滾珠絲杠是因滾動接觸而起動摩擦極小、對輸入敏感而可以動作準(zhǔn)確，所以可以精細(xì)控制微小運(yùn)動?；瑒勇萁z是如軸向游隙變小就回轉(zhuǎn)也變重，但滾珠絲杠的鋼球與螺絲溝為點(diǎn)接觸，因而即使預(yù)壓狀態(tài)也能實(shí)現(xiàn)圓滑動作。滾珠絲杠是通過選擇各種厚度的墊片，可以精細(xì)調(diào)整對兩個螺母的預(yù)壓，選擇適當(dāng)?shù)念A(yù)壓容易得到高鋼性。另外，選擇單螺母就可以實(shí)現(xiàn)無游隙的狀態(tài)。滾珠絲杠是因?qū)φ麄€滾動部分的表面上進(jìn)行淬火硬化處理，磨損小，能保持初期的精度，可以長期使用。

關(guān)鍵詞: 滾珠絲杠; 類型選用; 精度檢測

1、 引言

人們應(yīng)用螺桿來做傳動的歷史其實(shí)不算很長，傳統(tǒng)上的螺桿一直有定位不佳、易損害的情況。直 到1898 年，人們才首次嘗試將鋼珠置入螺帽及螺桿之間以滾動摩擦取代滑動摩擦，來改善其定位不佳及易損害的情況。1940 年更將滾珠螺桿置于在汽車轉(zhuǎn)向裝置上，更為滾珠螺桿的應(yīng)用上的巨大革命，并逐漸取代傳統(tǒng)艾克姆螺桿( ACME) 。直到近年來，滾珠螺桿已成為產(chǎn)業(yè)界使用最廣的零組件之一。

2、滾珠絲杠的類型、結(jié)構(gòu)與技術(shù)特點(diǎn)

2.1 滾珠絲杠的類型

根據(jù)加工制造方法及精度的區(qū)別，目前市場上的滾珠絲杠機(jī)構(gòu)主要有以下兩種類型: 磨制滾珠絲杠、軋制滾珠絲杠。

滾珠的循環(huán)方式有循環(huán)導(dǎo)管式、循環(huán)器式、端蓋式。預(yù)壓方式有定位預(yù)壓( 雙螺母方式、位預(yù)壓方式) 、定壓預(yù)壓?？筛鶕?jù)用途選擇適當(dāng)類型。

滾珠絲杠機(jī)構(gòu)作為一種高精度的傳動部件，大量應(yīng)用在數(shù)控機(jī)床、自動化加工中心電子精密機(jī)械進(jìn)給機(jī)構(gòu)、伺服機(jī)械手、工業(yè)裝配機(jī)器人、半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備、食品加工與包裝、醫(yī)療設(shè)備等各種領(lǐng)域。

2．2 滾珠絲杠的結(jié)構(gòu)

如果將滾珠絲杠機(jī)構(gòu)沿縱向剖開，可以看到它主要由絲杠、螺母、滾珠、滾珠回流管、防塵等組成。

1 － 油孔; 2 － 曲折式防塵片; 3 － 樹脂;4 － 滾珠回流管; 5 － 螺母; 6 － 滾珠; 7 － 絲杠

圖 1 滾珠絲杠機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成

在圖 1 中，各部分結(jié)構(gòu)的作用詳述如下:

( 1) 絲杠屬于轉(zhuǎn)動部件，是一種直線度非常高、上面加工有半圓形螺旋槽的螺紋，半圓形螺旋槽是滾珠滾動的滾道。絲杠具有很高的硬度，通常在表面淬火后再進(jìn)行磨削加工保證具有優(yōu)良的耐磨性能。絲杠一般與驅(qū)動部件連接在一起，絲杠的轉(zhuǎn)動由電機(jī)直接或間接驅(qū)動。既可以采用直聯(lián)的方法，即將電機(jī)輸出軸通過專用的彈性聯(lián)軸器與絲杠相聯(lián)傳動比為 1; 也可以通過其他的傳動環(huán)節(jié)使電機(jī)輸出軸與絲杠相連，例如同步帶、齒輪。

( 2) 螺母是用來固定需要移動的負(fù)載的，其作用類似于直線導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)的滑塊。一般將所需要移動的各種負(fù)載( 例如工作臺、移動滑塊) 與螺母連接在一起，再在工作臺或移動滑塊上安裝各種執(zhí)行機(jī)構(gòu)螺母內(nèi)部加工有與絲杠類似的半圓形滾道，而且設(shè)計有供滾珠循環(huán)運(yùn)動的回流管，螺母是滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的重要部件，滾珠絲杠機(jī)構(gòu)的性能與質(zhì)量很大程度上依賴于螺母。

