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滚珠螺杆在数控机床上的应用

时间:2015-05-30      阅读:786

一、滚珠螺杆的安装

    数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度,除了加强螺杆螺母本身的刚度之外,滚珠螺杆正确的安装及其支承的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座及支承座都应具有足够的刚度和精度。通常都适当加大和机床结合部件的接触面积,以提高螺母座的局部刚度和接触强度,新设计的机床在工艺条件允许时常常把螺母座或支撑座与机床本体做成整体来增大刚度。

    为了提高支承的轴向刚度,选择适当的滚动轴承也是十分重要的。国内目前主要采用两种组合方式。一种是把向心轴承和圆锥轴承组合使用,其结构虽简单,但轴向刚度不足。另一种是把推力轴承或向心推力轴承和向心轴承组合使用,其轴向刚度有了提高,但增大了轴承的摩擦阻力和发热而且增加了轴承支架的结构尺寸。近年来国内外的轴承生产厂家已生产出一种滚珠螺杆轴承,这是一种能够承受很大轴向力的特殊向心推力球轴承,与一般的向心推力球轴承相比,接触角增大到60°增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高了两倍以上,而且使用极为方便,产品成对出售,而且在出厂时已经选配好内外环的厚度,装配时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧,就能获得出厂时已经调整好的预紧力。

    滚珠螺杆的安装方式通常有以下几种:

(1)双推-自由方式  丝杆一端固定,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杆----优点:较易组装,几何精度影响较小,适用于短螺杆和垂直螺杆;缺点:作用点间距离较小,刚性较差。

(2)双推-支承方式  丝杆一端固定,另一端支承。固定端轴承同时承受轴向力和径向力;支承端轴承只承受径向力,而且能作微量的轴向浮动,可以避免或减少螺杆因自重而出现的弯曲。同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。

(3)双推-双推方式  丝杆两端均固定。固定端轴承都可以同时承受轴向力和径向力,这种支承方式,可以对螺杆施加适当的预拉力,提高螺杆支承刚度,可以部分补偿螺杆的热变形。其优点是:作用点间的距离较大,刚性较佳;缺点:较易受组合零件几何精度影响。

(4)采用螺杆固定、螺母旋转的传动方式。此时,螺母一边传动、一边沿固定的螺杆作轴向移动:由于螺杆不动,可避免受临界转速的限制,避免了细长滚珠螺杆高速运转时出现的种种问题。螺母惯性小、运动灵活,可实现的转速高。此种方式可以对螺杆施加较大的预拉力,提高螺杆支承刚度,补偿螺杆的热变形。

二、滚珠螺杆螺母的防护和润滑

(1)滚珠螺杆副的防护

    滚珠螺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。如果滚珠螺杆副在机床上外露,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。如果滚珠螺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,其内孔做成与螺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,其内孔与螺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。

(2)滚珠螺杆副的润滑

    润滑剂可提高耐磨性及传动效率。润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般为全损耗系统拥有;润滑脂一般加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内,而润滑油则经过壳体上的油孔注入螺母的空间内。每半年对滚珠螺杆上的润滑脂更换一次,清洗螺杆上的旧润滑脂,涂上新的润滑脂。用润滑油润滑的滚珠螺杆副,可在每次机床工作前加油一次或根据工作要求定时加油。

三、滚珠螺杆在使用时的注意事项

    滚珠螺杆为精密的机械零件组装,所以在使用时需注意下列事项:

(1)因为滚珠螺杆的摩擦很小,如果将没有施加预压的螺杆垂直放置时,螺母会因自重而从螺杆轴上脱落下来,所以垂直使用时,请千万小心。如果螺母脱落螺杆,滚珠会脱落。另外,循环导管等滚珠循环部也有损坏的危险。若螺母从螺杆上脱落,请与售后技术人员联络。

(2)因滚珠丝杆螺母的循环部突出在螺母的外部,请注意不可敲击和碰撞。

(3)请不要把径向负荷,力矩负荷直接加到滚珠螺杆上。如果作用有径向负荷,力矩负荷,会使螺杆的使用寿命极度降低或导致螺杆运转不顺畅。

(4)将螺杆同其它机械零件组合安装时,请不要把螺母从螺杆上取出。如果万一必须分开时,请使用比螺杆沟槽低径小1mm的套管作为辅助制具,将螺母和滚珠一同取下,同时注意不要让滚珠脱落。

(5)滚珠螺杆的螺纹沟槽是经过淬火和研磨加工的,如果将外部零部件强行打入螺杆轴或螺母边沿时,滚动沟槽上回产生压痕,所以安装零部件时,请注意不要对螺杆或螺母施加过分外力。

(6)如果滚珠螺杆两端的支撑中心轴线和螺母的中心不同心时,则会对滚珠螺杆产生过分的摩擦阻力,从而产生扭矩增大,发热等现象。使滚珠螺杆出现早期的磨损,大大缩短其使用寿命。因此,安装时一定要校正螺杆的“三点一线”。另外,安装完成后请一定要转动螺杆,使螺母在螺杆的有效行程上移动,确认是否有干涉等异常现象。

(7)在螺杆两端加装防撞器,以避免运转超过行程极限而损伤滚珠

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