滚珠丝杠螺母副的结构简图

滚珠丝杠螺母副的支承方式数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素：滚珠丝杠常用推力轴承支座，以提高轴向刚度(当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用角接触球轴承支座)，滚珠丝杠在数控机床上的安装支承方式有以下几种。

(1)一端装推力轴承(固定一自由式)。

如图3-15所示，这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于短丝杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。

(2)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承(固定一支承式)。

如图3-16所示，这种方式可用于丝杠较长的情况。

应将推力轴承远离液压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。

(3)两端装推力轴承(单推一单推式或双推一单推式)。

如图3—17所示，把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度，但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命较两端装推力轴承及向心球轴承方式低。

(4)两端装推力轴承及深沟球轴承(固定一固定式)。

如图3-18所示，为使丝杠具有最大的刚度，它的两端可用双重支承，即推力轴承加深沟球轴承，并施加预紧拉力。

这种结构方式不能精确地预先测定预紧力，预紧力的大小是由丝杠的温度变形转化而产生的。

但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。

近年来出现一种滚珠丝杠轴承，其结构如图3-19所示。

这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承，与一般角接触球轴承相比，接触角增大到60。

，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。

这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上，使用极为方便。

产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配调试时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力，使用极为方便。

1.1滚珠丝杠副原理及其结构特点：1.1.1滚珠丝杠副原理滚珠丝杠副是数控机床中常用的功能部件，它是由滚珠丝杠、滚珠螺母、和滚珠，反向器组成的部件。

可以将旋转运动转变为直线运动，或者将直线运动转换为旋转运动。

滚珠丝杠副中的滚动体是滚珠[6]图1-1 滚珠丝杠副结构滚珠丝杠副的结构原理图（图1-1）：组成：主要由丝杠、螺母、滚珠及滚道（回珠器）、螺母座等组成。

工作原理：在丝杠和螺母上加工有弧形的螺旋槽，当丝杠被带动运动时，丝杠与螺母间的滚珠会沿着滚道滚动，而且，为了防止滚珠从滚道中滚出，在螺母上设有返回器，使其做周而复始地循环运动。

滚珠螺母一般由两段组成，以消除间隙及提高刚度和传动精度。

另外，滚珠丝杠副还有个擦拭器，它可以将异物在滚珠丝杠部件中清除掉，并使丝杠保持有效润滑。

擦拭器可延长滚珠丝杠的使用寿命并且提高其可靠性。

1.1.2滚珠丝杠副特点：滚珠丝杠副相对滑动丝杠副，其具有如下特点[6]：（1）传动效率高：滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍。

（2）运动平稳：滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。

（3）高精度滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。

（4）高耐用性钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。

（5）同步性好由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。

（6）高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。

在特殊场合可在无润滑状态下工作。

（7）无背隙与预紧采用歌德式（Gothic arch）沟槽形状、轴向间隙可调整得很小，也能轻便地传动。

滚珠丝杠的结构及安装一、滚珠丝杠结构1、滚珠丝杠副的种类与结构滚珠丝杠螺母副：是回转运动与直线运动相互转换的传动装置，在数控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。

工作原理是：当丝杠相对于螺母旋转时，两者发生轴向位移，而滚珠则可沿着滚道流动，如图3—4—1和图3—4—21—返向器2—螺3—丝杠4—滚珠（a）单圆弧（b）双圆弧图3—4—1滚珠丝杠副图3—4—2 螺纹滚道型面按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种。

1）内循环式内循环方式的滚珠在循环过程中始终与丝杠表面保持接触。

如图3—4—3。

在螺母的侧面孔内，装有接通相邻滚道的反向器，利用反向器引导滚珠越过丝杠的螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。

一般在同一螺母上装有2—4个反向器，并沿螺母圆周均匀分布。

优缺点：滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小，但制造精度要求高。

图3—4—3 内循环示意图1—凸键2、3—反向键2）外循环式外循环方式的滚珠在循环反向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外做循环运动。

如图3—4—4，（a）为螺旋槽式外循环（b）为插管式外循环。

优缺点：结构简单、制造容易、但径向尺寸大，且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。

图3—4—4 外循环示意图（a）螺旋槽式：1—套筒；2—螺母；3—滚珠；4—挡珠器；5—丝杠（b）插管式：1—弯管；2—压板；3—丝杠；4—滚珠；5—滚道2、滚珠丝杠副的结构参数滚珠丝杠副的主要参数有：公称直径D、导程L和接触角β。

