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滚珠丝杆副的装配调整


数控机床滚珠丝杆副的装配调整

深圳职协:技术、技能沙龙讲座

高级技师:彭先祥主讲

2013-8-17

欢迎同学们来到机械制造沙龙大讲堂
祝同学们工作愉快 学习快乐 身体健康

生活幸福!

2013-8-17

数控机床

滚珠丝杆副的装配调整
学习目标
1.滚珠丝杆副的传动特点及应用。 2.滚珠丝杆副的支承和支承轴承的配合。 3.滚珠丝杆副的装配工艺。

2013-8-17

数控机床滚珠丝杆副的装配调整
一、滚珠丝杠副的装配调整 ? 1.滚珠丝杠副的传动特点及应用
(1)结构原理 滚珠丝杠副是回转运动与直线运动相互转换的新型传动装置。

图1-1 滚珠丝杠副的内循环方式 1—丝杠 2—螺母 3—滚珠 4—返向器
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
(2)传动特点 1)传动效率高,摩擦损失小。(效率-0.92~0.96,比普通提高3~4倍、 普通-0.2~0.4) 2)传动转矩小,传动平稳,无爬行现象,传动精度高,同步性好。 3)有可逆性,可以将旋转运动转换成直线运动;也可以将直线运动转 换成旋转运动,即丝杠和螺母均可以作为主动件。 4)施加适当预紧力,可消除丝杠和螺母的间隙,从而提高刚性,消除 反向时的空程死区,提高定位精度和重复定位精度。 5)磨损小,使用寿命长,精度保持性好。 6)制造工艺复杂,滚珠丝杠和螺母等元件的加工精度高,对表面粗糙 度的要求低,制造成本高。 7)不能自锁,特别是在用于升降的场合,由于重力作用,下降时当传 动切断后,不能停止运动,故常需在传动系统中增加制动装置。
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
? (3)滚珠丝杠副的应用
表1-1 滚珠丝杠副在机床上的应用

应用方面

采用滚珠丝杠的目的

用途举例

数 控 机 床

1.滚珠丝杠副的传动效率高,使机床进给机构的起动 转矩和运动转矩大大减小,以适应采用小容量的步进 电动机 2.滚珠丝杠副的进给精度高,可满足数控机床移动部 件的正确定位和均匀位移的要求 3.滚珠丝杠副的工作寿命长,可使数控机床长期工作 仍保持精度不变 4.滚珠丝杠副经预紧后进给刚度高

数控铣床、车床、
镗床、磨床、及自动 换刀的自动机床、数 控电加工机床精密机 床

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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
应用方面 采用滚珠丝杠的目的 用途举例 精密车床、坐标镗 精 密 1.滚珠丝杠副的进给精度高,可满足数控机床移动部 件的正确定位和均匀位移的要求 2.滚珠丝杠副的工作寿命长,可使数控机床长期工作 仍保持精度不变 3.滚珠丝杠副经预紧后进给刚度高 滚珠丝杠副传动效率高,运转轻快,可减轻操作者劳 动强度 一 般 机 床 利用滚珠丝杠的运动同步性,保证运动平稳 双柱横梁式镗床、龙门创床,龙 门铣床、立式车床等机床的横梁 升降丝杠副 利用滚珠丝杠副运动可逆性、将直线运动转换为旋转 运动 床、齿轮磨床、螺纹 磨床、坐标磨床、电




加工机床等精密机床
的工作台、头架、滑 座的进给丝杠副 镗床、铣床升降台的升降丝杠副 液压仿形铣床工作台进给丝杠副

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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
? 二、数控车床的进给传动系统
1.进给传动副的作用 数控车床的进给运动采用无级调速的伺服驱动方式,伺服电动机经 过进给运动系统将动力和运动传动给工作台等运动执行部件。 直接将伺服电动机与滚珠丝杠连接,滚珠丝杠副的作用是将旋转运动转 换为直线运动。 2.数控车床对进给传动机构的要求 由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象,被加工工件的最终 位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。 摩擦阻力小、传动精度和传动刚度高、传动零件的惯量小、系统具有适 度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便。 3.滚珠丝杠副 普通丝杠副采用滑动摩擦,滚珠丝杠副采用滚动摩擦。因此,滚珠丝杠 副的传动要比普通丝杠副灵敏且传动效率高。
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? (1)滚珠丝杠副的循环方式 ? 内循环和外循环

