滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)和原理文章來(lái)源：濟(jì)寧歐特精密機(jī)械有限公司訪問(wèn)商鋪添加人：ljwgdmy添加時(shí)間：2009-7-6

滾珠絲杠是將回轉(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)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。

滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)：

滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)分為內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)(以圓形反向器和橢圓形反向器為代表)和外循環(huán)結(jié)構(gòu)(以插管為代表)兩種。這兩種結(jié)構(gòu)也是最常用的結(jié)構(gòu)。這兩種結(jié)構(gòu)性能沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)安裝連接尺寸??；外循環(huán)結(jié)構(gòu)安裝連接尺寸大。目前，滾珠絲杠副的結(jié)構(gòu)已有10多種，但比較常用的主要有：內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)；外循環(huán)結(jié)構(gòu)；端蓋結(jié)構(gòu)；蓋板結(jié)構(gòu)。

滾珠絲杠原理：

1、按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例，滾珠絲杠（目前已基本取代梯形絲桿，已俗稱絲桿）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)。

滾珠絲杠的特點(diǎn)：

1、與滑動(dòng)絲杠副相比驅(qū)動(dòng)力矩為1/3

滾珠絲桿的絲杠軸與絲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)力為使用滾動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。

2、高精度的保證

滾珠絲桿是用日本制造的世界最高水平的機(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、微進(jìn)給可能

滾珠絲桿由于是利用滾珠運(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、無(wú)側(cè)隙、剛性高

滾珠絲桿可以加予壓,由于予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、高速進(jìn)給可能

滾珠絲桿由于運(yùn)動(dòng)效率高、發(fā)熱小、所以可實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給(運(yùn)動(dòng))。

◎精度公差:C10,C7,C5,C3,C2,C1--數(shù)字越小，精度越高。

◎世界主要滾珠絲桿生產(chǎn)制造商：

臺(tái)灣ZTPM

正攀滾珠絲桿，臺(tái)灣上銀

hiwin滾珠絲桿，臺(tái)灣ABBA滾珠絲桿，臺(tái)灣PMI滾珠絲桿，中國(guó)南京工藝滾珠絲桿，韓國(guó)SBC滾珠絲桿、日本THK滾珠絲桿、日本NSK滾珠絲桿，德國(guó)STAR滾珠絲桿等......

滾珠絲杠加工注意問(wèn)題：

滾珠絲杠加工時(shí)，螺桿預(yù)拉就是在裝配時(shí)用螺桿兩端的鎖緊螺母按要求對(duì)螺桿的長(zhǎng)度方向施加一定的拉力以調(diào)整螺桿正反螺母的反向緊度，原因是螺桿在運(yùn)行中溫升時(shí)，熱應(yīng)力效應(yīng)會(huì)使螺桿伸長(zhǎng)，使螺桿的長(zhǎng)度變得不穩(wěn)定。目的是為了有效消除該部件的彈性變量以期獲得平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)精度。否則在微量進(jìn)給時(shí)當(dāng)滑鞍或工作臺(tái)的阻尼力大于螺桿及螺母的彈性力矩時(shí)工作臺(tái)不發(fā)生位移，隨著不斷的進(jìn)給螺桿及螺母的累積彈性力矩超過(guò)工作臺(tái)阻尼力矩此時(shí)的工作臺(tái)產(chǎn)生沖動(dòng)位移。雖然總的進(jìn)給量可能不受影響、但實(shí)際的步數(shù)、每步的進(jìn)給量與控制器的輸出產(chǎn)生誤差，其后果是嚴(yán)重影響加工精度。

滾珠絲杠應(yīng)用：

行業(yè)包括:IT產(chǎn)業(yè)

