中國(guó)作為世界上最大的機(jī)床消費(fèi)國(guó),制造業(yè)已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)支柱產(chǎn)業(yè)。由于汽車工業(yè)的發(fā)展,對(duì)機(jī)床的速度和效率都提出了新的更高的要求。據(jù)了解,目前中國(guó)機(jī)床的數(shù)控化率發(fā)展很快。日本機(jī)床的數(shù)控化率從開始的40%提高到目前90%的水平,大約花了15年的時(shí)間,從中國(guó)現(xiàn)在發(fā)展的速度來(lái)看,如要達(dá)到目前日本的水平,估計(jì)不需要花費(fèi)這么多的時(shí)間,提高數(shù)控機(jī)床功能零部件的性能和質(zhì)量已經(jīng)成為中國(guó)機(jī)床工業(yè)發(fā)展的當(dāng)務(wù)之急。
為實(shí)現(xiàn)其高性能,中國(guó)生產(chǎn)的機(jī)床在驅(qū)動(dòng)上使用高精度滾珠絲杠的比率有了很大的提高。目前機(jī)床采用的滾珠絲杠,有價(jià)格較低的國(guó)產(chǎn)的,也有精度較高的日本和歐洲等進(jìn)口產(chǎn)品。使用進(jìn)口產(chǎn)品往往是在那些對(duì)加工速度、精度、壽命及穩(wěn)定性方面有較高要求的機(jī)床。
隨著機(jī)床速度的提高,導(dǎo)軌的使用也由滑動(dòng)向滾動(dòng)轉(zhuǎn)化。在中國(guó),由于機(jī)床速度較低及制造成本上的原因,滑動(dòng)導(dǎo)軌的使用還占大多數(shù),但使用滾珠導(dǎo)軌和滾柱導(dǎo)軌的機(jī)床數(shù)量在急速上升。由于滾動(dòng)導(dǎo)軌具有高速、長(zhǎng)壽命、可加預(yù)壓、安裝方便等方面的優(yōu)點(diǎn),隨著對(duì)機(jī)床性能及數(shù)控化要求的提高,滾動(dòng)導(dǎo)軌使用比率的提高是必然的趨勢(shì)。
滾珠絲桿是將回轉(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、鋼球、預(yù)壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng),這是艾克姆螺桿的進(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滑動(dòng)動(dòng)作變成滾動(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)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng),或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力,同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特點(diǎn)。
滾珠絲杠主要參數(shù)為:公稱直徑與導(dǎo)程。
二、原理
1.按照國(guó)標(biāo)GB/T17587.3-1998及應(yīng)用實(shí)例,滾珠絲杠(已基本取代梯形絲桿,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)。
滾珠絲杠軸承為適應(yīng)各種用途,提供了標(biāo)準(zhǔn)化種類繁多的產(chǎn)品。廣泛應(yīng)用于機(jī)床,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。絲桿有高精度研磨加工的精密滾珠絲杠(精度分為從CO-C7的6個(gè)等級(jí))和經(jīng)高精度冷軋加工成型的冷軋滾珠絲杠軸承(精度分為從C7-C10的3個(gè)等級(jí))。
三、用途
超高DN值滾珠絲杠:高速工具機(jī),高速綜合加工中心機(jī)
端蓋式滾珠絲杠:快速搬運(yùn)系統(tǒng),一般產(chǎn)業(yè)機(jī)械,自動(dòng)化機(jī)械
