消除2.5.4滚珠丝杠螺母副间隙的方法

时间：2023-06-15 理论教育 版权反馈

【摘要】：图2-45 垫片调隙式图2-46 螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副1、7—螺母 2—反向器 3—钢球 4—螺杠 5—垫圈 6—圆螺母③齿差调隙式。图2-49 能消除间隙的单螺母结构3）滚珠丝杠螺母副的预紧力。滚珠丝杠螺母副为保证传动精度及刚度，除消除传动间隙外，还要求预紧。

消除2.5.4滚珠丝杠螺母副间隙的方法

（1）滚珠丝杠螺母机构

在数控机床上，将回转运动转换成直线运动，一般都采用滚珠丝杠螺母机构，因为它具有摩擦阻力小、传动效率高、运动灵敏、无爬行现象的优点，以及具有可进行预紧以实现无间隙运动、传动刚度好、反向时无空程死区等特点。

滚珠丝杠螺母机构的工作原理可见图2-42。在丝杠和螺母上各加工有圆弧形螺旋槽，将它们套装起来便形成螺旋形滚道，在滚道内装满滚珠。当丝杠相对于螺母旋转时，丝杠的旋转面经滚珠推动螺母轴向移动，同时滚珠沿螺旋形滚道滚动，使丝杠和螺母之间的滑动摩擦转变为滚珠与丝杠、螺母之间的滚动摩擦。螺母旋转槽的两端用回珠管连接起来，使滚珠能够从一端回到另一端，构成一个闭合的循环回路。

图2-41 无键连接结构

图2-42 滚珠丝杠螺母机构

1—丝杠 2—滚珠 3—回珠管 4—螺母

由于滚珠丝杠具有传动效率高、运动平稳、寿命长以及可通过预紧以消除间隙及提高系统刚度等特点，除了大型数控机床因移动距离大而采用齿条或蜗轮外，各类中小型数控机床的直线运动进给系统都普遍采用滚珠丝杠。

（2）滚珠的循环方式

①外循环滚珠在循环过程结束后，通过螺母外表面上的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。图2-43a所示为常用的一种循环方式，它在螺母外圆上装有螺旋形的插管，其两端插入滚珠螺母工作始、末两端的孔中，以引导滚珠通过插管形成多圈循环链，如图2-43b所示。这种循环方式结构简单、工艺性好、承载能力较强，但径向尺寸较大，目前应用较为广泛，也可用于重载传动系统中。

图2-43 滚珠的外循环结构

②内循环靠螺母上安装的反向器接通相邻滚道，使滚珠成单圈环，如图2-44所示，反向器的数目与滚珠圈数相等。这种循环方式的结构紧凑、刚性好、滚珠流通性好、摩擦损失小，但制造困难，适用于高灵敏度、高精度的进给系统，不宜用于重载传动。

（3）轴向间隙的消除

轴向间隙通常是指丝杠和螺母无相对转动时，丝杠螺母之间的最大轴向窜动。除了结构本身的游隙外，在施加轴向载荷之后，还包括了弹性变形所造成的窜动。

图2-44 滚珠的内循环结构

滚珠丝杠副通过预紧方法消除间隙时应考虑：预加载荷能够有效地减少弹性变形所带来的轴向移位，但过大的预加载荷将增加摩擦阻力，降低传动效率，并使寿命大为缩短。因此，一般要经过几次调整才能保证机床在最大轴向载荷下，既消除了间隙，又能灵活运转。

为了保证滚珠丝杠反向传动精度和轴向刚度，必须消除滚珠丝杠螺母副轴向间隙。消除间隙的方法常采用双螺母结构，利用两个螺母的相对轴向位移，使两上滚珠螺母中的滚珠分别贴紧在螺旋滚道的两个相反的侧面上。用这种方法预紧消除轴向间隙时，应注意预紧力不宜过大，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。

1）双螺母消隙。常用的双螺母丝杠消除间隙方法有：

①垫片调隙式。如图2-45所示，其结构是通过调整垫片厚度使左右两螺母产生轴向位移，从而两螺母分别与丝杠螺纹滚道的左右侧接触，达到消除间隙和产生预紧力的作用。这种方法结构简单、刚性好，但调整不便，滚道有磨损时不能随时消除间隙和进行预紧。(www.daowen.com)

②螺纹调整式。如图2-46所示，螺母1的端有凸缘，螺母7外端制有螺纹，调整时只要旋动圆螺母6，即可消除轴向间隙并可达到产生预紧力的目的。

图2-45 垫片调隙式

图2-46 螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副

1、7—螺母 2—反向器 3—钢球 4—螺杠 5—垫圈 6—圆螺母

③齿差调隙式。如图2-47所示，在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Z₁和Z₂，并相差一个齿。调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位移，其轴向位移量S=（1/Z₁-1/Z₂）×P（P为丝杠螺距）。这种调整方法能精确调整预紧量，调整方便、可靠，但结构尺寸较大，多用于高精度的传动。例如当Z₁=99，Z₂=100，P=10mm，两齿轮沿同方向各转过一个齿时，，即两个螺母间产生1μm的位移。