滚珠丝杠副螺纹滚道截形参数的探讨

我单位在制造滚珠丝杠副中,曾发现在装配予紧后或在使用了一段时间后重新予紧时,滚珠在循环中不流畅的现象,经分析其原因除部分因制造质量不高外,大部是分由于螺纹滚道截形的一些参数规定得不够合理所造成的。 滚珠丝杠副的螺纹滚道截形,我国目前主要采用的有双圆弧型和单圆弧型两种。采用单圆弧型时,螺纹滚道的曲率半径R大多取为1.04 r0(滚珠半径),而采用双圆弧型时,则R大多取为1.04～1.11r0。R与r0的比值对滚珠丝杠副的承菌能力影响很大.生一 1.04时比R_.、。-,,_._、_.、.._t,兰一1.11时承载能力可提高46%之多。除此之外,由于滚珠丝杠…     

滚珠螺母插管孔的设计与加工

在外循环滚珠丝杠副中,滚珠借助导珠管在螺母内形成闭路循环,而导珠管的位置是由插管孔决定的。插管孔设计与加工的正确与否,将对滚珠丝杠副的流畅性和其他综合精度有直接影响。图1为外循环滚珠丝杠副结构简图。一、滚珠螺母插管孔位置的确定滚珠螺母的滚道是一个空间螺旋曲面。它的形状可以用截面来确定,一般有端面截形、轴向截形和法向截形,按照滚珠螺母的加工特点,我们取法向截形比较方便,如图2所示。我们可按取定的坐标系给出其方程。通常,取滚珠螺母的轴线为正轴,法向截形对称轴线为ox轴,则滚道法向截形的参数方程可写为     

滚珠丝杠副的设计

滚珠丝杠副生产的主要问题,是在降低成本的同时,提高质量和可靠性。在现有理论和试验研究的基础上,已经形成了滚珠丝杠副设计的一些基本原则,运用这些原则就能解决上述的一系列问题。 设计的第一个基本原则丝杠──螺母螺旋表面的选定,应使自接触点引向螺旋表面和引向滚动体表面的法线在一条直线上(两点接触),或使垂直于螺旋线的法向截面通过滚动体的中心,因而保证较好的摩擦特性。 滚珠丝杠的螺纹滚道,采用单圆弧形是合理的,也可采用较复杂的滚道截型,即半径圆弧(非常接近滚动体半径)再接上曲率渐小的圆弧。这种牙型对滚珠丝杠副是有很大意…     

滚珠丝杠传动双圆弧滚道成型技术

具有效率高寿命长的滚珠丝杠副是近年来发展起来的一种先进的传动机构。为了提高传递性能,目前螺纹滚道一般采取了双圆弧形状。但是由于工艺方法所致,实际上皆为近似的双圆弧滚道,从而改变了滚珠为滚道中的传递接触点,直接影响了传动付的精度和寿命。为此,本文在实践的基础上对合理地解决这一问题作一叙述。     

双螺母定位预紧滚珠丝杠副轴向接触刚度分析

提出一种新的滚珠丝杠副刚度分析方法,建立螺母所受轴向力与滚道正压力之间的关系,分析滚道接触点处的法向变形与螺母相对于丝杠的轴向位移之间的关系。综合考虑滚珠、螺母和丝杠滚道的几何参数,将接触角、公称半径以及螺旋升角作为未知量,建立滚珠丝杠副接触角模型。在此基础上,根据Hertzian接触理论建立了滚珠丝杠副的轴向刚度模型,该模型综合考虑了接触角的变化与滚道正压力之间的耦合关系。根据所建立的刚度模型分别研究了单螺母滚珠丝杠副和双螺母定位预紧滚珠丝杠副的刚度特性。研究结果表明,对于几何参数相同的滚珠丝杠副,在外加轴向力较小时双螺母预紧滚珠丝杠副的刚度明显大于单螺母滚珠丝杠副,随着外加轴向力的增大它们的刚度值逐渐趋近,最后达到相同;双螺母定位预紧滚珠丝杠副的预紧力越大,初始刚度值越大。     

双圆弧砂轮修整器

制造滚珠丝杠副的滚珠螺母比制造滚珠丝杠更复杂,因为磨制滚珠螺母滚道的双圆弧螺纹槽的砂轮尺寸很小,有时砂轮轴伸到螺母中的尺寸很长,磨制时调整和观察都不太方便。这样就要求修整器必须具有更高的运动刚性,以便能够保证必要的修整精度和光洁度。此外还要求使用灵活方便、修整效率高,这些都是设计修整器时必须很好研究的问题。 这里介绍一种在普通螺纹磨床上磨制滚珠螺母双圆弧滚道沟槽的修整装置(如图1所示)。它所采用的是简单的偏心轴插销定位机构。修整器由支承基座部分、修整旋转主体部分、变换双圆弧圆心机构和调整双圆弧半径、装夹…     