、汽車、家用電器、工作機(jī)械、鐵路、鋼鐵、工程機(jī)械發(fā)電廠電廠、石化機(jī)械等。

廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床，電子設(shè)備，自動(dòng)化設(shè)備，激光設(shè)備，醫(yī)療器械等領(lǐng)域◎滾珠絲杠是將回轉(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)化為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的理想的產(chǎn)品。◎滾珠絲杠由螺桿、螺母和滾珠組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，這是滾珠螺絲的進(jìn)一步延伸和發(fā)展，這項(xiàng)發(fā)展的重要意義就是將軸承從滾動(dòng)動(dòng)作變成滑動(dòng)動(dòng)作。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備和精密儀器。◎滾珠絲杠是工具機(jī)和精密機(jī)械上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)WhataboutMaterialandHeat-Treatment?(材料和熱處理)Thehardnessofballgrooveontheshaftlargelyinfluenceslifeexpectancyofaballscrew.

Inaddition,theshaftmustpossessastrengthrequiredasadriveshaft.

滾道的硬度大大影響絲杠的壽命。此外，絲杠必須有足夠的強(qiáng)度以滿足作為一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸的需求。

Thefollowingtableshowsthematerialcompositionandheattreatingdetailsofaballscrewsystem.

下表列出了絲杠部件的材料構(gòu)成和熱處理工藝。PARTS

零件MATRIAL

材料HEATTREATMENT

熱處理Hardness

硬度SHAFT

絲杠Chromiummolybdenumsteel

AISI4150HV

(dia.15mmorlarger)Inductionhardening

感應(yīng)淬火HRc58-62Chromiummolybdenumsteel

SCM415(SCM21)

(dia.14mmorsmaller)Carburization

滲碳HRc58-62NUT

螺母Chromiummolybd

numsteel

SCM20(SCM22)Carburization

滲碳HRc58-62STEELBALL

鋼球Center(Originalmaterialhardness)High-carbonchromiumbearingsteel

SUJ2ThroughHardening

通體淬火HRc62-67Ballscrewshaftsandnutsaresurfacehardenedforthefollowingreasons.絲杠和螺母表面淬火的原因如下：

(1)Ballracesarehardenedsinceitlargelyaffectslife.滾道必須淬硬，因?yàn)闀?huì)大大影響壽命。

(2)Theyarenotthrough-hardenedtoavoidbecomingbrittleandpronetobreakage.

他們不進(jìn)行通體淬火的原因是防止變脆易遭破壞。Inothercaseswherehightemperatureimmunityandanti-corrosivepropertyaredesired,stainlesssteel(SUS440C)isused.

ThestainlesssteelcomponentsareheattreatedtoachieveHRc56~59hardness.

在高溫或者耐腐蝕的環(huán)境中，可以要求使用不銹鋼制品(SUS440C).不銹鋼制品熱處理后的硬度可以達(dá)到HRc56~59。精密滾珠絲杠副選用和使用中的注意事項(xiàng)預(yù)緊載荷的確定

為了防止造成絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的任何失位，保證傳動(dòng)精度，提高絲杠系統(tǒng)的剛度是很重要的，而要提高螺母的接觸剛度，必須施加一定的預(yù)緊載荷。

施加了預(yù)緊載荷后，摩擦轉(zhuǎn)矩增加，并使工作時(shí)的溫升提高。因此必須恰當(dāng)?shù)卮_定預(yù)緊載荷（最大不得超過(guò)10%的額定動(dòng)載荷），以便在滿足精度和剛度的同時(shí)，獲得最佳的壽命和較低的溫升效應(yīng)。

潤(rùn)滑

在使用滾珠絲杠副時(shí)，必須要有足夠的潤(rùn)滑，如果潤(rùn)滑不夠，將導(dǎo)致摩擦和磨損的增加，造成故障或壽命縮短等。

油潤(rùn)滑

·一般情況下，用于滾動(dòng)軸承的礦物油都適用。

·特別是在高轉(zhuǎn)速情況下，以油潤(rùn)滑比脂潤(rùn)滑佳，這時(shí)滾珠絲杠副的溫升較小。

·油潤(rùn)滑的補(bǔ)充潤(rùn)滑量和間隔，按下表，按表中的油量，至少可以達(dá)到8小時(shí)的補(bǔ)充潤(rùn)滑時(shí)間。公稱直徑首次潤(rùn)滑量補(bǔ)充潤(rùn)滑量160.30.05200.60.08250.80.1321.00.2402.00.5502.01.0634.01.0806.01.510010.02.0脂潤(rùn)滑

