滚珠丝杠的安装方式及维护润滑

滚珠丝杠的安装方式及维护润滑

滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的丝杠传动元件。滚珠丝杠副的结构类型有很多种，按滚珠循环方式可分为外循环和内循环。外循环返珠多为插管式，内循环返珠多为腰形槽块式。根据螺旋轨道的横截面形状，有单圆弧和双圆弧两种横截面，由于双圆弧截面的轴向刚度大于单圆弧截面的轴向刚度，所以双圆弧截面螺杆目前被广泛使用。按预紧形式可分为单螺母无预紧、单螺母位移导程预紧、单螺母带钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母差动齿预紧和双螺母螺纹预紧。

双螺母垫片预紧常用于数控机床，其预紧力一般为轴向载荷的1/3。与滑动丝杠螺母副相比，滚珠丝杠副具有许多优点：传动效率高、灵敏度高、传动平稳、磨损小、使用寿命长；可以消除轴向间隙，提高轴向刚度。滚珠丝杠螺母传动广泛应用于中小型数控机床的进给驱动系统中，在重型数控机床的短行程(小于6m)进给系统中也经常使用。

数控机床进给系统要获得高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及其支撑的结构刚度也是不可忽视的因素。螺母座和支承座都应具有足够的刚度和精度，通常应适当增加与机床结合零件的接触面积，以提高螺母座的局部刚度和接触强度。在工艺条件允许的情况下，新设计的机床往往将螺母座或支承座与机床本体合为一体，以增加刚度。为了提高支架的轴向刚度，选择合适的滚动轴承也很重要。

目前国内主要采用两种结合方式。一种是径向轴承和圆锥轴承的组合，虽然结构简单，但轴向刚度不足；另一种是推力轴承或径向推力轴承和径向轴承的组合，提高了轴向刚度，但增加了轴承的摩擦阻力和发热，增加了轴承座的结构尺寸。近年来，国内外轴承制造商都生产了一种滚珠丝杠专用轴承，这是一种特殊的向心推力球轴承，可以承受很大的轴向力。与一般向心推力球轴承相比，接触角增大到60°，增加了滚珠数量，相应地减小了滚珠直径。与普通轴承相比，这种新结构的轴承轴向刚度提高了两倍以上，使用极为方便，产品成对出售，内环和外环的厚度已经在工厂选定。装配时，用螺母和端盖压紧内圈和外圈，即可获得出厂时已调整好的预紧力。

滚珠丝杠副通常以下列方式安装：

(1)双推——自由方式，丝杠一端固定，另一端自由。固定端轴承同时承受轴向力和径向力，用于小行程的短丝杠。

(2)双推——支承方式，螺杆一端固定，另一端支撑。固定端轴承既承受轴向力又承受径向力；支撑端轴承只承受径向力，可做少量轴向浮动，可避免或减少螺杆因自重而弯曲。同时，螺杆的热变形可以向一端自由拉伸。

(3）双推——双推方式，螺杆两端固定。固定端轴承可以同时承受轴向力和径向力。这种支撑方式可以对螺杆施加适当的预张力，提高螺杆的支撑刚度，部分补偿螺杆的热变形。

(4)采用丝杠固定、螺母旋转的传动方式。此时，螺母旋转，而固定在一边的螺杆轴向移动。由于螺杆不动，可以避免受到临界转速的限制，从而避免细长滚珠丝杠高速运转时出现的各种问题。螺母惯性小，运动灵活，可达到的转速高，这种方法可以在螺杆上施加较大的预张力，提高螺杆的支撑刚度，补偿螺杆的热变形。

滚珠丝杠副的保护滚珠丝杠副和其他有滚动摩擦的传动装置一样，要避免硬灰尘或碎屑污物的进入，所以必须安装保护装置。如果滚珠丝杠副裸露在机床上，应采用封闭的防护罩，如螺旋弹簧钢带套、伸缩套、折叠套等。安装时，防护罩的一端连接在滚珠螺母的侧面，另一端固定在滚珠丝杠的轴承座上；如果滚珠丝杠副处于隐蔽位置，可以用密封圈保护，密封圈安装在螺母两端。接触弹性密封圈由耐油橡胶或尼龙制成，其内孔做成与螺纹滚道相匹配的形状；接触密封圈防尘效果较好，但由于接触压力，摩擦力矩略有增加。非接触式密封环又称迷宫式密封环，由硬塑料制成，其内孔与螺纹滚道相对，有微小间隙，可避免摩擦力矩，但防尘效果较差。工作时避免碰撞防护装置，如有损坏应及时更换。

滚珠丝杠副的润滑剂可以提高耐磨性和传动效率，润滑剂可分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油一般是全损系统油；润滑脂可以是锂基润滑脂；一般在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内加入润滑脂，而润滑油则通过壳体上的油孔注入螺母空间。滚珠丝杠上的油脂每六个月更换一次，丝杠上的旧油脂清理干净，涂上新油脂；用润滑油润滑的滚珠丝杠副可在每次机床运转前上一次油。

滚珠丝杠副是将旋转运动转化为直线运动或将直线运动转化为旋转运动的理想产品。滚珠丝杠副是由丝杠、螺母、滚珠等零件组成的机械元件，其作用是将旋转运动变为直线运动或将直线运动变为旋转运动。它是传统滑动丝杠的进一步延伸，这种发展的深刻意义与滚动轴承给滑动轴承带来的变化是一样的，滚珠丝杠为各种用途提供了广泛的标准化产品。