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数控机床机械结构
第六章数控机床的机械结构
第一节主传动结构
一、对主传动的要求
数控机床与普通机床相比,工艺范围宽,工艺能力强,自动化程度高。
主传动系统主要具有以下特点:
1.转速高、功率大,能使数控机床进行大功率切削和高速切削,实现高效率加工。
2.主轴必须具有较宽的调速范围,能迅速可靠地实现无级调速,使切削始终处于最佳运行状态。
3.主轴必须具有较高的回转精度,足够的刚度和抗振性,较好的热稳定性,动态响应好。
4.有些数控机床还具有自动换刀功能、主轴准停功能等。
二、主轴调速方法
为满足以上对主传动的要求,数控机床常采用电动机无级调速系统,为扩大调速范围,适应低速大扭矩的要求,也常用齿轮有级调速和电机无级调速相结合的方法实现主轴调速。
1.电动机调速
用于主轴驱动的调速电动机主要分为直流和交流两大类。
(1)直流电动机调速通常数控机床的
调速范围较大,对直流电动机的调速同时采用
调压和调磁两种方法。
其典型的直流主轴电动
机特性曲线如图6-1所示。
从其特性曲线可
知,电动机在转速n0以下属于恒转矩调速,即
采用改变电枢电压来实现;在转速n0以上属于
恒功率调速,通过改变励磁电流来实现。
较为常用的FANUC直流它励式主轴电动
机采用的是三相全控晶闸管无环流可逆调速系
统,可实现调压调速和调磁调速,调速范围35图6-1直流主轴电动机特性曲线
~3500r/min。
1-恒转矩区2-恒功率区
(2)交流电动机调速目前数控机床交流主轴驱动中均采用笼型感应电动机,广泛采用矢量控制变频调速的方法。
随着新型直流和交流主轴调速电动机的日趋完善,电动机调速将得到广泛的应用,但在经济型数控机床中为降低成本,也常采用机械齿轮换档的方法来改变主轴转速。
2.机械齿轮变速
在数控机床主传动系统中,由于采用了电动机无级调速,使传统的主轴箱结构大大简化。
但由于主轴电机和驱动电源的限制,往往在其低速段为恒转矩输出。
为了尽可能使主轴在整个速度范围内提供主电动机的最大输出功率,并满足数控机床低速强力切削的需要,常采用1~4档齿轮变速与无级调速相结合的方法,即所谓分段无级调速。
采用机械齿轮减速,既放大了输出功率,又扩大了调速范围。
数控机床在切削时,主轴是按零件加工程序中S指令所指定的转速来自动运行。
因此,数控系统中必须有两类主轴速度指令信号,即用模拟量或数字量信号(S代码)来控制主轴电动机的驱动调速电路,同时采用开关量信号(M代码)来控制机械齿轮变速自动换档的执行机构。
自动换档执行机构是一种电-机转换装置,常用的有液压拨叉和电磁离合器。
三、主传动的配置方式
采用电动机调速的主传动变速系统,通常有以下三种配置方式,如图6-2所示。
图6-2主传动的配置方式
1.变速齿轮传动方式
如图6-2a)所示,主轴电动机经二级齿轮变速,使主轴获得低速和高速两种转速系列,使之成为分段无级调速。
通过齿轮传动降速后,扩大了输出扭矩和调速范围,特别是主轴恒功率输出时的调速范围,以满足主轴输出扭矩特性、功率特性及调速范围的要求。
这种配置方式在大、中型数控机床中采用较多。
2.皮带传动方式
如图6-2b)所示,主轴电动机将其运动经齿形同步带以定比传动传递给主轴。
这种配置方式传动平稳、结构简单、安装调试方便,主要应用在小型数控机床上,但只适用于低扭矩特性要求的主轴。