高速化滾珠絲杠:CNC機(jī)械、精密工具機(jī)、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子機(jī)械、高速化機(jī)械
精密研磨級(jí)滾珠絲杠:CNC機(jī)械,精密工具機(jī),產(chǎn)業(yè)機(jī)械,電子機(jī)械,輸送機(jī)械,航天工業(yè),其它天線使用的致動(dòng)器、閥門開關(guān)裝置等
螺帽旋轉(zhuǎn)式(R1)系列滾珠絲杠:半導(dǎo)體機(jī)械、產(chǎn)業(yè)用機(jī)器人、木工機(jī)、雷射加工機(jī)、搬送裝置等
軋制級(jí)滾珠絲杠:低摩擦、運(yùn)轉(zhuǎn)順暢的優(yōu)點(diǎn),同時(shí)供貨迅速且價(jià)格低廉
重負(fù)荷滾珠絲杠:全電式射出成形機(jī)、沖壓機(jī)、半導(dǎo)體制造裝置、重負(fù)荷制動(dòng)器、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、鍛壓機(jī)械
四、類型
常用的循環(huán)方式有兩種:外循環(huán)和內(nèi)循環(huán)。滾珠在循環(huán)過程中有時(shí)與絲杠脫離接觸的稱為外循環(huán);始終與絲杠保持接觸的稱為內(nèi)循環(huán)。
1) 外循環(huán):外循環(huán)是滾珠在循環(huán)過程結(jié)束后通過螺母外表面的螺旋槽或插管返回絲杠螺母間重新進(jìn)入循環(huán)。外循環(huán)滾珠絲杠螺母副按滾珠循環(huán)時(shí)的返回方式主要有端蓋式、插管式和螺旋槽式。常用外循環(huán)方式端蓋式;插管式;螺旋槽式。端蓋式,在螺母上加工一縱向孔,作為滾珠的回程通道,螺母兩端的蓋板上開有滾珠的回程口,滾珠由此進(jìn)入回程管,形成循環(huán)。插管式,它用彎管作為返回管道,這種結(jié)構(gòu)工藝性好,但是由于管道突出螺母體外,徑向尺寸較大。螺旋槽式,它是在螺母外圓上銑出螺旋槽,槽的兩端鉆出通孔并與螺紋滾道相切,形成返回通道,這種結(jié)構(gòu)比插管式結(jié)構(gòu)徑向尺寸小,但制造較復(fù)雜。外循環(huán)滾珠絲杠外循環(huán)結(jié)構(gòu)和制造工藝簡(jiǎn)單,使用廣泛。其缺點(diǎn)是滾道接縫處很難做得平滑,影響滾珠滾道的平穩(wěn)性。
2) 內(nèi)循環(huán):內(nèi)循環(huán)均采用反向器實(shí)現(xiàn)滾珠循環(huán),反向器有兩種類型。圓柱凸鍵反向器,它的圓柱部分嵌入螺母內(nèi),端部開有反向槽。反向槽靠圓柱外圓面及其上端的圓鍵定位,以保證對(duì)準(zhǔn)螺紋滾道方向。扁圓鑲塊反向器,反向器為一般圓頭平鍵鑲塊,鑲塊嵌入螺母的切槽中,其端部開有反向槽,用鑲塊的外輪廓定位。兩種反向器比較,后者尺寸較小,從而減小了螺母的徑向尺寸及縮短了軸向尺寸。但這種反向器的外輪廓和螺母上的切槽尺寸精度要求較高。
種類選擇
滾珠絲杠的螺母,根據(jù)鋼球的循環(huán)方式可分為:彎管式、循環(huán)器式、端蓋式。這三種循環(huán)方式的特長(zhǎng)。
彎管式
(SBN、BNF、BNT、BNFN、BIF 和 BTK型)這些型號(hào),搜索的到。
循環(huán)式導(dǎo)片式(HBN型)
這些型號(hào)是最典型的螺母,通過使用彎管讓鋼球經(jīng)行循環(huán)。鋼球從絲桿軸的溝槽中掬取進(jìn)入彎管后,再回到溝槽中,做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
循環(huán)器式
?。―K、DKN、DIK、JPF 和 DIR型)
這些型號(hào)是最小型的螺母,通過循環(huán)器改變鋼球的行進(jìn)方向,越過絲桿軸外徑回到原位,做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
端蓋式
?。⊿BK、SDA、SBKH、WHF、BLK、WGF、BLW、WTF、CNF 和 BLR型)
這些型號(hào)是最合適高速給進(jìn)的螺母。鋼球利用端蓋,從絲桿軸的溝槽中被掬取到螺母的通孔里,通過通孔又回到溝槽中,做無(wú)限循環(huán)運(yùn)動(dòng)。