采用脂潤(rùn)滑的優(yōu)點(diǎn)可以使?jié)L珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)在一段很長(zhǎng)時(shí)間后才需進(jìn)行補(bǔ)充。也就是說(shuō)，在多數(shù)情況下，可以省去一套補(bǔ)充潤(rùn)滑的裝置。補(bǔ)充潤(rùn)滑脂的限量為大約填入螺母內(nèi)空間容積的一半。

可以使用所有高級(jí)滾動(dòng)軸承潤(rùn)滑脂，但要注意潤(rùn)滑脂廠家的提示說(shuō)明！

潤(rùn)滑脂的補(bǔ)充通常在半年或一年進(jìn)行更換，更換前應(yīng)清除舊潤(rùn)滑脂后才能更換新的潤(rùn)滑脂。

防塵

滾珠絲杠與滾動(dòng)軸承一樣，如果污物及異物（切屑碎屑）進(jìn)入就會(huì)很快使它磨損，成為損壞的原因。困此，必須采用防護(hù)裝置（折疊式或伸縮式絲杠護(hù)套）將絲杠軸完全防護(hù)起來(lái)。

另外雖沒(méi)有別的異物，但有浮塵時(shí)要在螺母兩端采用刮屑式防塵圈。本公司在供貨時(shí)螺母兩端采用刮屑式防塵圈。本公司在供貨時(shí)螺母兩端已裝有橡膠防塵圈，以達(dá)到防塵的效果。

設(shè)計(jì)與使用時(shí)注意

防止逆轉(zhuǎn)滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)逆轉(zhuǎn)率高，不能自鎖。為了使螺旋副受力后不逆轉(zhuǎn)，應(yīng)考慮設(shè)置防逆轉(zhuǎn)裝置，如采用制動(dòng)電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)，在傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)有能夠自鎖的機(jī)構(gòu)（如蝸桿傳動(dòng)）；在螺母、絲杠或傳動(dòng)系統(tǒng)中裝設(shè)單向離合器、雙向離合器、制動(dòng)器等。選用離合器時(shí)，必須注意其可靠性。

防止螺母脫出在滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)中，特別是垂直傳動(dòng)，容易發(fā)生螺母脫出造成事故，設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮防止螺母脫出的安全裝置。

安裝

·滾珠絲杠副安裝到機(jī)床時(shí)，請(qǐng)不要把螺母從絲杠上拆下來(lái)。

·但在必須把螺母卸下來(lái)的場(chǎng)合時(shí)，要使用比絲杠底徑小0.2～0.3mm安裝輔助套筒。

將安裝輔助套筒推至螺紋起始端面，從絲杠上將螺母旋至輔助套筒上，連同螺母、輔助套筒一并小心取下，注意不要使?jié)L珠散落。

安裝順序與拆卸順序相反。必須特別小心謹(jǐn)慎的安裝，否則螺母、絲杠或其它內(nèi)部零件可能會(huì)受損或掉落，導(dǎo)致滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)的提前失效。珠絲杠副的安裝滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動(dòng)體的螺旋傳動(dòng)元件。滾珠絲杠副有多種結(jié)構(gòu)型式。按滾珠循環(huán)方式分為外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)兩大類。外循環(huán)回珠器用插管式的較多，內(nèi)循環(huán)回珠器用腰形槽嵌塊式的較多。

