随着市场对大型机床需求的不断升1.docx
《随着市场对大型机床需求的不断升1.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《随着市场对大型机床需求的不断升1.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
随着市场对大型机床需求的不断升1
随着市场对大型机床需求的不断升温，高精度、高负载的滚珠丝杠也已成为驱动部件的主流。
而向更高端继续发展的途中，产品已经不再是衡量制造商好坏的唯一标准，用户将服务提到了新的高度。
滚珠丝杠由于其独特优势，目前已被广泛应用于各种工业设备、精密仪器和精密数控机床中。
尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛应用，极大地推动了机床行业的数控化发展。
要了解滚珠丝杠在机床中的应用，首先要了解其在机床中所起到的作用。
首先，滚珠丝杠可以实现运动的变换，将旋转运动变为运动部件的直线运动，这是大多数的使用场合，也有时称为正运转；其次，就是高效率地将直线运动变为旋转运动；另外，可以实现力的放大，将较小的旋转力（扭矩）放大成为较大的直线运动的推力。
关键词：
滚珠丝杠
1滚珠丝杠结构…………………………………………………………………1
1.1滚珠丝杠副的种类与结构…………………………………………………1
1.2滚珠丝杠副的结构参数……………………………………………………2
1.3滚珠丝杠副的结构特点……………………………………………………2
1.4滚珠丝杠副的安装支撑方式………………………………………………3
2滚珠丝杠副的主要尺寸参数……………………………………………4
3滚珠丝杠维护…………………………………………………………………5
3.1轴向间隙的调整……………………………………………………………5
3.2支撑轴承的定期检查………………………………………………………6
3.3滚珠丝杠螺母副的防护……………………………………………………6
3.4滚珠丝杠螺母副的润滑……………………………………………………6
3.5滚珠丝杠螺母副的使用……………………………………………………6
3.6滚珠丝杠螺母的加工过程…………………………………………………6
4丝杠………………………………………………………………………………13
4.1丝杠的功用、分类及结构特点……………………………………………13
4.2丝杠的精度要求……………………………………………………………13
4.3丝杆加工的基本工艺路线…………………………………………………14
4.4丝杠加工工艺主要问题分析………………………………………………14
5滚珠丝杠副的安装…………………………………………………………16
5.1滚珠丝杠副的安装方式…………………………………………………16
5.2滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项…………………………………16
6滚珠丝杠副的预压方式…………………………………………………17
6.1双螺母预压方式…………………………………………………………17
6.2单螺母预压方式…………………………………………………………17
毕业设计小结……………………………………………………………………12
参考文献…………………………………………………………………………13
致谢………………………………………………………………………………14
1、滚珠丝杠结构
一、滚珠丝杠副的种类与结构
滚珠丝杠螺母副：
是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。
工作原理是：
当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图1和图2
1—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧
图1滚珠丝杠副图2螺纹滚道型面
按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。
1内循环式