五、特點(diǎn)
1、摩擦損失小、傳動(dòng)效率高
由于滾珠絲杠副的絲杠軸與絲杠螺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)力為使用滑動(dòng)絲杠副的1/3。在省電方面很有幫助。
2、精度高
滾珠絲杠副是一般是用世界最高水平的機(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、高速進(jìn)給和微進(jìn)給可能
滾珠絲杠副由于是利用滾珠運(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、軸向剛度高
滾珠絲杠副可以加與預(yù)壓,由于預(yù)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、不能自鎖、具有傳動(dòng)的可逆性
六、滾珠絲杠的保護(hù)
滾珠絲杠副可用潤(rùn)滑來(lái)提高耐磨性及傳動(dòng)效率。潤(rùn)滑劑分為潤(rùn)滑油及潤(rùn)滑脂兩大類。潤(rùn)滑油用機(jī)油、90~180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油。潤(rùn)滑脂可采用鋰基油脂。潤(rùn)滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間內(nèi),而潤(rùn)滑油通過殼體上的油孔注入螺母空間內(nèi)。
滾珠絲杠副和其它滾動(dòng)摩擦的傳動(dòng)元件,只要避免磨料微粒及化學(xué)活性物質(zhì)進(jìn)入,就可以認(rèn)為這些元件幾乎是不產(chǎn)生磨損的情況下工作的。但如果在滾道上落入臟物,或使用骯臟的潤(rùn)滑油,不僅會(huì)妨礙滾珠的正常運(yùn)轉(zhuǎn),而且使磨損急劇增加。
通常采用毛氈圈對(duì)螺母副進(jìn)行密封,毛氈圈的厚度為螺距的2~3倍,而且內(nèi)孔做成螺紋的形狀,使之緊密地包住絲杠,并裝入螺母或套筒兩端的槽孔內(nèi)。密封圈除了采用柔軟的毛氈之外,還可以采用耐油橡膠或尼龍材料。由于密封圈和絲杠直接接觸,因此防塵效果較好,但也增加了滾珠絲杠螺母副的摩擦阻力矩。為了避免這種摩擦阻力矩,可以采用由較硬塑料制成的非接觸式迷宮密封圈,內(nèi)孔做成與絲杠螺紋滾道相反的形狀,并留有一定的間隙。
對(duì)于暴露在外面的絲杠,一般采用螺旋剛帶、伸縮套筒、錐形套筒以及折疊式塑料或人造革等形式的防護(hù)罩,以防止塵埃和磨粒粘附到絲杠表面。除與導(dǎo)軌的防護(hù)罩相似外,這幾種防護(hù)罩一端連接在滾珠螺母的端面,另一端固定在滾珠絲杠的支承座上。這樣就可以更加的牢固了。
七、螺紋的主要參數(shù)
1)外徑d(大徑)(D)——與外螺紋牙頂相重合的假想圓柱面直徑——亦稱公稱直徑
2)內(nèi)徑(小徑)d1(D1)——與外螺紋牙底相重合的假想圓柱面直徑,在強(qiáng)度計(jì)算中作危險(xiǎn)剖面的計(jì)算直徑
3)中徑d2——在軸向剖面內(nèi)牙厚與牙間寬相等處的假想圓柱面的直徑,近似等于螺紋的平均直徑 d2≈0.5(d+d1)
4)螺距P——相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離
5)導(dǎo)程(S)——同一螺旋線上相鄰兩牙在中徑圓柱面的母線上的對(duì)應(yīng)兩點(diǎn)間的軸向距離
6)線數(shù)n——螺紋螺旋線數(shù)目,一般為便于制造n≤4螺距、導(dǎo)程、線數(shù)之間關(guān)系:S=nP
7)螺旋升角ψ——在中徑圓柱面上螺旋線的切線與垂直于螺旋線軸線的平面的夾角。
8)牙型角α——螺紋軸向平面內(nèi)螺紋牙型兩側(cè)邊的夾角9)牙型斜角β——螺紋牙型的側(cè)邊與螺 紋軸線的垂直平面的夾角。對(duì)稱牙型
各種螺紋(除矩形螺紋)的主要幾何尺寸可查閱有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)——公稱尺寸為螺紋外徑對(duì)管螺紋近似等于管子的內(nèi)徑。
