大導程雙圓弧偏心球形螺旋槽中經測量

湯銀龍　楊睿敏

摘 要：精密滾珠絲杠副是數控機床、精密儀器和儀表等設備的關鍵零部件，滾珠絲杠副的中徑尺寸（Φ中徑）直接決定并影響著整機系統的運行精度和穩定性，測量的準確才能保證加工的準確，本文針對大導程雙圓弧偏心球形螺旋槽結構特點，提出一種可靠、精確、便捷的測量方法，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鍵部件，具有傳遞運動（精密定位）和動力兩方面的作用，且滾珠絲杠副有高效率、高精度、高剛度等特點，已成為機械傳動與定位的首選部件，被廣泛應用于航空航天、精密數控機床、自動化裝備、核工業等領域。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，一直是國內外眾多學者研究的課題。

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球形，而是兩個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量，單純依靠磨螺紋設備內置加工模塊設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）為關鍵尺寸，要求精度高（公差±0.01），影響著整機的運行精度和狀態，且該尺寸在加工過程中不方便使用工具直接測量。

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，絲杠螺母的螺紋和滾珠絲杠中徑尺寸Φ，即鋼球在絲杠副內部循環運動時的軌道圓弧直徑，決定并影響著精密滾珠絲杠副的回轉運動、直線運動的精度。所以在生產加工和檢驗時，需要實時得到絲杠和螺母的中徑實際尺寸。

如圖2所示，為螺母外圓精磨后的最終狀態，通過千分尺測量螺母實際外徑尺寸W，并記錄數據。數據隨同工件轉磨內螺紋工序。

如圖3所示，螺母外圓精磨后作為磨削內螺紋基準進行加工，裝夾時找正外圓全跳動不大于0.008。開始進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量螺母實際尺寸H（在機床上檢測），并記錄。

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

3 結論

通過分析滾珠絲杠副傳動系統的結構工作原理，提出了一種球形內螺紋中徑測量方法，建立球形內螺紋中徑計算公式，采用三線測量棒、鋼球和千分尺組合方式間接測量，并通過尺寸轉化計算的方式得到了目標尺寸Φ，相比于代表內卡鉗測量方式，該方法測量便捷、簡單，能夠滿足測量精度，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。