滾珠絲杠的特點及循環(huán)方式

滾珠絲杠副是在絲杠和螺母之間放置適量的滾珠，滾珠絲杠與螺母之間的滑動摩擦由滑動摩擦變?yōu)檫^渡摩擦，滾珠絲杠在機械傳動中的作用是既可以將旋轉運動轉化為直線運動，也可以將直線運動轉化為旋轉運動。根據絲杠和螺母的相對運動組合，傳動方式也多種多樣。

滾珠絲杠副一般由絲杠1、螺母2、滾珠3和滾珠循環(huán)返回裝置4四個主要部分組成。滾珠絲杠副是指在滾珠作為帶螺旋槽的絲杠和螺母之間的中間連續(xù)填充。其工作原理：當螺母2（或絲杠1）轉動時，置于絲杠和螺母之間的滾珠3依次沿螺紋滾道滾動，滾珠3使絲杠1（或螺母2）作直線運動;為防止?jié)L珠沿螺紋滾出，在螺母上設有滾環(huán)回位裝置（returner），形成封閉的滾珠循環(huán)通道；在此返回裝置的幫助下，滾珠沿滾道面運動，通過通道自動返回其工作入口。使?jié)L珠可以繼續(xù)參與螺紋滾道上的工作；為了消除間隙，提高傳動精度和剛性，滾珠螺母常由兩段組成。

滾珠絲杠副除了上述四個零件外，還有一個擦拭器，用于清除滾珠絲杠內部關鍵部位的異物，保證有效潤滑。在很多應用中，擦拭器可以延長滾珠絲杠的壽命，提高機器的可靠性，刮水器可以安裝在滾珠絲杠的外面或里面。

滾珠絲杠的特點

（1）摩擦損失小，傳動效率高。

由于滾動螺桿副摩擦損失小，其傳動效率高達90%～98%。是傳統滑動螺桿系統的2—4倍，因此可以用較小的轉矩獲得較大的推力，也可以從直線運動轉變?yōu)樾D運動（可逆運動）。

（2）磨損小，壽命長。

通常，滾珠絲杠軸、螺母和滾珠的主要部件都是硬化的，表面粗糙度低。且，滾動摩擦的磨損很小，因此具有良好的耐磨性，即其精度保持性能好，其工作壽命長。

（3）軸向剛度高。

由于滾珠絲杠軸可以完全消除傳動間隙，且不影響絲杠運動的靈活性，因而可以獲得較高的軸向剛度。通常，預緊可以提高軸向剛度。

（4）摩擦阻力小，運動平穩(wěn)。

滾珠絲杠傳動系統是點接觸滾動運動，動、靜摩擦系數相差很小，摩擦阻力幾乎與轉速無關。工作中的摩擦阻力小，靈敏度高，啟動時無振動，低速時無爬行，因此可精確控制微進給。

5）可靠性高。

與其他傳動機械相比，液壓傳動、滾珠絲杠軸傳動系統的故障率很低，維修也比較簡單，只是用于一般的潤滑和防塵。特殊場合不需潤滑也能正常工作。

(6) 不能自鎖，具有傳輸的可逆性。

由于滾珠絲杠軸沒有自鎖能力，所以具有傳動的可逆性。在垂直升降傳動系統中使用時，必須增加自鎖裝置或制動裝置，以防止反向傳動。

滾珠絲杠副廣泛應用于精密機械、機床、汽車、船舶、火炮、航空、航天、紡織等行業(yè)。但與滑動絲杠相比，滾珠絲杠副仍存在結構復雜、工藝難度大、制造成本高的缺點。

滾珠絲杠的循環(huán)方式

通常，同一螺母上的循環(huán)圈數稱為滾珠的列數，滾珠在每個循環(huán)中通過螺紋滾道的圈數稱為工作滾珠數。

滾珠在循環(huán)過程中不離開螺桿所指示的循環(huán)方式，稱為內循環(huán)。內循環(huán)的工作循環(huán)數一般是——通常是一個只有一個循環(huán)的柱。在螺母的側孔中，有一個返回裝置（稱為反向裝置），用于連接相鄰的滾道。在迫使滾珠沿滾道滾動一圈后，滾珠被倒卷槽的作用強迫。過螺紋滾齒頂，回到初始滾道，形成一圈一圈的循環(huán)滾珠鏈，故又稱單圈循環(huán)。一個圓內的柱數通常為2～4個柱，最多可達6個，與之對應的是，一個螺母需要配備2~4個或6個逆變器。為了使?jié)L珠螺母的結構更加緊湊，這些逆變器沿著螺母的圓周是均勻分布的，即對應于雙柱、三柱、四柱或六柱結構，逆變器的軸向間距取決于反向的結構，選擇時應盡可能地使螺母尺寸緊湊。

滾珠在循環(huán)過程中，不能始終與螺桿表面保持接觸，也就是說，當滾珠從螺紋滾道末端回到滾道開始時，滾道和螺桿表面脫離接觸，通常將此循環(huán)作為一個外部循環(huán)。外循環(huán)可分為插管型、螺旋槽型和端帽型。

螺旋槽外循環(huán)是直接在滾珠螺母的圓柱面上銑出一條螺旋槽，螺旋槽兩端與螺母連接的滾道，形成一條滾珠返回通道。為了將滾珠順利地進出通孔，通孔的出口和入口處分別設有胎圈止動件，套筒防止球脫落。螺旋槽式外循環(huán)的優(yōu)點是：螺母的徑向尺寸小，工藝性好，安裝方便。缺點是：胎圈座形狀復雜，剛性差。

置管外循環(huán)是最常用的方法。插管外循環(huán)是用彎頭代替螺旋通道外循環(huán)中的螺旋槽，將彎頭兩端插入螺母的孔內，形成回球通道。用環(huán)板和螺釘將彎頭固定在螺母上。氣管外循環(huán)有三種結構：單排、雙排和多排。本實用新型結構簡單，制造方便，適于大批量生產，適用于小導絲、通用導絲和重型滾珠絲杠副。缺點是彎頭伸出螺母外，徑向尺寸較大。

滾珠絲杠軸鉆在滾珠螺母上，滾珠回球通道為縱向孔。螺母兩端設有帶弧形槽的端蓋，弧形槽端部與螺紋滾道相切，引導滾珠進出通道，形成循環(huán)回路。本實用新型具有結構緊湊、工藝性好、承載能力大的優(yōu)點，適用于多頭大滾珠絲杠軸和超大型絲杠桿。缺點是球在回傳通道中通過弧形凹槽時，必須作急轉彎，因此流通的順暢性能不好，容易出現卡滯現象。但如果設計合理的反槽圓槽，提高流動性，則可選擇端蓋循環(huán)方式作為高速滾珠絲杠軸的結構形式。

滾珠絲杠作為一種能將旋轉運動轉換為直線運動或直線運動轉換成旋轉運動的機械部件，已廣泛應用于各種精密儀器尤其是數控機床的進給機構中。滾珠絲杠的軸向接觸變形和剛度對定位精度影響很大，是數控機床進給系統中最薄弱的環(huán)節(jié)。