按螺紋軌道的截面形狀分為單圓弧和雙圓弧兩種截形。由于雙圓弧截形軸向剛度大于單圓弧截形，因此目前普遍采用雙圓弧截形的絲杠。

按預(yù)加負(fù)載形式分，可分為單螺母無(wú)預(yù)緊、單螺母變位導(dǎo)程預(yù)緊、單螺母加大鋼球徑向預(yù)緊、雙螺母墊片預(yù)緊、雙螺母差齒預(yù)緊、雙螺母螺紋預(yù)緊。數(shù)控機(jī)床上常用雙螺母墊片式預(yù)緊，其預(yù)緊力一般為軸向載荷的1/3。

滾珠絲杠副與滑動(dòng)絲杠螺母副比較有很多優(yōu)點(diǎn)：傳動(dòng)效率高、靈敏度高、傳動(dòng)平穩(wěn)：磨損小、壽命長(zhǎng)；可消除軸向間隙，提高軸向剛度等。

滾珠絲杠螺母?jìng)鲃?dòng)廣泛應(yīng)用于中小型數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動(dòng)系統(tǒng)。在重型數(shù)控機(jī)床的短行程(6m以下)進(jìn)給系統(tǒng)中也常被采用。

1．滾珠絲杠副的安裝

數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給系統(tǒng)要獲得較高的傳動(dòng)剛度，除了加強(qiáng)滾珠絲杠螺母本身的剛度之外，滾珠絲杠正確的安裝及其支承的結(jié)構(gòu)剛度也是不可忽視的因素。螺母座及支承座都應(yīng)具有足夠的剛度和精度。通常都適當(dāng)加大和機(jī)床結(jié)合部件的接觸面積，以提高螺母座的局部剛度和接觸強(qiáng)度，新設(shè)計(jì)的機(jī)床在工藝條件允許時(shí)常常把螺母座或支承座與機(jī)床本體做成整體來(lái)增大剛度。

為了提高支承的軸向剛度，選擇適當(dāng)?shù)臐L動(dòng)軸承也是十分重要的。國(guó)內(nèi)目前主要采用兩種組合方式。一種是把向心軸承和圓錐軸承組合使用，其結(jié)構(gòu)雖簡(jiǎn)單，但軸向剛度不足。另一種是把推力軸承或向心推力軸承和向心軸承組合使用，其軸向剛度有了提高，但增大了軸承的摩擦阻力和發(fā)熱而且增加了軸承支架的結(jié)構(gòu)尺寸。近年來(lái)國(guó)內(nèi)外的軸承生產(chǎn)廠家已生產(chǎn)出一種滾珠絲杠專用軸承，這是一種能夠承受很大軸向力的特殊向心推力球軸承，與一般的向心推力球軸承相比，接觸角增大到60o，增加了滾珠的數(shù)目并相應(yīng)減小滾珠的直徑。這種新結(jié)構(gòu)的軸承比一般軸承的軸向剛度提高了兩倍以上，而且使用極為方便，產(chǎn)品成對(duì)出售，而且在出廠時(shí)已經(jīng)選配好內(nèi)外環(huán)的厚度，裝配時(shí)只要用螺母和端蓋將內(nèi)環(huán)和外環(huán)壓緊，就能獲得出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整好的預(yù)緊力。

滾珠絲杠副安裝方式通常有以下幾種：

(1)雙推一自由方式

絲杠一端固定，端自由。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力。這種支承方式用于行程小的短絲杠。

(2)雙推一支承方式

絲杠一端固定，另一端支承。固定端軸承同時(shí)承受軸向力和徑向力；支承端軸承只承受徑向力，而且能作微量的軸向浮動(dòng)，可以避免或減少絲杠因自重而出現(xiàn)的彎曲。同時(shí)絲杠熱變形可以自由地向一端伸長(zhǎng)。

(3)雙推一雙推方式

絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時(shí)承受軸向力和徑向力，這種支承方式，可以對(duì)絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。

