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。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,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,但是由于它的结构简单,安装调试方便,许多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、重型机床以及镗铣床常采用此种方案。但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,或借助仪器调整。
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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。
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滚珠丝杠副是丝杠与螺母间以滚珠为滚动体的丝杠副,是反转运动与直线运动彼此转换的新型装置,其作业原理为在丝杠和螺母上别离加工出圆弧形螺旋槽,这两个圆弧格合起来便形成了螺旋滚道,在滚道内装入滚珠。
当丝杠相对螺母旋转时,滚珠在螺旋滚道内滚动,使二者发作轴向相时运动,为防止滚珠从螺母中滚出来,在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置,使滚珠能回来丝杠螺母之间构成一个闭合回路。
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