数控机床滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整.docx

数控机床滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整摘要：滚珠丝杠螺母传动副在数控机床上的运用非常普遍，主要用于机床主轴的 传动，将来自电机的旋转运动转化为执行部件的直线运动。为了进步进给运动的位移 精度，减少传动误差，除了要保证各个传动部件的制造精度、装配精度，还要在数控 机床的传动系统中采用各种间隙消除机构，采用合理的预紧措施来消除传动间隙。本 文主要介绍滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整。间隙的测量采用三点测量法，间 隙的消除采用双螺母式滚珠丝杠间隙调整机构，对于间隙的测量方法、调整方法，都 极尽从理论上分析他们的原理和特点。关键词滚珠丝杠螺母传动副间隙测量调整光滑中图分类号：文献标识码：A文章编号：1674-098X(2022) 12 ()-0000-001滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量数控机床加工过程中，会有丝杠轴向串动现象，串动量记为，这种串动是由多种 间隙共同产生的，称为广义的滚珠丝杠螺母传动副间隙，它主要包括三个方面的间 隙：1、滚珠、丝杠、螺母三者之间的间隙(狭义的滚珠丝杠螺母传动副间隙，也称为 反向间隙)，此为常见的主要间隙，以下记为1。2、丝杠与轴承内圈之间的间隙，轴 承本身内、外圈之间的间隙、轴承外圈与轴承座之间的间隙，记为2。3、轴承座的弹 性变形及松动3o针对上面提到的三种间隙，在进展测量时，选择三个不同的测量位置同时进展测 量，将测量出的数值进展比拟计算，得出所需要的间隙数值，这种方法称为三点测量 法。如图1、图2所示。图1主要表示千分表的测量位置，图2主要表示间隙的位 置。1、工作台滑板2、床身导轨3、床身4、滚珠丝杠5丝杠轴承座6、垫铁1、工作台滑板2、丝杠轴承座3、轴承4、测量钢球5、滚珠丝杠6、丝杠螺母详细测量步骤如下：(一)丝杠轴向串动量、丝杠轴承座的松动或弹性变量3的测量1、将数控机床传动系统的伺服电机脱开，露出丝杠，在丝杠端面的中心孔装一个 10直径的钢球，将磁力千分表A测量在钢球上，将千分表B测量在丝杠轴承座上，千 分表测量在滑板侧面。三个表的触头与被测位置充分接触，并将刻度置零。2、转动丝杠，使滑板有向右运动趋势，形成如图2所示的间隙状态。观察3个千 分表的读数，当表指针略向右摆动时，表示滑板开始向右运动，这时应停顿转动丝 杠。因为反作用力，丝杠轴向左串动，A表指针向左摆动。B表由于轴承座松动或弹性 变形，使指针向左摆动。3、将三个千分表重新对零。4、反向传动丝杠，使滑板有向左运动的趋势，这种趋势如何观察到呢？在表指针 刚开始向左摆动时，就表示滑板已有向左运动的趋势，这时应停顿转动丝杠，观察三 个千分表的读数，得出结果：丝杠轴向串动量=人表读数一B表读数一表读数各表读 数均取正数），丝杠轴承支座的松动或弹性变量3 =表8读数。（二）滚珠丝杠螺母副反向间隙1的测量1、三个千分表的测量位置不变，转动丝杠，使滑板有向右运动的趋势，使三个表 的读数有变化后再停顿转动，此时将三个表的读数置零。2、采用千斤顶对滑板侧面缓慢施加推力，使滑板向右挪动，直到A表读数有变化 后停顿，观察各表读数，此时滚珠丝杠螺母副反向间隙1=表读数一A表读数各表读 数均取正值）2滚珠丝杠螺母传动副反向间隙的调整1、双螺母垫片调隙式构造如图3所示，该机构的根本组成是：丝杠、左右螺母、滚珠、螺钉、垫片。调整 原理是：选择适宜厚度的垫片，用螺钉将左右螺母上紧，使左右螺母产生相对的轴向 位移，使得丝杠上螺旋槽的导程与左右螺母上的螺旋槽导程产生错位，从而使得左右 螺母螺旋槽的不同侧面压紧在滚珠上，而滚珠的另一面那么压紧在丝杠螺旋槽上，这 样无论从哪个方向旋转都不会有间隙。这是在螺母、滚珠、丝杠三者之间施加了预紧 力，消除了间隙。