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【摘 要】为了提高滚珠丝杠的回转精度，保证数控机床的定位精度，需对支撑部件的制造和安装误差进行分析。本文论述了滚珠丝杠轴承的安装类型和选择性装配法等，利用平行四边形法则对装配实例进行了受力的分析，并且算出滚珠丝杠轴线的偏移量。结果表明，滚珠丝杠轴承装配时，采用选择性装配法可有效的提高了数控机床的定位精度。
【关键词】滚珠丝杠轴承；装配；径向圆跳动；平行四边形法则；回转精度
引言
滚珠丝杠回转精度是影响数控机床定位精度的重要因素。评定丝杠回转精度指标包括是丝杠前端的径向圆跳动和轴向窜动量[1]。滚珠丝杠轴承作为滚珠丝杠的支撑部件，其安装类型对滚珠丝杠回转精度有着不同程度的影响。合理的丝杠轴承装配方法可以有效的提高滚珠丝杠回转精度[1]。本文介绍了滚珠丝杠轴承的安装类型和选择性装配法等，并结合装配实例分析了滚珠丝杠轴承安装对定位精度的影响。
1滚珠丝杠轴承的安装类型
滚珠丝杠副是数控机床进给系统常用的传动方式。滚珠丝杠副的支撑部件轴承座和支撑轴承。其中，支撑轴承是滚珠丝杠安装的重要部件，丝杠轴承的安装方式对滚珠丝杠回转精度有着不同程度的影响。丝杠轴承的安装类型包括：1）一端固定，一端自由；2）一端固定，一端支撑；3）一端固定，一端预紧。丝杠的安装轴承的安装类型如图1所示。
图a是一端固定，一端自由的安装方式，固定端轴承承受的轴向力和径向力严重影响着滚珠丝杠的回转精度。这种丝杠轴承安装形式广泛应用于短丝杠和全闭环系统的数控机床。图b是一端固定，一端支撑的安装方式，固定端轴承同时受轴向力和径向力作用，支撑端轴承不仅受径向力作用，还有微量的轴向窜动，这种丝杠轴承安装方式应用广泛。图c是一端固定，一端预紧的安装方式，丝杠支撑轴承受轴向力作用，预紧端支撑轴承对丝杠产生预紧力。高精度数控机床的丝杠支撑轴承多采用该方式进行安装。
2滚珠丝杠轴承的装配原理
2.1装配方法的选用
为了提高滚珠丝杠的回转精度，需采用合理的滚珠丝杠轴承装配方法。其装配方法包括误差补偿装配法和选择性装配法。误差补偿装配法，是只考虑单个支撑轴承与丝杠安装轴颈的装配关系，只适用于单个支撑轴承的安装方式。
选择性装配法，利用平面四边形法则对支撑轴承和安装轴颈受力情况进行力分析，根据合力方向选择最佳的装配方向，提高滚珠丝杠的回转精度。选择性装配法不仅适用于单个支撑轴承的安装方式，也适用两个支撑轴承的安装方式。
因此，本文滚珠丝杠轴承的安装采用选择性装配法，并结合实例算出滚珠丝杠轴线的偏移量。
2.2选择性装配法的原理
选择性装配法，基于平行四边形法则对装配部件的受力情况进行力的合成，根据合力的方向确定最佳的装配方向。利用平行四边形法则进行受力分析的过程为：1）首先测出各个装配部件的径向圆跳动量和产生离心力；2）装配后，利用平行四边形法则求出合力。
3装配实例的模拟分析
采用选择性装配法对滚珠丝杠轴承进行装配，利用平行四边形法则对装配时产生的离心力进行模拟分析，并算出滚珠丝杠轴线的偏移量。装配实例如图2所示，采用一端固定，一端支撑的安装方式。
已知滚珠丝杠轴承装配图中，L的距离为350mm，L1的距离为50mm，轴承型号为6305，滚珠丝杠型号为FFZD3206-5。
3.1丝杠轴颈径向圆跳动产生离心力的模拟分析
滚珠丝杠作为回转件，旋转过程中必将产生离心力，使滚珠丝杠的实际轴线和理论轴线产生偏移量。设轴颈的径向圆跳动量为K，产生离心力为F1，偏移量为S1。
