滾珠絲桿

                                                            絲杠對(duì)機(jī)床精度及穩(wěn)定性的影響

    隨著高速、高精密加工技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)機(jī)床的加工精度及加工精度的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。首先是保證各個(gè)零件的加工精度，尤其是提高滾珠絲杠螺母副(直線進(jìn)給系統(tǒng))、蝸桿副(圓周進(jìn)給系統(tǒng))的傳動(dòng)精度。如何提高機(jī)床的精度和穩(wěn)定性是現(xiàn)在人們研究的熱點(diǎn)。在非閉環(huán)數(shù)控系統(tǒng)中，絲杠的螺距誤差和熱變形誤差是影響加工精度和穩(wěn)定性的關(guān)鍵性因素之一。對(duì)于非閉環(huán)系統(tǒng)，絲杠的質(zhì)量對(duì)加工質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)為絲杠導(dǎo)程誤差、絲杠間隙以及絲杠磨損對(duì)加工定位精度的影響。機(jī)床的精度完全依靠絲杠的精度來(lái)保證。所以越高的機(jī)床精度也就意味著越高的成本。

    大多數(shù)機(jī)床的絲杠安裝為一端固定，一端鉸支。絲杠對(duì)機(jī)床精度及穩(wěn)定性的影響隨著高速、高精密加工技術(shù)的快速發(fā)展，人們對(duì)機(jī)床的加工精度及加工精度的穩(wěn)定性也提出了更高的要求。采用預(yù)拉伸的絲杠軸須兩端固定，其預(yù)拉伸力大小的計(jì)算依據(jù)：在理論上，該力的大小是通過該力產(chǎn)生的熱變形量等于整個(gè)滑板(包括滑板上的主軸部分)的重力使絲杠產(chǎn)生的變形量和絲杠溫升所產(chǎn)生的zui大熱變形量之和來(lái)計(jì)算的。但是在實(shí)際中，在某些情況下，絲杠的溫度可能變化較大，若以zui大的溫差來(lái)計(jì)算，那么如果該力過大將會(huì)影響絲杠的壽命，過小則達(dá)不到補(bǔ)償?shù)哪康?，同時(shí)可能會(huì)使絲杠發(fā)生繞曲變形。

                                                                     滾珠絲杠長(zhǎng)度的選擇標(biāo)準(zhǔn)

    滾珠絲杠長(zhǎng)度有兩個(gè)概念，一個(gè)是全長(zhǎng)，另一個(gè)是螺紋長(zhǎng)度。增加耐久性：當(dāng)滾珠絲杠在往復(fù)運(yùn)轉(zhuǎn)頻繁之使用環(huán)境時(shí)，gang熱源生成可能會(huì)造成氧化(oxidized)或脫碳(decarburized)現(xiàn)象而縮短使用壽命。有些廠家只計(jì)算全長(zhǎng)，但有些廠家需要提供螺紋長(zhǎng)度。螺紋長(zhǎng)度中也有兩個(gè)部分，一個(gè)是螺紋全長(zhǎng)，一個(gè)是有效行程。前者是指螺紋部分的總長(zhǎng)度，后者是指螺母直線移動(dòng)的理論zui大長(zhǎng)度，螺紋長(zhǎng)度=有效行程 螺母長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)裕量（如果需要安裝防護(hù)罩，還要考慮防護(hù)罩壓縮后的長(zhǎng)度，一般按防護(hù)罩zui大長(zhǎng)度的1／8計(jì)算）。

    在設(shè)計(jì)繪圖時(shí)，絲杠的全長(zhǎng)大致可以按照一下參數(shù)累加：絲杠全長(zhǎng)=有效行程 螺母長(zhǎng)度 設(shè)計(jì)余量 兩端支撐長(zhǎng)度（軸承寬度 鎖緊螺母寬度 裕量） 動(dòng)力輸入連接長(zhǎng)度（如果使用聯(lián)軸器則大致是聯(lián)軸器長(zhǎng)度的一半 裕量）。在保證低于上銀滾珠絲桿臨界轉(zhuǎn)速的前提下，大導(dǎo)程上銀滾珠絲桿可實(shí)現(xiàn)100m/min甚至更高的進(jìn)給速度。特別需要注意的是，如果長(zhǎng)度超長(zhǎng)（大于3米）或長(zhǎng)徑比很大（大于70），zui好事先咨詢廠家銷售人員可否生產(chǎn)，總體的情況是，國(guó)內(nèi)廠家常規(guī)zui大長(zhǎng)度3米，特殊品16米，國(guó)外廠家常規(guī)品6米，特殊品22米。當(dāng)然不是說(shuō)國(guó)內(nèi)廠家就不能生產(chǎn)更長(zhǎng)的，只是定制品的價(jià)格比較離譜。推薦：長(zhǎng)度盡量選6米以下，超過的用齒輪齒條更劃算了。

