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      淺談滾珠絲桿的安裝、防護及間隙調整

        摘 要:隨著數控機床和加工中心工作精度要求的日益提高,主機上的安裝精度也逐漸成為裝配中的突出問題,為了達到機床坐標位置精度的要求,必須提高滾珠絲杠副在機床上的安裝精度。

        關鍵詞:滾珠絲桿;安裝;防護;間隙調整

        滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間以滾珠為滾動體的螺旋傳動元件,它是一種精密、高效率、高剛度、高壽命且節能省電的先進傳動元件,可將電動機的旋轉運動轉化為工作臺的直線運動,但制造成本高,廣泛應用在數控機床及加工中心進給系統中來改善摩擦特性,為主機的高效高速化提供了良好的條件。

        一、滾珠絲桿安裝

        數控機床的進給系統要獲得較高的傳動剛度,除了加強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構剛度也是不可忽視的因素。螺母座、絲杠端部的軸承及其支承加工的不精確性和它們在受力之后的過量變形,都會對進給系統的傳動剛度帶來影響。因此,螺母座的孔與螺母之間必須保持良好的配合,并應保證孔對端面的垂直度,在螺母座上應當增加適當的筋板,并加大螺母座和機床結合部件的接觸面積,以提高螺母座的局部剛度和接觸剛度。滾珠絲杠的不正確安裝以及支承結構的剛度不足,還會使滾珠絲杠的使用壽命大為下降。為了提高支承的軸向剛度,選擇合適的滾動軸承。

        滾珠絲杠螺母副僅用于承受軸向負荷,徑向力、彎矩會使滾珠絲杠螺母副附加表面接觸應力等負荷,從而可能造成絲杠的永久性損壞。正確的安裝是有效維護的前提。安裝時用芯軸和定位套將兩端支承軸承座及中間絲母座連接在一起校正、用百分表將芯軸軸線與機床導軌找正平行并芯軸傳動自如輕快。

        1、滾珠絲杠螺母副安裝到機床時的裝配操作步驟如下:

        (1)將與安裝絲杠相關的零件(軸承、軸承座、聯軸器、軸承盒)清洗干凈,去刺、倒角、攻絲。

        (2)刮研電機座和軸承座。

        (3)安裝電動機及聯軸器。

        (4)找正芯軸裝入電機座中,再將軸承盒裝入軸承座中,按照對角線的原則均勻預緊螺釘。

        (5)將百分表的磁性表座安裝在滑塊上,表安裝在表桿上將表頭分別放在兩軸承支座的最高點測量軸承支座的等高度。

        (6)將百分表的表頭放在絲杠的凸端分別在絲杠的前中后3個地方進行檢測絲杠與導軌的平行度。

        (7)按裝配順序擰緊螺釘。

        (8)將工作臺放在滑塊上對準孔,并從螺母副的螺釘緊固起按照對角線的原則進行緊固(螺母不得露出孔外)。

        2、滾珠絲杠的安裝方式

        一端固定、一端自由的安裝方式適用于轉速較低、滾珠絲杠較短的情況。兩端游動是一種常見的安裝方法,適用于中等轉速的情況。一端固定、一端游動則適用于中等轉速、需要高精度運行的場合。而兩端固定的安裝則適用于高速運轉、需要高精度運行的場合。

        二、滾珠絲杠螺母副的防護

        1)若滾珠絲杠副在機床上外露,則應采用防護罩防護:用螺旋彈簧鋼帶套管、伸縮套管、錐形套管、折疊式的塑料或人造革等形式的防腐蝕及耐油的防護罩。

        2)如果滾珠絲杠副處于隱蔽的位置,則可采用密封圈對螺母進行密封,密封圈厚度為螺母的2-3倍,裝在滾珠螺母的兩端。密封圈有接觸式和非接觸式兩種。

        三、調整滾珠絲杠間隙的方法主要有一下三種方法:

        1、墊片調隙式:

        通常用螺釘來連接滾珠絲杠兩個螺母的凸緣,并在凸緣間加墊片。調整墊片的厚度使螺母產生軸向位移,以達到消除間隙和產生預拉緊力的目的。

        這種結構的特點是能精確地調整預緊量,構造簡單、可靠性好、剛度高以及裝卸方便。但調整費時,并且在工作中滾道磨損時不能隨時進行調整,除非更換厚度不同的墊片,如圖1所示。


        2、螺紋調隙式:

        其中一個螺母的外端有凸緣而另一個螺母的外端沒有凸緣而制有螺紋,它伸出套筒外,并用兩個圓螺母固定著。旋轉圓螺母時,即可消除間隙,并產生預拉緊力,調整好后再用另一個圓螺母把它鎖緊,如圖2所示。

        滾珠絲桿螺母副采用雙螺母結構(類似于齒輪副中的雙薄片齒輪結構)。通過改變墊片的厚度使螺母產生軸向位移,從而使兩個螺母分別與絲桿的兩側面貼合。當工作臺反向時,由于消除了側隙,工作臺會跟隨CNC的運動指令反向而不會出現滯后。

        這種結構的特點是調隙方式結構簡單,調整方便,滾道磨損時可隨時進行調整,但預緊量不很準確。

        3、齒差調隙式:

        在兩個螺母的凸緣上各制有圓柱齒輪,兩者齒數相差一個齒,并裝入內齒圈中,內齒圈用螺釘或定位銷固定在套筒上。調整時,先取下兩端的內齒圈,當兩個滾珠螺母相對于套筒同方向轉動相同齒數時,一個滾珠螺母對另一個滾珠螺母產生相對角位移,從而使滾珠螺母對于滾珠絲杠的螺旋滾道相對移動,達到消除間隙并施加預緊力的目的,如圖3所示。

        這種結構的特點是調隙方式能精確微調預緊量,工作可靠,滾道磨損時調整方便。但結構復雜,用于需獲得準確預緊力的精密定位系統。

        參考文獻

        [1]王愛玲.數控機床結構及應用第2版.[M].北京:機械工業出版社.2016年.

        [2]宴初宏..數控機床與機械結構第2版.[M].北京:機械工業出版社.2016年.

      來源:《科學與財富》2017年12期

      2018-03-18


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