万福五金(图)、丝杆专家、优质丝杆
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滚珠丝杠副作为数控机床的进给传动链,其装配形式和精度决定了数控机床的定位精度,也影响着进给轴插补运行的平稳性。

一、滚珠丝杠副安装形式及受力

控机床进给轴常见的丝杠支撑有如下几种形式:  

1、一端固定——一端自由 丝杠一端固定,另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力,这种支承方式用于行程小的短丝杠或者用于全闭环的机床,因为这种结构的机械定位精度是不可靠的,特别是对于长径比大的丝杠(滚珠丝杠相对细长),热变性是很明显的,1.5m长的丝杠在冷、热不同环境下变化0.05~0.10mm是很正常的。但是由于他的结构简单,安装调试方便,许多高精度机床仍然采用这种结构,但是必须加装光栅,采用全闭环反馈。

2、一端固定——另一端支承 丝杠一端固定,另一端支承。固定端同时承受轴向力和径向力;支承端只承受径向力,而且能作微量的轴向浮动,可以减少或避免因丝杠自重而出现的弯曲,同时丝杠热变形可以自由的向一端伸长。这种结构使用广泛,目前国内中小型数控车床、立式加工中心等均采用这种结构。

3、两端固定 丝杠两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力,这种支承方式,可以对丝杠施加适当的预紧力,提高丝杠支承刚度,可以部分补偿丝杠的热变形。 对于大型机床、重型机床以及高精度镗铣床常采用此种方案。但是,这种丝杠的调整比较繁琐,如果两端的预紧力过大,将会导致丝杠终的行程比设计行程要长,螺距也要比设计螺距大。如果两端锁母的预紧力不够,会导致相反的结果,并容易引起机床震动,精度降低。所以,这类丝杠在拆装时一定要按照原厂商说明书调整,或借助仪器(双频激光测量仪)调整。


滚珠丝杆副和其它滚动摩擦的传动器件一样,应避免硬质灰尘或切屑污物进入,因此必须装有防护装置。

如果滚珠丝杆副在机床上外露,则应采用封闭的防护罩,如采用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管以及折叠式套管等。

安装时将防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面,另一端固定在滚珠丝杆的支承座上。

如果滚珠丝杆副处于隐蔽的位置,则可采用密封圈防护,密封圈装在螺母的两端。接触式的弹性密封圈采用耐油橡胶或尼龙制成,其内孔做成与丝杆螺纹滚道相配的形状;接触式密封圈的防尘效果好,但由于存在接触压力,使摩擦力矩略有增加。

非接触式密封圈又称迷宫式密封圈,它采用硬质塑料制成,其内孔与丝杆螺纹滚道的形状相反,并稍有间隙,这样可避免摩擦力矩,但防尘效果差。工作中应避免碰击防护装置,防护装置一有损坏应及时更换。


梯形丝杠牙型:在通过螺纹轴线的剖面上,螺纹的轮廓形状称为牙型。

相邻两牙侧面间的夹角称为牙型角。常用普通螺纹的牙型为三角形,牙型角为60°。

丝杠大径、小径和中径:大径是指和外螺纹的牙顶、内螺纹的牙底相重合的假想柱面或锥面的直径,外螺纹的大径用d表示,内螺纹的大径用D表示。 小径是指和外螺纹的牙底、内螺纹的牙顶相重合的假想柱面或锥面的直径,外螺纹的小径用d1表示,内螺纹的小径用D1表示。 在大径和小径之间,设想有一柱面(或锥面),在其轴剖面内,素线上的牙宽和槽宽相等,则该假想柱面的直径称为中径,用d2(或D2)表示。

丝杠线数:形成螺纹的螺旋线的条数称为线数。有单线和多线螺纹之分,多线螺纹在垂直于轴线的剖面内是均匀分布的。

丝杠导程:相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为螺距。同一条螺旋线上,相邻两牙在中径线上对应两点轴向的距离称为导程。线数n、螺距P、导程S之间的关系为: S=n·P 丝杠旋向 沿轴线方向看,顺时针方向旋转的螺纹成为右旋螺纹,逆时针旋转的螺纹称为左旋螺纹。

螺纹的牙型、大径、螺距、线数和旋向称为螺纹五要素,只有五要素相同的内、外螺纹丝杠才能互相旋合。

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