滚珠丝杆副的装配调整

数控机床滚珠丝杆副的装配调整

2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整

学习目标

1.滚珠丝杆副的传动特点及应用。

2.滚珠丝杆副的支承和支承轴承的配合。3.滚珠丝杆副的装配工艺。2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整一、滚珠丝杠副的装配调整1．滚珠丝杠副的传动特点及应用

（1）结构原理

滚珠丝杠副是回转运动与直线运动相互转换的新型传动装置。图1-1滚珠丝杠副的内循环方式

1—丝杠2—螺母

3—滚珠4—返向器2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整（2）传动特点1）传动效率高，摩擦损失小。（效率-0.92~0.96，比普通提高3~4倍、普通-0.2~0.4）2）传动转矩小，传动平稳，无爬行现象，传动精度高，同步性好。3）有可逆性，可以将旋转运动转换成直线运动；也可以将直线运动转换成旋转运动，即丝杠和螺母均可以作为主动件。4）施加适当预紧力，可消除丝杠和螺母的间隙，从而提高刚性，消除反向时的空程死区，提高定位精度和重复定位精度。5）磨损小，使用寿命长，精度保持性好。6）制造工艺复杂，滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度高，对表面粗糙度的要求低，制造成本高。7）不能自锁，特别是在用于升降的场合，由于重力作用，下降时当传动切断后，不能停止运动，故常需在传动系统中增加制动装置。2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整（3）滚珠丝杠副的应用表1－1滚珠丝杠副在机床上的应用应用方面采用滚珠丝杠的目的用途举例数控机床1．滚珠丝杠副的传动效率高，使机床进给机构的起动转矩和运动转矩大大减小，以适应采用小容量的步进电动机2．滚珠丝杠副的进给精度高，可满足数控机床移动部件的正确定位和均匀位移的要求3．滚珠丝杠副的工作寿命长，可使数控机床长期工作仍保持精度不变4．滚珠丝杠副经预紧后进给刚度高数控铣床、车床、镗床、磨床、及自动换刀的自动机床、数控电加工机床精密机床2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整应用方面采用滚珠丝杠的目的用途举例精密机床1．滚珠丝杠副的进给精度高，可满足数控机床移动部件的正确定位和均匀位移的要求2．滚珠丝杠副的工作寿命长，可使数控机床长期工作仍保持精度不变3．滚珠丝杠副经预紧后进给刚度高精密车床、坐标镗床、齿轮磨床、螺纹磨床、坐标磨床、电加工机床等精密机床的工作台、头架、滑座的进给丝杠副一般机床滚珠丝杠副传动效率高，运转轻快，可减轻操作者劳动强度镗床、铣床升降台的升降丝杠副利用滚珠丝杠副运动可逆性、将直线运动转换为旋转运动液压仿形铣床工作台进给丝杠副利用滚珠丝杠的运动同步性，保证运动平稳双柱横梁式镗床、龙门创床，龙门铣床、立式车床等机床的横梁升降丝杠副2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整二、数控车床的进给传动系统1．进给传动副的作用

数控车床的进给运动采用无级调速的伺服驱动方式，伺服电动机经过进给运动系统将动力和运动传动给工作台等运动执行部件。直接将伺服电动机与滚珠丝杠连接，滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转换为直线运动。2．数控车床对进给传动机构的要求

由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象，被加工工件的最终位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。摩擦阻力小、传动精度和传动刚度高、传动零件的惯量小、系统具有适度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便。3．滚珠丝杠副

普通丝杠副采用滑动摩擦，滚珠丝杠副采用滚动摩擦。因此，滚珠丝杠副的传动要比普通丝杠副灵敏且传动效率高。2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整（1）滚珠丝杠副的循环方式内循环和外循环图1-2滚珠丝杠副的内循环方式

1—丝杠2—螺母

3—滚珠4—返向器图1-3滚珠丝杠副的外循环方式

1—弯管2—压板3—丝杠

4—滚珠5—螺纹管道2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整（1）滚珠丝杠副的循环方式滚珠丝杠副的结构与滚珠的循环方式有关，按滚珠在整个循环过程中与丝杠表面的接触情况，滚珠丝杠可分为内循环和外循环两种方式。1）内循环方式如图1-2所示，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。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。图1-2滚珠丝杠副的内循环方式

