9、滚珠丝杠副应由专业人员装配、维修,用户在必要时应向HJG-S厂联系。
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
组成:丝杠
螺母
滚珠
滚道(回珠器)
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,当丝杠与螺母先对运动时,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、滚珠丝杠螺母副的结构
滚珠的循环方式有外循环和内循环。
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。
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。
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。
2、滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整
滚珠丝杠的传动间隙: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
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,然后用外侧螺母锁紧。
齿差调隙式
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.可靠.但结构尺寸较大,多用于高精度的传动。
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以提高滚珠丝杠的轴向承载能力。
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,它的两端均采用双重支承并施加预紧,使丝杠具有较大的刚度,这种方式还可使丝杠的变形转化为推力轴承的预紧力。
引导和支承执行部件的导轨、丝杠螺母副、齿轮齿条副、蜗杆蜗轮副、齿轮或齿链副及其支承部件等。设计和选用机械传动结构时,必须考虑以下问题:
(1) 减少摩擦阻力 如采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
(2) 提高传动精度和刚度、消除传动间隙 传动精度和刚度主要取决于丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副及其支承结构的刚度。传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗杆副、丝杠螺母副等。
(3) 减小运动惯量 传动元件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有影响。在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小执行部件的惯量。
传动齿轮副
一、设计传动齿轮副应考虑的问题
进给系统采用齿轮传动装置,是为了使丝杠、工作台的惯量在系统中占有较小的比重;还可使高转速低转矩的伺服驱动装置的输出变为低转速大扭矩,以适应驱动执行件的需要。
在设计齿轮传动装置时,应考虑的问题:
1. 应又足够的强度和精度;
2. 应综合考虑其速比分配及传动级数对传动件的转动惯量和执行件的转动的影响。增加传动级数,可以减小转动惯量。但级数增加,使传动装置结构复杂,降低了传动效率,增大了噪声;同时也加大了传动间隙和摩擦损失,对伺服系统不利。
二、消除传动齿轮间隙的措施
(一) 存在间隙的危害:
1. 在开环系统中会造成进给运动的位移值滞后于指令值;反向时,会出现反向死区,影响加工精度。
2. 在闭环系统中,由于有反馈作用,滞后量可得到补偿,但反向时会使伺服系统产生振荡而不稳定。
(二) 调整方法
1. 刚性调整法
刚性调整法是调整后齿侧间隙不能自动补偿的调整法。因此,齿轮的周节公差及齿厚要严格控制,否则影响传动的灵活性。这种调整方法结构比较简单,且有较好的传动刚度。
(1) 偏心轴调整法
通过调整偏心套来改变齿轮和齿轮之间的中心距,从而消除了齿侧间隙。
(2) 轴向垫片调整法
要改变垫片的厚度就能改变齿轮2和齿轮1的轴向相对位置,从而消除了齿侧间隙。
2. 柔性调整法
该法是调整之后齿侧间隙仍可自动补偿的调整法。一般采用调整压力弹簧的压力来消除齿侧间隙,但这种结构较复杂,轴向尺寸大、传动刚度低,传动平稳性也差。
(1)轴向压簧调整法