外循环滚珠螺母的加工工艺

近年来,滚珠丝杠副的应用得到了迅速发展。滚珠丝杠副就它的循环方式来讲,有内循环和外循环之分。在外循环方式中,滚珠在循环过程中脱开丝杠螺纹滚道,借助安装在螺母上的回珠管在螺母体或依靠导管在循环体外进行循环。在外循环滚珠丝杠副中,其滚珠螺母的加工较为复杂,现将我厂加工该零件的方法介绍如下: 一、螺母主要加工工序外循环滚珠螺母的零件结构如图1所示。其主要工序为: 车削→磨削外圆→铣平面→反向孔的加工→钳工→车削内孔及滚珠螺纹→钻孔→淬     

滚珠螺母内滚道专用磨头

我厂最近生产的W系列电动缸,是在消化引进最新系列电动缸的基础上研制成功的。滚珠丝杆副是电动缸的关键部件,而滚珠螺母(见图1)是滚珠丝杆副的关键零件之一。其特点是螺纹导程大,内孔小,因此螺旋升角大,滚道圈数又多,螺纹法向断面形状为双圆弧曲线,形状复杂,尺寸精度及光洁度要求都很高。目前国内生产的标准内螺纹磨床都无法加工这种滚珠螺母,因此滚珠螺母加工已成为我厂电动缸生产的关键问题。为了尽快使我厂成批量生产电动缸,我们根据滚     

滚珠丝杠副的滚珠返回装置

滚珠丝杠副在运动过程中,滚珠沿丝杠和螺帽的圆弧滚道作连续的循环运动。把运动滚珠的输入和输出连接起来,并形成一个闭合循环回路的装置,就称为滚珠返回装置。一、返回装置的型式和特点滚珠返回装置可以分为两大类,即:内循环和外循环。目前,内循环只有反向器一种(见图1);外循环主要有套筒-回珠槽(盖板-回珠槽)型、端盖-回珠     

高承载工况下滚珠丝杠副失效形式分析

以高承载工况下滚珠丝杠副为研究对象,依据弹塑性接触变形理论,建立滚珠与双圆弧滚道的接触模型,结合试验研究,发现了滚珠丝杠副在高承载工况下可能出现的3种失效形式,包括滚道面大变形导致的严重塑性流动、滚道面顶部断裂和滚珠卡死等。     

面向双圆弧滚珠丝杠副装配的计算机辅助设计

滚珠丝杠零件的选配必须依据最优接触角理论,即使装配后的滚珠丝杠副内的滚珠与滚道的接触角达到最优值。目前的接触角计算模型限定条件太窄,且需要试算方法,计算量大且计算效率低,针对这一问题,结合实际的滚珠丝杠副装配工艺,考虑滚珠丝杠副滚道的截型磨削误差等因素,基于通用的滚珠丝杠副弹性接触角的计算模型,使用MATLAB GUI设计了滚珠丝杠副辅助装配软件,能够根据不同的装配方式及所提供的参数给出选配后滚珠丝杠副的弹性接触角值,并直接选配相应的丝杠、螺母或滚珠,极大地提高了滚珠丝杠副的装配精确度和效率。     

磨削大型双圆弧滚道的内圆磨具及砂轮修整器

我厂新开发的10吨门座起重机的变幅驱动机构采用了双圆弧滚球丝杠副。图1所示的是该滚珠螺母的滚道剖面。螺母滚道的名义直径为160mm,滚道的两个圆弧半径均为15.685mm,两个工作圆弧的圆心间的距离为0.85mm。     

双圆弧滚道滚珠螺旋丝杆螺纹车刀的设计与计算方法

<正> 法向截形(以下简称截形)为双圆弧滚道的滚珠螺旋机构,具有滚珠与滚道接触角在工作过程中基本不变,其承载能力、刚度和传动精度均较稳定的优点。但是丝杆螺纹滚道车削用的螺纹成形车刀制造和测量都很困难。为此设计一种新型的圆形成形车刀。     

滚珠丝杠副制造中的"球心论"技术

滚珠丝杠副的运转平稳性(手感)是衡量产品质量的重要指标之一,是行业内长期以来所关注和亟待解决的问题,为此把滚珠丝杠副承载时钢球在滚道内产生弹性接触变形前后的球心位置变化作为研究对象建模,合理地改进统筹了设计参数,并采取有效的工艺措施,突破了滚道圆弧半径R的成型磨削和测量技术难点,成功地提升了滚珠丝杠副系列产品的品级。     

