承载能力下降；若滚珠直径不变，导程取小后，螺旋升角也小，传动效率将下降。因此，一般地，导程数值的确定原则是：在满足加
6、工精度的条件下尽可能取得大一些。三、滚珠丝杠副的结构特点 1 摩擦因素小，传动效率高。滚珠丝杠副的传动效率可达0.920.96，比常规的丝杠螺母副提高34倍。因此，功率消耗只相当于常规丝杠的1/41/3。2 可预紧消隙。给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的间隙，反向运动时无死区，定位精度高，刚度好。3 运动平稳，低速时不易出现爬行现象，传动精度高。4 运动具有可逆性。可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母均可以作为主动件。5 磨损小，使用寿命长。6 所需传动转矩小。7 制造工艺复杂。滚珠丝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
7、自锁。特别是对于垂直丝杠，由于处于重惯性力的作用，常需添加辅助制动装置。四、滚珠丝杠副的安装支撑方式 为提高传动刚度，滚珠丝杠合理的支撑结构及正确的安装很重要一般采用高刚度的止推轴承支撑结构，以提高滚珠丝杠的轴向承载能力。 图5 （a）一端装止推轴承（固定-自由式）。其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠，如用于数控机床的调整环节或升降台式数控机床的垂直坐标中。 （b）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定-支承式）。当滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。为了减小丝杠热变的影响，止推轴承的安装位置应远离热源（如液压马达）。 （c）两端装止推轴承。将止推轴承装在滚珠丝
8、杠的两端，并施加预紧拉力，有助于提高传动刚度。但这种安装方式对热伸长较为敏感。 （d）两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定-固定式）。为了提高刚度，丝杠两端采用双重支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。这种结构形式，可使丝杠的热变形能转化为止推轴承的预紧力。2、滚珠丝杠副的主要尺寸参数滚珠丝杠副的主要尺寸参数如图4-17所示，在GB/T 17587.2-1998（等效于国际标准ISO/DIS 3408-2-1991）中对公称直径和基本导程已作了规定。(1)公称直径d0。指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠中心的圆柱直径。系列尺寸：6，8，10，12，16，20，25，32，40，
9、50，63，80，100, 125, 160，200。(2)基本导程 l0 。丝杠相对于螺母转过一周时螺母基准点的轴向位移。系列尺寸：1，2.5, 3, 4, 5, 6，8，10，12，16，20，25，32，40。(3)行程 l 。丝杠相对于螺母转过某一任意角度时螺母基准点的轴向位移。(4)滚珠直径db。一般取db0.6l0。此外，还有丝杠螺纹大径d、小径d1和螺纹全长l，螺母螺纹大径D和小径D1等。4.滚珠丝杠副的轴向间隙调整和预紧方法(1)单螺母式。采用单螺母的滚珠丝杠副的轴向间隙调整比较困难，目前采用的有两种：变导程螺母法，滚珠螺母体内的两列滚珠之间在轴向制作一个导程突变量l0，使两列
10、滚珠产生轴向错位而实现预紧；增大滚珠直径法，采用滚珠直径与滚道直径相等或略微大于几个微米，实现无间隙或预紧的目的。(2)双螺母式。总的调整方法是安装时设法改变两个螺母的相对轴向距离，使各自的滚珠紧靠到滚道的不同侧面上，从而消除滚珠丝杠副的轴向间隙。根据结构可分为齿差预紧式、垫片（端盖）预紧式、螺旋预紧式三种。5.滚珠丝杠副的精度等级和标注方法(1)滚珠丝杠副的精度等级。我国滚珠丝杠副的精度标准几经修订，目前采用的部标JB 3162.2-91等效国际标准ISO 3408-3 1992，将滚珠丝杠副的精度等级分为1，2，3，4，5，7，10共七个等级，T1级精度最高，依次递减，T10级最低。一般精
11、度要求时用T4、T5级，较高精度要求时采用T3级，T7、T10级用在精度要求不高而要求传动效率高的场合。 (2)滚珠丝杠副的标注方法。滚珠丝杠副根据其结构、规格、精度和螺纹旋向等特征，用汉语拼音字母、数字和文字按下列格式进行标注：- 精度等级类型负载钢球圈数螺纹旋向（右旋不标）公称导程公称直径结构特征，见表1预紧方式，见表1循环方式，见表1表1 滚珠丝杠副的旋向、预紧、循环及结构特征的代号项 目代 号项 目代 号结构特征导珠管埋入式M单螺母变导程预紧B导珠管凸出式T预增大钢球直径预紧Z内循环方式浮动式F紧无预紧W固定式G方双螺母齿差预紧C外循环方式插管式C式螺帽预紧L螺纹旋向左旋（右旋不标）L
12、H垫片预紧D3、滚珠丝杠维护一、轴向间隙的调整 为了保证滚珠丝杠副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。除个别用单螺母消除间隙外，滚珠丝杠螺母副常用双螺母预紧消隙。其原理是：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轨道的两个相反侧面上，用这种方法消除间隙时，应注意预紧力不能过大，预紧力过大会使空载力矩增加，从而降低传动效率，缩短使用寿命。因此，一般需要经过多次调整，以保证既能消除间隙又能灵活运转。调整时除螺母预紧外，还应特别注意使丝杠安装部分和驱动部分的间隙尽可能小，并且具有足够的刚度。1 如图6，为双螺母垫片调隙式，改变垫片的厚度，使内外两个螺母产生轴向相对位移。图6 双螺母垫片调隙式结构优缺点：这种调隙方式能精确地调整预紧量，结构简单，刚度高，工作可靠，但调整不方便，滚道磨损时不能随时进行调整。 2 如图7，为螺纹调隙式，转动调整螺母1，使螺母2产生轴向位移。图7 双螺母螺纹调隙式结构 1、2锁紧螺母优缺点：这种调隙方式结构简单，调整方便，滚道磨损时可
