梯形螺纹是传动螺纹中使用最普遍的螺纹。许多机械都利用梯形螺纹将旋转运动转换为直线运动。机床丝杠、螺母的螺纹采用GB/T 5796—2005《梯形螺纹》所规定的基本牙型和基本尺寸,它是牙角为30°的单线梯形螺纹。机床行业为此制定了JB/T 2886—2008《机床梯形丝杠、螺母 技术条件》。该标准规定了有关的术语、定义及验收条件与检验方法。下面介绍该标准的主要内容和应用。
1.丝杠和螺母的精度等级
机床丝杠和螺母分别规定了7个精度等级,用阿拉伯数字3、4、5、6、7、8、9表示。其中3级精度最高,9级最低,等级依次降低。
各级精度应用如下:3、4级用于超高精度的坐标镗床和坐标磨床的传动、定位丝杠和螺母;5、6级用于高精度的齿轮磨床、螺纹磨床和丝杠车床的主传动丝杠和螺母;7级用于精密螺纹车床、齿轮机床、镗床、外圆磨床和平面磨床等的丝杠和螺母;8级用于普通车床和普通铣床的进给丝杠和螺母;9级用于带分度盘的进给机构的丝杠和螺母。
2.丝杠公差
1)螺旋线轴向公差
螺旋线轴向公差是目前针对3~6级高精度丝杠规定的公差项目,用于控制丝杠螺旋线轴向误差,保证丝杠的位移精度。所谓丝杠螺旋线轴向误差是指实际螺旋线相对于理论螺旋线在轴向偏离的差值的绝对值,在丝杠螺纹的任意一周内、任意25mm、100mm、300mm的螺纹长度内及螺纹有效长度内考核并且在螺纹中径线上测量。它们分别用代号Δl2π、Δl25、Δl100、Δl300及Δlu表示。相应的公差包括任意一周内、任意25mm、任意100mm、任意300mm螺纹长度内及螺纹有效长度内的螺旋线轴向公差。
2)螺距公差
螺距公差适用于7~9级丝杠。螺距公差分两种,一种是用于评定单个螺距的偏差,称为螺距偏差,它是指各个螺距的实际值与基本值之差中的最大绝对值,用代号ΔP表示。另一种公差用于评定螺距累积误差,称为螺距累积公差,它是指在规定的丝杠轴向长度内,螺纹牙型任意两个同侧表面的实际轴向距离相对于其基本值之差中的最大绝对值,测量时规定长度为丝杠螺纹的任意60mm、300mm的螺纹长度内和有效长度内测量,分别用代号ΔPl和ΔPlu表示。相应的公差包括任意60mm、300mm的螺纹长度内和有效长度内的螺纹累积公差。
3)中径尺寸的一致性公差
丝杠螺纹的工作部分全长范围内,若实际中径的尺寸变化太大,会影响丝杠与螺母配合间隙的均匀性和丝杠螺纹两牙侧面螺旋面的一致性,因此规定了中径尺寸的一致性公差。
4)大径表面对螺纹轴线的径向圆跳动公差
丝杠为细长件,易发生弯曲变形,从而影响丝杠轴向传动精度及牙侧面的接触均匀性,故提出了大径表面对螺纹轴线的径向圆跳动公差。
5)牙侧角极限偏差
牙侧角偏差是指丝杠螺纹牙侧角的实际值与其基本值之差,用牙侧角极限偏差控制。牙侧角偏差会使丝杠与螺母螺纹螺牙侧面接触部位减小,导致丝杠螺纹螺牙侧面不均匀磨损,影响丝杠的位移精度,故标准中对3~8级精度的丝杠规定了牙侧角极限偏差。
6)大径、中径和小径的极限偏差
为了保证丝杠传动所需要的间隙,标准中对丝杠螺纹的大径、中径和小径分别规定了极限偏差,用于控制直径误差。各级精度都取相同的极限偏差,大径和小径的上极限偏差均为零,下极限偏差为负值;中径的上、下极限偏差皆为负值。
6级精度以上配置螺母的丝杠螺纹的中径公差,其中径公差带以中径基本尺寸为零线对称分布。
3.螺母公差
测量螺母螺纹的几何参数比较困难,而且螺母螺纹的长度较短。因此,对螺母螺纹仅规定大径、中径和小径的极限偏差,由中径公差综合控制螺距误差和牙侧角偏差。各极限偏差均可从JB/T 2886—2008中查取。
4.丝杠和螺母的表面粗糙度
JB/T 2886—2008标准对各级精度的丝杠和螺母螺纹的大径表面、牙型侧面和小径表面的粗糙度轮廓幅度参数的上限值给与了规定。
5.丝杠和螺母螺纹的标记
机床丝杠和螺母的标记有产品代号T,尺寸规格(公称直径×螺距基本值,单位为mm),旋向代号(左旋为LH,右旋省略)和精度等级代号四部分组成,依次书写。其中旋向代号与精度等级代号之间用短横符号“-”分开。例如:
(1)T 55×7-6表示公称直径为55mm、螺距为7mm、6级精度的右旋丝杠螺纹。
(2)T48×12LH-6表示公称直径为48mm、螺距为12mm、6级精度的左旋丝杠螺纹。
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