滚珠螺纹成形砂轮修整器

我厂新产品——工程机械上的方向机中的滚珠丝杠螺母,由于牙形特殊(见图1),且要求渗碳淬火,以及较好的表面粗糙度。因此,螺纹的磨削成了我厂新产品开发的一大技术关键。为此,我们在改装C618-1车床时在满足螺纹磨削要求的基础上,设计安装了如图2所示的滚珠螺纹成形砂轮修整器。支架1固定在C618-1车床床身上(靠近操作者一侧),用螺钉固定着方套2,方套内用顶丝固定着扁孔套4。修整器轴5则装在扁孔套内,其结构如图2所示,其下部装有金刚石笔6,用双螺母M6调整金刚石顶点与修整器回转中心的距离为4.5,以保证滚道两侧圆弧为R4.5的要求。为了保证两段圆弧圆心交错0.66,扁孔套的内孔由两半圆R15组成,两半圆的圆心拉开0.66,因此,扁孔套内孔的宽向尺寸为30.66,窄向     

每月一题(11) (机械结构)

下图为普通立式加工中心工作台部分的俯视示意图。工作台上依次摆放着9个相同的夹具。随着工作温度的升高,丝杠将受热伸长,最终影响工件与定位相关的位置精度。请问:几号夹具上的工件受热变形影响最大?几号夹具上的工件受热变形影响最小?为什么?公布第7期答案:答:双螺母结构的丝杠副示意图如图1,丝杠的滚道剖面示意图如图2。其形状为两段圆弧加一段直线。整个丝杠实际是由两条滚道组成,每个螺母各走一条,两个螺母之间的垫片将滚珠挤向各自的滚道,由此形成无间隙运动。图1图2一旦丝杠与螺母之间产生间隙,就可以通过增加垫片的厚度来消除。但…     

滚珠丝杠副非协调性接触特性研究

滚珠丝杠副中滚珠与丝杠滚道和螺母滚道的接触是一种典型的非协调性接触,这种接触的特性对滚珠丝杠副的承载能力、传动效率和定位精度等都有着重要的影响。为此,采用Hertz接触理论建立了滚珠丝杠副轴向接触刚度的求解公式,然后从滚珠丝杠副轴向负载、设计参数和材料属性等方面分析了滚珠丝杠副的接触特性,最后运用有限元分析软件ANSYS对滚珠与丝杠滚道的接触进行仿真,仿真结果与理论结果非常相近,从而验证了理论分析的正确性。研究结果为高速、重载和精密滚珠丝杠副的设计与使用提供了理论指导。     

微型滚珠丝杠副的设计与制造

通常滚珠丝杠副的名义直径小于16mm以下时,称为微型滚珠丝杠副。当丝杠名义直径小于10mm时,则制造更加困难,关键是螺母的内孔小,滚道无法进行磨削。在滚珠循环结构设计上,采用螺旋槽式自体内循环和导管式外循环两种结构,我们都进行了研制,比较了他们的制造工艺和产品优劣。螺旋槽式结构紧凑,回珠孔加工精度要求高,孔中心对螺母滚道中心位置度误差不大于0.03mm。当孔位与滚道接触平滑,总装时,仍发现滚珠运动不畅,产品总体性能不好。插管式外循环结构,除导管不易制造外,螺母制造大体与螺旋槽式相同(见图1)。     

基于Pro/E-ANSYS-Workbench滚珠丝杠副的建模与仿真分析

运用专业的三维建模软件Pro/E建立了滚珠丝杠副系统的零件装配模型,并通过ANSYS-Workbench有限元分析软件对建立的滚珠丝杠副装配模型进行静力结构有限元仿真分析,得出滚珠丝杠副滚珠、丝杠、螺母和滚珠丝杠副整机的等效应力图和等效应变图。结果表明,滚珠丝杠副的等效应力主要在于滚珠与滚道接触区域,且滚珠与滚道间的接触区域呈椭圆状分布,接触应变值由中心向外逐渐变小,符合赫兹接触理论。仿真结果证实了所建仿真模型的有效性,为滚珠丝杠副更好地向高速、高效和高精度的发展提供了基础,并为其优化设计提供了技术支持。     

滚珠丝杠加工的新工艺 ——“轧—淬—磨”

我厂自60年代开发研制滚珠丝杠副以来已有多年的生产历史,这种产品广泛应用于机床、航空、电子仪表及医疗等领域,滚珠丝杠是其主要零件。如何提高滚珠丝杠的生产效率,进行新材料、新工艺和新技术的应用,一直是技术人员探索的课题。 国内厂家加工滚珠丝杠螺纹滚道通常采用“车—淬—粗磨—精磨”的方法,我厂于九十年代开展了“轧—淬—磨”工艺的研究和应用,取得了一定的成绩。 轧制滚珠丝杠属于无切屑加工范畴,材料利用率高、螺纹滚道尺寸、截形一致性好,生产周期短,但精度不高。能否将传统的“车—淬—磨”与后来的“轧—淬—磨”生产工艺结合起来,互相取长补短呢?经过一年多的摸索试验,证明了采用“轧—淬—磨”新工艺进行滚珠丝杠的螺纹滚道加工是成功的。