图1-2 滚珠丝杠副的内循环方式 1—丝杠 2—螺母 3—滚珠 4—返向器
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图1-3 滚珠丝杠副的外循环方式 1—弯管 2—压板 3—丝杠 4—滚珠 5—螺纹管道

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? (1)滚珠丝杠副的循环方式
? 滚珠丝杠副的结构与滚珠的循环方式有关,按滚珠在整个循环过程中 与丝杠表面的接触情况,滚珠丝杠可分为内循环和外循环两种方式。
1)内循环方式 ? 如图1-2所示,内循环方 式的滚珠在循环过程中始终 与丝杠表面保持接触。滚珠 循环的回路短,流畅性好, 效率高,螺母的径向尺寸也 较小。 图1-2 滚珠丝杠副的内循环方式 1—丝杠 2—螺母 3—滚珠 4—返向器

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2) 外循环方式 外循环方式中的滚 珠在循环返回时,离开 丝杠螺纹滚道,在螺母 体内或体外作循环运动。 如图1-3所示插管式外 循环,弯道1两端插入 与螺纹滚道5相切的两 个孔内,弯道两端部引 导滚珠4进入弯管,形 成一个循环回路,再用 压板2和螺钉将弯管固 定。
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图1-3 滚珠丝杠副的外循环方式 1—弯管 2—压板 3—丝杠 4—滚珠 5—螺纹管道

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? (2)滚珠丝杠螺母副的预紧方法预紧方法的基本原理都是使两个 螺母产生轴向位移,以消除它们之间的间隙和施加预紧力。

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图1-4 垫片调整方式 这种调整方法具有结构简单可靠、刚性好和装卸方便等优点, 但调整较费时间,很难在一次修磨中完成调整

数控机床滚珠丝杆副的装配调整
图1-5 所示的结构是利用螺纹来调整实 现预紧的结构

图1-6 齿差式调整间隙结构

图1-5 螺纹调整式的滚珠丝杠螺母副 1、5—螺母 2—返向器 3—垫圈 4—锁紧螺母

图1-6 所示为双螺母齿差式调整间隙结构

这种调整的方式的结构复杂,但调整方便,通过简单的计算便可获得精确的调整量, 可实现定量精密微调,是目前应用较广的一种结构这种调整的方式的结构复杂,但调整方 便,通过简单的计算便可获得精确的调整量,可实现定量精密微调,是目前应用较广的一 种结构。
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
2.滚珠丝杠副的支承和支承轴承的配合 (1)支承方式 1)一端装角接触球轴承。 ? 这种安装支承方式只适合于短丝杠。它承载能力小,轴向刚度低, 一般用于数控机床的调整环节或小规格升降台铣床的垂直坐标中。 2)一端装组合式角接触球轴承,另一端为深沟球轴承 ? 一般用于要求中等速度的回转轴中。 3)两端装深沟球轴承 ? 一般用于中等速度回转及轴向载荷较小的轴中。 4)两端装角接触球轴承 ? 适用于高速度、高精度回转坐标轴中。

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数控机床滚珠丝杆副的装配调整

图1-7 滚珠丝杠的支承方式

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2)支承轴承的配合公差 表1-2 支承方法与推荐配合

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3.滚珠丝杠副的装配工艺

图1-8 丝杠垂直方向与导 轨的平行度误差
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图1-9 丝杠水平方向与导轨 的平行度误差

数控机床滚珠丝杆副的装配调整

图1-10 轴承座孔轴心线与导 轨的平行度误差(垂直方向)
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图1-11 轴承座孔轴心线与导轨 的平行度误差(水平方向)

数控机床滚珠丝杆副的装配调整
轴组的装配
一、滚动轴承游隙的调整(参阅精密轴承装配讲义) 二、滚动轴承的预紧 1)成对使用角接触球轴承的预紧。

图1-12 成对安装角接触球轴承
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
轴组的装配

图1-13 用垫圈预紧
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滚动轴承检测方法

图1-14 测量滚动轴承外圈径向圆跳动
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? 滚动轴承检测方法