滾珠絲杠的選型過程中對(duì)滾珠絲杠本身需要注意的主要參數(shù)如下:
1、公稱直徑
即絲杠的外徑,常見規(guī)格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120,不過請(qǐng)注意,這些規(guī)格中,各廠家一般只備16~50的貨,也就是說(shuō),其他直徑大部分都是期貨(見單生產(chǎn),貨期大約在30~60天之間,日系產(chǎn)品大約是2~2.5個(gè)月,歐美產(chǎn)品大約是3~4個(gè)月)。公稱直徑和負(fù)載基本成正比,直徑越大的負(fù)載越大,具體數(shù)值可以查閱廠家產(chǎn)品樣本。這里只說(shuō)明兩個(gè)概念:動(dòng)額定負(fù)荷與靜額定負(fù)荷,前者指運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的額定軸向負(fù)載,后者是指靜止?fàn)顟B(tài)下的額定軸向負(fù)載。設(shè)計(jì)時(shí)參考前者即可。需要注意的是,額定負(fù)荷并非最大負(fù)荷,實(shí)際負(fù)荷與額定負(fù)荷的比值越小,絲杠的理論壽命越高。推薦:直徑盡量選16~63。
2、導(dǎo)程
也稱螺距,即螺桿每旋轉(zhuǎn)一周螺母直線運(yùn)動(dòng)的距離,常見導(dǎo)程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40,中小導(dǎo)程現(xiàn)貨產(chǎn)品一般只有5、10,大導(dǎo)程一般有1616、2020、2525、3232、4040(4位數(shù)前兩位指直徑,后兩位指導(dǎo)程),其他規(guī)格多數(shù)廠家見單生產(chǎn)。導(dǎo)程與直線速度有關(guān),在輸入轉(zhuǎn)速一定的情況下,導(dǎo)程越大速度越快。推薦:導(dǎo)程盡量選5和10。
3、長(zhǎng)度
長(zhǎng)度有兩個(gè)概念,一個(gè)是全長(zhǎng),另一個(gè)是螺紋長(zhǎng)度。有些廠家只計(jì)算全長(zhǎng),但有些廠家需要提供螺紋長(zhǎng)度。螺紋長(zhǎng)度中也有兩個(gè)部分,一個(gè)是螺紋全長(zhǎng),一個(gè)是有效行程。前者是指螺紋部分的總長(zhǎng)度,后者是指螺母直線移動(dòng)的理論最大長(zhǎng)度,螺紋長(zhǎng)度=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)裕量(如果需要安裝防護(hù)罩,還要考慮防護(hù)罩壓縮后的長(zhǎng)度,一般按防護(hù)罩最大長(zhǎng)度的1/8計(jì)算)。
在設(shè)計(jì)繪圖時(shí),絲杠的全長(zhǎng)大致可以按照一下參數(shù)累加:絲杠全長(zhǎng)=有效行程+螺母長(zhǎng)度+設(shè)計(jì)余量+兩端支撐長(zhǎng)度(軸承寬度+鎖緊螺母寬度+裕量)+動(dòng)力輸入連接長(zhǎng)度(如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長(zhǎng)度的一半+裕量)。特別需要注意的是,如果你的長(zhǎng)度超長(zhǎng)(大于3米)或長(zhǎng)徑比很大(大于70),最好事先咨詢廠家銷售人員可否生產(chǎn),總體的情況是,國(guó)內(nèi)廠家常規(guī)品最大長(zhǎng)度3米,特殊品16米,國(guó)外廠家常規(guī)品6米,特殊品22米。當(dāng)然不是說(shuō)國(guó)內(nèi)廠家就不能生產(chǎn)更長(zhǎng)的,只是定制品的價(jià)格比較離譜。推薦:長(zhǎng)度盡量選6米以下,超過的用齒輪齒條更劃算了。
4、螺母形式