内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。
如图3。
在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。
一般在同一螺母上装有2—4个反向器，并沿螺母圆周均匀分布。
优缺点：
滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但制造精度要求高。
图3内循环示意图1—凸键2、3—反向键
2外循环式
外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。
如图4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。
优缺点：
结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。
图4外循环示意图
（a）螺旋槽式：
1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠
（b）插管式：
1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道
二、滚珠丝杠副的结构参数
滚珠丝杠副的主要参数有：
公称直径D、导程L和接触角β。
1公称直径D：
是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。
它与承载能力直接有关，常用范围为30—80mm，一般大于丝杠长度的1/35—/30。
2导程L：
导程的大小要根据机床加工精度的要求确定，精度高时，导程小一些；精度低时，导程大些。
但导程取小后，滚珠直径将取小，使滚珠丝杠副的承载能力下降；若滚珠直径不变，导程取小后，螺旋升角也小，传动效率将下降。
因此，一般地，导程数值的确定原则是：
在满足加工精度的条件下尽可能取得大一些。
三、滚珠丝杠副的结构特点
1摩擦因素小，传动效率高。
滚珠丝杠副的传动效率可达0.92—0.96，比常规的丝杠螺母副提高3—4倍。
因此，功率消耗只相当于常规丝杠的1/4—1/3。
2可预紧消隙。
给予适当预紧，可消除丝杠和螺母的间隙，反向运动时无死区，定位精度高，刚度好。
3运动平稳，低速时不易出现爬行现象，传动精度高。
4运动具有可逆性。
可以从旋转运动转换为直线运动，也可以从直线运动转换为旋转运动，即丝杠和螺母均可以作为主动件。
5磨损小，使用寿命长。
6所需传动转矩小。
7制造工艺复杂。
滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度要求高，表面粗糙度要求也高，故制造成本高。
8不能自锁。
特别是对于垂直丝杠，由于处于重惯性力的作用，常需添加辅助制动装置。
四、滚珠丝杠副的安装支撑方式
为提高传动刚度，滚珠丝杠合理的支撑结构及正确的安装很重要一般采用高刚度的止推轴承支撑结构，以提高滚珠丝杠的轴向承载能力。
图5
（a）一端装止推轴承（固定-自由式）。
其承载能力小，轴向刚度低，仅适用于短丝杠，如用于数控机床的调整环节或升降台式数控机床的垂直坐标中。
（b）一端装止推轴承，另一端装深沟球轴承（固定-支承式）。
当滚珠丝杠较长时，一端装止推轴承固定，另一端由深沟球轴承支承。
为了减小丝杠热变的影响，止推轴承的安装位置应远离热源（如液压马达）。
（c）两端装止推轴承。
。
将止推轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，有助于提高传动刚度。
但这种安装方式对热伸长较为敏感。
（d）两端装双重止推轴承及深沟球轴承（固定-固定式）。
为了提高刚度，
丝杠两端采用双重支承，如止推轴承和深沟球轴承，并施加预紧拉力。
这种结构形式，可使丝杠的热变形能转化为止推轴承的预紧力。
2、滚珠丝杠副的主要尺寸参数
滚珠丝杠副的主要尺寸参数如图4-17所示，在GB/T17587.2-1998（等效于国际标准ISO/DIS3408-2-1991）中对公称直径和基本导程已作了规定。
（1）公称直径d0。
指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠中心的圆柱直径。
系列尺寸：
