加工中心滾珠絲杠的應(yīng)用
加工中心滾珠絲杠的應(yīng)用
- 2025/3/19 9:15:39
滾珠絲杠是因滾動(dòng)接觸而起動(dòng)摩擦極小、對(duì)輸入敏感而可以動(dòng)作準(zhǔn)確，所以可以精細(xì)控制微小運(yùn)動(dòng)?；瑒?dòng)螺絲是如軸向游隙變小就回轉(zhuǎn)也變重，但滾珠絲杠的鋼球與螺絲溝為點(diǎn)接觸，因而即使預(yù)壓狀態(tài)也能實(shí)現(xiàn)圓滑動(dòng)作。滾珠絲杠是通過(guò)選擇各種厚度的墊片，可以精細(xì)調(diào)整對(duì)兩個(gè)螺母的預(yù)壓，選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)壓容易得到高鋼性。另外，選擇單螺母就可以實(shí)現(xiàn)無(wú)游隙的狀態(tài)。滾珠絲杠是因?qū)φ麄€(gè)滾動(dòng)部分的表面上進(jìn)行淬火硬化處理，磨損小，能保持初期的精度，可以長(zhǎng)期使用。
1、 引言
人們應(yīng)用螺桿來(lái)做傳動(dòng)的歷史其實(shí)不算很長(zhǎng)，傳統(tǒng)上的螺桿一直有定位不佳、易損害的情況。直到1898 年，人們才首次嘗試將鋼珠置入螺帽及螺桿之間以滾動(dòng)摩擦取代滑動(dòng)摩擦，來(lái)改善其定位不佳及易損害的情況。1940 年更將滾珠螺桿置于在汽車轉(zhuǎn)向裝置上，更為滾珠螺桿的應(yīng)用上的巨大革命，并逐漸取代傳統(tǒng)艾克姆螺桿( ACME) 。直到近年來(lái)，滾珠螺桿已成為產(chǎn)業(yè)界使用最廣的零組件之一。
2、滾珠絲杠的類型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)
根據(jù)加工制造方法及精度的區(qū)別，目前市場(chǎng)上的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)主要有以下兩種類型: 磨制滾珠絲杠、軋制滾珠絲杠。
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。
滾珠絲杠機(jī)構(gòu)作為一種高精度的傳動(dòng)部件，大量應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化加工中心電子精密機(jī)械進(jìn)給機(jī)構(gòu)、伺服機(jī)械手、工業(yè)裝配機(jī)器人、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、食品加工與包裝、醫(yī)療設(shè)備等各種領(lǐng)域。
滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)
如果將滾珠絲杠機(jī)構(gòu)沿縱向剖開(kāi)，可以看到它主要由絲杠、螺母、滾珠、滾珠回流管、防塵等組成。
( 1) 絲杠屬于轉(zhuǎn)動(dòng)部件，是一種直線度非常高、上面加工有半圓形螺旋槽的螺紋，半圓形螺旋槽是滾珠滾動(dòng)的滾道。絲杠具有很高的硬度，通常在表面淬火后再進(jìn)行磨削加工保證具有優(yōu)良的耐磨性能。絲杠一般與驅(qū)動(dòng)部件連接在一起，絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)由電機(jī)直接或間接驅(qū)動(dòng)。既可以采用直聯(lián)的方法，即將電機(jī)輸出軸通過(guò)專用的彈性聯(lián)軸器與絲杠相聯(lián)傳動(dòng)比為 1; 也可以通過(guò)其他的傳動(dòng)環(huán)節(jié)使電機(jī)輸出軸與絲杠相連，例如同步帶、齒輪。
( 2) 螺母是用來(lái)固定需要移動(dòng)的負(fù)載的，其作用類似于直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的滑塊。一般將所需要移動(dòng)的各種負(fù)載( 例如工作臺(tái)、移動(dòng)滑塊) 與螺母連接在一起，再在工作臺(tái)或移動(dòng)滑塊上安裝各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)螺母內(nèi)部加工有與絲杠類似的半圓形滾道，而且設(shè)計(jì)有供滾珠循環(huán)運(yùn)動(dòng)的回流管，螺母是滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的重要部件，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的性能與質(zhì)量很大程度上依賴于螺母。
