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【滚珠丝杠】制约我国机床发展的关键部件之一 2019/10/9 10:57:52
【滚珠丝杠】制约我国机床发展的关键部件之一

    数控系统、主轴单元、滚珠丝杠副和滚动导轨副等国产数控机床关键部件的生产相对主机来说,发展滞后、品种少、产业化程度低、技术水平不高,与国外相比存在很大的差距,特别是高档数控机床市场的发展需求,有些产品不得不依赖进口。那么我们今天就来了解一下滚珠丝杠到底是个神马玩意儿,我们要怎样才能攻克这个难关?


一、滚珠丝杆是个神马玩意儿

  滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。

  滚珠丝杠由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是艾克姆螺杆的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滑动动作变成滚动动作。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

  滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。

      滚珠丝杠发展至今,已经广泛应用到各产业机械的定位精度控制上如精密机床 (Precision machine tools)、产业机械 (Industrial machinery)、电子机械 (Electronic machinery)、输送机械 (Transport machinery)的重要主角。


二、滚珠丝杆有哪些用途

  超高DN值滚珠丝杠:高速工具机,高速综合加工中心机

  端盖式滚珠丝杠:快速搬运系统,一般产业机械,自动化机械

  高速化滚珠丝杠:CNC机械、精密工具机、产业机械、电子机械、高速化机械

  精密研磨级滚珠丝杠:CNC机械,精密工具机,产业机械,电子机械,输送机械,航天工业,其它天线使用的致动器、阀门开关装置等

  螺帽旋转式(R1)系列滚珠丝杠:半导体机械、产业用机器人、木工机、雷射加工机、搬送装置等

  轧制级滚珠丝杠:低摩擦、运转顺畅的优点,同时供货迅速且价格低廉

  重负荷滚珠丝杠:全电式射出成形机、冲压机、半导体制造装置、重负荷制动器、产业机械、锻压机械


三、有哪些类型

  常用的循环方式有两种:外循环和内循环。滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的称为外循环;始终与丝杠保持接触的称为内循环。

  1) 外循环:外循环是滚珠在循环过程结束后通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回丝杠螺母间重新进入循环。外循环滚珠丝杠螺母副按滚珠循环时的返回方式主要有端盖式、插管式和螺旋槽式。常用外循环方式端盖式;插管式;螺旋槽式。端盖式,在螺母上加工一纵向孔,作为滚珠的回程通道,螺母两端的盖板上开有滚珠的回程口,滚珠由此进入回程管,形成循环。插管式,它用弯管作为返回管道,这种结构工艺性好,但是由于管道突出螺母体外,径向尺寸较大。螺旋槽式,它是在螺母外圆上铣出螺旋槽,槽的两端钻出通孔并与螺纹滚道相切,形成返回通道,这种结构比插管式结构径向尺寸小,但制造较复杂。外循环滚珠丝杠外循环结构和制造工艺简单,使用广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑,影响滚珠滚道的平稳性。

  2) 内循环:内循环均采用反向器实现滚珠循环,反向器有两种类型。圆柱凸键反向器,它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圆键定位,以保证对准螺纹滚道方向。扁圆镶块反向器,反向器为一般圆头平键镶块,镶块嵌入螺母的切槽中,其端部开有反向槽,用镶块的外轮廓定位。两种反向器比较,后者尺寸较小,从而减小了螺母的径向尺寸及缩短了轴向尺寸。但这种反向器的外轮廓和螺母上的切槽尺寸精度要求较高。

  

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四:种类选择

  滚珠丝杠的螺母,根据钢球的循环方式可分为:弯管式、循环器式、端盖式。这三种循环方式的特长。


弯管式

  (SBN、BNF、BNT、BNFN、BIF 和 BTK型)这些型号,搜索的到。

  循环式导片式(HBN型)

