滾珠絲杠

1原理

　　1、按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例，滾珠絲杠（已基本取代

　　雄聯(lián)滾珠絲杠圖片(5張)梯形絲桿，俗稱絲桿）是用來(lái)將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)；或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，并具有傳動(dòng)效率高，定位準(zhǔn)確等

　　2、當(dāng)滾珠絲杠作為主動(dòng)體時(shí)，螺母就會(huì)隨絲桿的轉(zhuǎn)動(dòng)角度按照對(duì)應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，被動(dòng)工件可以通過(guò)螺母座和螺母連接，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的直線運(yùn)動(dòng)。

2用途

　　滾珠絲杠軸承為適應(yīng)各種用途，提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于機(jī)床，滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。預(yù)壓方式有定位預(yù)壓（雙螺母方式、位預(yù)壓方式）、定壓預(yù)壓?？筛鶕?jù)用途選擇適當(dāng)類型。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠（精度分為從CO-C7的6個(gè)等級(jí)）和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承（精度分為從C7-C10的3個(gè)等級(jí)）。另外，為應(yīng)付用戶急需交貨的情況，還有已對(duì)軸端部進(jìn)行了加工的成品，可自由對(duì)軸端部進(jìn)行追加工的半成品及冷軋滾珠絲杠軸承。作為此軸承的周邊零部件，在使用所必要的絲杠支撐單元、螺母支座、鎖緊螺母等也已被標(biāo)準(zhǔn)化了，可供用戶選擇使用。

　　滾珠絲杠軸承以多年來(lái)所累積制品技術(shù)為基礎(chǔ)，從材料、熱外理、制造、檢查至出貨，都是以嚴(yán)謹(jǐn)?shù)钠繁Ｖ贫葋?lái)加以管理，因此具有高信賴性。

　　應(yīng)用

　　超高DN值滾珠絲杠：高速工具機(jī)，高速綜合加工中心機(jī)

　　端蓋式滾珠絲杠：快速搬運(yùn)系統(tǒng)，一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械，自動(dòng)化機(jī)械

　　高速化滾珠絲杠：CNC機(jī)械、精密工具機(jī)、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子機(jī)械、高速化機(jī)械

　　精密研磨級(jí)滾珠絲杠：CNC機(jī)械，精密工具機(jī)，產(chǎn)業(yè)機(jī)械，電子機(jī)械，輸送機(jī)械，航天工業(yè)，其它天線使用的致動(dòng)器、閥門開(kāi)關(guān)裝置等

　　螺帽旋轉(zhuǎn)式（R1）系列滾珠絲杠：半導(dǎo)體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人、木工機(jī)、雷射加工機(jī)、搬送裝置等

　　軋制級(jí)滾珠絲杠：低摩擦、運(yùn)轉(zhuǎn)順暢的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)供貨迅速且價(jià)格低廉

　　重負(fù)荷滾珠絲杠：全電式射出成形機(jī)、沖壓機(jī)、半導(dǎo)體制造裝置、重負(fù)荷制動(dòng)器、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、鍛壓機(jī)械

3類型

　　常用的循環(huán)方式有兩種：外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過(guò)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為內(nèi)循環(huán)。滾珠每一個(gè)循環(huán)閉路稱為列，每個(gè)滾珠循環(huán)閉路內(nèi)所含導(dǎo)程數(shù)稱為圈數(shù)。內(nèi)循環(huán)滾珠絲杠副的每個(gè)螺母有2列、3列、4列、5列等幾種，每列只有一圈；外循環(huán)每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等幾種[2]。

　　1）外循環(huán)：外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過(guò)程結(jié)束后通過(guò)螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。如圖2-3所示，外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。常用外循環(huán)方式端蓋式；插管式；螺旋槽式。端蓋式，在螺母上加工一縱向孔，作為滾珠的回程通道，螺母兩端的蓋板上開(kāi)有滾珠的回程口，滾珠由此進(jìn)入回程管，形成循環(huán)。插管式，它用彎管作為返回管道，這種結(jié)構(gòu)工藝性好，但是由于管道突出螺母體外，徑向尺寸較大。螺旋槽式，它是在螺母外圓上銑出螺旋槽，槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切，形成返回通道，這種結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小，但制造較復(fù)雜。外循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單，使用廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑，影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。

