双螺母齿差式滚珠丝杠螺母副的调隙

双螺母齿差式滚珠丝杠螺母副的调隙

平顶山工业职业技术学院 张丽荣

内容提要：数控机床的日益普及和它在使用中所显示出的巨大经济效益，

目前已成为机械制造技术进步和技术改造的主力，是精密机件加工的主要手段。本文主要介绍一种数控机床进给系统中应用最为广泛的滚珠丝杠螺母副的间隙调整方法。

关键词：滚珠丝杠螺母副 调整 意义

Modulation gap of ball guide screw nut

(Pingdingshan College of Industry Technology, Henan467001, china)

Abstract: With the increasingly popularity of numerical machine tool and great

profit brought to machining by it has become a major power of mechanical technology progress and technological reform. This thesis is aimed to introduce a it largely used method of ball guide screw nut in the system of ball guide screw nut in the system of numerical controlled machine tool supply.

Key Words ball guide screw nut; control; significance

１ 滚珠丝杠副的调整方法

滚珠丝杠螺母副的调整主要是对丝杠螺母副轴向间隙进行消除。轴向间隙是指丝杠和螺母在无相对转动时，两者之间的最大轴向窜动量。除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷后，轴向变形所造成的窜动量也包括在其中。一般在机加工过程中消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，满足加工精度要求的办法有两种：

１.1软调整法：

在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。但这都是治标不治本的办法。因为滚

珠丝杠螺母副的轴向间隙事实上仍是存在的，只是在走刀时或工作台移动时多运行一段距离而已。由于间隙的存在会使丝杠螺母副在工作中加速损坏，还会使机床震动加剧；噪声加大；机床精加工期缩短等。

1.2硬调整法：

是使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，实现真正的无间隙进给。此种办法对机床的日常工作维护也是相当重要的。是解决机床间隙进给的根本办法。但相对软调整过程要复杂一些，并需经过多次调整，才可达到理想的工作状态。在此我主要对滚珠丝杠螺母副的硬性间隙调整作较详细地介绍。

滚珠丝杠螺母副一般是通过调整预紧力来消除间隙（硬调整）的，消除间隙时要注意考虑以下情况：预加力能够有效地减小弹性变形所带来的轴向位移，但不可过大或过小。过大的预紧力将增加滚珠之间和滚珠与丝母、丝杠间的磨擦阻力，降低传动效率，使滚珠、丝母、丝杠过早磨损或破坏，使丝杠螺母副寿命大为缩短。预紧力过小时会造成机床在工作时滚珠丝杠螺母副的轴向间隙量没有得到消除或没有完全消除。使工件的加工精度达不到要求。所以，滚珠丝杠螺母副一般都要经过多次调整才能保证在最大轴向载荷下，既消除了间隙，又能灵活运转。

(1)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的测得

要进行轴向间隙的调整的第一步是得知滚珠丝杠螺母副是否已有轴向间隙和该间隙的数值。可采用以下方法获得：使用磁力千分表,将其固定于机床某一固定位置。将表针贴于任意方向工作台的一个侧面，表针要位于工作台移动方向的同向直线上。记下千分表数值。然后使此方向的工作台向远离表针的距离移动大约25～50cm再返回程序中原来对表时的工作台位置。再次对千分表进行读数。把两个数值进行比较，若差值为零，说明

滚珠丝杠螺母副目前还没有间隙，若差

值不是零，说明滚珠丝杠螺母副已存在间隙，其差值就是此方向工作台所对应的丝杠螺母副所需要调整的间隙量。

当然，测得丝杠螺母副轴向间隙量的办法并不只此一种，在此介绍的办法只是一种较简便的办法。

(2)双螺母齿差式丝杠螺母结构的调整

单螺母加过盈调整间隙的结构已少见,目前主要采用双螺母结构消除间隙。虽然双螺母齿差调隙式滚珠丝杠螺母副的结构较为复杂，但调整操作方便，通过简单的计算就可获得精确的调整量，是目前应用最为广泛的一种结构，现就以它为例进行介绍。

双螺母齿差调隙式丝杠螺母副结构:如图1

图1双螺母齿差调隙式丝杠螺母副结构图

Fig.1 Structure diagram of double screw nut tooth difference adjusting method of ball guide screw nut

两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮,而且齿数差为1,既:Z2-Z1=1,两

个内圈齿数相同,并用螺钉和销钉固定在螺母的两端.调整时先将内齿圈取出,根据间隙的大小,使两个螺母分别在相同方向上转过一个齿或几个齿,这样就使这两个螺母彼此在轴向上接近了一个相应的距离(因为两边

的齿数是差是1,所以实际转过的角度是不同的).间隙的消除量(△)可用下式计算；

△=nt/ Z2 Z1或 n= △ Z2 Z1/t

式中n-------两个螺母在同一方向转过的齿数;

Z2 ，Z1 --- 齿轮的齿数.

