丝杆电机，滚珠丝杠，直线丝杆步进电机的工作原理解析及详细结构部件介绍

　　滚珠丝杆机构作为一种高精度的传动部件，大量应用在数控机床、自动化加工中心、电子精密机械进给机构、伺服机械手、工业装配机器人、半导体生产设备、食品加工与包装、医疗设备等各种领域。

　　一、滚珠丝杆的本体结构

　　如果将滚珠丝杆机构沿纵向剖开，可以看到它主要由丝杆、螺母、滚珠、滚珠回流管、防尘片等部分组成，其本体结构如下图所示。

　　

滚珠丝杠外部结构图

　　1）丝杆

　　丝杆属于转动部件，是一种直线度非常高、上面加工有半圆形螺旋槽的螺纹轴，半圆形螺旋槽是滚珠滚动的滚道。丝杆具有很高的硬度，通常在表面淬火后再进行磨削加工，保证具有优良的耐磨性能。丝杆一般与驱动部件连接在一起，丝杆的转动由电机直接或间接驱动。既可以采用直联的方法，即将电机输出轴通过专用的弹性联轴器与丝杆相联，传动比为1；也可以通过其他的传动环节使电机输出轴与丝杆相连，例如同步带、齿轮等。

　　2）螺母

　　螺母是用来固定需要移动的负载的，其作用类似于直线导轨机构的滑块。一般将所需要移动的各种负载（例如工作台、移动滑块）与螺母连接在一起，再在工作台或移动滑块上安装各种执行机构。螺母内部加工有与丝杆类似的半圆形滚道，而且设计有供滚珠循环运动的回流管，螺母是滚珠丝杆机构的重要部件，滚珠丝杆机构的性能与质量很大程度上依赖于螺母。

　　3）防尘片

　　防尘片的作用为防止外部污染物进入螺母内部。由于滚珠丝杆机构属于精密部件，如果在使用时污染物（例如灰尘、碎屑、金属渣等）进入螺母，可能会使滚珠丝杆运动副严重磨损，降低机构的运动精度及使用寿命，甚至使丝杆或其他部件发生损坏，因此必须对丝杆螺母进行密封，防止污染物进入螺母。

　　4）滚珠

　　在滚珠丝杆机构中，滚珠的作用与其在直线导轨、直线轴承中的作用是相同的，滚珠作为承载体的一部分，直接承受载荷，同时又作为中间传动元件，以滚动的方式传递运动。由于以滚动方式运动，所以摩擦非常小。丝杆与螺母装配好后，丝杆与螺母上的半圆形螺旋槽就组成截面为圆形的螺旋滚道，丝杆转动时，滚珠在螺旋滚道内向前滚动，驱动螺母直线运动。为了防止滚珠从螺母的另一端跑出来并循环利用滚珠，滚珠在丝杆上滚过数圈后，通过回程引导装置（例如回流管）又逐个返回到丝杆与螺母之间的滚道，构成一个闭合的循环回路，如此往复循环。

　　5）油孔

　　滚珠丝杆机构运行时需要良好的润滑，因此应定期加注润滑油或润滑脂。油孔供加注润滑油或润滑脂用。除上述结构外，由于负载需要作高精度的直线运动，通常滚珠丝杆机构必须与直线导轨或直线轴承等直线导向部件同时使用。滚珠丝杆机构用于驱动负载前后运动，而直线导向部件则对负载提供直线导向作用。

滚珠丝杠内部结构图

　　二、滚珠丝杆传动机构的工作原理

　　滚珠丝杆机构的工作原理与螺母和螺杆之间的传动原理基本相同。当丝杆能够转动而螺母不能转动时，转动丝杆，由于螺母及负载滑块与导向部件（如直线导轨、直线轴承）连接在一起，所以螺母的转动自由度就被限制了，这样螺母及与其连接在一起的负载滑块只能在导向部件作用下作直线运动。当改变电机的转向时，丝杆的转动方向也同时发生改变，螺母及负载滑块将进行反方向的直线运动，所以负载滑块能进行往返直线运动。由于电机可以在需要的位置启动或停止，所以很容易实现负载滑块的启动或停止，也很容易通过控制电机的回转速度控制负载滑块的直线运动速度。

　　三、直线滚珠丝杆步进电机的案例应用

　　滚珠丝杆电机采用源自独特制程工艺，将步进电机与丝杆无缝整合一体，实现高精度、小体积、高寿命的直线传动；特别适合小空间、小行程、高精度应用场合，如视觉、抓取、推送定位等。直线丝杆步进电机匹配的高精度梯形丝杆，导程精度为±0.mm，可实现微米级轴向分辨率。同时也可匹配C5、C7滚珠丝杆，带来更高效率传动选择。产品包括外部驱动式、贯通轴式、固定轴式三种规格，充分满足自动化组装、检测、医疗仪器等领域应用需求。

汇升睿控直线滚珠丝杆步进电机

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