3.调速电机直接驱动方式
这种配置方式又有两种类型。
一种如图6-2c)所示,主轴电动机的输出轴通过精密联轴器直接与主轴联接,其优点是结构紧凑,传动效率高,但主轴转速的变化及转矩的输出完全与电动机的输出特性一致,因而在使用上受到一定的限制。
随着主轴电动机性能的提高,这种方式将越来越多地被采用。
另一种如图6-2d)所示,主轴与电动机转子合为一体,称内装电动机主轴。
这种方式的优点是主轴部件结构更紧凑、刚度高、重量轻、惯量小,可提高启动、停止的响应频率,有利于控制振动和噪声,缺点是电动机发热对主轴精度影响较大。
四、主轴轴承的配置方式
一般中、小型数控机床的主轴部件多数采用滚动轴承作为主轴支承,目前主要有以下三种配置方式,如图6-3所示。
1.前支承采用双列短圆柱滚子轴承和60。
角接触双列向心推力球轴承组合,后支承采用向心推力球轴承,如图6-3a)所示。
此配置方式使主轴的综合刚度大幅度提高,可满足强力切削的要求,普遍应用于各类数控机床的主轴。
这种配置的后轴承也可采用圆柱滚子轴承,进一步提高后支承的径向刚度。
2.前支承采用高精度双列向心推力球轴承,如图6-3b)所示。
6-3数控机床主轴轴承配置方式
向心推力球轴承具有良好的高速性能,主轴最高转速可达4000r/min,但其承载能力小,仅适用于高速、轻载和精密的数控机床的主轴。
为提高这种配置方式的主轴刚度,前支承可以用四个或更多的轴承相组合,后支承用两个轴承相组合。
3.前后轴承采用双列和单列圆锥滚子轴承,如图6-3c)所示。
这种轴承能承受较大的径向和轴向力,使主轴能承受重载荷尤其是承受较强的动载荷,刚度好,安装和调试性能好。
但这种配置限制了主轴的最高转速和精度,只适用于中等精度、低速与重载的数控机床主轴。
五、典型主轴部件简介
1.数控车床主轴箱
图6-4为MJ-50型数控车床主轴箱的结构简图。
交流主轴电动机通过带轮15把运动传给主轴7,主轴有两个支承,前支承由一圆锥孔双列圆柱滚子轴承11和一对角接触球轴承10组成,轴承11用来承受径向载荷,两个角接触球轴承一个大口向外(朝向主轴前端),一个大口向里(朝向主轴后端),用来承受双向的轴向载荷和径向载荷。
前支承轴承的间隙用螺母8来调整,螺钉12用来防止螺母8的回松。
主轴的后支承为圆锥孔双列圆柱滚子轴承14,轴承间隙由螺母1和6来调整。
螺钉17和13分别用来防止螺母1和6的回松。
主轴的支承形式为前端定位,主轴受热膨胀将向后伸长。
前后支承所用圆柱滚子轴承的支承刚性好,允许的极限转速高。
前支承中的角接触球轴承能承受较大的轴向载荷,且允许的极限转速高。
主轴所采用的支承结构适宜高速、大载荷的需要。
主轴的运动经过同步带轮16和3以及同步带2带动脉冲编码器4,使其与主轴同速运转。
脉冲编码器用螺钉5固定在主轴箱体9上。
2.立式加工中心主轴部件
图6-5为立式加工中心主轴部件的结构简图。
它由主轴、刀具的自动夹紧松开机构、前后轴承等组成。
主轴的前端采用7︰24锥孔,易于装卸刀柄,又有临界摩擦力矩,标准的拉钉5是拧紧在刀柄内的。
当需要卡紧刀具时,活塞1的上油腔无油压,叠形弹
图6-4MJ-50型数控车床主轴箱结构简图
1、6、8-螺母2、15-同步带3、16-同步带轮4-脉冲编码器
5、12、13、17-螺钉7-主轴9-主轴箱体10、11、14-轴承
簧3的弹簧力使活塞1向上移至图示位置。