　　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)，反向器有兩種類型。圓柱凸鍵反向器，它的圓柱部分嵌入螺母內(nèi)，端部開(kāi)有反向槽2。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵1定位，以保證對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方向。扁圓鑲塊反向器，反向器為一般圓頭平鍵鑲塊，鑲塊嵌入螺母的切槽中，其端部開(kāi)有反向槽3，用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較，后者尺寸較小，從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。圖為端蓋式循環(huán)，僅供參考。

　　種類選擇

　　滾珠絲杠的螺母，根據(jù)鋼球的循環(huán)方式可分為：彎管式、循環(huán)器式、端蓋式。這三種循環(huán)方式的特長(zhǎng)。

　　彎管式

　?。⊿BN、BNF、BNT、BNFN、BIF和BTK型）這些型號(hào)，搜索的到。

　　循環(huán)式導(dǎo)片式（HBN型）

　　這些型號(hào)是最典型的螺母，通過(guò)使用彎管讓鋼球經(jīng)行循環(huán)。鋼球從絲桿軸的溝槽中掬取進(jìn)入彎管后，再回到溝槽中，做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

　　循環(huán)器式

　?。―K、DKN、DIK、JPF和DIR型）

　　這些型號(hào)是最小型的螺母，通過(guò)循環(huán)器改變鋼球的行進(jìn)方向，越過(guò)絲桿軸外徑回到原位，做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

　　端蓋式

　?。⊿BK、SDA、SBKH、WHF、BLK、WGF、BLW、WTF、CNF和BLR型）

　　這些型號(hào)是最合適高速給進(jìn)的螺母。鋼球利用端蓋，從絲桿軸的溝槽中被掬取到螺母的通孔里，通過(guò)通孔又回到溝槽中，做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。

4特點(diǎn)

　　1、摩擦損失小、傳動(dòng)效率高[3]

　　由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺母之間有很多滾珠在做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng),所以能得到較高的運(yùn)動(dòng)效率。與過(guò)去的滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩達(dá)到1/3以下,即達(dá)到同樣運(yùn)動(dòng)結(jié)果所需的動(dòng)力為使用滑動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。

　　2、精度高

　　滾珠絲杠副是一般是用世界最高水平的機(jī)械設(shè)備連貫生產(chǎn)出來(lái)的，特別是在研削、組裝、檢查各工序的工廠環(huán)境方面,對(duì)溫度、濕度進(jìn)行了嚴(yán)格的控制，由于完善的品質(zhì)管理體制使精度得以充分保證。

　　3、高速進(jìn)給和微進(jìn)給可能

　　滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(yùn)動(dòng),所以啟動(dòng)力矩極小,不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)那樣的爬行現(xiàn)象,能保證實(shí)現(xiàn)精確的微進(jìn)給。

　　4、軸向剛度高

　　滾珠絲杠副可以加與預(yù)壓,由于預(yù)壓力可使軸向間隙達(dá)到負(fù)值,進(jìn)而得到較高的剛性(滾珠絲杠內(nèi)通過(guò)給滾珠加予壓力,在實(shí)際用于機(jī)械裝置等時(shí),由于滾珠的斥力可使絲母部的剛性增強(qiáng))。

　　5、不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性

5保護(hù)

　　滾珠絲杠的保護(hù)

　　滾珠絲杠副可用潤(rùn)滑來(lái)提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑分為潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油用機(jī)油、90～180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。潤(rùn)滑脂可采用鋰基油脂。潤(rùn)滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤(rùn)滑油通過(guò)殼體上的油孔注入螺母空間內(nèi)。

