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关于THK滚珠丝杠定位精度的探讨

关于THK滚珠丝杠定位精度的探讨

影响THK滚珠丝杠定位精度的因素

影响THK滚珠丝杠定位精度的因素主要有∶导程精度、轴向间隙、进给THK丝杠系统的轴向刚性等。其它的重要因素还有因发热引起的热变形、因导向系统引起的运行姿势的变化等。

THK滚珠丝杠导程精度的探讨

根据THK滚珠丝杠所要求的定位精度,由THK滚珠丝杠的精度中选择适合的滚珠丝杠等级是很必要的。

THK滚珠丝杠轴向间隙的探讨

THK滚珠丝杠轴向间隙尽管不成为往同一方向进给时定位精度的主要因素。但是,进给方向反转时或轴向载荷相反时,则会出现无效行程。

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关于THK珠丝杠工作寿命的探讨

关于THK珠丝杠工作寿命的探讨

THK滚珠丝杠承受外部负荷运动时,在滚动面或钢球上连续地承受循环应力的作用。当应力达到某个限度时,滚动面就出现疲劳破损,一部分表面产生鱼鳞状的剥落。这种现象称为表面剥落。THK滚珠丝杠的寿命是指,在滚动面或钢球的任何一方,由于材料的滚动疲劳而产生的最初的表面剥落出现时为止,THK滚珠丝杠所旋转的总转数。

关于THK滚珠丝杠的工作寿命,即使同样方法制造出来的THK滚珠丝杠在相同运动条件下使用,其寿命也会有较大的差别。因此,作为THK滚珠丝杠寿命的基准,使用以下定义的额定寿命。

所谓THK丝杠额定寿命是指,一批相同的THK滚珠丝杠在相同条件下分别运行时,其中的90%不产生表面剥落(金属表面的鳞片状剥落)所能达到的总转数。

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单螺母错位预压型与大球径预压型THK滚珠丝杠的精度寿命比较

单螺母错位预压型与大球径预压型THK滚珠丝杠的精度寿命比较

单螺母THK滚珠丝杠DIK型

单螺母滚THK珠丝杠DIK型虽然只有单个螺母,单具有与双螺母型相同的预压构造。因此,减少了由于差动滑动或旋转现象引起的THK丝杠旋转扭矩的增加以及热量的产生,可长期间维持高精度。

传统型大球径预压型螺母THK滚珠丝杠BNF型

对于大球径预压型螺母THK滚珠丝杠,通过钢球在4个点处接触滚动面提供预压。这会使由差动滑动或旋转现象引起的THK丝杠旋转扭矩增大,导致THK滚珠丝杠加速磨损以及发热等问题,短期间内就会使THK丝杠精度降低。

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THK滚珠丝杠单螺母型与双螺母型的旋转性能比较

THK滚珠丝杠单螺母型与双螺母型的旋转性能比较

单螺母THK滚珠丝杠

单螺母THK滚珠丝杠的预压调节是根据钢球直径而进行调节的错位预压型,无THK滚珠丝杠性能中最重要的接触角偏差,从而获得高刚性、平滑的旋转性能和高导程周期误差度。

传统型双螺母THK滚珠丝杠

THK丝杠在双螺母中使用调整片,由于调整片的平面度和螺母垂直度的影响导致螺母倾斜,产生接触角的偏差,从而影响到旋转性能,使导程周期误差精度变低。

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THK滚珠丝杠螺母根据预压方法分类

THK滚珠丝杠螺母根据预压方法分类

  • 双螺母方式(BNFN-V、BNFN、DKN和BLW型)是在2个THK滚珠丝杠的螺母中间插入调整片施加预压的方式。
  • 变位预压方式(SBN-V、BIF-V、BIF、DIK、DIR和SBK型)与双螺母方式相比体积小,是不使用调整片,而通过改变THK丝杠螺母中间螺纹槽的螺距来施加预压的方式。
  • 定压预压方式(JPF型)在THK滚珠丝杠螺母的几乎正中间位置,设置一个弹簧结构,通过改变THK丝杠螺母中央螺纹沟槽的螺距来施加预压的方式。

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THK滚珠丝杠螺母的种类

THK滚珠丝杠螺母的种类

THK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。另外,THK滚珠丝杠不仅可以循环方式分类,也可根据预压方式分类。

根据THK滚珠丝杠钢球循环方式分类

  • 弯管式:(SBN-V型(中型)、BIF-V型(中型)、BIF型、BNF-V型(中型)、BNF型、BNFN-V型(中型)、BNFN型、BNT型、BTK-V型)
  • 循环导片式:(SBN-V型(小型)、HBN型、BIF-V型(小型)、BNF-V型(小型)、BNFN-V型(小型))

这些型号是最典型的THK滚珠丝杠螺母,通过使用弯管让钢球进行循环。钢球从THK丝杠轴的沟槽中被掬取进入弯管后,再回到沟槽中,做无限循环运动。

  • 循环器式:(DK、DKN、DIK、JPF、DIR和MDK型)

这些型号是THK滚珠丝杠最小型的螺母,通过循环器改变钢球的行进方向,越过THK丝杠轴外径回到原位,做无限循环运动。

  • 端盖式:大导程螺母(SBK、SBKH、WHF、BLK、WGF、BLW、WTF、CNF、BLR型)

这些型号是最适合高速进给的THK滚珠丝杠螺母。钢球利用端盖,从THK丝杠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。

