大導(dǎo)程雙圓弧偏心球形螺旋槽中經(jīng)測(cè)量

湯銀龍　楊睿敏

摘 要：精密滾珠絲杠副是數(shù)控機(jī)床、精密儀器和儀表等設(shè)備的關(guān)鍵零部件，滾珠絲杠副的中徑尺寸（Φ中徑）直接決定并影響著整機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行精度和穩(wěn)定性，測(cè)量的準(zhǔn)確才能保證加工的準(zhǔn)確，本文針對(duì)大導(dǎo)程雙圓弧偏心球形螺旋槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，提出一種可靠、精確、便捷的測(cè)量方法，有助于加工過程中保證雙圓弧螺旋槽和提高滾珠絲杠副中徑尺寸（Φ中徑）加工的精度。

關(guān)鍵詞：精密滾珠絲杠副；雙圓弧偏心球形螺旋槽；中徑

精密絲杠是確定線性位移精度的關(guān)鍵部件，具有傳遞運(yùn)動(dòng)（精密定位）和動(dòng)力兩方面的作用，且滾珠絲杠副有高效率、高精度、高剛度等特點(diǎn)，已成為機(jī)械傳動(dòng)與定位的首選部件，被廣泛應(yīng)用于航空航天、精密數(shù)控機(jī)床、自動(dòng)化裝備、核工業(yè)等領(lǐng)域。提高精密滾珠絲杠的加工精度，特別是絲杠中徑尺寸（Φ中徑）的加工精度，一直是國(guó)內(nèi)外眾多學(xué)者研究的課題。

滾珠絲杠與絲杠螺母的滾道均為雙圓弧偏心螺旋球形滾道，絲杠與絲杠螺母球形螺旋槽的截面并非是一個(gè)球形，而是兩個(gè)與理論球形相切的偏心球形組成（見圖1），該滾道形狀特殊、表面光度要求高，滾道型面不方便采用儀器測(cè)量，單純依靠磨螺紋設(shè)備內(nèi)置加工模塊設(shè)置也不能保證雙圓弧偏心滾道型面。

精密滾珠絲杠副中徑尺寸（Φ中徑）為關(guān)鍵尺寸，要求精度高（公差±0.01），影響著整機(jī)的運(yùn)行精度和狀態(tài)，且該尺寸在加工過程中不方便使用工具直接測(cè)量。

螺母的滾道同樣為雙圓弧偏心螺旋球形滾道，滾道形狀不容易檢測(cè)，絲杠螺母的螺紋和滾珠絲杠中徑尺寸Φ，即鋼球在絲杠副內(nèi)部循環(huán)運(yùn)動(dòng)時(shí)的軌道圓弧直徑，決定并影響著精密滾珠絲杠副的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、直線運(yùn)動(dòng)的精度。所以在生產(chǎn)加工和檢驗(yàn)時(shí)，需要實(shí)時(shí)得到絲杠和螺母的中徑實(shí)際尺寸。

如圖2所示，為螺母外圓精磨后的最終狀態(tài)，通過千分尺測(cè)量螺母實(shí)際外徑尺寸W，并記錄數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)隨同工件轉(zhuǎn)磨內(nèi)螺紋工序。

如圖3所示，螺母外圓精磨后作為磨削內(nèi)螺紋基準(zhǔn)進(jìn)行加工，裝夾時(shí)找正外圓全跳動(dòng)不大于0.008。開始進(jìn)行球形螺紋磨削加工，加工過程中通過千分尺和鋼球組合的方式測(cè)量螺母實(shí)際尺寸H（在機(jī)床上檢測(cè)），并記錄。

滾珠絲杠外球形螺紋加工時(shí)需要測(cè)量中徑時(shí)，見圖5采用Ψ三線測(cè)量棒和公法線千分尺組合方式測(cè)量絲杠中徑，此種方法使用方便、容易測(cè)量。需要注意的是，三線測(cè)量棒需要與滾珠絲杠副的鋼球尺寸規(guī)格相對(duì)應(yīng)，且三線測(cè)量棒要求尺寸一致，才能保證中徑測(cè)量結(jié)果的正確性、準(zhǔn)確性。

3 結(jié)論

通過分析滾珠絲杠副傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)工作原理，提出了一種球形內(nèi)螺紋中徑測(cè)量方法，建立球形內(nèi)螺紋中徑計(jì)算公式，采用三線測(cè)量棒、鋼球和千分尺組合方式間接測(cè)量，并通過尺寸轉(zhuǎn)化計(jì)算的方式得到了目標(biāo)尺寸Φ，相比于代表內(nèi)卡鉗測(cè)量方式，該方法測(cè)量便捷、簡(jiǎn)單，能夠滿足測(cè)量精度，為正確加工和提高精密滾珠絲杠、絲杠螺母磨削精度提供了理論依據(jù)。