用螺母来调节弹簧的轴向压力,使齿轮1和2的左、右齿面分别与宽斜齿轮齿槽的左右侧面贴紧。弹簧力需调整适当,过松消除不了间隙,过紧则齿轮磨损过快。
(2)周向压簧调整法
转动螺母调整弹簧的拉力可以使薄片齿轮错位,即两片薄齿轮1、2的左、右齿面分别与宽齿轮齿槽的右、左贴紧,消除了齿侧间隙。
滚珠丝杠螺母副
滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置。
一、 工作原理与特点
在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽,当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺旋滚道。螺母上有滚珠回路管道,当丝杠旋转时,滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动。
滚珠丝杠螺母副特点:
1. 摩擦小,效率高,发热少;
2. 丝杠螺母之间预紧后,可以完全消除间隙,提高了传动刚度;
3. 运动平稳,不易产生低速爬行现象;
4. 磨损小、寿命长、精度保持性好;
5. 不能自锁,有可逆性,丝杠立式使用时,应增加制动装置。
二、滚珠丝杠螺母副的循环方式
常用的循环方式有两种:滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环;始终与丝杠保持接触的称内循环。
1.外循环
每一列钢珠转几圈后经插管回珠器返回。插管式回珠器位于螺母之外,称为外循环。
外循环结构制造工艺简单,其滚道接缝处很难做得平滑,影响滚珠滚动的平稳性,甚至发生卡珠现象,噪声也较大。
2. 内循环
钢珠点然后经返向回珠器从螺纹的顶上回到点。螺纹每一圈形成一个钢珠的循环闭路。回珠器处于螺母之内,称为内循环。其结构紧凑,定位可靠,刚性好,返回滚道短,不易发生滚珠堵塞;缺点是结构复杂,制造较困难,不能用于多头螺纹。
三、滚珠丝杠螺母副的预紧方法
滚珠丝杠螺母预紧的目的消除反向间隙、提高其刚度。
预紧方法有三种,基本原理都是使两个螺母产生轴向位移,以消除它们之间的间隙和施加预紧力。
1. 垫片调整法
通过改变垫片的厚度,使螺母产生轴向位移。这种结构简单可靠、刚性好,但调整较费时间,且不能在工作中随意调整。
2. 螺母调整法
用两个锁紧螺母能使螺母相对丝杠作轴向移动。这种结构既紧凑,工作又可靠、调整也方便,故应用较广。但调整位移量和预紧力不易精确控制。
3. 齿差调整法
当两齿同向各转过一个齿时,则左螺母相对于右螺母转过1?m。
四、滚珠丝杠螺母副的选用
目前我国滚珠丝杠螺母副的精度标准为四级:普通级P、标准级B、精密级J和超精密级C。普通数控机床可选用标准级B,精密数控机床可选精密级J或超精密级C。
在设计和选用滚珠丝杠螺母副时,首先要确定螺距t、名义直径D0、滚珠直径d0等主要参数。
D0愈大,丝杠承载能力和刚度愈大。为了满足传动刚度和稳定性的要求,通常D0应大于丝杠长度的1/30~1/35,根据D0值选取尽量较大的螺距t。
滚珠直径d0对承载能力有直接影响,应尽可能取较大的数值。一般d0 ?0.6t,其最后尺寸按滚珠标准选用。
(四) 滚珠丝杠螺母副的支承形式和制动方式
1. 支承形式
(1) 一端装止推轴承
这种安装方式的承载能力小,轴向刚度低,仅适应于短丝杠,如数控机床的调整环节或升降台式数控铣床的垂直坐标中。
( 2) 一端装止推轴承,另一端装向心球轴承
滚珠丝杠较长时,一端装止推轴承固定,另一自由端装向心球轴承。为了减少丝杠热变形的影响,止推轴承的安装位置应远离热源(如液压马达)及丝杠上的常用段。
(3) 两端装止推轴承
将止推轴承装在滚珠丝杠的两端,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。
(4) 两端装止推轴承及向心袖轴承
为了提高刚度,丝杠两端采用双重支承,如止推轴承和向心球轴承,并施加预紧拉力。这种结构方式可使丝杠的热变形转化为止推轴承的预紧力,但设计时要注意提高止推轴承的承载能力和支架刚度。
2. 制动方式
滚珠丝杠螺母副传动效率很高,但不能自锁,用在垂直传动或水平放置的高速大惯量传动中,必须装有制动装置。常用的制动方法有超越离合器、电磁摩擦离合器或者使用具有制动装置的伺服驱动电机。
滚珠丝杠必须采用润滑油或锂基油脂进行润滑,同时要采用防尘密封装置。如用接触式或非接触密封圈,螺旋式弹簧钢带,或折叠式塑性人造革防护罩,以防尘土及硬性杂质进入丝杠。
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