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滾珠絲杆的使用方法及保持高精度的方法

來源:昆明絲杆         發布時間:2019-01-14

滾珠絲杆因為具有定位精度高、高壽命、低污染和可做高速正逆向的傳動及變換傳動等特性,已成為近年來精密科技産業及精密機械産業的定位及測量系統上的重要零組件之一。滾珠絲杆是一種鋼珠介于螺母與絲杆之間做運動,将傳統絲杆的滑動接觸轉換成滾動接觸然後在将螺母内的鋼珠回轉運動轉為直線運動的傳動機械機構。那麼我們在使用過程中,如何讓滾珠絲杆一直保持其高精度呢?

如何保持滾珠絲杆的精度

滾珠絲杆通常用于需要精密定位的場合。高的機械效率、低的傳動扭矩和軸向遊隙幾乎為零, 使得滾珠絲杆成為刀具定位和飛機副翼驅動這類應用中的重要裝置。然而, 阻力和由連續工作産生的熱量可能引起很大的摩擦力和定位誤差。

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在滾珠絲杆裡增加摩擦的設計因素也增加扭矩, 并且反過來影響定位精度。滾珠被壓緊在滾珠絲杆螺母和絲杆軸之間時, 産生的楔效應是一個潛在的摩擦源。在正轉的時候, 滾珠通常對着螺母擠壓; 反轉時,滾珠對着絲杆軸擠壓。由于滑動摩擦系數比滾動摩擦系數大得多( 沒動0.1~0.3;滾動0.001~0.003) ,楔效應大大增加了扭矩。

當滾珠絲杆軸在固定的角度内振動時, 擠壓引起的扭矩特别麻煩。這種運動會引起振動扭矩, 既使用極精密的零件也很難完全消除。然而, 通過采用歌德式拱形而不采用圓弧形的滾珠溝槽或通過降低滾珠絲杆的剛度, 可以把這種扭矩減到最小量。歌德式拱形具有較深的流通性較好的V 形截面。

當兩個滾珠絲杠螺母一起使用時, 通常用墊片隔開, 預緊力由墊片厚度确定。通過用蝶形彈簧代替實心墊片, 可以減小滾珠絲杆的扭矩, 這種彈簧允許有軸向變形從而減少了擠壓。另一個主要的阻力源, 即相鄰滾珠間的摩擦力, 可以通過拿掉幾個滾珠或用隔離滾珠( 即有間隙的滾珠) 代替其中某些滾珠的方法來減少。采用這些方法, 摩擦産生的扭矩最多可減少30%。在降低滾珠及其滾道之間的摩擦力方面,同樣的方法也是有效的。

為了最大限度地減少摩擦力, 隔離滾珠和承載滾珠應該相互交替。但是, 某些負載和剛度要求可能需要每三個承載滾珠用一個隔離滾珠。直徑比承載滾珠稍小的隔離滾珠起惰輪的作用, 他們沿和承載滾珠相反的方向旋轉, 并且減少接觸摩擦。采用隔離滾珠或減少承載滾珠數目的一個不利的後果是降低了滾珠絲杆的承載能力, 這必須通過減少工作負載或增大滾珠絲杆尺寸來補償。潤滑引起的阻力也會增大摩擦扭矩, 尤其是在高速時, 大多數滾珠絲杆是在遠低于5米/分的速度下使用。然而, 現代機床要求的速度大于10米/分, 有些系統應用的速度高達30米/分。産生最小阻力的潤滑劑類型由滾珠絲杆軸向旋轉速度确定。一般說來, 轉速在500轉/分以下或移動速度為3米/分時,用油脂潤滑最好。在這種較低的速度下主要是邊界潤滑。轉速超過500轉/分, 主要是油體薄膜潤滑, 油是最好的潤滑劑。

熱膨脹引起的定位精度降低不僅是由滾珠運動的摩擦熱造成的, 而且也是由諸如液壓流體、電動機、齒輪箱之類因素的機械運轉熱所造成的。如果在導軌或床身上産生了變形, 即使能夠防止滾珠絲杆的溫升, 也不可能獲得高的精度。在分析精度的時候, 來自所有這樣的熱源的熱都必須加以考慮。

在計算由滾珠絲杆本身産生的熱量時, 高的工作負載是一個最大的潛在原因。通常, 工作負載大約是滾珠絲杆頂緊力的3 倍。更大的負載必須通過增大所用的滾珠絲杆裝置的尺寸或通過更大的潤滑劑冷卻能力來補償。補償熱膨脹的一種方法是對滾珠絲杆施加一種預緊力。這是通過把絲杆軸加工成負公差尺寸來實現的。用這種方法使螺矩稍微縮短,在裝配時使滾珠絲杠螺母受到壓縮。在工作溫度下絲杆膨脹裝置就正常工作。

在溫度極高的情況下, 可将單獨的冷卻系統裝進滾珠絲杆, 将空氣或油霧噴在絲杆軸上。通常, 空氣冷卻更為有效, 并且不會象那樣損耗。冷卻也可以通過使壓力水通過空心軸滾珠絲杆的方法來進行,采用這樣的系統, 滾珠絲杆的溫度幾乎不會升高。

滾珠絲杠的正确使用方法

1)請絕對不要拆卸滾珠絲杆。否則,容易導緻灰塵的進入,使精度下降或導緻故障。

2)由于重新組裝容易因組裝錯誤而使滾珠絲杠喪失功能,所以不要重新進行組裝。

3)滾珠絲杠軸或螺母有時會因自重而脫落,請注意不要受傷。不慎摔落時可能會因軌道的碰傷或循環零部件的損傷導緻産品功能的喪失。

4)如循環零部件、軸的外徑、軌道等出現傷痕、損傷等現象時,就會造成循環不良,從而導緻産品喪失功能。

滾珠絲杠的保護

滾珠絲杠副可用潤滑劑來提高耐磨性及傳動效率。潤滑劑分為潤滑油和潤滑脂兩大類。潤滑油用機油、90~180号透平油或140号主軸油。潤滑脂可采用怪基油脂。潤滑脂加在螺紋滾道和安裝螺母的殼體空間内,而潤滑油通過殼體上的油孔注入螺母空間内。

滾珠絲杠副和其他滾動摩擦的傳動元件,隻要避免磨料微粒及化學活性物質進入,就可以認為這些元件幾乎是在不産生磨損的情況下工作的。但如果在滾道上落入髒物,或使用肮髒的潤滑油,不僅會妨礙滾珠的正常運轉,而且會使磨損急劇增加。

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