滾珠絲杠的特點(diǎn)及循環(huán)方式

滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間放置適量的滾珠，滾珠絲杠與螺母之間的滑動(dòng)摩擦由滑動(dòng)摩擦變?yōu)檫^(guò)渡摩擦，滾珠絲杠在機(jī)械傳動(dòng)中的作用是既可以將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動(dòng)，也可以將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。根據(jù)絲杠和螺母的相對(duì)運(yùn)動(dòng)組合，傳動(dòng)方式也多種多樣。

滾珠絲杠副一般由絲杠1、螺母2、滾珠3和滾珠循環(huán)返回裝置4四個(gè)主要部分組成。滾珠絲杠副是指在滾珠作為帶螺旋槽的絲杠和螺母之間的中間連續(xù)填充。其工作原理：當(dāng)螺母2（或絲杠1）轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，置于絲杠和螺母之間的滾珠3依次沿螺紋滾道滾動(dòng)，滾珠3使絲杠1（或螺母2）作直線運(yùn)動(dòng);為防止?jié)L珠沿螺紋滾出，在螺母上設(shè)有滾環(huán)回位裝置（returner），形成封閉的滾珠循環(huán)通道；在此返回裝置的幫助下，滾珠沿滾道面運(yùn)動(dòng)，通過(guò)通道自動(dòng)返回其工作入口。使?jié)L珠可以繼續(xù)參與螺紋滾道上的工作；為了消除間隙，提高傳動(dòng)精度和剛性，滾珠螺母常由兩段組成。

滾珠絲杠副除了上述四個(gè)零件外，還有一個(gè)擦拭器，用于清除滾珠絲杠內(nèi)部關(guān)鍵部位的異物，保證有效潤(rùn)滑。在很多應(yīng)用中，擦拭器可以延長(zhǎng)滾珠絲杠的壽命，提高機(jī)器的可靠性，刮水器可以安裝在滾珠絲杠的外面或里面。

滾珠絲杠的特點(diǎn)

（1）摩擦損失小，傳動(dòng)效率高。

由于滾動(dòng)螺桿副摩擦損失小，其傳動(dòng)效率高達(dá)90%～98%。是傳統(tǒng)滑動(dòng)螺桿系統(tǒng)的2—4倍，因此可以用較小的轉(zhuǎn)矩獲得較大的推力，也可以從直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)（可逆運(yùn)動(dòng)）。

（2）磨損小，壽命長(zhǎng)。

通常，滾珠絲杠軸、螺母和滾珠的主要部件都是硬化的，表面粗糙度低。且，滾動(dòng)摩擦的磨損很小，因此具有良好的耐磨性，即其精度保持性能好，其工作壽命長(zhǎng)。

（3）軸向剛度高。

由于滾珠絲杠軸可以完全消除傳動(dòng)間隙，且不影響絲杠運(yùn)動(dòng)的靈活性，因而可以獲得較高的軸向剛度。通常，預(yù)緊可以提高軸向剛度。

（4）摩擦阻力小，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)。

滾珠絲杠傳動(dòng)系統(tǒng)是點(diǎn)接觸滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，動(dòng)、靜摩擦系數(shù)相差很小，摩擦阻力幾乎與轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)。工作中的摩擦阻力小，靈敏度高，啟動(dòng)時(shí)無(wú)振動(dòng)，低速時(shí)無(wú)爬行，因此可精確控制微進(jìn)給。

5）可靠性高。

與其他傳動(dòng)機(jī)械相比，液壓傳動(dòng)、滾珠絲杠軸傳動(dòng)系統(tǒng)的故障率很低，維修也比較簡(jiǎn)單，只是用于一般的潤(rùn)滑和防塵。特殊場(chǎng)合不需潤(rùn)滑也能正常工作。

(6) 不能自鎖，具有傳輸?shù)目赡嫘浴?/span>

由于滾珠絲杠軸沒(méi)有自鎖能力，所以具有傳動(dòng)的可逆性。在垂直升降傳動(dòng)系統(tǒng)中使用時(shí)，必須增加自鎖裝置或制動(dòng)裝置，以防止反向傳動(dòng)。

滾珠絲杠副廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械、機(jī)床、汽車(chē)、船舶、火炮、航空、航天、紡織等行業(yè)。但與滑動(dòng)絲杠相比，滾珠絲杠副仍存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、工藝難度大、制造成本高的缺點(diǎn)。