拉杆2在弹簧3的压力下向上移至图示位置,钢球4被迫收拢,卡紧在拉钉5的环槽中,通过钢球拉杆把拉钉5向上拉紧,使刀杆锥柄的外锥面与主轴锥孔的内锥面相互压紧,这样刀柄就被卡紧在主轴上。
放松刀柄时,液压油进入活塞1的上油腔,油压使活塞1下移,推动拉杆2向下移动。
此时,叠形弹簧3被压缩,钢球4随拉钉5一起向下移动,当钢球移至主轴孔径较大处便松开拉钉5,刀具连同拉钉5可被机械手取下。
当机械手将新刀柄装入后,活塞1上油腔液压油卸压将刀柄拉紧。
刀柄卡紧机构使用弹簧卡紧,液压放松,可保证在工作中,如遇突然停电,刀杆不会自行松脱。
在活塞杆孔的上端接有压缩空气,当机械手把刀具从主轴中拔除后,压缩空气通过活塞杆和拉杆的中心孔把主轴锥孔吹净,使刀柄锥面与主轴锥孔紧密贴合,保证刀具的正确定位。
行程开关7和8用于发出卡紧和放松刀杆的信号。
图6-5立式加工中心主轴部件
1—活塞2—拉杆3—弹簧4—钢球5—拉钉6—主轴7、8—行程开关
六、电主轴
电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术电主轴是最近几年在数控机床领域出现的将机床主轴与主轴电机融为一体的新技术,它与直线电机技术、高速刀具技术一起,将会把高速加工推向一个新时代。
电主轴是一套组件,它包括电主轴本身及其附件:
电主轴、高频变频装置、油雾润滑器、冷却装置、内置编码器、换刀装置。
高速主轴是高速切削技术最重要的关键技术,也是高速切削机床最重要的部件。
要求动平衡性很高,刚性好,回转精度高,有良好的热稳定性,能传递足够的力矩和功率,能承受高的离心力,带有准确的测温装置和高效的冷却装置。
高速切削一般要求主轴转速能力不小于40000r/min,主轴功率大于15kW。
通常采用主轴电机一体化的电主轴部件,实现无中间环节的直接传动,电机大多采用感应式集成主轴电动机。
目前一般使用较多的是热压氮化硅(Si3N4)陶瓷轴承和液体动、静压轴承以及空气轴承。
润滑多采用油-气润滑、喷射润滑等技术。
主轴冷却一般采用主轴内部水冷或气冷方式。
图6-6陶瓷轴承高速主轴工作原理图
1—陶瓷球轴承2—密封圈3—电主轴4—陶瓷球轴承5—冷却水出口
6—冷却水出口7—旋转变压器8—冷却水入口
1.陶瓷轴承高速主轴
图6-6为陶瓷轴承高速主轴工作原理图,采用C或B级精度角接触球轴承,轴承布置与传统磨床主轴结构相类似;采用“小珠密球”结构,滚珠材料Si3N4;采用电动主轴(电机与主轴作成一体);轴承转速特征值(=轴径(mm)×转速(r/min))较普通钢轴承提高1.2~2倍,可达0.5~1×106。
回转精度高,液体静压轴承回转误差在0.2μm以下,空气静压轴承回转误差在0.05μm以下;功率损失小;液体静压轴承转速特征值可达1×106,空气静压轴承转速特征值可达3×106。
空气静压轴承承载能力较小。
与钢球相比,陶瓷轴承的优点是:
(1)陶瓷球密度减小60%,从而可大大降低离心力;
(2)陶瓷弹性模量比钢高50%,使轴承具有更高刚度;
(3)陶瓷摩擦系数低,可减小轴承发热、磨损和功率损失;
(4)陶瓷耐磨性好,轴承寿命长。
2.磁浮轴承高速主轴
图6-7为磁浮轴承高速主轴工作原理图,主轴由两个径向和两个轴向磁浮轴承支承,磁浮轴承定子与转子间空隙约0.1mm。
刚度高,约为滚珠轴承主轴刚度10倍。
转速特征值可达4×106。
回转精度主要取决于传感器的精度和灵敏度,以及控制电路性能,目前可达0.2μm。
