机电一体化技术与系统任务2-熟悉滚珠丝杠螺母副课件

1、主讲：杨红霞项目二 机械部件与系统 任务2滚珠丝杠螺母副的结构、原理与实践任务2滚珠丝杠螺母副的结构、原理与实践任务呈现分析十字滑台滚珠丝杠螺母副的作用，它的选用及调试对机电一体化系统的影响。任务书发放，分析要求，资讯资料，制定计划能力目标1. 掌握滚珠丝杠副的工作原理；2. 掌握滚珠丝杠副间隙的调整及施加预紧力的方法；3. 能进行滚珠丝杠副的选型及计算。工作内容1. 制定数控车床进给轴滚珠丝杠副的装配计划，编制工艺文件；2. 进行滚珠丝杠副的装配；3. 进行滚珠丝杠间隙的调整及预紧。主题讲解 一、认识滚珠丝杠螺母副 滚珠丝杆副结构端盖循环 插管循环HMD系列螺母冷却滚珠丝杠在新产品中有一款高

2、速机床用的“HMD系列螺母冷却滚珠丝杠”，该款产品性能最高输送速度达120 m/min，且有以下几个特点：(1)静音、高速：采用新型循环，静音，高速；(2)冷却效果：螺母冷却时，具有与轴芯冷却同等的冷却能力，轴芯冷却与螺母冷却轴的温度基本相同采用螺母冷却时工作台温度比轴芯冷却时低约3 ，提高加工精度；(3)预紧：螺母冷却不会增加滚珠丝杠的预紧力；(4)安装方便：成本低、只需将油管接在法兰盘上即可；(5)精度：减少滚珠丝杠向工作台热传递，保证高精度。思考： 结构及工作原理是什么？丝杠和螺母的螺纹滚道间装有承载滚珠，当丝杠或螺母转动时，滚珠沿螺纹滚道滚动，则丝杠与螺母之间相对运动时产生滚动摩擦，为

3、防止滚珠从滚道中滚出，在螺母的螺旋槽两端设有回程引导装置，它们与螺纹滚道形成循环回路，使滚珠在螺母滚道内循环。滚珠丝杠副属于螺旋传动机构。螺旋传动机构又称丝杠螺母机构，主要用来将旋转运动变换为直线运动，或将直线运动变换为旋转运动。有以传递运动为主的，如机床工作台的进给丝杠，有传递能力为主的，螺旋压力机、千斤顶等，还有调整零件之间相对位置的螺旋传动机构等。 滚珠丝杠螺母副传动特点滚珠丝杠副主要由丝杠、螺母、滚珠、反向器组成，具有传动效率高、运动灵敏平稳、定位精度高、精度保持性好、维护简单等优点，广泛应用于数控机床、自动化设备、测量仪器、印刷包装机械等需要精密路径定位的领域 2. 滚珠丝杠螺母副结

4、构不同结构的滚珠丝杠螺母副主要区别于螺纹滚道法向截形、滚珠循环方式、消除轴向间隙的调整预紧的方法三方面。其中，螺纹滚道的截面形状和尺寸是滚珠丝杠最基本的结构特征。 (a) 单圆弧滚道 (b) 双圆弧滚道图8-2.2 滚道法向截形示意图内循环 插管式外循环二、轴向间隙的调整和预紧 滚珠丝杠副除了对本身单一方向的传动精度有要求外，对其轴向间隙也有严格要求，以保证其反向传动精度。滚珠丝杠副的轴向间隙是承载时在滚珠与滚道型面接触点的弹性变形所引起的螺母位移量和螺母原有间隙的总和。 通常采用双螺母预紧或单螺母（大滚珠、大导程）的方法，把弹性变形控制在最小限度内，以减小或消除轴向间隙，并可以提高滚珠丝杠副

5、的刚度。讨论：识图，分析三种双螺母消除间隙的方法1-螺母 2-垫片 1-螺母 2-圆螺母 3-螺母 4-键图 8-2.6 双螺母垫片调隙式 图8-2.7 螺纹调隙式1、4- 螺母 2-内齿轮（齿数Z1） 3-内齿轮（齿数Z2）图8-2.8 齿差调隙式调整时，先取下内齿轮，将两个螺母相对螺母座同方向转动一定的齿数，然后把内齿轮复位固定。 两个螺母之间产生相应的轴向位移，从而达到调整的目的。当两个螺母按同方向转过一个齿时，其相对轴向位移为： （8-9）式中，Ph为导程。例如：Z1=99，Z2=100，Ph=5mm，则 L=0.5m。齿差调隙式调整精度很高，工作可靠。但结构复杂，加工工艺和装配性能较