( 3) 防塵片的作用為防止外部污染物進(jìn)入螺母內(nèi)部。由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)屬于精密部件如果在使用時污染物( 例如灰塵、碎屑、金屬渣等) 進(jìn)入螺母，可能會使?jié)L珠絲杠運(yùn)動副嚴(yán)重磨損，降低機(jī)構(gòu)的運(yùn)動精度及使用壽命，甚至使絲杠或其他部件發(fā)生損壞，因此必須對絲杠螺母進(jìn)行密封，防止污染物進(jìn)入螺母。

( 4) 滾珠在滾珠絲杠機(jī)構(gòu)中，滾珠的作用與其在直線導(dǎo)軌、直線軸承中的作用是相同的，滾珠作為承載體的一部分，直接承受，同時又作為中間傳動元件，以滾動的方式傳遞運(yùn)動。由于以滾動方式運(yùn)動，所以摩擦非常小。

( 5) 油孔滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)行時需要良好的潤滑，因此應(yīng)定期加注潤滑油或潤滑脂。油孔供加潤滑油。

2． 3 滾珠絲杠有如下特點(diǎn)

( 1) 驅(qū)動扭矩小

由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)運(yùn)行時滾珠沿絲杠與螺母共同組成的螺旋滾道作滾動運(yùn)動，運(yùn)動阻力極小，驅(qū)動扭矩僅為螺紋絲杠機(jī)構(gòu)的 1 /3 以下，只需要很小的驅(qū)動功率。

 ( 2) 運(yùn)動可逆

滾珠絲杠機(jī)構(gòu)不僅可以將絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)換為螺母( 及負(fù)載滑塊) 的直線運(yùn)動，也可以很容易地將螺母的直線運(yùn)動轉(zhuǎn)換為絲杠的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。

( 3) 高精度

滾珠絲杠機(jī)構(gòu)在加工、組裝、檢測等環(huán)節(jié)都經(jīng)過嚴(yán)格的控制，屬于高精度的傳動機(jī)構(gòu)，加上運(yùn)行時發(fā)熱較少，可以實(shí)現(xiàn)很高的傳動精度，使負(fù)載精確定位。

( 4) 能微量進(jìn)給

由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)中的滾珠為滾動運(yùn)動方式，啟動扭矩極小，不會出現(xiàn)如滑動運(yùn)動中容易出現(xiàn)的低速蠕動或爬行現(xiàn)象，所以能實(shí)現(xiàn)高精度微量進(jìn)給，最小進(jìn)給量可達(dá) 0． 1pm。

( 5) 高剛性

如果滾珠絲杠機(jī)構(gòu)存在軸向間隙，當(dāng)改變軸向負(fù)載的方向時，上述軸向間隙就成為負(fù)載運(yùn)動誤差的重要來源。通過對滾珠絲杠機(jī)構(gòu)施加預(yù)壓，可以使上述軸向間隙為零或零以下( 負(fù)間隙) ，從而獲得高剛性，提高機(jī)構(gòu)在負(fù)載狀態(tài)下的運(yùn)動精度。

( 6) 能高速進(jìn)給

由于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)可以制造成較大的導(dǎo)程，傳動效率高，發(fā)熱低，因而能實(shí)現(xiàn)高速進(jìn)給。在保證低于滾珠絲杠機(jī)構(gòu)臨界轉(zhuǎn)速的前提下，大導(dǎo)程滾珠絲杠副可以實(shí)現(xiàn) 100m /min 甚至更高的進(jìn)給速度。

( 7) 傳動效率高

通常在螺紋絲杠機(jī)構(gòu)中僅能夠達(dá)到 20% ～40% 的機(jī)械傳動效率，而滾珠絲杠機(jī)構(gòu)可以獲得很高的機(jī)械傳動效率，最高可以達(dá)到 98% 。

( 8) 使用壽命長

幾乎在沒有磨損的狀態(tài)下運(yùn)行，因而可以達(dá)到較長的使用壽命。

3、滾珠絲杠精度檢測

3．1 滾珠絲杠位置誤差的產(chǎn)生

機(jī)床的每一根軸都是由伺服系統(tǒng)所驅(qū)動的，系統(tǒng)的組成是由伺服軸卡、伺服驅(qū)動器、伺服電機(jī)組成。它的主要作用是由伺服系統(tǒng)接受 NC 所發(fā)出的位置指令來驅(qū)動電機(jī)進(jìn)行定位控制。加工中心 X、Y、Z 軸由滾珠絲杠傳動。通過伺服同步電機(jī)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。滾珠絲杠螺母副傳動過程存在反轉(zhuǎn)間隙，這種反轉(zhuǎn)間隙會造成工作臺反向時，電動機(jī)空轉(zhuǎn)而工作臺不動，使半閉環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生誤差和全閉環(huán)系統(tǒng)位置環(huán)振蕩不穩(wěn)定。滾珠絲杠磨損越大反向間隙遠(yuǎn)大，振蕩越不穩(wěn)定。其稱為位置誤差。