滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠、滚珠螺母和相关循环零件组成的以圆柱螺旋线为运动轨迹的传动部件。用来将回转运动转化成直线运动(主要用途),或将直线运动转化成回转运动(大导程)。广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械、纺织机械、制药机械、玻璃机械以及其他需要精密路径定位的领域。作为滚动摩擦的传动部件,它具有如下6点特性:传动效率高滚珠丝杠副的传动效率高达90%~98%,为滑动丝杠副的2~4倍,能高效地将扭力转化为推力,或将推力转化为扭力。传动灵敏平稳滚珠丝杠副为点接触滚动摩擦,摩擦阻力小、灵敏度好、启动时无颤动、低速时无爬行,可μ级控制微量进给。定位精度高滚珠丝杠副传动过程中温升小、可预紧消除轴向游隙和初级弹性形变、可对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长,故可获得较高的定位精度和重复定位精度。精度保持性好滚珠及滚道硬度达HRC58~63,滚道形状准确,滚动摩擦磨损极小,具有良好的精度保持性、可靠性和使用寿命。传动刚度高滚珠丝杠副内外滚道均为偏心转角双圆弧面、在滚道间隙极小的时也能灵活传动。需要时加一定的预紧载荷则可消除轴向游隙和初级弹性形变以获得良好的刚性(此时使用寿命有所减少)。同步性能好滚珠丝杠副因具有导程精度高、灵敏度好的特点,在需要同步传动的场合,用几套相同导程的滚珠丝杠副可获得良好的同步性能。
常用的循环方式有两种:外循环和内循环。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为内循环。滚珠每一个循环闭路称为列,每个滚珠循环闭路内所含导程数称为圈数。内循环滚珠丝杠副的每个螺母有2列、3列、4列、5列等几种,每列只有一圈;外循环每列有1.5圈、2.5圈和3.5圈等几种。
1) 外循环:外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。如图2-3所示,外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。 图2-3 常用外循环方式(a)端盖式;(b)插管式;(c)螺旋槽式如图2-3(a)所示是端盖式,在螺母上加工一纵向孔,作为滚珠的回程通道,螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口,滚珠由此进入回程管,形成循环。如图2-3(b)所示为插管式,它用弯管作为返回管道,这种结构工艺性好,但是由于管道突出螺母体外,径向尺寸较大。如图2-3(c)所示为螺旋槽式,它是在螺母外圆上铣出螺旋槽,槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切,形成返回通道,这种结构比插管式结构径向尺寸小,但制造较复杂。外循环滚珠丝杠外循环结构和制造工艺简单,使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑,影响滚珠滚道的平稳性。
2) 内循环:如图2-4所示为内循环滚珠丝杠。内循环均采用反向器实现滚珠循环,反向器有两种类型。如图2-4(a)所示为圆柱凸键反向器,它的圆柱部分嵌入螺母内,端部开有反向槽2。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的圆键1定位,以保证对准螺纹滚道方向。如图2-4(b)所示为扁圆镶块反向器,反向器为一般圆头平键镶块,镶块嵌入螺母的切槽中,其端部开有反向槽3,用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较,后者尺寸较小,从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。图为端盖式循环,仅供参考。
特点
1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3
由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。
2、高精度的保证
滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。
3、微进给可能
滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。
4、无侧隙、刚性高
滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。
5、高速进给可能
滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
◎精度公差:P5 .P7 --