滾珠絲杠的循環(huán)方式

通常，同一螺母上的循環(huán)圈數(shù)稱(chēng)為滾珠的列數(shù)，滾珠在每個(gè)循環(huán)中通過(guò)螺紋滾道的圈數(shù)稱(chēng)為工作滾珠數(shù)。

滾珠在循環(huán)過(guò)程中不離開(kāi)螺桿所指示的循環(huán)方式，稱(chēng)為內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)的工作循環(huán)數(shù)一般是——通常是一個(gè)只有一個(gè)循環(huán)的柱。在螺母的側(cè)孔中，有一個(gè)返回裝置（稱(chēng)為反向裝置），用于連接相鄰的滾道。在迫使滾珠沿滾道滾動(dòng)一圈后，滾珠被倒卷槽的作用強(qiáng)迫。過(guò)螺紋滾齒頂，回到初始滾道，形成一圈一圈的循環(huán)滾珠鏈，故又稱(chēng)單圈循環(huán)。一個(gè)圓內(nèi)的柱數(shù)通常為2～4個(gè)柱，最多可達(dá)6個(gè)，與之對(duì)應(yīng)的是，一個(gè)螺母需要配備2~4個(gè)或6個(gè)逆變器。為了使?jié)L珠螺母的結(jié)構(gòu)更加緊湊，這些逆變器沿著螺母的圓周是均勻分布的，即對(duì)應(yīng)于雙柱、三柱、四柱或六柱結(jié)構(gòu)，逆變器的軸向間距取決于反向的結(jié)構(gòu)，選擇時(shí)應(yīng)盡可能地使螺母尺寸緊湊。

滾珠在循環(huán)過(guò)程中，不能始終與螺桿表面保持接觸，也就是說(shuō)，當(dāng)滾珠從螺紋滾道末端回到滾道開(kāi)始時(shí)，滾道和螺桿表面脫離接觸，通常將此循環(huán)作為一個(gè)外部循環(huán)。外循環(huán)可分為插管型、螺旋槽型和端帽型。

螺旋槽外循環(huán)是直接在滾珠螺母的圓柱面上銑出一條螺旋槽，螺旋槽兩端與螺母連接的滾道，形成一條滾珠返回通道。為了將滾珠順利地進(jìn)出通孔，通孔的出口和入口處分別設(shè)有胎圈止動(dòng)件，套筒防止球脫落。螺旋槽式外循環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是：螺母的徑向尺寸小，工藝性好，安裝方便。缺點(diǎn)是：胎圈座形狀復(fù)雜，剛性差。

置管外循環(huán)是最常用的方法。插管外循環(huán)是用彎頭代替螺旋通道外循環(huán)中的螺旋槽，將彎頭兩端插入螺母的孔內(nèi)，形成回球通道。用環(huán)板和螺釘將彎頭固定在螺母上。氣管外循環(huán)有三種結(jié)構(gòu)：?jiǎn)闻?、雙排和多排。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，適于大批量生產(chǎn)，適用于小導(dǎo)絲、通用導(dǎo)絲和重型滾珠絲杠副。缺點(diǎn)是彎頭伸出螺母外，徑向尺寸較大。

滾珠絲杠軸鉆在滾珠螺母上，滾珠回球通道為縱向孔。螺母兩端設(shè)有帶弧形槽的端蓋，弧形槽端部與螺紋滾道相切，引導(dǎo)滾珠進(jìn)出通道，形成循環(huán)回路。本實(shí)用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好、承載能力大的優(yōu)點(diǎn)，適用于多頭大滾珠絲杠軸和超大型絲杠桿。缺點(diǎn)是球在回傳通道中通過(guò)弧形凹槽時(shí)，必須作急轉(zhuǎn)彎，因此流通的順暢性能不好，容易出現(xiàn)卡滯現(xiàn)象。但如果設(shè)計(jì)合理的反槽圓槽，提高流動(dòng)性，則可選擇端蓋循環(huán)方式作為高速滾珠絲杠軸的結(jié)構(gòu)形式。

滾珠絲杠作為一種能將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)或直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械部件，已廣泛應(yīng)用于各種精密儀器尤其是數(shù)控機(jī)床的進(jìn)給機(jī)構(gòu)中。滾珠絲杠的軸向接觸變形和剛度對(duì)定位精度影響很大，是數(shù)控機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)中最薄弱的環(huán)節(jié)。