( 3) 防塵片的作用為防止外部污染物進(jìn)入螺母內(nèi)部。由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)屬于精密部件如果在使用時(shí)污染物( 例如灰塵、碎屑、金屬渣等) 進(jìn)入螺母，可能會(huì)使?jié)L珠絲杠運(yùn)動(dòng)副嚴(yán)重磨損，降低機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)精度及使用壽命，甚至使絲杠或其他部件發(fā)生損壞，因此必須對(duì)絲杠螺母進(jìn)行密封，防止污染物進(jìn)入螺母。
( 4) 滾珠在滾珠絲杠機(jī)構(gòu)中，滾珠的作用與其在直線導(dǎo)軌、直線軸承中的作用是相同的，滾珠作為承載體的一部分，直接承受，同時(shí)又作為中間傳動(dòng)元件，以滾動(dòng)的方式傳遞運(yùn)動(dòng)。由于以滾動(dòng)方式運(yùn)動(dòng)，所以摩擦非常小。
( 5) 油孔滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)需要良好的潤(rùn)滑，因此應(yīng)定期加注潤(rùn)滑油或潤(rùn)滑脂。油孔供加潤(rùn)滑油。
滾珠絲杠有如下特點(diǎn)
( 1) 驅(qū)動(dòng)扭矩小
由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)行時(shí)滾珠沿絲杠與螺母共同組成的螺旋滾道作滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)阻力極小，驅(qū)動(dòng)扭矩僅為螺紋絲杠機(jī)構(gòu)的 1 /3 以下，只需要很小的驅(qū)動(dòng)功率。
( 2) 運(yùn)動(dòng)可逆
滾珠絲杠機(jī)構(gòu)不僅可以將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為螺母( 及負(fù)載滑塊) 的直線運(yùn)動(dòng)，也可以很容易地將螺母的直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
( 3) 高精度
滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在加工、組裝、檢測(cè)等環(huán)節(jié)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的控制，屬于高精度的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，加上運(yùn)行時(shí)發(fā)熱較少，可以實(shí)現(xiàn)很高的傳動(dòng)精度，使負(fù)載精確定位。
( 4) 能微量進(jìn)給
由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)中的滾珠為滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)方式，啟動(dòng)扭矩極小，不會(huì)出現(xiàn)如滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)中容易出現(xiàn)的低速蠕動(dòng)或爬行現(xiàn)象，所以能實(shí)現(xiàn)高精度微量進(jìn)給，最小進(jìn)給量可達(dá) 0． 1pm。
( 5) 高剛性
如果滾珠絲杠機(jī)構(gòu)存在軸向間隙，當(dāng)改變軸向負(fù)載的方向時(shí)，上述軸向間隙就成為負(fù)載運(yùn)動(dòng)誤差的重要來(lái)源。通過(guò)對(duì)滾珠絲杠機(jī)構(gòu)施加預(yù)壓，可以使上述軸向間隙為零或零以下( 負(fù)間隙) ，從而獲得高剛性，提高機(jī)構(gòu)在負(fù)載狀態(tài)下的運(yùn)動(dòng)精度。
( 6) 能高速進(jìn)給
由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)可以制造成較大的導(dǎo)程，傳動(dòng)效率高，發(fā)熱低，因而能實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。在保證低于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)臨界轉(zhuǎn)速的前提下，大導(dǎo)程滾珠絲杠副可以實(shí)現(xiàn) 100m /min 甚至更高的進(jìn)給速度。
( 7) 傳動(dòng)效率高
通常在螺紋絲杠機(jī)構(gòu)中僅能夠達(dá)到 20% ～40% 的機(jī)械傳動(dòng)效率，而滾珠絲杠機(jī)構(gòu)可以獲得很高的機(jī)械傳動(dòng)效率，最高可以達(dá)到 98% 。
( 8) 使用壽命長(zhǎng)
幾乎在沒(méi)有磨損的狀態(tài)下運(yùn)行，因而可以達(dá)到較長(zhǎng)的使用壽命。