加（jiā）工中心滾珠絲杠的應用（yòng）

滾珠絲杠是因滾動接觸（chù）而起動摩擦極小、對輸入敏感（gǎn）而可以動作準確，所以可以精細控製微小運動。滑動螺絲是如軸向遊隙變小就回轉也變重，但滾珠絲（sī）杠的（de）鋼球與（yǔ）螺絲溝（gōu）為點接觸，因而即使預壓狀態也能實現圓（yuán）滑動作。滾珠絲杠是通（tōng）過選（xuǎn）擇各種（zhǒng）厚（hòu）度的墊片，可以精細調整對兩個螺母的預壓，選擇適當的預壓容易得到高鋼（gāng）性。另外，選擇單螺母就可以實現無遊隙的狀態（tài）。滾珠絲杠是因對整個滾動部分的表麵上（shàng）進行淬火硬化處理，磨（mó）損（sǔn）小，能保持（chí）初（chū）期的精度，可以長期使用。

關鍵詞: 滾珠絲杠; 類型選用; 精度檢測（cè）

1、 引言

人們應用螺杆（gǎn）來（lái）做傳動（dòng）的曆史其實不算很長，傳統上的螺杆一直有定（dìng）位不佳、易損害的情況。直 到1898 年，人們才首次嚐試將鋼珠置入螺帽及螺（luó）杆之間以滾動摩擦取代滑動摩擦，來（lái）改善其（qí）定位不佳及易損害的情況。1940 年更將滾珠螺杆置於在汽車轉向裝（zhuāng）置上，更為滾珠（zhū）螺杆的應用上的巨大革命，並逐漸（jiàn）取代傳統艾克姆螺杆( ACME) 。直到近年來，滾珠螺杆已成為產業界使用最廣的零組件之一（yī）。

2、滾珠絲杠的類型、結構與技術特（tè）點

2.1 滾珠絲（sī）杠的類型

根據加工製（zhì）造方法及精度的區別，目前市場上的（de）滾珠絲杠機構主要有以下兩（liǎng）種類型: 磨製滾珠絲（sī）杠、軋製滾珠絲杠。

滾珠的循（xún）環方式有循環導（dǎo）管式、循環器式、端蓋式。預壓方式有定位預壓( 雙螺母方式（shì）、位（wèi）預（yù）壓方式) 、定壓預壓。可根據用途選擇適當類型。

滾珠絲杠機構（gòu）作為一種（zhǒng）高精度的傳動部件，大量應用在數控機床、自動化加工中（zhōng）心電子精（jīng）密機械進給機構、伺服機械手、工業裝配機器人、半導（dǎo）體生產（chǎn）設備、食品加工與包裝、醫療設（shè）備等各種領域。

2．2 滾珠絲杠的結構

如果將滾珠絲杠機構沿縱（zòng）向剖開，可以看到它主要由（yóu）絲杠、螺（luó）母、滾珠、滾（gǔn）珠（zhū）回（huí）流管、防塵等組成。

1 － 油孔（kǒng）; 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 滾珠絲杠機構結構（gòu）組成

在圖 1 中，各部分結構（gòu）的作用詳述如下:

( 1) 絲杠屬於轉動部件，是一種直線度非常高、上麵加工有（yǒu）半（bàn）圓形螺旋槽的螺紋，半圓形螺旋槽是滾珠滾動的滾道。絲（sī）杠具有很高的硬度，通常在表麵淬火後再進行（háng）磨削加工保證具（jù）有優良的耐磨性（xìng）能。絲杠一（yī）般（bān）與驅動部件連接在一起，絲杠的轉動（dòng）由（yóu）電機直（zhí）接或間接驅動。既可以采用直聯（lián）的方法，即將電機輸出軸通過專用的彈性聯軸器與絲杠相聯傳動比為 1; 也可以通過其他的傳動環節使電機輸出軸與絲杠相連，例如同步（bù）帶、齒輪。

( 2) 螺母是用來固定需要移動的負載的，其（qí）作用類似於直（zhí）線導軌機構的滑塊。一般將（jiāng）所需要移動的各種負載( 例如工作台（tái）、移動滑塊) 與螺母連接在一起，再在工作台或移動滑塊上安裝各種執行機構螺母內部加工有與絲（sī）杠類（lèi）似（sì）的半圓形滾道，而且設計有供（gòng）滾珠循環運動的回流管，螺母是滾珠絲杠機構的重要部件，滾珠絲杠機構的性能與質量很大程度上依賴於螺母。