6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100,125,160，200。
（2）基本导程l0。
丝杠相对于螺母转过一周时螺母基准点的轴向位移。
系列尺寸：
1，2.5,3,4,5,6，8，10，12，16，20，25，32，40。
（3）行程l。
丝杠相对于螺母转过某一任意角度时螺母基准点的轴向位移。
（4）滚珠直径db。
一般取db≈0.6l0。
此外，还有丝杠螺纹大径d、小径d1和螺纹全长l，螺母螺纹大径D和小径D1等。
4.滚珠丝杠副的轴向间隙调整和预紧方法
（1）单螺母式。
采用单螺母的滚珠丝杠副的轴向间隙调整比较困难，目前采用的有两种：
①变导程螺母法，滚珠螺母体内的两列滚珠之间在轴向制作一个导程突变量△l0，使两列滚珠产生轴向错位而实现预紧；②增大滚珠直径法，采用滚珠直径与滚道直径相等或略微大于几个微米，实现无间隙或预紧的目的。
（2）双螺母式。
总的调整方法是安装时设法改变两个螺母的相对轴向距离，使各自的滚珠紧靠到滚道的不同侧面上，从而消除滚珠丝杠副的轴向间隙。
根据结构可分为齿差预紧式、垫片（端盖）预紧式、螺旋预紧式三种。
5.滚珠丝杠副的精度等级和标注方法
（1）滚珠丝杠副的精度等级。
我国滚珠丝杠副的精度标准几经修订，目前采用的部标JB3162.2-91等效国际标准ISO3408-31992，将滚珠丝杠副的精度等级分为1，2，3，4，5，7，10共七个等级，T1级精度最高，依次递减，T10级最低。
一般精度要求时用T4、T5级，较高精度要求时采用T3级，T7、T10级用在精度要求不高而要求传动效率高的场合。
（2）滚珠丝杠副的标注方法。
滚珠丝杠副根据其结构、规格、精度和螺纹旋向等特征，用汉语拼音字母、数字和文字按下列格式进行标注：
□□□△△□-□-□△
精度等级
类型
负载钢球圈数
螺纹旋向（右旋不标）
公称导程
公称直径
结构特征，见表1
预紧方式，见表1
循环方式，见表1
表1滚珠丝杠副的旋向、预紧、循环及结构特征的代号
项目
代号
项目
代号
结构特征
导珠管埋入式
M
单螺母
变导程预紧
B
导珠管凸出式
T
预
增大钢球直径预紧
Z
内循环方式
浮动式
F
紧
无预紧
W
固定式
G
方
双螺母
齿差预紧
C
外循环方式
插管式
C
式
螺帽预紧
L
螺纹旋向
左旋（右旋不标）
LH
垫片预紧
D
3、滚珠丝杠维护
一、轴向间隙的调整
为了保证滚珠丝杠副的反向传动精度和轴向刚度，必须消除轴向间隙。
除个别用单螺母消除间隙外，滚珠丝杠螺母副常用双螺母预紧消隙。
其原理是：
利用两个螺母的相对轴向位移，使两个滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋轨道的两个相反侧面上，用这种方法消除间隙时，应注意预紧力不能过大，预紧力过大会使空载力矩增加，从而降低传动效率，缩短使用寿命。
因此，一般需要经过多次调整，以保证既能消除间隙又能灵活运转。
调整时除螺母预紧外，还应特别注意使丝杠安装部分和驱动部分的间隙尽可能小，并且具有足够的刚度。
1如图6，为双螺母垫片调隙式，改变垫片的厚度，使内外两个螺母产生轴向相对位移。
图6双螺母垫片调隙式结构
优缺点：
这种调隙方式能精确地调整预紧量，结构简单，刚度高，工作可靠，但调整不方便，滚道磨损时不能随时进行调整。
2如图7，为螺纹调隙式，转动调整螺母1，使螺母2产生轴向位移。
图7双螺母螺纹调隙式结构1、2—锁紧螺母
优缺点：
这种调隙方式结构简单，调整方便，滚道磨损时可随时进行调整，但预紧量不很准确。
3如图8，为齿差调隙式，通过调整螺母端头上的外齿相对内齿的啮合角度来消除间隙。
图8双螺母齿差调隙式结构
优缺点：
这种调隙方式能精确微调预紧量，工作可靠，滚道磨损时调整方便。
但结构复杂，用于需获得准确预紧力的精密定位系统。
二、支撑轴承的定期检查
定期检查丝杠支撑与床身的连接是否损坏，以及导轨间的平行度是否保持在允许误差范围内，如有上述问题，要及时坚固松动部位，更换支撑轴承或调整丝杠对导轨的平行度。
三、滚珠丝杠螺母副的防护
1若滚珠丝杠副在机床上外露，则应采用防护罩防护：
用螺旋弹簧钢带套管、伸缩套管、锥形套管、折叠式的塑料或人造革等形式的防腐蚀及耐油的防护罩。
2如果滚珠丝杠副处于隐蔽的位置，则可采用密封圈对螺母进行密封，密封圈厚度为螺母的2—3倍，装在滚珠螺母的两端。