这种机构的优点是：构造简单，刚性好，拆装方便。缺点是：1、调整不同间隙要 装备不同厚度的垫片，选择垫片厚度比拟费事，所以调整精度不高。2、因为螺母分为 左右两个，而且用螺钉连接，那么，这两个螺母在安装过程中的同轴度就较难得到保 证，也就是说左螺母、右螺母、丝杠三者的轴线可能不重合产生了夹角，形成了楔形 滚道，滚珠在楔形滚道空间里容易被卡死，或者出现摩擦力过大而加剧磨损的情况。 3、滚道磨损时不能及时消除间隙，要人工主动拧紧螺钉才能施加预紧力来消除间隙。2、双螺母齿差调隙式构造如图4所示，该机构的根本组成是：左右两个螺母Zl、Z2,分别与左右两个内齿 圈啮合，螺母座，丝杠。调整原理是：在左右两个螺母Zl、Z2的凸缘上各制造有圆柱 外齿轮，两个齿轮的齿数相差一个齿，即Z2Zl = l。两个内齿轮与外齿轮齿数分别 一样，用螺钉和销钉固定在螺母座上。调整时，先取下内齿圈，让两个螺母按照同方 向都转动一个或假设干个一样的齿，那么两个螺母便产生了不同的角位移，由此便产 生了不同的轴向位移，而螺母Zl、Z2是不能轴向挪动的，因为被内齿圈固定住了，所 以两个螺母所产生的轴向位移被转化成两个螺母对丝杠产生了两个相反方向的预紧 力，从而消除了轴向间隙。例如，当Zl = 90、Z2 = 91、t = 8,当两个螺母向同方向转过一个齿时，其相对轴 向位移量5 =玳122 = 18/90910. 001,假设需要调整的间隙量为0. 005,那么两个螺 母按一样的方向转过5个齿即可消除，即n这种构造能准确调整预紧量，调整方便、可靠，多用于高精度的传动。缺点是构 造尺寸较大。3、双螺母螺纹调隙式构造如图5所示，构造组成是：左右螺母、反向器、丝杠、两个圆螺母、螺母座、平 键。调整原理是：左螺母的外端有凸缘，并用螺钉与螺母座连接在一起，左右两个螺 母和螺母座之间用平键连接，限制两个螺母在螺母座内的转动。调整时，先松开圆螺 母2,再转动圆螺母1,这时要清楚，圆螺母1的转动方向必须使右螺母被拉紧，使右 螺母产生向右的轴向位移，那么右螺母中的左侧螺旋面压在钢球上，而钢球将力传递 给丝杠，从而使丝杠产生向右的轴向位移，但是丝杠向右的轴向位移被左螺母限制，滚珠被压在了左螺母右螺旋面与丝杠左螺旋面之间，从而在整个丝杠螺母副上产生了 预紧力，消除了轴向间隙。这种调隙构造简单、方便，但是调整精度较差，主要是圆螺母所施加的预紧力不 容易掌握，预紧力太大会加剧摩擦，太小又不能起到消除间隙的目的。3滚珠丝杠螺母传动副在使用中应注意光滑滚珠丝杠螺母传动副要注意光滑，光滑可以进步传动副的耐磨性，防止丝杠、螺 母、滚珠三者之间由于施加了预紧力而产生的摩擦力加大了零件磨损速度，减少产生 反向间隙；减少由于摩擦产生的热变形，进步加工精度；光滑还可以进步传动效率， 所以滚珠丝杠螺母传动副的光滑工作很重要。光滑方式有油脂光滑和油液光滑两种方式，光滑油一般采用90180号透平油（适 宜高速机械光滑用，主要起到光滑'散热,冷却调速的作用，或者140号主轴油，光 滑油一般通过壳体上的油孔注入螺母的空间内；光滑脂多采用锂基等高级光滑脂（具 有光滑、防绣、抗压作用），轴承内的油脂封入量一般为光滑空间的1/10,滚珠丝杠 螺母传动副中的封入量一般为其内部空间的1/3,封入的油脂过多反而会加剧摩擦和 发热。很多机床经过多年的运转，丝杠螺母副自动光滑系统往往堵塞，不能自动光 滑，参加高级锂基光滑脂就可以解决问题，能保证轴承、丝杠螺母正常运行数年之 久。4结语数控机床的进给机构是影响数控机床加工精度的关键，而滚珠丝杠螺母传 动副又是进给机构中的关键，它摩擦阻力孝传动效率高、传动刚度高，唯一的缺乏就 是长期使用后，会产生反向间隙，所以及时发现丝杠螺母间隙并将其消除，对保证机 床的加工精度意义重大，本文所介绍的间隙测量方法、间隙消除方法意义就在于此。参考文献1李军利、葛正浩基于螺旋传动机构中丝杠螺母副间隙调整装置的设计研究机械 研究与应用2022. 08甘肃省机械科学研究院。2娄锐?数控机床?大连理工大学出版社。