数控机床滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整

数控机床滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整

作者：王祖锋

来源：《科技创新导报》2011年第36期

摘要：滚珠丝杠螺母传动副在数控机床上的运用十分普遍，主要用于机床主轴的传动，将来自电机的旋转运动转化为执行部件的直线运动。为了提高进给运动的位移精度，减少传动误差，除了要保证各个传动部件的制造精度、装配精度，还要在数控机床的传动系统中采用各种间隙消除机构，采用合理的预紧措施来消除传动间隙。本文主要介绍滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量与调整。间隙的测量采用三点测量法，间隙的消除采用双螺母式滚珠丝杠间隙调整机构，对于间隙的测量方法、调整方法，都极尽从理论上分析他们的原理和特点。

关键词滚珠丝杠螺母传动副间隙测量调整润滑

中图分类号：文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2011)12(c)-0000-00

1 滚珠丝杠螺母传动副间隙的测量

数控机床加工过程中，会有丝杠轴向串动现象，串动量记为δ，这种串动是由多种间隙共同产生的，称为广义的滚珠丝杠螺母传动副间隙，它主要包括三个方面的间隙：1、滚珠、丝杠、螺母三者之间的间隙（狭义的滚珠丝杠螺母传动副间隙，也称为反向间隙），此为常见的主要间隙，以下记为δ1。2、丝杠与轴承内圈之间的间隙，轴承本身内、外圈之间的间隙、轴承外圈与轴承座之间的间隙，记为δ2。3、轴承座的弹性变形及松动δ3。

针对上面提到的三种间隙，在进行测量时，选择三个不同的测量位置同时进行测量，将测量出的数值进行比较计算，得出所需要的间隙数值，这种方法称为三点测量法。如图1、图2所示。图1主要表示千分表的测量位置，图2主要表示间隙的位置。

1、工作台滑板

2、床身导轨

3、床身

4、滚珠丝杠 5丝杠轴承座 6、垫铁

1、工作台滑板

2、丝杠轴承座

3、轴承

4、测量钢球

5、滚珠丝杠

6、丝杠螺母

具体测量步骤如下：

（一）丝杠轴向串动量δ、丝杠轴承座的松动或弹性变量δ3的测量

1、将数控机床传动系统的伺服电机脱开，露出丝杠，在丝杠端面的中心孔装一个10mm 直径的钢球，将磁力千分表A测量在钢球上，将千分表B测量在丝杠轴承座上，千分表C测量在滑板侧面。三个表的触头与被测位置充分接触，并将刻度置零。

2、转动丝杠，使滑板有向右运动趋势，形成如图2所示的间隙状态。观察3个千分表的读数，当C表指针略向右摆动时，表示滑板开始向右运动，这时应停止转动丝杠。因为反作用力，丝杠轴向左串动，A表指针向左摆动。B表由于轴承座松动或弹性变形，使指针向左摆动。

3、将三个千分表重新对零。

4、反向传动丝杠，使滑板有向左运动的趋势，这种趋势如何观察到呢？在C表指针刚开始向左摆动时，就表示滑板已有向左运动的趋势，这时应停止转动丝杠，观察三个千分表的读数，得出结果：丝杠轴向串动量δ＝A表读数－B表读数－C表读数（各表读数均取正数），丝杠轴承支座的松动或弹性变量δ3＝表B读数。

（二）滚珠丝杠螺母副反向间隙δ1的测量

1、三个千分表的测量位置不变，转动丝杠，使滑板有向右运动的趋势，使三个表的读数有变化后再停止转动，此时将三个表的读数置零。

2、采用千斤顶对滑板侧面缓慢施加推力，使滑板向右移动，直到A表读数有变化后停止，观察各表读数，此时滚珠丝杠螺母副反向间隙δ1＝C表读数－A表读数（各表读数均取正值）

2 滚珠丝杠螺母传动副反向间隙的调整

1、双螺母垫片调隙式结构

如图3所示，该机构的基本组成是：丝杠、左右螺母、滚珠、螺钉、垫片。调整原理是：选择合适厚度的垫片，用螺钉将左右螺母上紧，使左右螺母产生相对的轴向位移，使得丝杠上螺旋槽的导程与左右螺母上的螺旋槽导程产生错位，从而使得左右螺母螺旋槽的不同侧面压紧在滚珠上，而滚珠的另一面则压紧在丝杠螺旋槽上，这样无论从哪个方向旋转都不会有间隙。这是在螺母、滚珠、丝杠三者之间施加了预紧力，消除了间隙。

这种机构的优点是：结构简单，刚性好，拆装方便。缺点是：1、调整不同间隙要配备不同厚度的垫片，选择垫片厚度比较麻烦，所以调整精度不高。2、因为螺母分为左右两个，而且用螺钉连接，那么，这两个螺母在安装过程中的同轴度就较难得到保证，也就是说左螺母、右螺母、丝杠三者的轴线可能不重合产生了夹角，形成了楔形滚道，滚珠在楔形滚道空间里容易被卡死，或者出现摩擦力过大而加剧磨损的情况。3、滚道磨损时不能及时消除间隙，要人工主动拧紧螺钉才能施加预紧力来消除间隙。

2、双螺母齿差调隙式结构