偏移量S1为K的一半，其偏移方向与F1的方向相同，如图3所示。已知，滚珠丝杠安装轴颈的径向圆跳动量为16μm，即偏移量S1为 8μm。
3.2轴承内圈径向圆跳动产生离心力的模拟分析
轴承作为滚珠丝杠的支撑部件，旋转时内圈有离心力产生。设轴承内圈的径向圆跳动为Kia，产生离心力为F2，偏移量为S2。
偏移量S2为Kia的一半，其偏移方向与F2的方向相同，如图4所示。已知，轴承内圈径向圆跳动量为8μm，即偏移量S2为4μm。
3.3单个轴承装配的模拟分析
利用平行四边形法则进行受力分析，旋转中丝杠轴颈和轴承产生的力F1、F2形成合力Fs 。合力Fs的大小为：Fs= F1/cos（α/2）+F2/sin（α/2）。合力Fs使丝杠实际轴线与理论轴线产生偏移量Ss，偏移方向与合力Fs的方向相同，如图5所示。其特殊情况为，当α=0°时，SS取得最大值12μm；当α=180°时，SS取得最小值4μm。
任意方向装配的偏移量SS=S1/cos（α/2）+S2/sin（α/2）=8/cos（α/2）+4/sin（α/2），SS的大小和方向由夹角α确定。
3.4前后轴承装配的模拟分析
4结论
本文介绍了丝杠轴承安装方法，针对采用选择性装配法的实例，利用平行四边形法则进行了受力分析，并定量的表示出丝杠轴承对滚珠丝杠回转精度的影响。
选择性装配法可有效的提高滚珠丝杠的回转精度，从而提高数控机床的定位精度。
参考文献：
[1]何祥金.轴承与主轴颈任意方向装配对主轴旋转精度的影响.金属加工（冷加工），2010，7：61-63.
[2] 范岩.简述滚珠丝杠副的装配及其相关问题.无线互联科技，2012，9：140.
[3]周志红.滚珠丝杠安装方式的研究.制造技术与机床，2007，8：140-141.
[4] 吴金泉，文怀兴，杨东生等.数控机床滚珠丝杠副选用及安装.机术，2011，5：
65-67.
[5]王红军.滚动轴承测试技术.北京：机械工业出版社，2008.4.
【关键词】滚珠丝杠轴承；装配；径向圆跳动；平行四边形法则；回转精度
引言
滚珠丝杠回转精度是影响数控机床定位精度的重要因素。评定丝杠回转精度指标包括是丝杠前端的径向圆跳动和轴向窜动量[1]。滚珠丝杠轴承作为滚珠丝杠的支撑部件，其安装类型对滚珠丝杠回转精度有着不同程度的影响。合理的丝杠轴承装配方法可以有效的提高滚珠丝杠回转精度[1]。本文介绍了滚珠丝杠轴承的安装类型和选择性装配法等，并结合装配实例分析了滚珠丝杠轴承安装对定位精度的影响。
1滚珠丝杠轴承的安装类型
滚珠丝杠副是数控机床进给系统常用的传动方式。滚珠丝杠副的支撑部件轴承座和支撑轴承。其中，支撑轴承是滚珠丝杠安装的重要部件，丝杠轴承的安装方式对滚珠丝杠回转精度有着不同程度的影响。丝杠轴承的安装类型包括：1）一端固定，一端自由；2）一端固定，一端支撑；3）一端固定，一端预紧。丝杠的安装轴承的安装类型如图1所示。
图a是一端固定，一端自由的安装方式，固定端轴承承受的轴向力和径向力严重影响着滚珠丝杠的回转精度。这种丝杠轴承安装形式广泛应用于短丝杠和全闭环系统的数控机床。图b是一端固定，一端支撑的安装方式，固定端轴承同时受轴向力和径向力作用，支撑端轴承不仅受径向力作用，还有微量的轴向窜动，这种丝杠轴承安装方式应用广泛。图c是一端固定，一端预紧的安装方式，丝杠支撑轴承受轴向力作用，预紧端支撑轴承对丝杠产生预紧力。高精度数控机床的丝杠支撑轴承多采用该方式进行安装。
2滚珠丝杠轴承的装配原理
