滾珠絲杠的特點及循環(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摩擦由滑動摩擦變?yōu)檫^渡摩擦，滾珠絲杠在機(jī)械傳動中的作用是既可以將旋轉(zhuǎn)運動轉(zhuǎn)化為直線運動，也可以將直線運動轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運動。根據(jù)絲杠和螺母的相對運動組合，傳動方式也多種多樣。

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)動時，置于絲杠和螺母之間的滾珠3依次沿螺紋滾道滾動，滾珠3使絲杠1（或螺母2）作直線運動;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，滾珠沿滾道面運動，通過通道自動返回其工作入口。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零件外，還有一個擦拭器，用于清除滾珠絲杠內(nèi)部關(guān)鍵部位的異物，保證有效潤滑。在很多應(yīng)用中，擦拭器可以延長滾珠絲杠的壽命，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

（1）摩擦損失小，傳動效率高。

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

（2）磨損小，壽命長。

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。

（3）軸向剛度高。

由于滾珠絲杠軸可以完全消除傳動間隙，且不影響絲杠運動的靈活性，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，運動平穩(wěn)。

滾珠絲杠傳動系統(tǒng)是點接觸滾動運動，動、靜摩擦系數(shù)相差很小，摩擦阻力幾乎與轉(zhuǎn)速無關(guān)。工作中的摩擦阻力小，靈敏度高，啟動時無振動，低速時無爬行，因此可精確控制微進(jìn)給。

5）可靠性高。

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

(6) 不能自鎖，具有傳輸?shù)目赡嫘浴?/span>

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

滾珠絲杠副廣泛應(yīng)用于精密機(jī)械、機(jī)床、汽車、船舶、火炮、航空、航天、紡織等行業(yè)。但與滑動絲杠相比，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。

滾珠絲杠的循環(huán)方式

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

滾珠在循環(huán)過程中不離開螺桿所指示的循環(huán)方式，稱為內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)的工作循環(huán)數(shù)一般是——通常是一個只有一個循環(huán)的柱。在螺母的側(cè)孔中，有一個返回裝置（稱為反向裝置），用于連接相鄰的滾道。在迫使滾珠沿滾道滾動一圈后，滾珠被倒卷槽的作用強(qiáng)迫。過螺紋滾齒頂，回到初始滾道，形成一圈一圈的循環(huán)滾珠鏈，故又稱單圈循環(huán)。一個圓內(nèi)的柱數(shù)通常為2～4個柱，最多可達(dá)6個，與之對應(yīng)的是，一個螺母需要配備2~4個或6個逆變器。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)，選擇時應(yīng)盡可能地使螺母尺寸緊湊。

滾珠在循環(huán)過程中，不能始終與螺桿表面保持接觸，也就是說，當(dāng)滾珠從螺紋滾道末端回到滾道開始時，滾道和螺桿表面脫離接觸，通常將此循環(huán)作為一個外部循環(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)有胎圈止動件，套筒防止球脫落。螺旋槽式外循環(huán)的優(yōu)點是：螺母的徑向尺寸小，工藝性好，安裝方便。缺點是：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)：單排、雙排和多排。本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，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。本實用新型具有結(jié)構(gòu)緊湊、工藝性好、承載能力大的優(yōu)點，適用于多頭大滾珠絲杠軸和超大型絲杠桿。缺點是球在回傳通道中通過弧形凹槽時，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)計合理的反槽圓槽，提高流動性，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)運動轉(zhuǎn)換為直線運動或直線運動轉(zhuǎn)換成旋轉(zhuǎn)運動的機(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)。