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滚珠丝杠在机械设备中的作用是什么?

作为一种高效节能、精密传动的零部件,滚珠丝杠的应用随着近年来中国乃至世界数控机床以及其它自动化设备的不断普及和应用也在不断地增加。应该如何在日常的使用中正确地使用滚珠丝杠以及做好对滚珠丝杠的维护是很多用户都会接触到的问题。针对不同类型机械设备中滚珠丝杠副的装配和设置,小编为大家整理了以下几方面的注意事项:

滚珠丝杠的使用注意事项


1、为了防止造成滚珠丝杠传动系统的任何失位,保证传动精度,提高滚珠丝杠系统的刚度是很重要的,而要提高螺母接触刚度,必须施加一定的预紧载荷。施加了预紧载荷后,摩擦转矩增加,并使工作时的温升提高。因此必须恰当的确定预警载荷(最大不得超过10%的额定载荷),以便在满足精度和刚度的同时,获得最佳的寿命和较低的温升效应


2、防止螺母脱出。在滚动螺旋传动中,特别是垂直传动,容易发生螺母脱出造成事故,设计时必须考虑防止螺母脱出的安全装置。滚珠丝杠安装到机床时,请不要把螺母从丝杠拆卸下来;需要拆卸螺母时,需要使用比丝杠底径小0.2-0.3mm的安装辅助套筒。将安装套筒推至螺纹起始端面,从滚珠丝杠的螺母旋至辅助套筒上,连同螺母,辅助套筒小心取下,注意不要使滚珠掉落。


3、在使用滚珠丝杠时,必须要有足够的润滑,如果润滑不够,将导致摩擦和磨损的增加,造成故障或寿命的缩短等;在一般情况下,用于滚动轴承的矿物油都是适用的,特别是在高转速情况下,以油润滑比脂润滑更佳,这时滚珠丝杠的温升较小;有润滑的补充润滑量的间隔,至少可以达到八小时的补充润滑时间。


采用脂润滑的优点可以使滚珠丝杠传动系统在一段很长的时间后才需要进行补充。也就是说,在多数情况下,可以省去补充润滑的装置,补充润滑脂的限量大约为填入螺母内空间容积的一半。可以使用所有高级滚动轴承润滑脂,但是需要注意润滑脂的提示说明。润滑脂补充通常在半年或者一年进行更换,更换前应清除旧润滑脂才能更换新的润滑脂。


4、滚珠丝杠与滚动轴承相同的一点,滚柱丝杠中一旦混入灰尘或者杂质,会直接导致其使用寿命的下降。所以,我们在使用滚珠丝杠时候,有必要选用丝杠密封圈对滚珠丝杠加以防护。假设滚珠丝杠在会产生金属屑的环境中长期使用,考虑选用在丝杠全长上装配专用的防护罩也是很有必要的。


5、在设计和使用时也要注意防止逆转,滚动旋转传动逆转率高,不能自锁。为了使滚珠丝杠受力后不逆转,应考虑设置防逆转装置,如采用制动电机,进步电机;在螺母、丝杠或传动系统中装设单向离合器、双向离合器、制动器等。选用离合器时,必须注意其可靠性。


滚珠丝杠的检测与维修

滚珠丝杠所产生故障是多种多样的,没有固定的模式。有的故障是渐发性故障,要有一个发展的过程,随着使用时间的增加越来越严重;有时是突发性故障,一般没有明显的征兆,而突然发生,这种故障是各种不利因素及外界共同作用而产生的。所以通过正确的检测来确定真正的故障原因,是快速准确维修的前提。


1、 滚珠丝杠螺母副及支撑系统间隙的检测与修理

当数控机床出现反向误差大、定位精度不稳定、过象限出现刀痕时,首先要检测丝杠系统有没有间隙。检测的方法有:用百分表配合钢球放在丝杠的一端中心孔中,测量丝杠的轴向窜动,另一块百分表测量工作台移动。正反转动丝杠,观察两块百分表上反映的数值,根据数值不同的变化确认故障部位。


(1)丝杠支撑轴承间隙的检测与修理

如测量丝杠的百分表在丝杠正反向转动时指针没有摆动,说明丝杠没有窜动。如百分表指针摆动,说明丝杠有窜动现象。该百分表最大与最小测量值之差就是丝杠的轴向窜动的距离。这时,我们就要检查支撑轴承的背帽是否锁紧、支撑轴承是否已磨损失效、预加负荷轴承垫圈是否合适。


