CK0630数控车床滚珠丝杠支撑及轴承使用解析

唐勇　杜勃勃

　　一、滚珠丝杠的介绍

　　滚珠丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作或将扭矩转换成轴向反覆作用力。由于具有很小的摩擦阻力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杆被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

　　滚珠丝杠副为适应各种用途，提供了标准化种类繁多的产品。滚珠的循环方式有循环导管式、循环器式、端盖式。预压方式有定位预压（双螺母方式、位预压方式）、定压预压。可根据用途选择适当类型。

　　二、滚珠丝杠的支撑形式

　　滚珠丝杠副的安装方式一般叫做滚珠丝杠副的支承形式，通常共四种典型的支承形式，支承形式不同，所容许的轴向载荷和容许的回转转速也有所不同，应根据工况适当选择。为便于评估，丝杠旋转类每种支承形式后面给出表征其稳定性的“稳定性系数K2”，K2越大表示该形式越稳定。

　　1、“固定—固定”型：K2=4

　　适用于高转速、高精度的场合。该形式两端分别分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承副共同承担。也可以使两端的轴承副承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。在定位要求很高的场合，甚至可以根据受力情况和丝杠热变形趋势精确设定目标行程补偿量，进一步提高定位精度。“固定—固定”型有时也被片面地叫做“双推－双推”，由于此形式结构较复杂，调整较难，因此一般仅在定位要求很高时采用。

　　2、“固定—游动”型：K2=2

　　适用于中转速、高精度的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用广泛。

　　3、“支承—支承”型：K2=1

　　适用于中转速，中精度的场合。该形式两端分别设一个轴承，分别承受径向力和单方向的轴向力，随负荷方向的变化，分别由两个轴承单独承担某一方向的力。由于支承点随受力方向变化，定位可控性较低。此形式结构简单，受力情况较差，应用较少。

　　4、“固定—自由”型：K2=0.25

　　适用于低转速，中精度，轴向长度短的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端悬空呈自由状态，负荷均由同一对轴承副承担，并且需克服丝杠回转离心力造成的弯矩。“固定—自由”型有时也被错误地叫做“双推－自由”。此形式结构简单，受力情况差，但在行程小、转速低时也经常用到。

　　三、CK0630数控车床中的滚珠丝杠支撑形式“固定—游动”型：K2=2

　　适用于中转速、高精度的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用广泛。

　　四、滚动轴承的介绍

　　滚动轴承是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。

　　按滚动轴承结构类型分类：

　　1、轴承按其所能承受的载荷方向或公称接触角的不同分为

　　向心轴承----主要用于承受径向载荷的滚动轴承，其公称接触角从0到45度。按公称接触角不同，又分为：径向接触轴承----公称接触角为0的向心轴承：向心角接触轴承----公称接触角大于0到45的向心轴承。

　　推力轴承----主要用于承受轴向载荷的滚动轴承，其公称接触角大于45到90。按公称接触角不同又分为：轴向接触轴承----公称接触角为90的推力轴承：推力角接触轴承----公称接触角大5但小于90的推力轴承。

　　2、轴承按其滚动体的种类，分为：

　　1）球轴承----滚动体为球：

　　2）滚子轴承----滚动体为滚子。滚子轴承按滚子种类，又分为：圆柱滚子轴承----滚动体是圆柱滚子的轴承，圆柱滚子的长度与直径之比小于或等于3；滚针轴承----滚动体是滚针的轴承，滚针的长度与直径之比大于3，但直径小于或等于5mm；圆锥滚子轴承----滚动体是圆锥滚子的轴承；调心滚子轴承一一滚动体是球面滚子的轴承。

　　3、轴承按其工作时能否调心，分为：

　　1）调心轴承----滚道是球面形的，能适应两滚道轴心线间的角偏差及角运动的轴承。

　　2）非调心轴承（刚性轴承）----能阻抗滚道间轴心线角偏移的轴承。

　　4、轴承按滚动体的列数，分为：

　　1）单列轴承----具有一列滚动体的轴承。

　　2）双列轴承----具有两列滚动体的轴承。

　　3）多列轴承----具有多于两列滚动体的轴承，如三列、四列轴承。

　　5、轴承按其部件能否分离，分为：

　　1）可分离轴承----具有可分离部件的轴承；

　　2）不可分离轴承----轴承在Z终配套后，套圈均不能任意自由分离的轴承。

　　按滚动轴承尺寸大小分类：

　　轴承按其外径尺寸大小

　　（1）微型轴承----公称外径尺寸范围为26mm以下的轴承。

　　（2）小型轴承----公称外径尺寸范围为28-55mm的轴承。

　　（3）中小型轴承----公称外径尺寸范围为60-115mm的轴承。

　　（4）中大型轴承----公称外径尺寸范围为120-190mm的轴承。

　　（5）大型轴承----公称外径尺寸范围为200-430mm的轴承。

　　（6）特大型轴承----公称外径尺寸范围为440-2000mm的轴承。

　　（6）重大型轴承----公称外径尺寸范围为2000mm以上的轴承。

　　滚动轴承的优缺点

　　优点：1、摩擦阻力小，功率消耗小，机械效率高，易起动。

　　　　　2、尺寸标准化，具有互换性，便于安装拆卸，维修方便。

　　　　　3、结构紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小。

　　　　　4、精度高，转速高，磨损小，使用寿命长。

　　　　　5、部分轴承具有自动调心的性能。

　　　　　6、起动摩擦力矩仅略高于转动摩擦力矩；

　　　　　7、轴承变形对载荷变化的敏感性小于流体动压轴承；

　　　　　8、只需要少量的润滑剂便能正常运行，运行时能够长时间提供润滑剂；

　　　　　9、可以同时承受径向和推力组合载荷；

　　　　　10、轴承性能对载荷、速度和运行速度的波动相对不敏感。

　　缺点：1、噪音大；

　　　　　2、轴承座的结构比较复杂；

　　　　　3、成本较高；

　　　　　4、即使轴承润滑良好，安装正确，防尘防潮严密，运转正常，它们Z终也会因为滚动接触表面的疲劳而失效。

　　四、CK0630数车滚珠丝杠支撑形式中轴承使用

　　本数控车床Z想给滚珠丝杠支撑中使用两个轴向球推力轴承和一个深沟球轴承，详细参数如表：

　　深沟球轴特点：深沟球轴承主要用于承受纯径向载荷，也可同时承受径向载荷和轴向载荷。当其仅承受纯径向载荷时，接触角为零。当深沟球轴承具有较大的径向游隙时，具有角接触轴承的性能，可承受较大的轴向载荷。深沟球轴承的摩擦系数很小，极限转速也很高，特别是在轴向载荷很大的高速运转工况下，深沟球轴承比推力球轴承更有优越性，其结构也紧凑，重量轻，轴向尺寸更为缩小。

　　推力球轴承特点：属可分离性轴承，接触角90度，可以分别安装，只能承受轴向负荷。极限转速底。钢球加离心力挤向滚道外侧，易于擦伤，不适宜高速运转。单向轴承可承受轴向单向负荷，双向轴承可承受轴向双向负荷。带球面座圈的推力球轴承具有调心性能，可消除安装误差的影响。