　　滾珠絲杠副和其它滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)元件，只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進(jìn)入，就可以認(rèn)為這些元件幾乎是不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。但如果在滾道上落入臟物，或使用骯臟的潤(rùn)滑油，不僅會(huì)妨礙滾珠的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，而且使磨損急劇增加。

　　通常采用毛氈圈對(duì)螺母副進(jìn)行密封，毛氈圈的厚度為螺距的2～3倍，而且內(nèi)孔做成螺紋的形狀，使之緊密地包住絲杠，并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。密封圈除了采用柔軟的毛氈之外，還可以采用耐油橡膠或尼龍材料。由于密封圈和絲杠直接接觸，因此防塵效果較好，但也增加了滾珠絲杠螺母副的摩擦阻力矩。為了避免這種摩擦阻力矩，可以采用由較硬塑料制成的非接觸式迷宮密封圈，內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的形狀，并留有一定的間隙。

　　對(duì)于暴露在外面的絲杠，一般采用螺旋剛帶、伸縮套筒、錐形套筒以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩，以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。除與導(dǎo)軌的防護(hù)罩相似外，這幾種防護(hù)罩一端連接在滾珠螺母的端面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。這樣就可以更加的牢固了。

6主要參數(shù)

　　螺紋的主要參數(shù)

　　1）外徑d（大徑）（D）——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑——亦稱公稱直徑

　　2）內(nèi)徑（小徑）d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑，在強(qiáng)度計(jì)算中作危險(xiǎn)剖面的計(jì)算直徑

　　3）中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑，近似等于螺紋的平均直徑d2≈0.5(d+d1)

　　4）螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離

　　5）導(dǎo)程（S）——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離

　　6）線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目，一般為便于制造n≤4螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系：L=nP

　　7）螺旋升角ψ——在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。

　　8）牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9）牙型斜角β——螺紋牙型的側(cè)邊與螺紋軸線的垂直平面的夾角。對(duì)稱牙型

　　各種螺紋（除矩形螺紋）的主要幾何尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)——公稱尺寸為螺紋外徑對(duì)管螺紋近似等于管子的內(nèi)徑。

　　螺旋副的自鎖條件為：

　　螺旋副的傳動(dòng)效率為：

　　克服軸向力Q勻速上升所需的圓周力

7檢測(cè)與維修

　　滾珠絲杠所產(chǎn)生故障是多種多樣的，沒(méi)有固定的模式。有的故障是漸發(fā)性故障，要有一個(gè)發(fā)展的過(guò)程，隨著使用時(shí)間的增加越來(lái)越嚴(yán)重；有時(shí)是突發(fā)性故障，一般沒(méi)有明顯的征兆，而突然發(fā)生，這種故障是各種不利因素及外界共同作用而產(chǎn)生的。所以通過(guò)正確的檢測(cè)來(lái)確定真正的故障原因，是快速準(zhǔn)確維修的前提。

　　1）滾珠絲杠螺母副及支撐系統(tǒng)間隙的檢測(cè)與修理

　　當(dāng)數(shù)控機(jī)床出現(xiàn)反向誤差大、定位精度不穩(wěn)定、過(guò)象限出現(xiàn)刀痕時(shí)，首先要檢測(cè)絲杠系統(tǒng)有沒(méi)有間隙。檢測(cè)的方法有:用百分表配合鋼球放在絲杠的一端中心孔中，測(cè)量絲杠的軸向竄動(dòng)，另一塊百分表測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng)。正反轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，觀察兩塊百分表上反映的數(shù)值，根據(jù)數(shù)值不同的變化確認(rèn)故障部位。