1）公称直径D：是指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。

它与承载能力直接有关，常用范围为30—80mm，一般大于丝杠长度的1/35—/30。

2）导程L：导程的大小要根据机床加工精度的要求确定，精度高时，导程小一些；精度低时，导程大些。

但导程取小后，滚珠直径将取小，使滚珠丝杠副的承载能力下降；若滚珠直径不变，导程取小后，螺旋升角也小，传动效率将下降。

螺母旋转式滚珠丝杆简介当长滚珠丝杠高速旋转时，一旦长径比达到该轴尺寸的自然谐波，它就会开始振动。

这称为临界速度，可能对滚珠丝杠的使用寿命非常不利。

（安全运行速度不应超过螺杆临界速度的80％）一、旋转式螺母内部结构● 旋转方向零间隙 / 高定位精度螺母外筒与钢珠接触角为 45 °採轴承 DF（面对面组合）型设计，可以吸收组装时之误差，自动调整同心，并可承受较大的轴向负荷及高精度组装。

● 高速性 / 运行顺畅旋转系列螺杆皆为高导程设计，可高速平滑流畅的运动。

● 低噪音 / 高刚性透过高精密研磨技术让钢珠在螺帽内平顺的沿切线方向行走，减少因阻滞而产生的噪音及摩擦力，旋转外套设计成 4 列滚道（比传统的旋转式螺母多 2 列），大大提高刚性及使用寿命。

● 安装简便 / 节省空间螺帽与轴承外套一体成型，组装时只需将螺丝与轴承外套锁定在支撑座上即可，十分简便。

● 小型化因螺母与支撑轴承爲一体化结构，能实现既高精度又小型化设计。

螺母旋转式适用于水平多关节机械手臂（SCARA)、产业用机器人、别墅电梯、自动装载机、龙门铣床、雷射加工机、雕刻机、搬送装置、産业用机器人地轨、立体停车库、机械加工中心的ATC 装置、自动据料机、自动上下料机械手等二、旋转式螺母滚珠丝杆组合形式旋转式滚珠螺杆是在螺母的外径上加装专用的旋转外套使之运转动作，通过让螺母旋转或停止的动作，实现线性直线模式运动。

● 【F 型】带油孔旋转式滚珠螺杆，螺母结构跟 BLR 型相似，自带油孔使旋转式螺母与滚珠螺杆保持润滑，适合高速、高密封性作业设备。

● 【L 型】旋转式滚珠花键则是在花键外筒的外径上加装专用的旋转外套，使之运转动作。

有效提高滚珠花键的扭力矩、稳定性。

通过让外筒旋转或停止的运作，实现旋转模式运动。

● 【B型】旋转式滚珠螺杆花键则可通过让螺帽 / 外筒旋转或停止的运作，只用一根轴就能够进行 3 种（旋转、螺旋、直线）模式的运动。

三、旋转式螺母滚珠丝杆安装方式1.旋转式螺母安装规范2..旋转式螺母BLR/FSY型安装结构示例3..旋转式螺母BNS型安装示例及运动方式四、旋转式螺母滚珠丝杆应用图例1..旋转式螺母悬臂式应用图例2..旋转式螺母龙门式安装应用图例3..旋转式螺母生产流水线应用图例。

数控车床滚珠丝杠螺母副的诊断与维修两例滚珠丝杠螺母副是直线运动与回转运动能相互转换的新型传动装置，其结构原理是在丝杠和螺母上都有半圆弧形的螺旋槽，当它们套装在一起时便形成了滚珠的螺母滚道。