2.1装配方法的选用
为了提高滚珠丝杠的回转精度，需采用合理的滚珠丝杠轴承装配方法。其装配方法包括误差补偿装配法和选择性装配法。误差补偿装配法，是只考虑单个支撑轴承与丝杠安装轴颈的装配关系，只适用于单个支撑轴承的安装方式。
选择性装配法，利用平面四边形法则对支撑轴承和安装轴颈受力情况进行力分析，根据合力方向选择最佳的装配方向，提高滚珠丝杠的回转精度。选择性装配法不仅适用于单个支撑轴承的安装方式，也适用两个支撑轴承的安装方式。
因此，本文滚珠丝杠轴承的安装采用选择性装配法，并结合实例算出滚珠丝杠轴线的偏移量。
2.2选择性装配法的原理
选择性装配法，基于平行四边形法则对装配部件的受力情况进行力的合成，根据合力的方向确定最佳的装配方向。利用平行四边形法则进行受力分析的过程为：1）首先测出各个装配部件的径向圆跳动量和产生离心力；2）装配后，利用平行四边形法则求出合力。
3装配实例的模拟分析
采用选择性装配法对滚珠丝杠轴承进行装配，利用平行四边形法则对装配时产生的离心力进行模拟分析，并算出滚珠丝杠轴线的偏移量。装配实例如图2所示，采用一端固定，一端支撑的安装方式。
已知滚珠丝杠轴承装配图中，L的距离为350mm，L1的距离为50mm，轴承型号为6305，滚珠丝杠型号为FFZD3206-5。
3.1丝杠轴颈径向圆跳动产生离心力的模拟分析
滚珠丝杠作为回转件，旋转过程中必将产生离心力，使滚珠丝杠的实际轴线和理论轴线产生偏移量。设轴颈的径向圆跳动量为K，产生离心力为F1，偏移量为S1。
偏移量S1为K的一半，其偏移方向与F1的方向相同，如图3所示。已知，滚珠丝杠安装轴颈的径向圆跳动量为16μm，即偏移量S1为 8μm。
3.2轴承内圈径向圆跳动产生离心力的模拟分析
轴承作为滚珠丝杠的支撑部件，旋转时内圈有离心力产生。设轴承内圈的径向圆跳动为Kia，产生离心力为F2，偏移量为S2。
偏移量S2为Kia的一半，其偏移方向与F2的方向相同，如图4所示。已知，轴承内圈径向圆跳动量为8μm，即偏移量S2为4μm。
3.3单个轴承装配的模拟分析
利用平行四边形法则进行受力分析，旋转中丝杠轴颈和轴承产生的力F1、F2形成合力Fs 。合力Fs的大小为：Fs= F1/cos（α/2）+F2/sin（α/2）。合力Fs使丝杠实际轴线与理论轴线产生偏移量Ss，偏移方向与合力Fs的方向相同，如图5所示。其特殊情况为，当α=0°时，SS取得最大值12μm；当α=180°时，SS取得最小值4μm。
任意方向装配的偏移量SS=S1/cos（α/2）+S2/sin（α/2）=8/cos（α/2）+4/sin（α/2），SS的大小和方向由夹角α确定。
3.4前后轴承装配的模拟分析
4结论
本文介绍了丝杠轴承安装方法，针对采用选择性装配法的实例，利用平行四边形法则进行了受力分析，并定量的表示出丝杠轴承对滚珠丝杠回转精度的影响。
选择性装配法可有效的提高滚珠丝杠的回转精度，从而提高数控机床的定位精度。
参考文献：
[1]何祥金.轴承与主轴颈任意方向装配对主轴旋转精度的影响.金属加工（冷加工），2010，7：61-63.
[2] 范岩.简述滚珠丝杠副的装配及其相关问题.无线互联科技，2012，9：140.
[3]周志红.滚珠丝杠安装方式的研究.制造技术与机床，2007，8：140-141.
[4] 吴金泉，文怀兴，杨东生等.数控机床滚珠丝杠副选用及安装.机术，2011，5：
65-67.
[5]王红军.滚动轴承测试技术.北京：机械工业出版社，2008.4.