機(jī)電一體化技術(shù)與系統(tǒng)任務(wù)2-熟悉滾珠絲杠螺母副課件

1、主講：楊紅霞項(xiàng)目二 機(jī)械部件與系統(tǒng) 任務(wù)2滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)、原理與實(shí)踐任務(wù)2滾珠絲杠螺母副的結(jié)構(gòu)、原理與實(shí)踐任務(wù)呈現(xiàn)分析十字滑臺(tái)滾珠絲杠螺母副的作用，它的選用及調(diào)試對機(jī)電一體化系統(tǒng)的影響。任務(wù)書發(fā)放，分析要求，資訊資料，制定計(jì)劃能力目標(biāo)1. 掌握滾珠絲杠副的工作原理；2. 掌握滾珠絲杠副間隙的調(diào)整及施加預(yù)緊力的方法；3. 能進(jìn)行滾珠絲杠副的選型及計(jì)算。工作內(nèi)容1. 制定數(shù)控車床進(jìn)給軸滾珠絲杠副的裝配計(jì)劃，編制工藝文件；2. 進(jìn)行滾珠絲杠副的裝配；3. 進(jìn)行滾珠絲杠間隙的調(diào)整及預(yù)緊。主題講解 一、認(rèn)識(shí)滾珠絲杠螺母副 滾珠絲桿副結(jié)構(gòu)端蓋循環(huán) 插管循環(huán)HMD系列螺母冷卻滾珠絲杠在新產(chǎn)品中有一款高

2、速機(jī)床用的“HMD系列螺母冷卻滾珠絲杠”，該款產(chǎn)品性能最高輸送速度達(dá)120 m/min，且有以下幾個(gè)特點(diǎn)：(1)靜音、高速：采用新型循環(huán)，靜音，高速；(2)冷卻效果：螺母冷卻時(shí)，具有與軸芯冷卻同等的冷卻能力，軸芯冷卻與螺母冷卻軸的溫度基本相同采用螺母冷卻時(shí)工作臺(tái)溫度比軸芯冷卻時(shí)低約3 ，提高加工精度；(3)預(yù)緊：螺母冷卻不會(huì)增加滾珠絲杠的預(yù)緊力；(4)安裝方便：成本低、只需將油管接在法蘭盤上即可；(5)精度：減少滾珠絲杠向工作臺(tái)熱傳遞，保證高精度。思考： 結(jié)構(gòu)及工作原理是什么？絲杠和螺母的螺紋滾道間裝有承載滾珠，當(dāng)絲杠或螺母轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動(dòng)，則絲杠與螺母之間相對運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生滾動(dòng)摩擦，為

3、防止?jié)L珠從滾道中滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，它們與螺紋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺母滾道內(nèi)循環(huán)。滾珠絲杠副屬于螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)又稱絲杠螺母機(jī)構(gòu)，主要用來將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)變換為直線運(yùn)動(dòng)，或?qū)⒅本€運(yùn)動(dòng)變換為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。有以傳遞運(yùn)動(dòng)為主的，如機(jī)床工作臺(tái)的進(jìn)給絲杠，有傳遞能力為主的，螺旋壓力機(jī)、千斤頂?shù)龋€有調(diào)整零件之間相對位置的螺旋傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。 滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)特點(diǎn)滾珠絲杠副主要由絲杠、螺母、滾珠、反向器組成，具有傳動(dòng)效率高、運(yùn)動(dòng)靈敏平穩(wěn)、定位精度高、精度保持性好、維護(hù)簡單等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化設(shè)備、測量儀器、印刷包裝機(jī)械等需要精密路徑定位的領(lǐng)域 2. 滾珠絲杠螺母副結(jié)

4、構(gòu)不同結(jié)構(gòu)的滾珠絲杠螺母副主要區(qū)別于螺紋滾道法向截形、滾珠循環(huán)方式、消除軸向間隙的調(diào)整預(yù)緊的方法三方面。其中，螺紋滾道的截面形狀和尺寸是滾珠絲杠最基本的結(jié)構(gòu)特征。 (a) 單圓弧滾道 (b) 雙圓弧滾道圖8-2.2 滾道法向截形示意圖內(nèi)循環(huán) 插管式外循環(huán)二、軸向間隙的調(diào)整和預(yù)緊 滾珠絲杠副除了對本身單一方向的傳動(dòng)精度有要求外，對其軸向間隙也有嚴(yán)格要求，以保證其反向傳動(dòng)精度。滾珠絲杠副的軸向間隙是承載時(shí)在滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的彈性變形所引起的螺母位移量和螺母原有間隙的總和。 通常采用雙螺母預(yù)緊或單螺母（大滾珠、大導(dǎo)程）的方法，把彈性變形控制在最小限度內(nèi)，以減小或消除軸向間隙，并可以提高滾珠絲杠副