螺母上有滚珠回路管道，将几圈螺母滚道的两端连接起来，构成封闭的循环滚道，并在滚道内装满滚珠。

当丝杠旋转时，滚珠在滚道内既自转又沿滚道循环转动，从而迫使螺母轴向移动。

珠丝杠螺母副具有传动效率高、摩擦损失小、运动平稳、传动精度高以及给予适当预紧，可消除丝杠和螺母间隙、反向时无空行程、定位精度高、使用寿命长等特点。

因此，被广泛用于数控机床等高精度设备的进给传动链中。

滚珠丝杠螺母副常见故障表现有以下几种现象：故障现象一：加工零件粗糙度值过高。

造成此类故障首先考虑是否是由于导轨的润滑油不足，致使溜板爬行造成的；其次是滚珠丝杠螺母有局部磨损或损坏造成运动不平稳。

故障现象二：反向误差大，加工精度不稳定。

这类故障往往是由于丝杠联轴器松动、丝杠滑板配合过松及润滑油不足造成的。

故障现象三：滚珠丝杠在运转中扭矩过大。

这类故障主要是由滑板配合过紧或磨损、滚珠丝杠反向器损坏、丝杠卡死及润滑油不足造成的。

故障现象四：滚珠丝杠螺母副噪声。

噪声主要走来源于滚珠丝杠轴承压盖压合不良、丝杠与滑板配合过松、电动机与丝杠联轴器松动、滚珠破损。

笔者根据下列两例典型的故障，简要分析故障产生的原因及解决方法。

典例一：一台型号为cjk6140h数控车床加工过程中发现z轴反向误差大，加工精度不稳定。

同时，快速移动z轴时，伴随的有噪声。

通过对z轴重复定位精度检测发现z轴误差在0.26mm左右。

故障分析与解决：作为维修人员，首先想到的是这台数控车床已经使用五年左右，可能是丝杠轴滑板配合压板及楔铁长期磨损造成配合间隙过大引起的。

笔者重新调整或研磨大滑板前后压板并对中滑板楔铁适当预紧，并用0.03mm塞尺进行检测。

笔者重新开机试机后发现问题依然存在。

笔者此时可以确认是滚珠丝杠螺母副和联轴器的问题。

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。

主轴部件结构图7815型数控车床主轴部件结构图32型数控铣床主轴部件结构图THK6380加工中心主轴部件结构图主轴准停装置原理图进给传动部件结构图坐标轴进给传动系统结构布置形式电动机与丝杠直联式步进电动机与丝杠的联接向整法圆柱薄片齿轮周向弹簧错齿调整法简图圆柱薄片齿轮可调拉簧错齿调整法简图斜齿轮垫片、压簧调整锥齿轮弹簧调整法齿轮齿条啮合齿侧隙消除法结构简图滚珠丝杠结构螺纹滚道的结构形式简图垫片调整式的滚珠丝杠螺母副纹调整式的滚丝杠螺母副齿差调整式的滚珠丝杠螺母副导轨部件结构图直线滚动导轨副结构滚动导轨预加负载的方法直线滚动导轨副的固定滚动导轨块理轨理工作台部件结构图多齿盘分度工作台结构图带交换托盘的多齿盘分度工作台数控分度工作台加工中心回转工作台工作台夹紧构夹紧环联轴器结构图刀架和机械手部件结构图立式四方刀架结构回转刀架刀库种类链式刀库换刀位置各种链式刀库单臂单手式机械手手臂和手爪结构加工中心自动换刀装置向与向滑台回转立柱与机械手回转运动机械手臂结构图换刀装置各部分位置关系图检测装置结构图直线感应同步器结构。

滚珠丝杠螺母副构简图————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：滚珠丝杠螺母副结构图及其工作原理本次观察了实训车间的数控车床、数控铣床、加工中心，作为它们进给伺服系统机械传动结构中的滚珠丝杠螺母副的结构都是一样的。

滚珠丝杠螺母副的结构原理图·组成：主要由丝杆、螺母、滚珠和滚道（回珠器）、螺母座等组成。

·工作原理：在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽，当它们套装在一起时便形成螺旋滚道，并在滚道内装满滚珠。

而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管作周而复始的循环运动。

回珠管两端还起挡珠的作用，以防滚珠沿滚道掉出。

特点：·传动效率高：机械效率可高达92%~98%。

·摩擦力小：主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。

·轴向间隙可消除：也是由于滚珠的作用，提高了系统的刚性。

经预紧后可消除间隙。

·使用寿命长、制造成本高：主要采用优质合金材料，表面经热处理后获得高的硬度。

滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有两种：滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的成为外循环（如图b），始终与丝杠保持接触的成为内循环（如图a）。

(a) 内循环（b）外循环(1)外循环外循环是常用的一种外循环方式。

这种结构是在螺母体上轴向相隔数个半导程处钻两个孔与螺旋槽相切，作为滚珠的进口与出口。

再在螺母的外表面上铣出回珠槽并沟通两孔。

另外，在螺母内进出口处各装一挡珠器，并在螺母外表面装一套筒，这样构成封闭的循环滚道。

外循环结构制造工艺简单，使用较广泛。

其缺点是滚道接缝处很难做得平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠现象，噪声也较大。

(2)内循环内循环均采用反向器实现滚珠循环，数控机床反向器有两种型式。

圆柱凸键反向器，反向器的圆柱部分嵌入螺母内，端部开有反向槽。

反向槽靠圆柱外圆面及其上端的凸键定位，以保证对准螺纹滚道方问。