精密滚珠丝杠伺服加载实验系统的设计(3)
1.1.3 滚珠丝杠副种类划分
(1)按滚珠循环方式划分
目前，滚珠丝杠副的结构已发展为10余种。从滚珠在整个循环过程中与丝杠表面的接触情况，有内循环滚珠丝杠副(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环滚珠丝杠副(以插管式为代表)两种主要结构方式。
在内循环过程中，滚珠始终和螺杆接触，螺母上开有侧孔，孔内装有反向器将相邻两螺纹滚道联通，滚珠越过螺纹顶部进入相邻滚道，形成一个循环回路。内循环结构如图1.2所示，其优点是：滚珠丝杠副螺母的外形尺寸较小，反向器固定牢靠、刚性好且不易磨损；滚珠丝杠的反向通道短，滚珠数目少，流畅性好，摩擦损失小，传动效率高。其缺点是不能做成多头螺纹的滚珠丝杠副，反向器的回珠槽是三坐标空间曲面，加工较复杂。
图1.2 内循环结构
外循环是滚珠在循环过程中，不能始终保持与丝杠表面接触，即当滚珠从螺纹滚道终端反向到滚道始端时与丝杠表面脱离接触。外循环又可以分为：插管式、螺旋槽式和端盖式三种。外循环结构制造工艺简单，承载能力较高，但管道焊接处难以做到平滑，影响滚珠滚动的平稳性，甚至发生卡珠想象，外形尺寸大，噪声也较大，耐磨性差。下图1.3所示的螺旋槽式和插管式两种外循环形式较为常见。
图1.3 外循环结构
2）按预紧方式划分
按预紧方式可分简单分为单螺母变位导程预紧式，单螺母增大滚珠直径预紧式，双螺母垫片预紧式，双螺母螺纹预紧式。
1.1.4 滚珠丝杠安装
滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷，作用于滚珠丝杠副的径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力，加剧滚珠丝杠副螺母与丝杠之间的摩擦，降低其使用寿命，甚至造成滚珠丝杠副的永久损坏。因此，安装滚珠丝杠副时，应注意以下几点[2-4]：
(1)丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，平行度误差≤0．05mm，机床两端支承滚珠丝杠副的轴承座孔中心与螺母座孔中心，三点必须成一线。
(2)将滚珠丝杠副的螺母与机床上螺母座进行安装时，应尽量靠近滚珠丝杠副的支撑轴承端。
(3)同时安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。通常情况下采用整体式安装，不要把螺母从丝杠上卸下来。特殊情况下，必须将螺母卸下时，必须使用滚珠丝杠拆卸辅助轴，否则卸装时滚珠极易散落。螺母装卸时应注意以下几点：
(1)辅助轴最大直径应小于滚珠丝杠底径0．1～0．3mm；
(2)辅助轴在使用时，应靠近丝杠螺纹轴肩；
(3)卸装时，旋转螺母时，勿用力过大，以免损坏螺母滚道或滚动体；
(4)滚珠丝杠副安装时，要避免过分撞击和偏心。
1.2 滚珠丝杠副的发展历程
滚珠丝杠副自1874年在美国获得专利至今已有100多年历史，在我国也有40多年的研制和生产历史。它的功能已从最处的“敏捷省能传动"(上世纪40～50年代)到“精密定位(70年代～)，再从“大导程快速驱动"(80年代～)到“高速精密驱动"(90年代～)，在此过程中产品不断升级换代，得到了质的飞跃。当前，数控机床的高速化不断推动高速精密滚珠丝杠副的发展[5]。
早在1874年，美国专利就记载有采用滚珠螺旋传动的螺旋压力机。1879年德国专利和1906年英国专利，也都介绍过滚珠螺旋传动的不同设计方法。1940年，在汽车的转向机构上出现了第一根滚珠丝杠副。四十年代初，随着滚珠丝杠加工技术的发展，特别是在出现了高精度的螺纹磨床后，精密的滚珠丝杠副就顺利的诞生了。1943年，第一根较精密的滚珠丝杠副应用于飞机上。1947年，数字控制机床的出现，滚珠丝杠副就成了数控机床较理想的进给元件。20世纪50年代以来，世界上工业发达国家几乎都有在国际上有一定知名度的滚珠丝杠副生产厂家，如美国的WARNER．BEAVER，日本的NSK、TSUBAKI，英国的EVART、ROTAX，德国的NEFF、FAG、RACO，法国的ALME，意大利的SKF等[6-7]