5、的剛度。討論：識(shí)圖，分析三種雙螺母消除間隙的方法1-螺母 2-墊片 1-螺母 2-圓螺母 3-螺母 4-鍵圖 8-2.6 雙螺母墊片調(diào)隙式 圖8-2.7 螺紋調(diào)隙式1、4- 螺母 2-內(nèi)齒輪（齒數(shù)Z1） 3-內(nèi)齒輪（齒數(shù)Z2）圖8-2.8 齒差調(diào)隙式調(diào)整時(shí)，先取下內(nèi)齒輪，將兩個(gè)螺母相對螺母座同方向轉(zhuǎn)動(dòng)一定的齒數(shù)，然后把內(nèi)齒輪復(fù)位固定。 兩個(gè)螺母之間產(chǎn)生相應(yīng)的軸向位移，從而達(dá)到調(diào)整的目的。當(dāng)兩個(gè)螺母按同方向轉(zhuǎn)過一個(gè)齒時(shí)，其相對軸向位移為： （8-9）式中，Ph為導(dǎo)程。例如：Z1=99，Z2=100，Ph=5mm，則 L=0.5m。齒差調(diào)隙式調(diào)整精度很高，工作可靠。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工工藝和裝配性能較

6、差，多用于高精度傳動(dòng)。雙螺母加預(yù)緊力調(diào)整軸向間隙時(shí)應(yīng)注意點(diǎn) 預(yù)緊力大小要合適，過小不能保證無隙傳動(dòng)，過大將導(dǎo)致驅(qū)動(dòng)力矩增大，效率降低，壽命縮短。預(yù)緊力禁忌超過軸向載荷的1/3。 注意減小安裝部分及驅(qū)動(dòng)部分的間隙。這些間隙用預(yù)緊的方法無法消除，而對傳動(dòng)精度有直接影響。 三、基本選型及防護(hù)滾珠絲杠螺母副由專業(yè)廠家生產(chǎn)，具有標(biāo)準(zhǔn)系列。使用時(shí)可根據(jù)滾珠螺旋副的負(fù)載、速度、行程、精度和壽命等條件進(jìn)行選型。1 精度選擇國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T17587.3-1998將滾珠絲杠分為定位滾珠絲杠副（P型）和傳動(dòng)滾珠絲杠副（T型）兩大類。滾珠絲杠的精度等級共分七個(gè)等級，即1、2、3、4、5、7、10級，1級精度最高，依

7、此降低。標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定了滾珠絲杠螺母副螺距公差和公稱直徑變動(dòng)量的公差，還規(guī)定了各精度等級的滾珠螺旋副行程偏差和行程變動(dòng)量。2. 滾珠絲杠螺母副支承方式選擇合適的支承方式，能保證滾珠絲杠螺母副的剛度和精度。滾珠絲杠螺母副的支承按其限制絲杠的軸向竄動(dòng)情況，分為三種形式，如表8-2.1所示。一般情況下，應(yīng)將固定端作為軸向位置的基準(zhǔn)，尺寸鏈和誤差計(jì)算都由此開始。并盡可能以固定端為驅(qū)動(dòng)端。3. 制動(dòng)方式選擇由于滾珠絲杠螺母副傳動(dòng)效率高，又無自鎖能力，故需安裝制動(dòng)裝置以滿足其傳動(dòng)要求，特別是當(dāng)其處于垂直傳動(dòng)時(shí)。制動(dòng)方式很多，可以采用具有剎車作用的制動(dòng)電機(jī)、摩擦制動(dòng)器、超越離合器等。圖8-2.9為數(shù)控臥式銑鏜床