滚珠丝杠螺母副副的调整限度是：使数控机床在额定满载情况下刚好实现无间隙进给为最佳状态。

2 滚珠丝杠螺母副在数控机床上的使用

数控机床的进给机构，是机加工过程中的关键环节。因为无论是点位控制还是连续轮廓控制,被加工工件最终的坐标精度和轮廓精度,都取决于进给运动的传动精度、灵敏度和稳定度。而滚珠丝杠螺母副的使用正是使这些加工要求得以实现。目前它以其摩擦阻力小、传动效率高、传动阻力小和传动刚度高的优势，广泛地应用于数控机床的进给机构中，极大地推动了机加工行业的发展。

3结束语：

滚动丝杠螺母副在数控机床上的使用，较普通机床更加满足了机加工的要求，随着滚动丝杠螺母副在数控机床上的广泛的应用，必将极大地推动机加工行业向着更高精密度和更复杂轮廓加工的方向发展。

参考文献：

[1]刘希金.数控机床故障检测与维修与问答[M].北京:机械工业出版社 1998

[2]董献坤. 数控机床结构与编程[M] .北京:航空工业出版社,1997.

[3]李清新.伺服系统与机床电气控制[M] .北京: 机械工业出版社,1997.

摘要：丝杠 滚珠 使两 母 施加 个螺 隙和 展望焊接电弧传感器的研究现状幸福快乐华夏人心新年祝福水利建设机械设备代理处西部开发建设加快 哪些机械设备最抢手？机车滚动轴承故障的产生集团集团公司兵器中国兵器工业集团去年主营收入超1600亿元机械工业装备政策机械工业经济运行稳步走高行业我国机械工程工程机械行业应警惕产能过剩中国齿轮箱轴承齿轮中国二重首次进入高速齿轮传动领域包头产业装备建成区包头有了国家装备制造高新技术产业化基地机械工程产业企业张春贤：发展工程机械 打造湖南超级产业福田机械工程行业福田汽车4.8亿收购福田重机 布局

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ZGB140X155X150 INA 圆柱滑动套 ZGB120X135X120 INA 圆柱滑动套

ZGB110X125X100 INA 圆柱滑动套 ZGB100X115X100 INA 圆柱滑动套

ZGB90X105X80 INA 圆柱滑动套 ZGB80X90X80 INA 圆柱滑动套 ZGB70X80X70 滚珠丝杠螺母副（一）滚珠的循环方式外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离。制造工艺简单；径向尺寸大，刚度低，易磨损，噪音大。内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠接触。结构紧凑，刚性好，定位可靠，不易磨损，摩擦损失小。结构复杂，制造困难。 （二）滚珠

滚珠丝杠螺母副

（一）滚珠的循环方式

外循环：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离。制造工艺简单；径向尺寸大，刚度低，易磨损，噪音大。

内循环：滚珠在循环过程中始终与丝杠接触。结构紧凑，刚性好，定位可靠，不易磨损，摩擦损失小。结构复杂，制造困难。

（二）滚珠丝杠螺母副的预紧

滚珠丝杠螺母副必须预紧才能正常工作。预紧：消除滚珠与滚道的间隙，保证传动精度；使滚珠与滚道有点接触变成微小面接触，提高传动刚度。常采用双螺母，使两个螺母产生轴向位移，以消除间隙和施加预紧力。预紧常有三种结构：

1．螺纹消隙结构

一个螺母外断为法兰，另以螺母外端为螺纹，上装两个圆螺母，两螺母以平键与螺母座相联，限制螺母的转动。拧紧圆螺母，就能使两螺母在轴向产生位移，消除间隙和施加预紧力。结构简单，调整方便；调整精度差。

2．垫片消隙结构

两螺母外端都为法兰结构，通过修磨垫片的厚度，使两螺母产生轴向位移，消除间隙和施加预紧力。结构简单，刚性好，装拆方便；调整麻烦。

3．齿差调隙结构

两个螺母的外端制成圆柱外齿轮，其齿数差为一。两个内齿圈用螺钉和销钉固定在螺母座上。预紧时，先取出内齿圈，使两个螺母分别在相同方向转过一个或几个齿，这时，两螺母在轴向产生相应的位移，其消隙位移距离s可用下式计算：

n----转过的齿数，t----丝杠导程。Z1，Z2----齿数。

（三）丝杠的预拉伸

滚珠丝杠工作时会发热。发热使丝杠热膨胀，从而加大导程，影响传动和定位精度。对要求很精密传动的丝杠，需要补偿热膨胀。丝杠预拉伸就使常用的补偿方法。

在制造时，使丝杠螺纹部分的长度小于公称长度（导程乘螺纹圈数）一个预拉伸量。预拉伸量略大于热膨胀量。装配时，通过一定拉伸结构，将丝杠拉长一个预拉伸量，使丝杠螺纹部分到公称长度。工作时，热膨胀量抵消部分预拉伸量，丝杠拉应力下降，但长度不变。从而保证螺距精度不受热膨胀的影响。

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