图1-15 测量内圈径向圆跳动
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
轴组的装配
1.装配件误差的检查方法
(1)轴承外圈径向圆跳动量检测 如图1-14所示,测量时,转动外圈 并沿百分表方向压迫外圈,百分表的最大读数则为外圈最大径向圆跳 动量。 (2)滚动轴承内圈径向圆跳动测量 如图1-15所示,测量时外圈固定 不转,内圈端面上加以均匀的测量负荷F(不同于滚动轴承实现预紧时 的预加负荷),旋转内圈一周以上,便可测得内圈内孔表面的径向圆 跳动量及其方向。
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
滚珠丝杠副的装配
3.滚珠丝杠螺母副间隙调整方法

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图1-16 滚珠丝杠螺母副的间隙调整机构

数控机床滚珠丝杆副的装配调整
滚珠丝杠副的装配
(1)垫片调隙式 如图1-16a所示,调整垫片3的厚度,从而 改 变螺母1、2之间的距离,以达到消除间隙,并产生一定的 预紧力的目的。 (2)螺纹调隙式 如图9-16b所示,左螺母1固定于螺母座上,右 螺母2的外圆上有螺纹,转动圆螺母4时,可调整螺母之间轴 向之间隙和进行预紧,然后用螺母4右边的圆螺母锁紧。 (3)齿差调隙式 如图9-16c所示两螺母1、2的端部加工有圆柱 齿轮z1、z2。

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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
滚珠丝杆常用支承方式

图1-17 滚珠丝杠常用支承方式
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滚珠丝杠常用支承方式
(1)一端装推力轴承 如图9-17a所示,这种安装方式的承载能力小, 轴向刚度低。 (2)一端装推力轴承,另一端装深沟球轴承 如图9-17b所示,此方式 可用于丝杠较长的情况。 (3)两端装推力轴承 如图9-17c所示,把推力轴承装在滚珠丝杠的两 端,并施加预紧力,有助于提高传动刚度,但这种安装方式对丝 杠的热变形较为敏感。 (4)两端装推力轴承及深沟球轴承 如图9-17d所示,为了提高丝杠的 刚度,它的两端采用双重支承,即推力轴承和深沟球轴承,并施 加预紧力。
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
滚珠丝杠专用轴承

图1-18 滚珠丝杠专用轴承
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数控机床滚珠丝杆副的装配调整
滚珠丝杠专用轴承 (5)滚珠丝杠专用轴承 如图1-18所示,这是一种能承受很大轴 向力的特殊角接触球轴承,与一般的角接触球轴承相比,其 接触角加大到60°,增加了滚珠数目并相应减少了滚珠直径, 其轴向刚度比一般推力轴承提高了2倍以上,使用也极为方便. 5.滚珠丝杠副的防护和润滑 (1)滚珠丝杠副的防护 滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动器件 一样,应避免硬质灰尘或切屑污物进入,故须有防护装置。 (2)滚珠丝杠副的润滑 润滑剂可提高滚珠丝杠副耐磨性及传动 效率。

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二、二维工作台的装配与调整
1、二维工作台的结构 与组成
? 由底板、中滑板、上滑板、 直线导轨副、滚珠丝杆副、 轴承座、轴承内隔圈、轴承 外隔圈、轴承预紧套管、轴 承透盖、轴承闷盖、丝杆螺 母支座、圆螺母、限位开关、 手轮、齿轮、等高垫块、轴 端挡片、轴用弹性挡圈、角 接触轴承(7202AC)、深 沟球轴承(6202)等组成。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 (1)将丝杆螺母支座固定在丝杆的螺母上。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤
? (2) 用轴承安装套筒将两个角接触轴承和深沟球轴承安装在丝杆 上。注:两角接触轴承之间加内、外轴承隔圈。安装两角接触轴承 之前,应先把轴承座透盖装在丝杆上。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 ? (3) 轴承安装完成