机械结构及电路系统均较复杂;又由于发热多,对冷却系统性能要求较高。
图6-7磁浮轴承高速主轴工作原理图
1—前辅助轴承2—前径向传感器3—前径向轴承4—电主轴5—后径向轴承6—后径向传感器
7—双面轴向推力轴承8—后辅助轴承9—轴向传感器
七、主轴准停装置
为了保证刀具在主轴中准确定位,提高机床的工作效率和自动化程度,多数数控机床具有主轴准停功能。
现代的数控机床一般都采用电气定向式主轴准停装置,这种准停装置结构简单,动作迅速、可靠,精度和刚度较高。
电气定向式主轴准停装置的结构原理如图6-8所示。
在带轮1的端面上装有一个厚垫片4,垫片4上装有一个体积很小的永久磁铁3,在主轴箱箱体对应于主轴准停的位置上,装有磁传感器2,当主运动接到主轴停转的指令后,主轴立即以最低转速转动,当永久磁铁3对准磁传感器2时,磁传感器2立即发出准停
图6-8主轴准停装置结构原理图
1—多楔带轮2—磁传感器3—永久磁铁4—垫片5—主轴
信号,信号放大后,由定向电路控制主轴电动机准确地停止在规定的周向位置上。
第二节进给传动结构
一、对进给运动的要求
数控机床的进给运动是数字控制的直接对象,不论点位控制还是轮廓控制,工件的最后尺寸精度和轮廓精度都受进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性的影响。
为此,数控机床的进给系统应充分注意减小摩擦阻力,提高传动精度和刚度,消除传动间隙以及减小运动部件惯量等。
1.减小摩擦阻力
为了提高数控机床进给系统的快速响应性能和运动精度,必须减小运动件的摩擦阻力和动、静摩擦力之差。
为满足上述要求,在数控机床进给系统中,普遍采用滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、滚动导轨、静压导轨和塑料导轨。
在减小摩擦阻力的同时,还必须考虑传动部件要有适当的阻尼,以保证系统的稳定性。
2.提高传动精度和刚度
进给传动系统的传动精度和刚度,从机械结构方面考虑主要取决于传动间隙以及丝杠螺母副、蜗轮蜗杆副(圆周进给时)及其支承结构的精度和刚度。
传动间隙主要来自传动齿轮副、蜗轮蜗杆副、丝杠螺母副及其支承部件之间,应施加预紧力或采取消除间隙的措施。
缩短传动链和在传动链中设置减速齿轮,也可提高传动精度。
加大丝杠直径,以及对丝杠螺母副、支承部件、丝杠本身施加预紧力,是提高传动刚度的有效措施。
刚度不足还会导致工作台(或拖板)产生爬行和振动。
3.减小运动部件惯量
运动部件的惯量对伺服机构的启动和制动特性都有影响,尤其是处于高速运转的零部件,其惯量的影响更大。
因此,在满足部件强度和刚度的前提下,尽可能减小运动部件的质量、减小旋转零件的直径和质量,以减小运动部件的惯量。
二、电动机与丝杠间的联接
数控机床进给传动对位置精度、快速响应性能、调速范围等有较高的要求。
实现进给传动的电动机主要有三种:
步进电动机、直流伺服电动机和交流伺服电动机。
目前,步进电动机只用于经济型数控机床,直流伺服电动机在我国正广泛使用,交流伺服电动机作为比较理想的传动元件正逐步替代直流伺服电动机。
数控机床的进给系统当采用不同的传动元件时,其传动结构有所不同。
电动机与丝杠间的联接主要有三种形式,如图6-9所示。
1.齿轮传动方式图6-9电动机与丝杠的联接形式
如图6-9a)所示。
数控机床在进给传动装置中一般采用齿轮传动副来达到一定的降速比要求。