各廠家的產(chǎn)品樣本上都會(huì)有很多種螺母形式,一般型號(hào)中的前幾個(gè)字母即表示螺母形式。按法蘭形式分大約有圓法蘭、單切邊法蘭、雙切邊法蘭和無(wú)法蘭幾種。按螺母長(zhǎng)度分有單螺母和雙螺母(注意,單螺母和雙螺母沒有負(fù)載和剛性差異,這一點(diǎn)不要聽從廠家銷售人員的演說(shuō),單螺母和雙螺母的主要差異是后者可以調(diào)整預(yù)壓而前者不能,另外后者的價(jià)格和長(zhǎng)度大致均是前者的2倍)。在安裝尺寸和性能允許的情況下,設(shè)計(jì)者在選用時(shí)應(yīng)盡量選擇常規(guī)形式,以避免維護(hù)時(shí)備件的貨期問題。推薦:頻繁動(dòng)作、高精度維持場(chǎng)合選雙螺母,其他場(chǎng)合選雙且邊單螺母。推薦:螺母形式盡量選內(nèi)循環(huán)雙切邊法蘭單螺母。
5、精度
滾珠絲杠按GB分類有P類和T類,即傳動(dòng)類和定位類,精度等級(jí)有1、2、3、4.....幾種,國(guó)外產(chǎn)品一般不分傳動(dòng)還是定位,一律以C0~C10或具體數(shù)值表示,一般來(lái)說(shuō),通用機(jī)械或普通數(shù)控機(jī)械選C7(任意300行程內(nèi)定位誤差±0.05)或以下,高精度數(shù)控機(jī)械選C5(±0.018)以上C3(±0.008)以下,光學(xué)或檢測(cè)機(jī)械選C3以上。特別需要注意的是,精度和價(jià)格關(guān)聯(lián)性很大,并且,精度的概念是組合和維持,也就是說(shuō),螺桿的導(dǎo)程誤差不能說(shuō)明整套絲杠的誤差,出廠精度合格不能說(shuō)明額定使用壽命內(nèi)都維持這個(gè)精度。這是個(gè)可靠性的問題,與生產(chǎn)商的生產(chǎn)工藝有關(guān)。推薦:精度盡量選C7。
以上說(shuō)的都是主要參數(shù),在選用型號(hào)時(shí)還得用到以下參數(shù):珠卷數(shù),珠徑,制造方式代碼,預(yù)壓等級(jí)等。分別說(shuō)明如下:
6、珠卷數(shù)
這個(gè)參數(shù)一般標(biāo)注在型號(hào)的導(dǎo)程后,如4010-4,這個(gè)“-4”就是珠卷數(shù),因?yàn)橛醒h(huán)方式的問題說(shuō)起來(lái)比較復(fù)雜,用戶可以簡(jiǎn)單的理解為滾動(dòng)體的循環(huán)圈數(shù),“-4”就是4個(gè)循環(huán),這個(gè)數(shù)值越大表示負(fù)載越大螺母長(zhǎng)度越長(zhǎng)。
7、珠徑
這個(gè)參數(shù)是指滾動(dòng)體的直徑,型號(hào)中不會(huì)體現(xiàn),但是在各廠家的技術(shù)參數(shù)表中會(huì)標(biāo)識(shí),一般與公稱直徑和導(dǎo)程相關(guān),用戶不必理會(huì)。但是有些用戶因使用不當(dāng)導(dǎo)致滾珠掉出螺母外需要重裝滾珠時(shí)這個(gè)參數(shù)是要注意的,尺寸一般精確到0.001,當(dāng)然,不推薦用戶自行安裝,否則廠家不會(huì)提供無(wú)償維護(hù),即使產(chǎn)品仍在保修期內(nèi)。如有滾珠意外掉落的情況,應(yīng)通知供應(yīng)商協(xié)助安裝。
8、制造方式代碼
滾珠絲杠的制造方式主要是兩種:軋制和磨制,前者也稱滾軋制造或轉(zhuǎn)造,一般用F表示。后者也稱研磨制造。一般用G表示。因工藝的不同,兩者能達(dá)到的精度等級(jí)不同,目前,軋制方式能達(dá)到的最高精度是C5級(jí),我所知的只有REXROTH可以達(dá)到這個(gè)精度。而磨制可以成產(chǎn)出更高精度的產(chǎn)品。不過請(qǐng)注意,兩種制造方式與精度、性能沒有逆向必然性,也就是說(shuō)如果你選用的精度是C7,那么與它是怎么制造出來(lái)的無(wú)關(guān)。事實(shí)上我碰到許多廠家的專業(yè)銷售人員都未必知道兩者之間的詳細(xì)區(qū)別,所以多說(shuō)幾句:軋制屬于批量制造,磨制屬于精確制造,前者的生產(chǎn)效率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者,但是前者的制造設(shè)備成本也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于后者。換句話說(shuō),磨制絲杠的進(jìn)入門檻較低,軋制生產(chǎn)的進(jìn)入門檻較高,能生產(chǎn)軋制絲杠的廠家一般也能生產(chǎn)磨制絲杠,而能生產(chǎn)磨制絲杠的廠家不一定能生產(chǎn)軋制絲杠。所以,同精度產(chǎn)品如果該可以買到軋制品就不要買磨制品,原因很簡(jiǎn)單:便宜。另外說(shuō)明一點(diǎn),軋制和磨制僅指螺桿,螺母全是磨削制造。