1—丝杠2—螺母

3—滚珠4—返向器2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整2)外循环方式外循环方式中的滚珠在循环返回时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。如图1-3所示插管式外循环，弯道1两端插入与螺纹滚道5相切的两个孔内，弯道两端部引导滚珠4进入弯管，形成一个循环回路，再用压板2和螺钉将弯管固定。图1-3滚珠丝杠副的外循环方式

1—弯管2—压板3—丝杠

4—滚珠5—螺纹管道2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整（2）滚珠丝杠螺母副的预紧方法预紧方法的基本原理都是使两个螺母产生轴向位移，以消除它们之间的间隙和施加预紧力。

图1-4垫片调整方式这种调整方法具有结构简单可靠、刚性好和装卸方便等优点，但调整较费时间，很难在一次修磨中完成调整2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整图1-5所示的结构是利用螺纹来调整实现预紧的结构图1-6齿差式调整间隙结构图1-5螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副1、5—螺母2—返向器3—垫圈4—锁紧螺母图1-6所示为双螺母齿差式调整间隙结构这种调整的方式的结构复杂，但调整方便，通过简单的计算便可获得精确的调整量，可实现定量精密微调，是目前应用较广的一种结构这种调整的方式的结构复杂，但调整方便，通过简单的计算便可获得精确的调整量，可实现定量精密微调，是目前应用较广的一种结构。2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整2．滚珠丝杠副的支承和支承轴承的配合（1）支承方式1）一端装角接触球轴承。这种安装支承方式只适合于短丝杠。它承载能力小，轴向刚度低，一般用于数控机床的调整环节或小规格升降台铣床的垂直坐标中。2）一端装组合式角接触球轴承，另一端为深沟球轴承一般用于要求中等速度的回转轴中。3）两端装深沟球轴承一般用于中等速度回转及轴向载荷较小的轴中。4）两端装角接触球轴承适用于高速度、高精度回转坐标轴中。2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整图1－7滚珠丝杠的支承方式2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整2）支承轴承的配合公差表1－2支承方法与推荐配合2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整3．滚珠丝杠副的装配工艺图1－8丝杠垂直方向与导轨的平行度误差图1－9丝杠水平方向与导轨的平行度误差2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整图1－10轴承座孔轴心线与导轨的平行度误差（垂直方向）图1－11轴承座孔轴心线与导轨的平行度误差（水平方向）2021/6/27轴组的装配

一、滚动轴承游隙的调整（参阅精密轴承装配讲义）二、滚动轴承的预紧1)成对使用角接触球轴承的预紧。图1-1数控机床滚珠丝杆副的装配调整

2成对安装角接触球轴承2021/6/27轴组的装配

图1-13用垫圈预紧数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整图1-14测量滚动轴承外圈径向圆跳动滚动轴承检测方法2021/6/27数控机床滚珠丝杆副的装配调整滚动轴承检测方法图1-15测量内圈径向圆跳动2021/6/27轴组的装配

1.装配件误差的检查方法(1)轴承外圈径向圆跳动量检测如图1-14所示，测量时，转动外圈并沿百分表方向压迫外圈，百分表的最大读数则为外圈最大径向圆跳动量。

(2)滚动轴承内圈径向圆跳动测量如图1-15所示，测量时外圈固定不转，内圈端面上加以均匀的测量负荷F(不同于滚动轴承实现预紧时的预加负荷)，旋转内圈一周以上，便可测得内圈内孔表面的径向圆跳动量及其方向。数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27滚珠丝杠副的装配3.滚珠丝杠螺母副间隙调整方法图1-16滚珠丝杠螺母副的间隙调整机构数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27滚珠丝杠副的装配(1)垫片调隙式如图1-16a所示，调整垫片3的厚度，从而改变螺母1、2之间的距离，以达到消除间隙，并产生一定的预紧力的目的。(2)螺纹调隙式如图9-16b所示，左螺母1固定于螺母座上，右螺母2的外圆上有螺纹，转动圆螺母4时，可调整螺母之间轴向之间隙和进行预紧，然后用螺母4右边的圆螺母锁紧。(3)齿差调隙式如图9-16c所示两螺母1、2的端部加工有圆柱齿轮z1、z2。

数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27图1-17滚珠丝杠常用支承方式数控机床滚珠丝杆副的装配调整滚珠丝杆常用支承方式2021/6/27滚珠丝杠常用支承方式