8、主軸箱進(jìn)給絲杠的制動(dòng)裝置示意圖，采用的是摩擦制動(dòng)器。 1-步進(jìn)電動(dòng)機(jī) 2-減速齒輪 3-摩擦離合器 4-壓簧 5-電磁鐵線圈6-滾珠絲杠 7-主軸箱圖8-2.9進(jìn)給絲杠制動(dòng)裝置示意圖原理：當(dāng)機(jī)床工作時(shí)，電磁鐵線圈5通電吸住壓簧4，脫開摩擦離合器3。此時(shí)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1接受指令脈沖，將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)通過減速齒輪2傳動(dòng)，滾珠絲杠6旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)換為主軸箱7垂直方向移動(dòng)。當(dāng)加工完畢，或中間停機(jī)時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)1、電磁鐵線圈5同時(shí)斷電，在壓簧的作用下，摩擦離合器3被壓緊，使?jié)L珠絲杠不能自由轉(zhuǎn)動(dòng)，則主軸箱不會(huì)因自重下滑。 4. 潤滑及密封潤滑劑能提高滾珠絲杠副的耐磨性和傳動(dòng)效率。潤滑劑分為潤滑油、潤滑脂兩大類。潤滑油為一

9、般機(jī)油或90180號(hào)透平油或140號(hào)主軸油，可通過螺母上的油孔將其注入螺紋滾道；潤滑脂可采用鋰基油脂，加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間里。滾珠絲杠副在使用時(shí)常采用一些密封裝置進(jìn)行防護(hù)，以防止雜質(zhì)和水進(jìn)入絲杠，造成摩擦或損壞。對預(yù)計(jì)會(huì)帶進(jìn)雜質(zhì)之處使用波紋管（如圖8-2.10 a圖右側(cè)所示）或伸縮管（圖8-2.12 a圖左側(cè)所示），以完全蓋住絲杠軸。對螺母，應(yīng)將其兩端進(jìn)行密封，圖8-2.12 b圖所示，密封防護(hù)材料必須具有防腐蝕和耐油性。(a) 絲杠密封 (b) 螺母端部密封圖8-2.10 絲杠螺母副密封討論及絲杠螺母裝調(diào)方案制定（與任務(wù)3一起調(diào)試設(shè)備）理論知識(shí)檢驗(yàn)選擇1.(1.00分) 滾珠絲杠

10、副按其使用范圍及要求分為六個(gè)等級精度，其中C級精度最高。 (A)對(B)錯(cuò) 2.(1.00分) 滾珠絲杠副的基本導(dǎo)程Lo減小，可以_。(A)提高精度(B)提高承載能力 (C)提高傳動(dòng)效率(D)加大螺旋升角3.(1.00分) 脈沖當(dāng)量是_。(A)相對于每一脈沖信號(hào)，傳動(dòng)絲杠所轉(zhuǎn)過的角度 (B)相對于每一脈沖信號(hào)，步進(jìn)電機(jī)所回轉(zhuǎn)的角度 (C)脈沖當(dāng)量乘以進(jìn)給傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比是機(jī)床部件的位移量 (D)對于每一脈沖信號(hào)，機(jī)床運(yùn)動(dòng)部件的位移量 4.滾珠絲杠副消除軸向間隙的目的主要_。(A)減少摩擦力矩(B)提高反向傳動(dòng)精度(C)提高使用壽命(D)增大驅(qū)動(dòng)力矩5.滾珠絲杠內(nèi)循環(huán)結(jié)構(gòu)，反向器數(shù)應(yīng)比滾珠圈數(shù)少1。 (A)對(B)錯(cuò) 6滾珠絲杠螺母副結(jié)構(gòu)類型有兩類：外循環(huán)插管式和( )A.內(nèi)循環(huán)插管式 B.外循環(huán)反向器式 C.內(nèi)、外雙循環(huán) D.內(nèi)循環(huán)反向器式 7滾珠絲桿不能自鎖。（） (A)對(B)錯(cuò) 8. 在滾珠絲杠副中，預(yù)緊調(diào)整是為了消除其（ ）A徑向間隙 B軸向間隙預(yù)應(yīng)力A和B9. 滾珠絲杠副的基本導(dǎo)程指絲杠相對于螺母旋轉(zhuǎn)2弧度時(shí)，螺母上基準(zhǔn)點(diǎn)的（ ）A徑向位移