6、差，多用于高精度传动。双螺母加预紧力调整轴向间隙时应注意点 预紧力大小要合适，过小不能保证无隙传动，过大将导致驱动力矩增大，效率降低，寿命缩短。预紧力禁忌超过轴向载荷的1/3。 注意减小安装部分及驱动部分的间隙。这些间隙用预紧的方法无法消除，而对传动精度有直接影响。 三、基本选型及防护滚珠丝杠螺母副由专业厂家生产，具有标准系列。使用时可根据滚珠螺旋副的负载、速度、行程、精度和寿命等条件进行选型。1 精度选择国家标准GB/T17587.3-1998将滚珠丝杠分为定位滚珠丝杠副（P型）和传动滚珠丝杠副（T型）两大类。滚珠丝杠的精度等级共分七个等级，即1、2、3、4、5、7、10级，1级精度最高，依

7、此降低。标准中规定了滚珠丝杠螺母副螺距公差和公称直径变动量的公差，还规定了各精度等级的滚珠螺旋副行程偏差和行程变动量。2. 滚珠丝杠螺母副支承方式选择合适的支承方式，能保证滚珠丝杠螺母副的刚度和精度。滚珠丝杠螺母副的支承按其限制丝杠的轴向窜动情况，分为三种形式，如表8-2.1所示。一般情况下，应将固定端作为轴向位置的基准，尺寸链和误差计算都由此开始。并尽可能以固定端为驱动端。3. 制动方式选择由于滚珠丝杠螺母副传动效率高，又无自锁能力，故需安装制动装置以满足其传动要求，特别是当其处于垂直传动时。制动方式很多，可以采用具有刹车作用的制动电机、摩擦制动器、超越离合器等。图8-2.9为数控卧式铣镗床

8、主轴箱进给丝杠的制动装置示意图，采用的是摩擦制动器。 1-步进电动机 2-减速齿轮 3-摩擦离合器 4-压簧 5-电磁铁线圈6-滚珠丝杠 7-主轴箱图8-2.9进给丝杠制动装置示意图原理：当机床工作时，电磁铁线圈5通电吸住压簧4，脱开摩擦离合器3。此时步进电动机1接受指令脉冲，将旋转运动通过减速齿轮2传动，滚珠丝杠6旋转，转换为主轴箱7垂直方向移动。当加工完毕，或中间停机时，步进电动机1、电磁铁线圈5同时断电，在压簧的作用下，摩擦离合器3被压紧，使滚珠丝杠不能自由转动，则主轴箱不会因自重下滑。 4. 润滑及密封润滑剂能提高滚珠丝杠副的耐磨性和传动效率。润滑剂分为润滑油、润滑脂两大类。润滑油为一

9、般机油或90180号透平油或140号主轴油，可通过螺母上的油孔将其注入螺纹滚道；润滑脂可采用锂基油脂，加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间里。滚珠丝杠副在使用时常采用一些密封装置进行防护，以防止杂质和水进入丝杠，造成摩擦或损坏。对预计会带进杂质之处使用波纹管（如图8-2.10 a图右侧所示）或伸缩管（图8-2.12 a图左侧所示），以完全盖住丝杠轴。对螺母，应将其两端进行密封，图8-2.12 b图所示，密封防护材料必须具有防腐蚀和耐油性。(a) 丝杠密封 (b) 螺母端部密封图8-2.10 丝杠螺母副密封讨论及丝杠螺母装调方案制定（与任务3一起调试设备）理论知识检验选择1.(1.00分) 滚珠丝杠

10、副按其使用范围及要求分为六个等级精度，其中C级精度最高。 (A)对(B)错 2.(1.00分) 滚珠丝杠副的基本导程Lo减小，可以_。(A)提高精度(B)提高承载能力 (C)提高传动效率(D)加大螺旋升角3.(1.00分) 脉冲当量是_。(A)相对于每一脉冲信号，传动丝杠所转过的角度 (B)相对于每一脉冲信号，步进电机所回转的角度 (C)脉冲当量乘以进给传动机构的传动比是机床部件的位移量 (D)对于每一脉冲信号，机床运动部件的位移量 4.滚珠丝杠副消除轴向间隙的目的主要_。(A)减少摩擦力矩(B)提高反向传动精度(C)提高使用寿命(D)增大驱动力矩5.滚珠丝杠内循环结构，反向器数应比滚珠圈数少1。 (A)对(B)错 6滚珠丝杠螺母副结构类型有两类：外循环插管式和( )A.内循环插管式 B.外循环反向器式 C.内、外双循环 D.内循环反向器式 7滚珠丝杆不能自锁。（） (A)对(B)错 8. 在滚珠丝杠副中，预紧调整是为了消除其（ ）A径向间隙 B轴向间隙预应力A和B9. 滚珠丝杠副的基本导程指丝杠相对于螺母旋转2弧度时，螺母上基准点的（ ）A径向位移