密封圈有接触式和非接触式两种。
四、滚珠丝杠螺母副的润滑
可用润滑剂来提高耐磨性和传动效率，润滑剂可分润滑油和润滑脂两大类。
1润滑油：
为一般机油或90号—180号透平油、140号或N15主轴油，通过壳体上的油孔注入螺母的内部。
2润滑脂：
一般采用锂基润滑脂，通常加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内。
五、滚珠丝杠螺母副的使用
滚珠丝杠螺母副在使用时应注意：
1滚珠螺母应在有效行程内运行，必要时，在行程两端配置限位装置，以避免螺母行程脱离丝杠轴而使滚珠脱落；
2滚珠丝杠副由于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向时，必须防止传动停止或电动机失电后，因部件自重而产生的逆传动。
3滚珠丝杠螺母副的正常工作环境温度范围为－60——60度。
六、滚珠丝杠螺母的加工过程
（1）下料：
直径50mm长度44mm的圆柱体
要求：
球化退火HB179—207球状珠光体2—4级
（2）车：
（3）座镗：
上螺纹芯轴；钻、铰3个直径为10mmH8孔符图、棱边倒角
（4）铣：
扁平面、棱边、倒角1*45
（5）钳：
1做各孔符图;2去滚道扣头
（6）热处理：
1盐炉淬火，HRC58—62；2清洗；3氧化
（7）钳：
清除盐渣，丝锥过螺纹孔
（8）内磨：
四抓卡（法兰）磨内孔
（9）外磨：
1上锥芯轴；2磨各外圆；3靠磨小端面及法兰内端面
（10）平磨；磨大端面及扁平面见光
（11）螺磨：
四爪卡（法兰）磨滚道
（12）钳：
修磨
数控加工工序卡片
数控加工工序卡片
产品名称代号
零件名称
零件图号
法兰螺母
工艺序号
程序编号
夹具名称
夹具编号
使用设备
车间
1
O0001
三抓卡盘
工步号
工步作业内容
加工面
刀具号
刀具规格
主轴转速
进给速度
切削深度
备注
001
车端面
端面
1
45°外圆刀
1000
100
1.2
002
粗车外圆
外圆
1
45°外圆刀
1000
200
3
003
精车外圆
外圆
1
45°外圆刀
1000
200
＜1
根据粗车留量定
004
退刀槽
2
600
20
0．5
005
镗内孔
内孔
3
60°内孔刀
600
60
1.5
006
镗密封槽
内孔
3
60°内孔刀
600
60
1．5
007
挑螺纹
内孔
4
3.175圆弧刀
120
0.1～0.4
由刀刃与工件接触的多少定吃刀量
程序编辑：
O0001
N0010M03S1000
N0020T11M08G00X53Z10
N0030Z3
N0040G94X15Z1.2F100
N0050Z0
N0060M03S550M08G00X165Z10M00
N0070M03S900
N0080G00X47Z2
N0090G01Z-32F160
N0100G00X48Z2
N0110G90X44Z-32F200
N0120X41
N0130X38
N0140X35
N0150X32
N0160X29
N0170G01X26.2Z0F1000
N0180X28.2W-1F30
N0190G00Z2
N0200G01Z-22F200
N0210X28.4
N0220Z-32
N0230X46.2
N0240X48.2W-1F30
N0250G00X60Z60
N0260M03S600T22M08G00X30Z-30
N0270G01X27.4Z-32.5
N0280X30Z-30
N0290G00X60Z60
N0300M03S600T33M08G00X17.2Z2
N0310G01Z-43F60
N0320G00X16Z2
N0330G90X18.7Z-4.6F60
N0340X20.2
N0350X21.7
N0360G01X24Z0F800
N0370X22W-1F30
N0380Z-4.6F60
N0390X19.2F100
N0400X17.2W-1F30
N0410G00Z60
N0420M03S150T44M08G00X16.5Z2
N0430G92X17.6Z-40P5
N0440X17.6
N0450X17.8
N0460X18.
N0470X18.2
N0480X18.4
N0490X18.6
N0500X18.6
N0510X18.8
N0520X18.9
N0530X19.