(4)采用絲杠固定、螺母旋轉(zhuǎn)的傳動(dòng)方式

此時(shí)，螺母一邊轉(zhuǎn)動(dòng)、一邊沿固定的絲杠作軸向移動(dòng)：由于絲杠不動(dòng)，可避免受臨界轉(zhuǎn)速的限制，避免了細(xì)長(zhǎng)滾珠絲杠高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)出現(xiàn)的種種問(wèn)題。螺母慣性小、運(yùn)動(dòng)靈活，可實(shí)現(xiàn)的轉(zhuǎn)速高。此種方式可以對(duì)絲杠施加較大的預(yù)拉力，提高絲杠支承剛度，補(bǔ)償絲杠的熱變形。

2．滾珠絲杠副的防護(hù)和潤(rùn)滑

(1)滾珠絲杠副的防護(hù)

滾珠絲杠副和其他滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)器件一樣，應(yīng)避免硬質(zhì)灰塵或切屑污物進(jìn)入，因此必須裝有防護(hù)裝置。如果滾珠絲杠副在機(jī)床上外露，則應(yīng)采用封閉的防護(hù)罩，如采用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管以及折疊式套管等。安裝時(shí)將防護(hù)罩的一端連接在滾珠螺母的側(cè)面，另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。如果滾珠絲桿副處于隱蔽的位置，則可采用密封圈防護(hù)，密封圈裝在螺母的兩端。接觸式的彈性密封圈采用耐油橡膠或尼龍制成，其內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相配的形狀；接觸式密封圈的防塵效果好，但由于存在接觸壓力，使摩擦力矩略有增加。非接觸式密封圈又稱迷宮式密封圈，它采用硬質(zhì)塑料制成，其內(nèi)孔與絲杠螺紋滾道的形狀相反，并稍有間隙，這樣可避免摩擦力矩，但防塵效果差。工作中應(yīng)避免碰擊防護(hù)裝置，防護(hù)裝置一有損壞應(yīng)及時(shí)更換。

(2)滾珠絲杠副的潤(rùn)滑

潤(rùn)滑劑可提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑可分為潤(rùn)滑油和潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油一般為全損耗系統(tǒng)用油：潤(rùn)滑脂可采用鋰基潤(rùn)滑脂。潤(rùn)滑脂一般加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi)，而潤(rùn)滑油則經(jīng)過(guò)殼體上的油孔注入螺母的空間內(nèi)。每半年對(duì)滾珠絲杠上的潤(rùn)滑脂更換一次，清洗絲杠上的舊潤(rùn)滑脂，涂上新的潤(rùn)滑脂。用潤(rùn)滑油潤(rùn)滑的滾珠絲杠副，可在每次機(jī)床工作前加油一次。

3．滾珠絲杠副在高速數(shù)控機(jī)床上的應(yīng)用

高速加工是面向21世紀(jì)的一項(xiàng)高新技術(shù)，它以高效率、高精度和高表面質(zhì)量為基本特征，在航天航空、汽車工業(yè)、模具制造、光電工程和儀器儀表等行業(yè)中獲得了越來(lái)越廣泛的應(yīng)用，并已取得了重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益，是當(dāng)代先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成部分。為了實(shí)現(xiàn)高速加工，首先要有高速數(shù)控機(jī)床。高速數(shù)控機(jī)床必須同時(shí)具有高速主軸系統(tǒng)和高速進(jìn)給系統(tǒng)，才能實(shí)現(xiàn)材料切削過(guò)程的高速化。為了實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給，國(guó)內(nèi)外有關(guān)制造廠商不斷采取措施，提高滾珠絲杠的高速性能。主要措施有：

1)適當(dāng)加大絲杠的轉(zhuǎn)速、導(dǎo)程和螺紋頭數(shù)。目前常用大導(dǎo)程滾珠絲杠名義直徑與導(dǎo)程的匹配為：40m