　　a）絲杠支撐軸承間隙的檢測(cè)與修理

　　如測(cè)量絲杠的百分表在絲杠正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指針沒(méi)有擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠沒(méi)有竄動(dòng)。如百分表指針擺動(dòng)，說(shuō)明絲杠有竄動(dòng)現(xiàn)象。該百分表最大與最小測(cè)量值之差就是絲杠的軸向竄動(dòng)的距離。這時(shí)，我們就要檢查支撐軸承的背帽是否鎖緊、支撐軸承是否已磨損失效、預(yù)加負(fù)荷軸承墊圈是否合適。如果軸承沒(méi)有問(wèn)題，只要重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈就可以了。如果軸承損壞，需要把軸承更換掉，重新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈，再把背帽背緊。絲杠軸向竄動(dòng)大小主要在于支撐軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈的精度。絲杠安裝精度最理想的狀態(tài)是沒(méi)有正反間隙，支撐軸承還要有0.02mm左右的過(guò)盈。

　　b）滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙的檢測(cè)與維修

　　通過(guò)檢測(cè)，如果確認(rèn)故障不是由于絲杠竄動(dòng)引起的。那就要考慮是否是絲杠螺母副之間產(chǎn)生了間隙，這種情況的檢測(cè)方法基本與檢測(cè)絲杠竄動(dòng)相同。用百分表測(cè)量與螺母相連的工作臺(tái)上，正反向轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠，檢測(cè)出絲杠與螺母之間的最大間隙，然后進(jìn)行調(diào)整。

　　方法如圖2所示，調(diào)整墊片4的厚度，使左右兩螺母1、2產(chǎn)生軸向位移，從而消除滾珠絲杠螺母副間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。因絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)不同，所以調(diào)整方法也不同，這里不一一列舉。

　　c）單螺母副的檢測(cè)與維修

　　對(duì)于單螺母滾珠絲杠，絲杠螺母副之間的間隙是不能調(diào)整的。如檢測(cè)出絲杠螺母副存在間隙。首先檢查絲杠和螺母的螺紋圓弧是否已經(jīng)磨損，如磨損嚴(yán)重，必須更換全套絲杠螺母。

　　如檢查磨損輕微，就可以更換更大直徑的滾珠來(lái)修復(fù)。首先檢測(cè)出絲杠螺母副的最大間隙，換算成滾珠直徑的增加，然后選配合適的滾珠重新裝配。這樣的維修是比較復(fù)雜，所需時(shí)間長(zhǎng)，要求技術(shù)水平高。

　　d）螺母法蘭盤與工作臺(tái)連接沒(méi)有固定好而產(chǎn)生的間隙

　　這個(gè)問(wèn)題一般容易被人忽視，因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng)，固定法拉盤的螺釘松動(dòng)產(chǎn)生間隙，在檢查絲杠螺母間隙時(shí)最高把該故障因素先排除，以免在修理時(shí)走彎路。

　　e）滾珠絲杠螺母副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)、噪音過(guò)大等故障的維修。

　　滾珠絲杠螺母副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)和噪音過(guò)大，大部分是由于潤(rùn)滑不良造成的，但有時(shí)也可能因伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好造成的。

　　2）軸承、絲杠螺母副潤(rùn)滑不良

　　機(jī)床在工作中如產(chǎn)生噪音和振動(dòng)，在檢測(cè)機(jī)械傳動(dòng)部分沒(méi)有問(wèn)題后，首先要考慮到潤(rùn)滑不良的問(wèn)題，很多機(jī)床經(jīng)過(guò)多年的運(yùn)轉(zhuǎn)，絲杠螺母自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)往往堵塞，不能自動(dòng)潤(rùn)滑。可以在軸承、螺母中加入耐高溫、耐高速的潤(rùn)滑脂就可以解決問(wèn)題。潤(rùn)滑脂能保證軸承、螺母正常運(yùn)行數(shù)年之久。

　　3）伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)問(wèn)題

　　有的機(jī)床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)和爬行，往往檢測(cè)機(jī)械部分均無(wú)問(wèn)題，不管怎樣調(diào)整都不能消除振動(dòng)和爬行。經(jīng)仔細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)增益參數(shù)不適合實(shí)際運(yùn)行狀況。調(diào)整增益參數(shù)后，就可消除振動(dòng)和爬行。