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THK滚珠丝杠安装部精度测试方法

THK滚珠丝杠安装部精度测试方法

零件安装部对THK丝杠轴支撑部轴线的半径方向圆周跳动

用V型支架支撑THK丝杠轴的支撑部。让测针接触零件安装部的外径,使THK丝杠轴旋转1周时,用千分表测其摆动的最大差值。

螺纹沟槽面对THK丝杠轴支撑部轴线的半径方向圆周跳动

用V型支架支撑丝杠轴的支撑部。让测针接触螺母的外径,在不让THK滚珠丝杠螺母转动,而使THK丝杠轴旋转一周时,用千分表测其摆动的最大差值。

支撑部端面对THK丝杠轴支撑部轴线的垂直度

用V型支架支撑THK滚珠丝杠轴的支撑部。让测针接触THK丝杠轴支撑部的端面,使THK丝杠轴旋转一周时,用千分表测其摆动的最大差值。

法兰安装面对THK丝杠轴轴线的垂直度

在螺母旁边用V型支架支撑THK丝杠轴螺纹部外径。让测针接触螺母法兰的端面,使THK丝杠轴和螺母同时旋转一周时,用千分表测其摆动的最大差值。

螺母外圆面对THK丝杠轴轴线的半径方向圆周跳动

在螺母旁边用V型支架支撑丝杠轴螺纹部外径。让测针接触螺母的外径,在不让THK丝杠轴转动,而让螺母旋转一周时,用千分表测其摆动的最大差值。

螺母外圆面(平面型安装面)对THK丝杠轴轴线的平行度

在螺母旁边用V型支架支撑丝杠轴螺纹部外径。让测针接触螺母外圆面(平面型安装面),使千分表沿着THK丝杠轴平行移动时,测其摆动的最大差值。

THK丝杠轴轴线的半径方向全跳动

用V型支架支撑THK丝杠轴的支撑部。让测针接触THK丝杠轴外径,THK丝杠轴旋转一周时,用千分表在轴方向的多处,测其摆动,取其最大值。

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THK滚珠丝杠的导程精度

THK滚珠丝杠的导程精度

THK滚珠丝杠的导程精度,以JIS规格(JIS B 1192-1997)为标准进行精度管理。THK丝杠精度等级CO~C5用直线性及方向性表示精度,C7~C10用螺纹长度300mm累积导程误差表示其精度。

THK滚珠丝杠实际运行距离

是对THK滚珠丝杠进行实际测试的运行距离误差。

THK滚珠丝杠的基准运行距离

一般来说,THK丝杠的基准运行距离与额定运行距离是相同的。但是,根据THK丝杠使用目的不同,可取修正了的额定运行距离之值。

THK滚珠丝杠基准运行距离的目标值

为防止THK丝杠轴振摆而施加张力,或考虑到因外部施加的负荷以及温度变化而产生伸缩等因素,可以事先将基准运行距离调节成负值或正值。在这种场合下,请指明THK滚珠丝杠基准运行距离的目标值。

THK滚珠丝杠的代表运行距离

代表THK滚珠丝杠实际运行距离倾向的直线,可以从表示实际运行距离的曲线中,用最小二乘法求得。

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THK滚珠丝杠预拉的目的

THK滚珠丝杠预拉的目的

THK滚珠丝杠预拉就是在装配时用THK丝杠两端的锁紧螺母按要求对THK丝杠的长度方向施加一定的拉力以调整丝杆正反螺母的反向紧度,原因是THK滚珠丝杠在运行中温升时,热应力效应会使THK滚珠丝杠伸长,使THK丝杠的长度变得不稳定。

预拉THK滚珠丝杠目的是为了有效消除该部件的弹性变量以期获得平稳的运动精度。否则在微量进给时当滑鞍或工作台的阻尼力大于THK滚珠丝杠及螺母的弹性力矩时工作台不发生位移,随着不断的进给THK滚珠丝杠及螺母的累积弹性力矩超过工作台阻尼力矩此时的工作台产生冲动位移。虽然总的进给量可能不受影响、但实际的步数、每步的进给量与控制器的输出产生误差,其后果是严重影响加工精度。

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日本THK滚珠丝杠的支撑方式

日本THK滚珠丝杠的支撑方式

根据推力轴承的布置,THK滚珠丝杠有以下四种支承方式。

  • “双推一自由”式这种方式适用于短THK丝杠
  • “单推一单推”或“双推一单推”式它的优点是可对THK滚珠丝杠进行预拉伸安装。
  • “双推一支承”式这种方式可避免THK滚珠丝杠丝杠因自重引起弯曲,以及高速回转时自由端的晃动。

螺母座、丝杠端部的轴承及其支承加工的不精确性和它们在受力后的过量变形,都会给THK滚珠丝杠的进给系统传动刚度带来影响。因此,螺母座的孔与螺母之间必须保持良好的配合,并应保证孔对端面的垂直度。螺母座应增加适当的肋板,并加大螺母座和机床结合部件的面积,以提高螺母座的局部刚度和接触刚度。

THK滚珠丝杠的不正确及支承结构的刚度不足,会使THK滚珠丝杠的寿命大大下降。因此要注意轴承的选用和组合,尤其是轴向刚度要求较高。为了提高支承的轴向刚度,选择适当的滚动轴承及其支承方式是十分重要的。

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