滾珠絲杠滾道截面形狀及特性
滾珠絲杠滾道截面形狀及特性
滾珠絲桿副主要由絲杠、螺母、滾珠和反向器組成。在具有螺旋槽的絲杠和螺母中間裝有中間傳動元件，滾珠組成循環(huán)的滾珠鏈。當(dāng)絲杠旋轉(zhuǎn)時(shí)，滾珠沿螺紋滾道滾動，在此運(yùn)動過程中，滾珠不但繞絲杠公轉(zhuǎn)，其自身還在自轉(zhuǎn)。所以滾珠不但與絲杠、螺母間產(chǎn)生摩擦，而且相互間也產(chǎn)生摩擦。為了防止?jié)L珠從滾道內(nèi)滾出，在螺母的螺旋槽兩端設(shè)有回程引導(dǎo)裝置，如反向器和擋珠器，它們與螺旋滾道形成循環(huán)回路，使?jié)L珠在螺旋滾道內(nèi)即自轉(zhuǎn)又沿螺旋滾道循環(huán)轉(zhuǎn)動。螺紋滾道型面（或法線截型）是指通過滾珠中心做螺旋線的法截面與絲杠、螺母螺紋滾道面的交線。其幾何形狀、尺寸以及材料的機(jī)械性質(zhì)對滾珠螺旋傳動承載能力、摩擦特性、軸向剛度和軸隙調(diào)整均有較大的影響。目前國內(nèi)應(yīng)用最廣泛的滾道型，面有單圓弧形和雙圓弧形兩種。
滾珠與滾道型面接觸點(diǎn)的公法線與通過滾珠中心的絲杠直徑線之間，再過接觸點(diǎn)的軸平面上的夾角β稱之為接觸角，接觸角β對滾珠絲杠傳動的性能有較大的影響。接觸角β越大，滾珠螺旋傳動的承載能力和剛度就越大，傳動效率就越高。反之會使絲杠能承受的軸向力變小，在相同的軸向負(fù)荷作用下，使得徑向力增大，從而使擠壓滾珠的壓力加大，降低絲杠的使用壽命。但是過大的接觸角β會使?jié)L珠同螺紋滾道接觸的部位變陡，磨削時(shí)不易達(dá)到較高的精度和較低的表面粗糙度，而且該弧形槽邊緣比較薄弱，容易破壞。從有利于傳動效率、承載能力和滾珠流暢性等提高角度出發(fā)，目前國內(nèi)外均采用β=45°，但是也有才有大于45°。
單圓弧滾道型面：單圓弧形滾道型面特點(diǎn)是：磨削螺紋滾道的砂輪成型比較簡便，而且易于獲得較高的加工精度。但是單圓弧滾道型面的接觸角β不容易控制，它隨著初始間隙和軸向載荷大小不同而變化，因?yàn)槭堑膫鲃有?、承載能力以及軸向剛度變得不穩(wěn)定。
雙圓弧滾道型面：雙圓弧滾道型面的特點(diǎn)是：磨削螺紋滾道的砂輪成型較為復(fù)雜，滾道型面的精加工較為困難，但其接觸角β能保持不變，所以其傳動效率、承載能力和軸向剛度均較為穩(wěn)定。
通常，把在一個螺母上所具有的循環(huán)回路的數(shù)目，稱為滾珠的列數(shù)。而把滾珠在每 一個循環(huán)中繞經(jīng)滾道的圈數(shù)，稱之為滾珠的工作圈數(shù)。按照滾珠在整個循環(huán)過程中與絲杠表面的接觸情況，循環(huán)方式可以分為內(nèi)循環(huán)和外循環(huán)兩種。
內(nèi)循環(huán)：滾珠在循環(huán)過程中，始終與絲桿個表面保持接觸的循環(huán)，叫做內(nèi)循環(huán)。內(nèi)循環(huán)架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是：滾珠絲杠螺母的外形尺寸較小，方向器固定牢靠、剛性好且不易磨損；滾珠絲杠的反向通道短，滾珠數(shù)目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動效率高。其缺點(diǎn)是不能做成多頭螺紋的滾珠絲杠，反向器的回珠槽是三坐標(biāo)空間曲面，加工較為復(fù)雜。
外循環(huán)：外循環(huán)就是滾珠在循環(huán)過程中，不能始終保持與絲杠表面接觸，即當(dāng)滾珠從螺紋滾道終端反向到滾道始端時(shí)與絲杠表面脫離接觸。外循環(huán)又可以分為：插管式、螺旋槽式和端蓋式三種。外循環(huán)結(jié)構(gòu)制造工藝簡單，承載能力較高，但管道的焊接處難以做到平滑，影響滾珠滾動的平穩(wěn)性，甚至發(fā)生卡珠現(xiàn)象，外形尺寸大，噪音大，耐磨性差。
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