9、預(yù)壓
也稱預(yù)緊。關(guān)于預(yù)壓,用戶不必了解具體預(yù)緊力和預(yù)緊方式,只需按照廠家樣本選擇預(yù)壓等級(jí)即可。等越高螺母與螺桿配合越緊,等級(jí)越低越松。遵循的原則是:大直徑、雙螺母、高精度、驅(qū)動(dòng)力矩較大的情況下預(yù)壓等級(jí)可以選高一點(diǎn),反之選低一點(diǎn)。
附:
★
滾珠絲杠軸承規(guī)格型號(hào)選型
① 確定定位精度;
② 通過馬達(dá)及對(duì)速度的要求來(lái)確定絲杠軸承導(dǎo)程;
③ 查看螺母尺寸確定行程及相關(guān)絲杠軸承軸端數(shù)據(jù);
④ 通過負(fù)載及速度分布(加減速)來(lái)確定平均軸向力和轉(zhuǎn)速;
⑤ 通過平均軸向力確定預(yù)壓力;
⑥ 預(yù)期壽命,軸向負(fù)荷,轉(zhuǎn)速確定動(dòng)額定負(fù)荷;
⑦ 基本動(dòng)額定負(fù)荷,導(dǎo)程,臨界轉(zhuǎn)速,DmN值限制確定絲杠軸承外徑及螺母形式;
⑧ 外徑,螺母,預(yù)壓,負(fù)荷確定剛性(機(jī)臺(tái)設(shè)計(jì));
⑨ 環(huán)境溫度,螺母總長(zhǎng)確定熱變及累積導(dǎo)程;
⑩ 絲杠軸承剛性,熱變位確定預(yù)拉力;
? 機(jī)床最高速度,溫升時(shí)間,絲杠軸承規(guī)格確定馬達(dá)驅(qū)動(dòng)扭矩及規(guī)格。
滾珠絲杠的故障現(xiàn)象及維修
因滾珠絲杠傳統(tǒng)系統(tǒng)在數(shù)控機(jī)床這機(jī)構(gòu)中實(shí)際運(yùn)行最為頻繁,各部件經(jīng)常產(chǎn)生機(jī)械磨損和潤(rùn)滑不良,因而,常常出現(xiàn)定位精度下降,反向間隙過大,機(jī)械爬行,軸承磨損嚴(yán)重,噪音過大等故障。當(dāng)這些故障出現(xiàn)時(shí)就要我們對(duì)此做出正確的診斷,才能及時(shí)修復(fù)設(shè)備。滾珠絲杠在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生的故障現(xiàn)象主要可以分為2類,其具體原因如下。
2.1 反向間隙大,定位精度差,加工零件尺寸不穩(wěn)定
滾珠絲杠螺母副及其支撐系統(tǒng)由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行產(chǎn)生的磨損間隙,將直接影響數(shù)控機(jī)床的轉(zhuǎn)動(dòng)精度和剛性。一般故障現(xiàn)象有:反向間隙大、定位精度不穩(wěn)定等。根據(jù)磨損具體產(chǎn)生的位置,故障原因和細(xì)分為一下幾類:
(1) 滾珠絲杠支撐軸承磨損或軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈配的不合適。
(2) 滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙,滾珠磨損。
(3) 滾珠絲杠單螺母副磨損產(chǎn)生間隙。
(4) 螺母法蘭盤與工作臺(tái)沒有固定牢,產(chǎn)生間隙。
2.2 滾珠絲杠副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn),噪音過大
這種故障現(xiàn)象主要是一些認(rèn)為原因,具體如下:
(1)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好。
(2)絲杠絲母潤(rùn)滑不良。
2.3 檢測(cè)與維修