N0540X19.1
N0550X19.2
N0560X19.3
N0570X19.3
N0580X19.3
N0590X19.4
N0600X19.4
N0610X19.5
N0600X19.5
N0600X19.5
N0600G00Z100M05M09
N0600X120
N0600M30
掉头：
O0002
N0010M03S1000
N0020T11M08G00X53Z10
N0030Z3
N0040G94X15Z1.2F100
N0050Z0
N0060G01X46.2Z0F1000
N0070X48.2W-1F30
N0080G00Z2
N0090G01Z-12F200
N0100G00X60Z60
N0110M03S600T33M08G00X16Z2
N0120G92X18.7Z-4.6F60
N0130X20.2
N0140X21.7
N0150G01X24Z0F800
N0160X22W-1F30
N0170Z-4.6F60
N0180X19.2F100
N0190X17.2W-1F30
N0200G00Z120M05M09
N0210M30
O0003
G90G54G00X12Y0S2000M03
Z20M08
G81X12Y0Z-2R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G55G00X12Y0S2000M03
Z20M08
G81X12Y0Z-8.5R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G56G00X12Y0S2000M03
Z20M08
G81X12Y0Z-8R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G54G00X18.67Y0S2000M03
Z20M08
G81X18.67Y0Z-2R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G55G00X18.67Y0S2000M03
Z20M08
G81X18.67Y0Z-8.5R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G56G00X18.67Y0S2000M03
Z20M08
G81X18.67Y0Z-8R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G54G00X25.33Y0S2000M03
Z20M08
G81X25.33Y0Z-2R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G55G00X25.33Y0S2000M03
Z20M08
G81X25.33Y0Z-8.5R2F70
G00Z50M03
M09
M00
G90G56G00X25.33Y0S2000M03
Z20M08
G81X25.33Y0Z-8R2F70
G00Z80Y110M03
M09
M30
O0004
G90G57G00X0Y0Z0S800M03
Z-2
G01X-50F200
G00X0Y0Z0
Z-4
G01X-90F200
G00Z90Y110M05
M00
G90G57G00X0Y0Z0S800M03
Z-6
G01X-50F200
G00X0Y0Z0
Z-8
G01X-90F200
G00Z90Y110M05
M30
O0005
T01
G30G91Y0Z0
M06
G90G58G00X0Y0S2000M03
G43H01Z6
Z20M08
G81X0Y0Z-2R2K0F70
G16G17X38Y0
Y45
Y135
Y180
Y225
Y315
M05M09
T02
G30G91Y0Z0
M06
G90G58G00X0Y0S2000M03
G43H02Z6
Z20M08
G81X0Y0Z-2R2K0F70
G16G17X38Y0
Y45
Y135
Y180
Y225
Y315
M05M09
G28Z0
M30
O0006
G90G59G00X0Y-1Z0S3000M03
G01X80F1000
Y-12
X0
G00Z80M05
M00
G90G59G00X0Y-1Z0S3000M03
G01X80F1000
Y-12
X0
G00Z80Y110M05
M30
4、丝杠
一、丝杠的功用、分类及结构特点
1丝杠的功用
丝杠是将旋转运动变成直线运动的传动副零件，它被用来完成机床的进给运动。
机床丝杠不仅要能传递准确的运动，而且还要能传递一定的动力。
所以它在精度、强度以及耐磨性各个方面，都有一定的要求。
2丝杠的分类
机床丝杠按其摩擦特性分：
滑动丝杠滚珠丝杠
丝杠滚动丝杠
静压丝杠滚柱丝杠
按其使用性能要求分：
不淬硬丝杠
丝杠
淬硬丝杠
按其精度要求分：
普通丝杠
丝杠
精密丝杠
3丝杠结构的工艺特点
丝杠是细而长的柔性轴，它的长径比往往很大，一般都在20～50左右，刚度很差。
加上其结构形状比较复杂，有要求很高的螺纹表面，又有阶梯及沟
槽，因此，在加工过程中，很容易产生变形。
这是丝杠加工中影响精度的一个主要矛盾。
二、丝杠的精度要求
1精度等级按丝杠的螺纹精度标准分，国家有标准。
2具体指标有：
（1）单个螺距允差
（2）中径圆度允差；
升级会员 