(1)一端装推力轴承如图9-17a所示，这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低。

(2)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承如图9-17b所示，此方式可用于丝杠较长的情况。

(3)两端装推力轴承如图9-17c所示，把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧力，有助于提高传动刚度，但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感。

(4)两端装推力轴承及深沟球轴承如图9-17d所示，为了提高丝杠的刚度，它的两端采用双重支承，即推力轴承和深沟球轴承，并施加预紧力。数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27滚珠丝杠专用轴承

图1-18滚珠丝杠专用轴承数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27滚珠丝杠专用轴承

(5)滚珠丝杠专用轴承如图1-18所示，这是一种能承受很大轴向力的特殊角接触球轴承，与一般的角接触球轴承相比，其接触角加大到60°，增加了滚珠数目并相应减少了滚珠直径，其轴向刚度比一般推力轴承提高了2倍以上，使用也极为方便.5.滚珠丝杠副的防护和润滑(1)滚珠丝杠副的防护滚珠丝杠副和其他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，故须有防护装置。(2)滚珠丝杠副的润滑润滑剂可提高滚珠丝杠副耐磨性及传动效率。数控机床滚珠丝杆副的装配调整2021/6/27二、二维工作台的装配与调整1、二维工作台的结构与组成由底板、中滑板、上滑板、直线导轨副、滚珠丝杆副、轴承座、轴承内隔圈、轴承外隔圈、轴承预紧套管、轴承透盖、轴承闷盖、丝杆螺母支座、圆螺母、限位开关、手轮、齿轮、等高垫块、轴端挡片、轴用弹性挡圈、角接触轴承（7202AC）、深沟球轴承（6202）等组成。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（1）将丝杆螺母支座固定在丝杆的螺母上。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（2）用轴承安装套筒将两个角接触轴承和深沟球轴承安装在丝杆上。注：两角接触轴承之间加内、外轴承隔圈。安装两角接触轴承之前，应先把轴承座透盖装在丝杆上。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（3）轴承安装完成2021/6/27二、二维工作台的装配与调整2、二维工作台的机械装配步骤（4）用游标卡尺测量两轴承座的中心高、直线导轨、等高块的高度进行记录，并计算差值。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（5）将轴承座安装在丝杆上。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整2、二维工作台的机械装配步骤（6）将直线导轨放到底板上，用M4×16的内六角螺丝预紧该导轨用深度游标卡尺测量导轨与基准面距离，调整导轨与基准面的距离使导轨到基准面A距离达到图纸要求。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整2、二维工作台的机械装配步骤（7）将杠杆式百分表吸在直线导轨的滑块上，百分表的测量头接触在基准面上，沿直线导轨滑动滑块，通过橡胶锤调整导轨，使得导轨与基准面之间的平行度符合要求，将导轨固定。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（8）将另一根导轨装在底板上，先用游标卡尺测量两导轨之间的距离，将两导轨的距离调整到图纸所要求的距离。然后以已安装好的导轨为基准，将杠杆式百分表吸在基准导轨的滑块上，百分表的测量头打在另一根导轨的侧面，沿基准导轨滑动滑块，用橡胶锤调整导轨，使得两导轨平行度符合要求，将导轨固定。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整2、二维工作台的机械装配步骤（9）用M6×30内六角螺丝，并加与前面测量两轴承座中心高之差相等厚度的调整垫片，将轴承座预紧在底板上。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（10）分别将丝杆螺母移动到丝杆两端，用杠杆表测量螺母在丝杆两端的高度，调整所加调整垫片的厚度，使两轴承座的中心高相等。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（11）用游标卡尺分别测量丝杆与两根导轨之间的距离，调整轴承座的位置，使丝杆位于两导轨的中间位置。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（12）分别将丝杆螺母移动到丝杆的两端，杠杆表吸在导轨滑块上，用杠杆表打在丝杆螺母上测量丝杆与导轨是否平行，用橡胶锤调整轴承座，使丝杆与导轨平行。2021/6/27二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤（13）将等高块分别放在导轨的滑块上，将中滑板放在等高块上调整滑块的位置，用M4X70螺丝将等高块、中滑板固定在导轨滑块上。用塞尺测量丝杆螺母支座与中滑板之间的间隙大小。然后将M4×70螺丝旋松，在丝杆螺母支座与中滑板之间加入与测量间隙厚度相等的调整