滾珠絲杠所產(chǎn)生的故障是多種多樣的,沒有固定的模式。有的故障是漸發(fā)性故障,要有一個(gè)發(fā)展的過程,隨著使用時(shí)間的增加越來(lái)越嚴(yán)重;有的是突發(fā)性故障,一般沒有明顯的征兆,這種故障是各種不利因素及外界共同作用而產(chǎn)生的。所以通過正確的檢測(cè)來(lái)確定真正的故障原因,是快速準(zhǔn)確維修的前提。
2.4 滾珠絲杠螺母副及支撐系統(tǒng)間隙的檢查維修
當(dāng)數(shù)控系統(tǒng)出現(xiàn)反向誤差大,定位精度不穩(wěn)定,過象限出現(xiàn)刀痕時(shí),首先要檢測(cè)絲杠系統(tǒng)有沒有間隙。檢測(cè)的方法是:用百分表配合鋼球放在絲杠的一端中心孔中,測(cè)量絲杠的軸向串動(dòng),另一塊百分表測(cè)量工作臺(tái)移動(dòng);正反轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠,觀察百分表上反映的數(shù)值,根據(jù)數(shù)值不同的變化確認(rèn)故障部位。
(1)絲杠支撐軸承間隙的檢測(cè)與修理。
如測(cè)量絲杠的百分表在絲杠正反向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)指針沒有擺動(dòng),說(shuō)明絲杠沒有串動(dòng)現(xiàn)象,該百分表最大與最小測(cè)量值之差就是絲杠的軸向串動(dòng)距離。這時(shí),我們就要檢查支撐軸承的背帽是否鎖緊,支撐軸承是否磨損失效,預(yù)加負(fù)荷軸承墊圈是否合適。如果軸承沒有問題,是要從新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈就可以了。如果軸承沒有損壞,需要把軸承更換掉,從新配做預(yù)加負(fù)荷墊圈,再把背帽背緊。絲杠軸向串動(dòng)大小主要在于支撐軸承預(yù)加負(fù)荷墊圈的精度。絲杠安裝精度最理想的狀態(tài)是沒有正反間隙,支撐軸承還要有0.22mm左右的過盈。
(2) 滾珠絲杠雙螺母副產(chǎn)生間隙的檢測(cè)與維修
通過檢測(cè),如果確定故障不是由于絲杠串動(dòng)引起的,那就要考慮是否是絲杠螺母之間產(chǎn)生了間隙,這種情況的檢測(cè)方法幾本跟絲杠檢測(cè)串動(dòng)相同,用百分表測(cè)量與螺母相連的工作臺(tái)上,正 反向轉(zhuǎn)動(dòng)絲杠,檢測(cè)出絲杠與螺母之間的最大間隙,然后進(jìn)行調(diào)整。
方法如圖2所示,調(diào)整墊片4的厚度,使左右螺母1、2產(chǎn)生軸向位移,從而消除滾珠絲杠螺母副間隙和產(chǎn)生預(yù)緊力。
(3)單螺母副的檢測(cè)與維修
對(duì)于單螺母滾珠絲扛,絲桿螺母副之間隙是不能調(diào)整的。
如檢測(cè)出絲杠螺母副存在間隙,首先檢測(cè)絲杠和螺母的螺紋圓弧是否已經(jīng)磨損,如磨損嚴(yán)重,必須更換全套絲杠螺母;如檢查磨損輕微,就可以更換更大直徑的滾珠來(lái)修復(fù)。在修復(fù)時(shí),首先要檢測(cè)出絲杠螺母副的最大間隙,換算成滾珠直徑的增加,然后選配合適的滾珠重新裝備。這樣的維修是比較復(fù)雜,所需時(shí)間長(zhǎng),要求技術(shù)水平高。
(4)螺母法蘭盤與工作臺(tái)連接沒有固定好而產(chǎn)生的間隙
這個(gè)問題一般容易被人發(fā)現(xiàn),因機(jī)床長(zhǎng)期往復(fù)運(yùn)動(dòng),,固定法蘭盤的螺釘松動(dòng)產(chǎn)生間隙,在檢查絲杠螺母間隙時(shí)最好把該故障因素先排除,以免在維修時(shí)走彎路。
(5)滾珠絲杠螺母副運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)、噪音過大等故障的維修
滾珠絲杠螺母副不平穩(wěn)和噪音過大,大部分是由于潤(rùn)滑不良造成的,但有時(shí)也可能因伺服電驅(qū)動(dòng)參數(shù)未調(diào)整好造成的。
2.5 軸承、絲杠螺母副潤(rùn)滑不良