( 3) 防塵片的作用（yòng）為防止外部汙染物（wù）進入螺母內部。由於滾珠絲杠機構屬於（yú）精密部件如果在使用時汙染物( 例如灰塵、碎屑、金（jīn）屬渣（zhā）等) 進入螺母，可能會使滾珠絲杠運動副嚴重磨損，降低機構的運動精度及使用壽命（mìng），甚至使絲（sī）杠或（huò）其他部件發生損壞，因此必須對絲杠螺母進行密封，防止汙染物進入螺母。

( 4) 滾珠（zhū）在滾（gǔn）珠絲杠機構中，滾珠的作用與其在直線導軌、直線軸承（chéng）中的作用是相（xiàng）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。由於（yú）以滾（gǔn）動方式運動，所以摩擦非常小。

( 5) 油孔滾珠絲杠機構運行時需要良好的潤滑，因此應定期（qī）加注潤滑油或潤滑（huá）脂。油孔供加潤（rùn）滑（huá）油。

2． 3 滾珠絲（sī）杠有如下特點（diǎn）

( 1) 驅動（dòng）扭矩小

由於滾珠絲杠機構運行時滾（gǔn）珠沿（yán）絲杠與螺母共同組成的（de）螺旋滾道作滾動運動，運動阻力極小，驅動扭矩僅為螺紋絲杠機構的 1 /3 以下，隻需要很小的驅動功率。

 ( 2) 運動可逆

滾珠絲杠機構不僅（jǐn）可以將絲杠的旋轉運動轉換為螺母（mǔ）( 及負載滑塊) 的直線運動（dòng），也可以很容易地將螺母的直線運動轉換為絲杠的旋（xuán）轉運動。

( 3) 高精度

滾珠絲杠機（jī）構在（zài）加工（gōng）、組裝（zhuāng）、檢測等環節都經（jīng）過嚴（yán）格（gé）的控（kòng）製（zhì），屬於高精度的（de）傳動機構，加上運行時發熱較少，可以實現很高的傳動精度，使負載精確定位。

( 4) 能（néng）微量進給

由於滾珠絲杠機構中的滾珠為滾動（dòng）運動方（fāng）式，啟動扭矩極小，不（bú）會出現如滑動運動中容易出現（xiàn）的低速蠕動或爬（pá）行現象，所以能實現高精度微量進給，最小進給量可（kě）達 0． 1pm。

( 5) 高剛性

如果滾珠絲杠機構存在軸向間隙（xì），當改（gǎi）變軸向負載的方向（xiàng）時，上述軸向間（jiān）隙就成為負載運（yùn）動誤差的重要來（lái）源。通過對（duì）滾珠絲杠機構施加預壓，可以使上述軸向間隙為零或零以下( 負間隙) ，從而獲得高剛性，提高機構在負載狀態下的運動精度。

( 6) 能高速進給（gěi）

由於滾珠絲杠機構可以製造成較大的導程，傳動（dòng）效率高，發熱低（dī），因（yīn）而能實現高速進給。在保證低於滾珠絲杠機構臨界轉速的前提下，大導程滾珠絲杠副可（kě）以實現 100m /min 甚至（zhì）更高的（de）進給速度。

( 7) 傳動（dòng）效率（lǜ）高

通常在螺紋絲杠機構中僅能夠達（dá）到 20% ～40% 的（de）機械傳動效率（lǜ），而滾珠絲杠機構可以獲得很高的機械傳動效率，最高可以（yǐ）達到 98% 。

( 8) 使用壽命長

幾乎在沒有磨（mó）損的狀態下運行，因而可以達到較長的使用（yòng）壽命。

3、滾珠絲杠（gàng）精度檢（jiǎn）測

3．1 滾珠絲杠位置誤差的產生

機（jī）床的每一根軸都是由伺（sì）服係統所驅動的，係統的組成是（shì）由伺服軸卡（kǎ）、伺服驅（qū）動器、伺（sì）服電機組成。它的主要作用是由伺服係統接受 NC 所發出的位（wèi）置指令來驅動電機（jī）進行定位控製。加工中心 X、Y、Z 軸由滾珠絲杠傳動。通過伺（sì）服同步電機實現驅動。滾珠（zhū）絲（sī）杠螺母副（fù）傳動過程存（cún）在反轉間隙，這種反轉間隙會造成工作台反向時，電動機空轉而工作台不動，使半閉環係統產生誤差和全閉（bì）環係統位置環振蕩不穩定。滾珠絲杠磨損越大（dà）反向間隙遠大，振蕩（dàng）越不穩定。其稱為位置誤差。