                                                                 詳解滾珠絲杠具有的特性

滾珠絲杠是工具機(jī)械和精密機(jī)械上常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力，同時(shí)兼具、可逆性和率的特點(diǎn)，具有如下的特性：

 1、軸向剛度高.反向定位精度高.滾珠絲杠副可進(jìn)行預(yù)緊并消除間隙，因而軸向剛度高，反向時(shí)無(wú)空行程(死區(qū))，定位精度高。

 2、運(yùn)動(dòng)靈敏、低速時(shí)無(wú)爬行。由于靜、動(dòng)摩擦系數(shù)小.且二者差值也很小，因而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩小，動(dòng)作靈敏，不會(huì)出現(xiàn)低速爬行現(xiàn)象。

 3、摩擦損失小、傳動(dòng)。般傳動(dòng)效率可達(dá)0.92-0.96·比普通滑動(dòng)絲杠副提高3-4倍.因此驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩儀為滑動(dòng)絲杠副的1/4

 4、傳動(dòng)具有可逆性，不能自鎖.由于摩擦系數(shù)小.不能自鎖，傳動(dòng)具有可逆性.即不僅可把旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng).也可將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。因此在某些場(chǎng)合，如傳動(dòng)垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)必需附加制動(dòng)裝置或防止逆轉(zhuǎn)裝置，以防止工作臺(tái)等因自重而自動(dòng)下降。

 5、磨損小，壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單。

 6、結(jié)構(gòu)和工藝性均較復(fù)雜，成本較高。

                                                      滾珠絲杠的用材選用介紹

滾珠絲杠的用材是根據(jù)它的種類來(lái)選擇，其中有好幾種滾珠絲杠，下面來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下：

（一）、、重載荷滾珠絲杠：多選用低合金工具鋼（如9Mn2V、CrWMn鋼）和滾動(dòng)軸承鋼（如GCr15、GCr15SiMn鋼）制造，采用感應(yīng)加熱表面淬火，也有采用火焰加熱表面淬火或整體淬火的。

（二）、低精度、輕載荷的滾珠絲杠：可選用非合金（碳素）結(jié)構(gòu)鋼（如45、50鋼）制造，經(jīng)正火、調(diào)質(zhì)處理；有些也可選冷軋成形鋼（如冷軋60鋼）直接使用。

（三）、小規(guī)格的滾珠絲杠：習(xí)慣性選用滲碳鋼（如20CrMnTi鋼），經(jīng)滲碳＋淬火＋低溫回火后使用。

（四）、在腐蝕性和高溫環(huán)境下工作的滾珠絲杠：可選用沉淀硬化不銹鋼（如1Cr15Co14Mo5VN、0Cr17Ni4Cu4Nb鋼）制造，經(jīng)固溶處理＋時(shí)效處理后使用。

（五）、某些熱處理時(shí)易變形的滾珠絲杠：可選用專用滲氮鋼（如38CrMoA1A鋼）制造，經(jīng)滲氮處理后使用。

　滾珠絲杠副各部件，包括螺母、絲杠、gang珠一般是用高碳鉻軸承鋼GCr15，要求高一些的用GCr15SiMn。（相見GB/T 18254-2002 高碳鉻軸承鋼）

　兩者的區(qū)別在于，前者的Si含量是0.15%～0.35%，Mn含量是0.25%～0.45%；后者的Si含量是0.45%～0.75%，Mn含量是0.95%～1.25%。

　Si和Mn的含量高，硬度、強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能好，產(chǎn)品的剛性和精度也就高些，價(jià)格也更貴。滾珠絲杠副各部件（包括螺母、絲杠、gang珠）一般用高碳鉻軸承鋼GCr15，要求高一些的用GCr15SiMn。

　Si和Mn的含量高，硬度、強(qiáng)度、韌性和塑性等力學(xué)性能好，產(chǎn)品的剛性和精度也就高些，價(jià)格也更貴。 所以滾珠絲杠是根據(jù)其種類來(lái)選用它的用材，發(fā)揮它的zui。