如果轴承没有问题,只要重新配做预加负荷垫圈就可以了。如果轴承损坏,需要把轴承更换掉,重新配做预加负荷垫圈,再把背帽背紧。丝杠轴向窜动大小主要在于支撑轴承预加负荷垫圈的精度。丝杠安装精度理想的状态是没有正反间隙,支撑轴承还要有0.02mm左右的过盈。


(2)滚珠丝杠双螺母副产生间隙的检测与维修

通过检测,如果确认故障不是由于丝杠窜动引起的。那就要考虑是否是丝杠螺母副之间产生了间隙,这种情况的检测方法基本与检测丝杠窜动相同。用百分表测量与螺母相连的工作台上,正反向转动丝杠,检测出丝杠与螺母之间的最大间隙,然后进行调整。


(3)单螺母副的检测与维修

对于单螺母滚珠丝杠,丝杠螺母副之间的间隙是不能调整的。如检测出丝杠螺母副存在间隙。首先检查丝杠和螺母的螺纹圆弧是否已经磨损,如磨损严重,必须更换全套丝杠螺母。如检查磨损轻微,就可以更换更大直径的滚珠来修复。首先检测出丝杠螺母副的最大间隙,换算成滚珠直径的增加,然后选配合适的滚珠重新装配。这样的维修是比较复杂,所需时间长,要求技术水平高。


(4)螺母法兰盘与工作台连接没有固定好而产生的间隙

这个问题一般容易被人忽视,因机床长期往复运动,固定法拉盘的螺钉松动产生间隙,在检查丝杠螺母间隙时最高把该故障因素先排除,以免在修理时走弯路。


(5)滚珠丝杠螺母副运动不平稳、噪音过大等故障的维修。

滚珠丝杠螺母副运动不平稳和噪音过大,大部分是由于润滑不良造成的,但有时也可能因伺服电机驱动参数未调整好造成的。


2、 轴承、丝杠螺母副润滑不良

机床在工作中如产生噪音和振动,在检测机械传动部分没有问题后,首先要考虑到润滑不良的问题,很多机床经过多年的运转,丝杠螺母自动润滑系统往往堵塞,不能自动润滑。可以在轴承、螺母中加入耐高温、耐高速的润滑脂就可以解决问题。润滑脂能保证轴承、螺母正常运行数年之久。


3、伺服电机驱动问题

有的机床在运动中产生振动和爬行,往往检测机械部分均无问题,不管怎样调整都不能消除振动和爬行。经仔细检查,发现伺服电机驱动增益参数不适合实际运行状况。调整增益参数后,就可消除振动和爬行。


滚珠丝杠在机器人和自动化系统中的应用

机器人产业的兴起带动了自动化配件和智能化系统的市场,滚珠丝杠作为传动配件,其高精度、高扭矩、高刚性和长寿命的特点可以作为机器人的关键力臂。不仅提高产品质量,确保生产高效完成,还能延长使用寿命,对机器人来说是不可或缺的重要组成部分。


1、滚珠丝杠在机器人领域的广泛应用

滚珠丝杠具有良好的效率及推力,这种性能和特性的结合使滚珠丝杠成为机器人及其相关应用的理想解决方案。


机器人夹持器:滚珠丝杠通过高推力和低输入扭矩组合,以最小的扭矩提供夹持器所需的高水平夹持力。


机器人机械臂端部:滚珠丝杠的高推力及低重量(质量)对位于机器人手臂末端的组件至关重要。其出色的功率重量比是机器人点焊机和自动铆接机使用滚珠丝杠进行驱动的关键原因。

2、滚珠丝杠在自动化系统中的广泛应用

滚珠丝杠提供了优于其他技术的尺寸比。例如,直径仅为 3.5毫米的滚珠丝杠,可以推动高达 500磅的负载并执行微米和亚微米范围内的运动,以更好地模拟人体关节和手指。极高的力尺寸比和力重量比也使滚珠丝杠成为理想的解决方案。


无论是无人机、自主水下航行器 (AUV) 还是天基漫游车,它们的要求都是相似的:在尽可能小的占地面积内实现高效率、高强度和高可靠性。


滚珠丝杠在机器人和自动化系统中的应用具有重要意义。它极大地提高生产效率和精度,降低能源消耗和运行成本,但同时也要考虑到它对环境的要求。因此,在选择滚珠丝杠时,需要充分考虑其适用性和可靠性,避免在工作过程中出现故障和损坏。


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