垂直滚珠丝杠单螺母消隙的研究.docVIP

《 专 业:数控技术 年 级: 姓 名: 指导老师: 二〇一〇年七月六号 前言 我国?数控机床从20世纪70年代初进入市场，至今通过各大机床厂家的不懈努力，通过采取与国外著名机床厂家的合作、合资、技术引进、样机消化吸收等措施，使得我国的机床制造水平有了很大的提高，其产量在金属切削机床中占有较大的比例。目前，国产数控车床的品种、规格较为齐全，质量基本稳定可靠，已进入实用和全面发展阶段。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。 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2—4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 （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 2、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β。 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30—80 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：在满足加工精度的条件下尽可能取得大一些。 3、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0.92—0.96，比常规的丝杠螺母副提高3—4倍。因此，功率消耗只相当于常规丝杠的1/4—1/3。 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。 4.滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用 数控机床的进给机构，是机加工过程中的关键环节。因为无论是点位控制还是连续轮廓控制,被加工工件最终的坐标精度和轮廓精度,都取决于进给运动的传动精度、灵敏度和稳定度。而滚珠丝杠螺母副的使用正是使这些加工要求得以实现。目前它以其摩擦阻力小、传动效率高、传动阻力小和传动刚度高的优势，广泛地应用于数控机床的进给机构中，极大地推动了机加工行业的发展。 二．滚珠丝杠螺母副间隙调整 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。轴向间隙是指丝杠和螺母在无相对转动时，两者之间的最大轴向窜动量。除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷后，轴向变形所造成的窜动量也包括在其中。 ??? 滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。 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。把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副的刚度。 1.单螺母消隙原理?? 原理是：利用单螺母变位或者预紧，从而使左右端的滚珠在轴向错位实现预紧。 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 2 单螺母消隙的几种方法及