滚珠螺帽(机械的精密传动，在传动界，滚珠丝杆是不可或缺的关键机械部件)

Posted 2023-06-01

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在传动界，滚珠丝杆是不可或缺的关键机械部件。它是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。

滚珠丝杠是由螺杆、螺母、钢球、预压片、反向器、防尘器组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，是将轴承从滑动动作变成滚动动作。

1898年，人们首次尝试在螺帽与螺杆之间加入钢珠，将传统螺杆的滑动接触转换成滚动接触；以滚动摩擦取代滑动摩擦，将螺帽内的钢珠回转运动转为线性运动，将扭矩转换成轴向反复作用力，以此来改善传统螺杆定位不佳及易损害的情况。

滚珠丝杠是由德克萨斯州的Rudolph G. Boehm发明，于1929年被授予美国专利。

当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，从而实现对应的直线运动。

滚珠丝杠组件是金属的，通常是钢制的，由内螺纹螺母和螺杆组成，螺母的螺旋槽与螺杆的螺旋槽相匹配。

在凹槽内部，包含在螺母里的是许多由铬钢制成的小球。当滚珠在螺母中循环时，滚珠在螺杆下方提供平稳运动，导流板或返回系统保持球并使它们通过螺母循环。

与电机一起使用时，滚珠丝杠的效率高达90％。它们相当精确，每英尺几千分之一英寸的精度。许多行业都使用滚珠丝杠进行精确控制，包括航空航天，计算机，电子，汽车和医疗行业。

滚珠丝杠也经常用于制造过程，在机器人、自动化装配线、材料处理设备、输送机、机床、电线控制和精密装配设备中都很常见。

滚珠丝杠组件是由螺杆和螺母组成，每个都带有匹配的螺旋槽，滚珠在这些槽之间滚动，提供螺母和螺杆之间的唯一接触。

当螺杆或螺母旋转时，滚珠被偏转器偏转到螺母的球返回系统中，并且它们以连续的路径穿过返回系统到达滚珠螺母的相对端。然后滚珠从返回系统退出到滚珠丝杠和螺母螺纹滚道中，以便在闭合回路中再循环。

滚珠螺母决定滚珠丝杠组件的负载和寿命。滚珠螺母回路中的螺纹数量与滚珠丝杠上的螺纹数量之比，决定滚珠螺母将比滚珠螺杆更快地达到疲劳失效（磨损）的程度。

滚珠螺母包含两类滚珠返回方式，外循环式和内循环式。

外循环式：滚珠通过返回管回到回路的相对端，滚珠返回管突出于滚珠螺母的外径之上。

▲外循环式滚珠螺母

内循环式：滚珠通过或沿着螺母壁返回，低于滚珠螺母的外径。

▲内循环式滚珠螺母

内循环式有一个旋转回路（如上图所示），滚珠被迫通过返回系统爬过螺杆上的螺纹顶部，这被称为交叉偏转器型内部返回系统。在交叉偏转器类型的滚珠螺母中，滚珠仅使轴旋转一圈，并且回路由螺母（C）中的球偏转器（B）封闭，允许滚珠在点处的相邻凹槽之间交叉（ A）和（D）。

▲内循环式滚珠螺母

当长滚珠丝杠高速旋转时，一旦长细比达到该轴尺寸的自然谐波，它就会开始振动。这称为临界速度，可能对滚珠丝杠的使用寿命非常不利。（安全运行速度不应超过螺杆临界速度的80％）

▲旋转球螺母组件

有些应用需要更长的轴长和高速，这都是需要旋转滚珠螺母组件的地方。

滚珠丝杠原本只有英国、美国、德国、日本等先进工业国家能够量产。自1982年开始，何丰精密公司在台中县潭子设厂生产滚珠丝杠，正式开启台湾自己生产此类高精度零件的时代。

1989年何丰改制并更名为上银科技（HIWIN）。上银已成为全球第三大滚珠丝杆、线性滑轨等精密机械业者（前两名是日本厂商THK和NSK）。

滚珠丝杆市场占有率第二的是日本NSK公司，成立于1916年，NSK在轴承领域稳居日本首位，同时在全世界也位居前列。

NSK滚珠丝杆被广泛应用于半导体制造业，机床，注塑机以及其他普通产业。

文章来源：机械学霸