由于齿轮在制造中不可能达到理想齿面要求,总存在着一定的误差,一对啮合齿轮必须有一定的齿侧间隙才能正常工作,但齿侧间隙会造成反向传动间隙,对闭环系统来说,齿侧间隙会影响系统的稳定性。
因此,齿轮传动副常采用消隙机构来尽量减小齿侧间隙。
2.同步带轮传动形式
如图6-9b)所示,这种联接形式的结构较为简单。
同步带传动综合了带传动和链传动的优点,可以避免齿轮传动时引起的振动和噪声,但只能适用于低扭矩特性要求的场合,安装时中心距要求严格,带与带轮的制造工艺复杂。
3.联轴器传动形式
如图6-9c)所示。
通常电动机轴和丝杠之间采用锥环无键联接或高精度十字联轴器联接,从而使进给传动系统具有较高的传动精度和传动刚度,并大大简化了传动结构。
在加工中心和精度较高的数控机床的进给传动中,普遍采用这种联接形式。
三、进给系统传动齿轮间隙的消除
数控机床进给系统中的传动齿轮必须尽可能地消除相啮合齿轮之间的传动间隙,否则在进给系统的每次反向之后就会使运动滞后于指令信号,影响加工精度。
数控机床消除传动齿轮间隙的常用方法有以下两种。
1.刚性调整法
刚性调整法是调整后齿侧间隙不能自动补偿的调整法,因此,齿轮的周节公差及齿厚要严格控制,否则影响传动的灵活性。
这种调整方法结构比较简单,具有较好的传动刚度。
(1)偏心轴调整法如图6-10所示,齿轮1装在偏心轴套2上,调整偏心轴套2可以改变齿轮1和齿轮3之间的中心距,从而消除间隙。
a)b)
图6-10偏心轴消隙结构图6-11轴向垫片消隙结构
1、3-齿轮2-偏心轴套a)1、2-齿轮3-垫片
b)1-宽斜齿轮2-垫片3、4-薄片斜齿轮
(2)轴向垫片调整法如图6-11a)所示,一对啮合的圆柱齿轮,若它们的节圆直径沿齿轮轴向制成一个较小的锥度,改变垫片3的厚度,就能改变齿轮2和齿轮1的轴向相对位置,从而消除齿侧间隙。
如图6-11b)所示,在两个薄片斜齿轮3和4之间加一垫片2,改变垫片的厚度t,薄片齿轮3和4的螺旋线就会错位,这样薄片齿轮3和4分别与宽斜齿轮1的齿槽左、右侧面相互贴紧,从而消除了齿侧间隙。
2.柔性调整法
柔性调整法是调整之后齿侧间隙仍可自动补偿的调整法。
这种方法一般都采用调整压力弹簧的压力来消除齿侧间隙,并在齿轮的齿厚和周节有变化的情况下,也能保持无间隙啮合,但这种调整方法的结构较为复杂,轴向尺寸大,传动刚度低,传动的平稳性也较差。
(1)轴向压簧调整法如图6-12所示,两个薄片斜齿轮1和2用键4套在轴6上,用螺母5来调节压力弹簧3的轴向压力,使薄片齿轮1和2的左、右齿面分别与宽斜齿轮7的齿槽左、右齿面相互贴紧,从而消除齿侧间隙。
弹簧力需调整适当,过松消除不了间隙,过紧则加速齿轮的磨损。
(2)周向弹簧调整法如图6-13所示,两个齿数相同的薄片齿轮1和2与另一个宽齿轮相啮合,齿轮1空套在齿轮2上可以相对回转。
每个齿轮端面分别均匀装有四个螺纹凸耳3和8,齿轮1的端面还有四个通孔,凸耳8可以从中穿过,弹簧4分别钩在调节螺杆7和凸耳3上。
转动螺母5和6可以调整弹簧4的拉力,弹簧的拉力使薄片齿轮1和2相互错位,分别与宽齿轮齿槽的左、右齿面相互贴紧,消除齿侧间隙。
图6-12轴向压簧消隙结构图6-13周向弹簧消隙结构
1、2-薄片斜齿轮3-弹簧4-键1、2-薄片齿轮3、8-凸耳4-弹簧
5-螺母6-轴7-宽斜齿轮5、6-螺母7-调节螺钉
第三节滚珠丝杠螺母副