  这些型号是最典型的螺母,通过使用弯管让钢球经行循环。钢球从丝杆轴的沟槽中掬取进入弯管后,再回到沟槽中,做无限循环运动。


循环器式

  (DK、DKN、DIK、JPF 和 DIR型)

  这些型号是最小型的螺母,通过循环器改变钢球的行进方向,越过丝杆轴外径回到原位,做无限循环运动。


端盖式

  (SBK、SDA、SBKH、WHF、BLK、WGF、BLW、WTF、CNF 和 BLR型)

  这些型号是最合适高速给进的螺母。钢球利用端盖,从丝杆轴的沟槽中被掬取到螺母的通孔里,通过通孔又回到沟槽中,做无限循环运动。


五:滚珠丝杠的正确使用方法

  (1)请绝对不要拆卸滚珠丝杆。否则,容易导致灰尘的进入,使精度下降或导致故障。

  (2)由于重新组装容易因组装错误而使滚珠丝杠丧失功能,所以希望各位用户不要重新进行组装。若将产品退还给本公司,能以有偿的形式修理并重新组装其产品。

  (3)滚珠丝杠轴或螺母有时会因自重而脱落,请注意不要受伤。不慎摔落时可能会因轨道的碰伤或循环零部件的损伤导致产品功能的丧失。这时需要由本公司进行检查,所以请务必将摔落的产品退还给本公司,由本公司以有偿的形式负责检查。

  (4)如循环零部件、轴的外径、轨道等出现伤痕、损伤等现象时,就会造成循环不良,从而导致产品丧失功能。


六:滚珠丝杠的保护

  滚珠丝杠副可用润滑剂来提高耐磨性及传动效率。润滑剂分为润滑油和润滑脂两大类。润滑油用机油、90~180号透平油或140号主轴油。润滑脂可采用怪基油脂。润滑脂加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内,而润滑油通过壳体上的油孔注入螺母空间内。

  滚珠丝杠副和其他滚动摩擦的传动元件,只要避免磨料微粒及化学活性物质进入,就可以认为这些元件几乎是在不产生磨损的情况下工作的。但如果在滚道上落入脏物,或使用肮脏的润滑油,不仅会妨碍滚珠的正常运转,而且会使磨损急剧增加。

  我国滚动功能部件产业在发展规模上、经营理念上、企业管理上都与国外同行业存在较明显的差距,这种差距已严重阻碍了装备制造业的发展,对振兴民族工业十分不利。

      因此:我国需要重点发展的技术其一是迅速研制出高性能、高档次的产品,以满足国产高档数控机床产业化的需求。其二是迅速提升制造技术水平,从革新工艺入手,提高批量生产的产品质量和生产效率,缩短制造周期,在此基础上推出一批有竞争力的名牌产品。围绕这两大问题,实现产业化的关键是加大技术投入和资金投入。根据高速、精密、复合、智能、环保的发展方向,需要重点发展的技术包括:

  

在滚动功能部件的新产品开发方面:

  --批量生产精密高速滚珠丝杠副的制造技术和装备

  --与直线电机配套的高速、高刚度、低噪声精密滚动直线导轨副

  --根据主机的需要研发智能化、复合化、机电一体化的高性能滚动功能部件产品

  --用于重型数控机床的高精度、高刚度滚柱直线导轨副

  --日本轴承企业注重制造技术和工艺的开发开发滚动功能部件绿色产品

  

在提升制造工艺水平方面:

  --满足尺寸稳定性、可靠性、易成型性和生产效率要求的新材料及热工工艺及其装备的开发

  --滚珠丝杠精密冷轧技术及装备的国产化,滚动轴承并非是一种通常意义上的简单机械零部件P3级以下的滚珠丝杠全面推广冷轧工艺

  --引进并消化吸收"CNC精密旋风硬铣削"技术,装备国产化使P3级以下以旋风铣手段部分取代螺纹磨削

  --滚珠返向装置的优化设计及一次成型制造技术的产业化

  --提高滚道廓形精度的相关技术

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