機(jī)床在工作中如產(chǎn)生噪音和振動(dòng),在檢測(cè)機(jī)械傳動(dòng)部分沒有問題后,首先,要考慮到潤(rùn)滑不良的問題,因?yàn)楹芏鄼C(jī)床經(jīng)過多年的運(yùn)轉(zhuǎn),絲杠螺母自動(dòng)潤(rùn)滑系統(tǒng)往往堵塞,不能自動(dòng)潤(rùn)滑。這時(shí),可以在軸承、螺母中加入耐高溫、耐高速的潤(rùn)滑脂就可以解決問題,潤(rùn)滑脂能保證軸承、螺母正常運(yùn)行數(shù)年之久。
2.6 伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)問題
有的機(jī)床在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生振動(dòng)和爬行,往往檢測(cè)機(jī)械部分均無(wú)問題,不管怎樣調(diào)整都不能消除振動(dòng)和爬行。經(jīng)仔細(xì)檢查,發(fā)現(xiàn)伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)增益參數(shù)不適合實(shí)際運(yùn)行狀況。調(diào)整增益數(shù)后,就可消除振動(dòng)和爬行故障。
2.7 滾珠絲杠副的修復(fù)
本文中所用牧野加工中心(機(jī)床型號(hào)MC1210-A60)采用的是雙螺母外循環(huán)滾珠絲杠。由于滾珠絲杠滾道是精度磨削加工成型,所以采用圓柱形油石對(duì)絲杠滾道內(nèi)的局部疲勞點(diǎn)進(jìn)行研磨處理,來(lái)消除疲勞點(diǎn):將螺母拆開,仔細(xì)檢查每個(gè)鋼球,將表面有磨損的鋼球作廢,并用千分尺對(duì)所有的鋼球進(jìn)行測(cè)量,將尺寸變化較大的鋼球作廢,按測(cè)量尺寸購(gòu)買同型號(hào)的鋼球,保證這些鋼球的直徑誤差在0.01mm以內(nèi):修復(fù)回珠插管,將插管凹陷的部分進(jìn)行修復(fù),尤其是插管兩端的 凹陷,會(huì)影響鋼珠循環(huán)滾動(dòng),必須平整流暢。將螺母、鋼球、絲杠滾道用煤油清理干凈。
裝配:剛開始裝配順利,裝配進(jìn)行到最后時(shí),每安裝一粒鋼球都需要反復(fù)慢慢旋轉(zhuǎn)螺母,并輕輕的按鋼球,才能消除鋼球之間的間隙。為了防止鋼球從另一端滾出,可先將滾道一端口堵上,邊旋轉(zhuǎn)邊裝配,裝備時(shí)要仔細(xì)并有耐心,越到最后安裝越困難,直到鋼球裝配完成。
針對(duì)部分小型的滾球絲杠副,如HASS立式加工中心滾珠絲杠副,也可以采用較為簡(jiǎn)易的安裝方法:將鋼珠、螺母、絲杠用煤油清理干凈后,先用甘油將小鋼珠直接粘到絲杠螺母的滾道上,此時(shí)應(yīng)注意:每一列循環(huán)滾道內(nèi)都應(yīng)沾滿鋼珠,而相鄰兩列之間的滾道內(nèi)不允許有鋼珠。然后將插管也裝滿滾珠,并將插管口的滾珠用甘油粘住。將插管加入到絲杠螺母上然后慢慢旋轉(zhuǎn)螺母逐漸將螺母裝配到絲杠上。此方法主要針對(duì)鋼球較小的滾珠絲杠副的安裝,鋼珠過大的話則很難用粘到螺母內(nèi)的滾道上。
2.8 軸向間隙的消除
由于制造和安裝的誤差以及使用磨損,滾珠絲杠副總是存在誤差的。這些誤差對(duì)于滾珠絲杠副的傳動(dòng)精度和剛度都有影響。因此,必須采取措施來(lái)消除軸向間隙和提高軸向剛度。
本文主要采取墊片調(diào)整方式:通過選用不同厚度的墊片在改變兩個(gè)螺母之間的軸向距離,以達(dá)到調(diào)整軸向間隙和預(yù)緊的目的。這種方式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,剛性好,可靠性也好,當(dāng)滾珠絲杠副產(chǎn)生間隙時(shí)能夠及時(shí)更換調(diào)整墊片的厚度來(lái)消除軸向間隙。但精度調(diào)整比較困難,當(dāng)滾道有磨損是不能隨時(shí)消除間隙和改變預(yù)緊程度,只適用于一般精度的滾珠絲杠副。
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