数控机床的进给运动链中,将旋转运动转换为直线运动的方法很多,如滚珠丝杠螺母副、静压丝杠螺母副、静压蜗杆螺母条副和齿轮齿条副等。
其中用最常用的是滚珠丝杠螺母副,它是在丝杠和螺母之间以钢球作为滚动介质,实现运动相互转换的一种传动元件,是数控设备机械系统中的典型机构之一。
一、滚珠丝杠螺母副的工作原理、特点及类型
1.滚珠丝杠螺母副的工作原理
滚珠丝杠螺母副的结构原理示意图如图6-14所示,丝杠1和螺母4上都加工有半圆弧形的螺旋槽,它们套装在一起时便形成滚珠的螺旋滚道。
滚道内装满滚珠2,当丝杠与螺母相对运动时,滚珠沿螺旋槽向前滚动,在丝杠上滚过数圈后通过回程引导装置3又逐个地滚回到,丝杠和螺母之间,构成一个闭和回路。
图6-14滚珠丝杠螺母副结构原理图
1—丝杠2—滚珠3—回程引导装置4—螺母
2.滚珠丝杠螺母副的特点
(1)滚珠丝杠螺母副中是滚动摩擦,摩擦损失小,传动效率高,可达90%以上;
(2)丝杠螺母预紧后,可以很好地消除间隙,传动精度高,轴向刚性好;
(3)摩擦阻力小,不易产生低速爬行现象,能保证运动平稳;
(4)磨损小,使用寿命长,精度保持性好;
(5)有可逆性,即能将旋转运动转换为直线运动,也可将直线运动转换为旋转运动;
(6)不能自锁,立式使用时应增加制动装置。
3.滚珠丝杠螺母副的分类
滚珠丝杠螺母副通常可根据其特征进行分类,按制造方法分为:
普通滚珠丝杠螺母副和滚轧滚珠丝杠螺母副两类;按螺纹滚道型面分为:
单圆弧型面和双圆弧型面两类;按滚珠的循环方式分为:
外循环式和内循环式两类;按螺母型式分为:
单侧法兰盘双螺母型、单侧法兰盘单螺母型、双法兰盘双螺母型、圆柱双螺母型、圆柱单螺母型、简易螺母型和方螺母型等七类;按预加负载形式分为:
单螺母无预紧、单螺母变位导程预紧、单螺母加大钢球径向预紧、双螺母垫片预紧、双螺母齿差预紧和双螺母螺纹预紧等六类。
国产的滚珠丝杠螺母副分为两类:
定位滚珠丝杠螺母副(P类),即通过旋转角度和导程控制轴向位移量的滚珠丝杠螺母副;传动滚珠丝杠副(T类),即与旋转角度无关,用于传递动力的滚珠丝杠螺母副。
二、滚珠丝杠螺母副的结构
目前,国内外生产的各种滚珠丝杠螺母副主要区别体现在螺纹滚道型面的形状、滚珠的循环方式以及轴向间隙的调整和预加负
载的方法等方面。
a)b)
1.螺纹滚道型面的形状图6-15螺旋滚道型面的形状
螺纹滚道型面常见的法向截面形状有单a)单圆弧型面b)双圆弧型面
圆弧型面和双圆弧型面两种,如图6-15所
示。
其中双圆弧型面因其性能较好而得到广泛应用。
2.滚珠的循环方式
(1)外循环式指滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触。
该方式按滚珠循环时的返回方式又分为插管式和螺旋槽式。
如图6-16所示,a)图为常用的插管式,它用弯管作为返回通到;b)图为螺旋槽式,它是在螺母外圆上铣出一条螺旋槽,槽的两端各钻一通孔与螺纹滚道相切,形成返回通道。
外循环式使用较广,缺点是滚道接缝处很难做得平滑,从而影响滚珠滚动的平稳性。
a)b)
图6-16外循环方式原理图
a)插管式b)螺旋槽式
(2)内循环式指滚珠在循环过程中始终与丝杠保持接触。
内循环式均采用反向器实现滚珠循环。
如图6-17所示,反向器有两种型式,a)图为圆柱凸键反向器,b)图为扁圆镶块反向器。
反向器上铣有S形反向槽,将相邻两螺纹滚道连接起来,滚珠从螺纹滚道进入反向器,借助反向器迫使滚珠越过丝杠顶牙进入相邻滚道,实现循环。