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 (4) 用游标卡尺测量两轴承座的中心高、直线导轨、等高块的高度进行记录,并计算差值。

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二、二维工作台的装配与调整
? 2、二维工作台的机械装配步骤
(5) 将轴承座安装在丝杆上。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 ? ? (6)将直线导轨放到底板上,用M4×16的内六角螺丝预紧该 导轨用深度游标卡尺测量导轨与基准面距离,调整导轨与 基准面的距离使导轨到基准面A距离达到图纸要求。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 ? (7)将杠杆式百分表吸在直线导轨的滑块上,百分表的测量头接触在基 准面上,沿直线导轨滑动滑块,通过橡胶锤调整导轨,使得导轨与基准 面之间的平行度符合要求,将导轨固定。

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二、二维工作台的装配与调整
? 2、二维工作台的机械装配步骤
(8)将另一根导轨装在底板上,先用游标卡尺测量两导轨之间的距离,将两导 轨的距离调整到图纸所要求的距离。然后以已安装好的导轨为基准,将杠杆式百 分表吸在基准导轨的滑块上,百分表的测量头打在另一根导轨的侧面,沿基准导 轨滑动滑块,用橡胶锤调整导轨,使得两导轨平行度符合要求,将导轨固定。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 (9)用M6×30内六角螺丝,并加与前面测量两轴承座中心高之差相等厚度的调整 垫片,将轴承座预紧在底板上。

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二、二维工作台的装配与调整
? 2、二维工作台的机械装配步骤
(10)分别将丝杆螺母移动到丝杆两端,用杠杆表测量螺母在丝杆两端的高 度,调整所加调整垫片的厚度,使两轴承座的中心高相等。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤
(11)用游标卡尺分别测量丝杆与两根导轨之间的距离,调整 轴承座的位置,使丝杆位于两导轨的中间位置。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 (12)分别将丝杆螺母移动到丝杆的两端,杠杆表吸在导轨滑块上,用杠杆表打在丝杆螺母上测量丝杆

与导轨是否平行,用橡胶锤调整轴承座,使丝杆与导轨平行。

2013-8-17

二、二维工作台的装配与调整
? 2、二维工作台的机械装配步骤
(13)将等高块分别放在导轨的滑块上,将中滑板放在等高块上调整滑块 的位置,用M4X70螺丝将等高块、中滑板固定在导轨滑块上。用塞尺测量 丝杆螺母支座与中滑板之间的间隙大小。然后将M4×70螺丝旋松,在丝 杆螺母支座与中滑板之间加入与测量间隙厚度相等的调整垫片。

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二、二维工作台的装配与调整

2、二维工作台的机械装配步骤 (14)用(6)-(9)相同的方法,将两根导轨安装在中滑板上。

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二、二维工作台的装配与调整
? 2、二维工作台的机械装配步骤
(15)将中滑板上的M4X70的螺栓预紧 ,用大磁性百分表座固定90°角尺, 使角尺的一边与中滑板侧面的导轨侧面紧贴在一起。将杠杆百分表吸附在 底板上的合适位置,百分表触头打在角尺的另一边上,同时将手轮装在丝 杆上面。摇动手轮使中滑板左右移动。用橡胶锤轻轻打击中滑板,使中滑 板移动时百分表示数不再发生变化,说明上下两层导轨已达到垂直。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 (16)用与(1)-(5)的方法,装配中滑板上的丝杆。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤 ? (17)用与(9)-(12)相同的方法,将中滑板丝杆安装 中滑板上。

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二、二维工作台的装配与调整
2、二维工作台的机械装配步骤

(18)重复(15)的方法,用上滑板基准将上滑板安装在工作台上,完成整个工作台的安装与调整。

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思考题
1.试述滚珠丝杆副的传动原理和特点。 2.调整滚动轴承游隙的目的和原则是什么? 3.滚动轴承预紧的目的是什么?常用的预紧方法有 哪些? 4.丝杠螺母副间隙的调整方法? 5.滚动轴承的固定有哪两种方式? 6.试述滚珠丝杆副的装配工艺。

2013-8-17

再见!

2013-8-17


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