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                精機產品?技術報告:滾珠絲杠的偏轉及安裝誤差

                圖1 帶耳軸的螺母

                和滾動軸承相比,因為滾珠絲杠有更多列的鋼球,螺母和軸相對偏轉時螺母內會產生不均一的載荷分布,引起過大摩擦力矩和振動的同時也會產生早期磨損及剝落。

                (1)徑向載荷、偏轉力矩負載的影響
                滾珠絲杠在結構上主要承受軸向力,所以為了避免諸如徑向力和偏轉力矩載荷直接作用在滾珠絲杠上,通過導向裝置來支撐,或如圖1所示在螺母上設計耳軸,同時需要注意不要產生偏轉。

                (2)安裝誤差的影響
                滾珠絲杠安裝精度差時,螺母與絲杠軸便會產生偏轉,也會產生較大的徑向載荷和偏轉力矩載荷。因此在安裝滾珠絲杠時,為了保證螺母座與支撐軸承座同心,需要利用基準棒。

                那么,為了探究安裝誤差對滾珠絲杠的影響,考慮一下圖2的滾珠絲杠系統。在這個模型中,滾珠絲杠一端固定一端自由,螺母由剛度無限大的引導裝置支撐。這時絲杠軸的徑向剛度 與到固定端距離的3次方成反比,而自由端的剛度非常小。因此即使螺母和絲杠軸存在偏心,絲杠軸的應力幾乎會被全部吸收,螺母和絲杠軸之間產生的徑向力會變得極小。相對的,因為固定端的徑向剛度很大,絲杠軸的應力無法吸收偏心,螺母和絲杠軸之間會產生很大的徑向力。
                在這個模型中,展示絲杠軸自身的徑向剛度影響,同時也適用于支撐軸承和引導系統。

                因此,螺母和絲杠軸之間相對的偏轉量并不完全是安裝誤差,由螺母、絲杠軸之間的相互支撐剛度與滾珠絲杠的剛度的關系決定,一般比安裝誤差小。另外,從這個例子我們也可以了解到,需要嚴格控制在支撐剛度最強部位附近的安裝誤差。
                安裝誤差的容許值隨著支撐系統的剛度和滾珠絲杠規格或要求性能而變化,所以很難表示一般的容許值。但是,考慮上述關系,精密級時,大致按以下規格值數值管理:

                傾斜誤差1/2,000(目標1/5,000)以下
                偏心誤差20μm以下

                圖2 滾珠絲杠系模型

                如果了解了支撐系統的剛度,徑向載荷、偏轉力矩載荷和安裝誤差對滾珠絲杠的影響可以通過力學關系,推算出各個鋼球的載荷分布。
                (2)中記載了計算公式。