a)b)
图6-17内循环方式原理图
a)圆柱凸键反向器b)扁圆镶块反向器
1-凸键2、3-反向槽
内循环式和外循环式相比较,其结构较为紧凑,定位可靠、刚性好,返回滚道短,摩擦损失小,且不易磨损、不易发生滚珠堵塞,但内循环式的反向器结构复杂、制造困难,也不能用于多头螺纹传动。
3.滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧方法
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙通常是指丝杠和螺母在无相对转动时的最大轴向窜动,它除了结构本身的原有间隙之外,还包括施加轴向载荷后的弹性变形所引起的相对位移。
滚珠丝杠螺母副的轴向间隙将直接影响其传动精度和传动刚度,尤其是反向传动精度,因此,必须对轴向间隙提出严格的要求。
滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧,通常采用双螺母预紧方式,使两个螺母之间产生轴向位移,以达到消除间隙和产生预紧力的目的。
双螺母预紧方式的结构型式有三种。
(1)双螺母垫片调隙式通过改变调整垫片的厚度使左、右两个螺母产生轴向位移,
6-18双螺母垫片调隙式结构
1—左螺母2—右螺母3—垫片4—丝杠
即可消除间隙和产生预紧力。
如图6-18所示,这种调整方法具有结构简单可靠、刚性好、拆装方便等优点,但调整较费时,滚道有磨损时不能随时消除间隙和进行预紧,仅适应于一般精度的数控机床。
(2)双螺母齿差调隙式如图6-19所示,在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮,且齿数差为z2-z1=1,内齿轮的齿数分别与相啮合的外齿轮的齿数相同,通过螺钉和销固定
图6-19双螺母齿差调隙式结构
1—左螺母2—右螺母3—内齿轮4—外齿轮5—丝杠6—套筒
在套筒的两端。
调整时先将两个内齿圈取下,根据间隙大小使螺母1和2分别在相同方向转过一个或几个齿,通过调整两个螺母之间的距离达到调整轴向间隙的目的。
齿差调隙式的结构较为复杂,但调整方便、可靠,并可以预先计算出精确的调整量,但结构尺寸较大,多用于高精度的传动。
(3)双螺母螺纹调隙式如图6-20所示,左螺母外端有凸缘,右螺母外端没有凸缘而制有螺纹,并用两个圆螺母固定,使用平键限制螺母在螺母座内的转动,拧动内侧圆螺母即可将左螺母沿轴向移动一定距离,即可消除间隙并产生预紧力。
在消除间隙后再用外侧圆螺母将其锁紧。
这种调整方法具有结构简单、工作可靠、调整方便等优点,但调整精度较差。
滚珠丝杠螺母副轴向间隙的调整和预紧除以上三种常用型式外,还有单螺母变位导程预紧和单螺母加大钢球径向预紧等型式,这里不再详细介绍。
图6-20双螺母螺纹调隙式结构
1—左螺母2—右螺母3—平键4—丝杠5—内侧圆螺母
三、滚珠丝杠螺母副的精度等级及标注方法
1.滚珠丝杠螺母副的精度等级
根据JB3162.2-82标准,滚珠丝杠螺母副的精度分成C、D、E、F、G、H六个等级,最高精度为C级,最低精度为H级;而JB3162.2-91标准将滚珠丝杠螺母副的精度分成1、2、3、4、5、7、10七个等级,最高精度为1级,最低精度为10级。
2.滚珠丝杠
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