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上銀HIWIN滾珠絲杠的安裝形式-漢工精密講解

滾珠絲杠副作為數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給傳動鏈,其裝配形式和精度決定了數(shù)控機(jī)床的定位精度,也影響著進(jìn)給軸插補(bǔ)運(yùn)行的平穩(wěn)性。

一、滾珠絲杠副安裝形式及受力

控機(jī)床進(jìn)給軸常見的絲杠支撐有如下幾種形式:

1、一端固定——一端自由

    絲杠一端固定,另一端自由。固定端軸承同時承受軸向力和徑向力,這種支承方式用于行程小的短絲杠或者用于全閉環(huán)的機(jī)床,因?yàn)檫@種結(jié)構(gòu)的機(jī)械定位精度是最不可靠的,特別是對于長徑比大的絲杠(滾珠絲杠相對細(xì)長),熱變性是很明顯的,1.5m長的絲杠在冷、熱的不同環(huán)境下變化0.05~0.10mm是很正常的。但是由于他的結(jié)構(gòu)簡單,安裝調(diào)試方便,許多高精度機(jī)床仍然采用這種結(jié)構(gòu),但是必須加裝光柵,采用全閉環(huán)反饋。

2、一端固定——另一端支承

 

    絲杠一端固定,另一端支承。固定端同時承受軸向力和徑向力;支承端只承受徑向力,而且能作微量的軸向浮動,可以減少或避免因絲杠自重而出現(xiàn)的彎曲,同時絲杠熱變形可以自由的向一端伸長。這種結(jié)構(gòu)使用最廣泛,目前國內(nèi)中小型數(shù)控車床、立式加工中心等均采用這種結(jié)構(gòu)。
 
 
3、兩端固定
 
 
    絲杠兩端均固定。固定端軸承都可以同時承受軸向力,這種支承方式,可以對絲杠施加適當(dāng)?shù)念A(yù)緊力,提高絲杠支承剛度,可以部分補(bǔ)償絲杠的熱變形。
 
 
    對于大型機(jī)床、重型機(jī)床以及高精度鏜銑床常采用此種方案。但是,這種絲杠的調(diào)整比較繁瑣,如果兩端的預(yù)緊力過大,將會導(dǎo)致絲杠最終的行程比設(shè)計(jì)行程要長,螺距也要比設(shè)計(jì)螺距大。如果兩端鎖母的預(yù)緊力不夠,會導(dǎo)致相反的結(jié)果,并容易引起機(jī)床震動,精度降低。所以,這類絲杠在拆裝時一定要按照原廠商說明書調(diào)整,或借助儀器(雙頻激光測量儀)調(diào)整。
  
二、滾珠絲杠軸承的排列與命名
 
 
    首先我們了解典型的進(jìn)給軸傳動鏈,最終支撐滾珠絲杠的是近端支承軸承和遠(yuǎn)端支承軸承,這兩組軸承通過相互的作用,將軸向力頂住,也就是絲杠軸成巧妙地運(yùn)用了“角接觸軸承”即可以承受徑向力,又可以承受軸向力的雙向受力特點(diǎn)。
 
 
    當(dāng)軸承內(nèi)擋圈和外擋圈受到一組相反方向的作用力時,軸承鋼珠承受著一對互為相反的作用力,從靜力學(xué)的角度上看,當(dāng)物體靜止時,這一對作用力大小相等,方向相反。
 

    作為機(jī)床絲杠傳動,來自工作臺的軸向力是作用在軸承的內(nèi)圈上,如果我們約束絲杠不竄動,只要在軸承外圈上作用一個方向相反、大小相等的力即可,這樣軸向受力是平衡的。又由于內(nèi)、外圈之間是滾動摩擦,因而保證了絲杠靈活的轉(zhuǎn)動。
 
 
    對于數(shù)控機(jī)床絲杠傳動,需要根據(jù)不同的情況控制軸承的游隙(鋼珠與內(nèi)外環(huán)之間的間隙),對于低速大轉(zhuǎn)矩的傳動,需要這一游隙是過盈的,即要使鋼珠在滾到內(nèi)受擠壓變形,從配合角度講,間隙是負(fù)值。而對于高速小一點(diǎn)的負(fù)載,則需要游隙大一點(diǎn),預(yù)留出高速運(yùn)行后鋼珠和內(nèi)圈的熱膨脹系數(shù)。
 
 
    絲杠的約束是通過近端軸承及遠(yuǎn)端軸承的軸向和徑向約束來完成,不同安裝形式下的絲杠受力情況以及滾珠絲杠軸承安裝形式,對于今后日常維護(hù),特別是傳動鏈的精度調(diào)整有所幫助。
 
 

取材自:《金屬加工》 



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