“丝杆”零件的加工工艺规程
目录
一、零件的分析 (1)
1.1零件的作用 (1)
1.2零件的工艺分析 (1)
二、工艺规程设计 (2)
2.1确定毛坯的制造形式 (2)
2.2基面的选择 (2)
2.3制定工艺路线 (2)
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 (4)
2.5确定切削用量及基本工时 (5)
参考文献 (7)
一、零件的分析
1.1零件的作用
丝杆：由细长的金属棒制造，表面光洁度很高，是用来将旋转运动转化为直线运动；或将直线运动转化为旋转运动的执行元件，并具有传动效率高，定位准确等特点。滑动丝杠螺母材料的选用原则可以基于温度条件，运行PV（压力-速度）值，抗磨寿命要求，使用环境，以及成本等因素，例如，可供选用的材料特性包括：从-50℃到+150℃的温度允许范围，高达60,000psi-fpm的可用PV值，可提供5千万英寸累计工作行程的反向间隙消除能力，免维护运行，以及可用于污染和恶劣环境等
1.2零件的工艺分析
图1-1 proe导出的丝杆零件图
1、丝杆的分类
机床丝杆按其摩擦特性可分为三类：即滑动丝杠、滚动丝杠及静压丝杠。由于滑动丝杠结构简单，制造方便，所以在机床上应用比较广泛。滑动丝杠的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙型具有效果高，传动性能好，精度高，加工方便等优点。滚动丝杠可分为滚珠丝杠和滚珠丝杠两大类。滚珠丝杠和滚珠丝杠相比而言摩擦力小，传动效率高，精度也高，因而比较常用，但是其制造工艺比较复杂。静压丝杠有许多的优点，常被用于精密机床和数控机床的进给机构中。其纹牙与标准梯形螺纹牙型相同。但牙型高于同规格标准螺纹1.5-2倍，目的在于获得好油封及提高承载能力。但是调整比较麻烦，而且需要一套液压系统，工艺复杂，成本高。
2、丝杆的结构特点及技术要求
丝杆是细而长的柔性轴，它的长径比往往很大，一般都在20-50左右，刚度很差。
加上其结构形状比较复杂，有要求很高的螺纹表面，又有阶梯及沟槽，因此，在加工过程中，很容易产生变形。这是丝杆加工中影响精度的一个主要矛盾。主要技术要求：（1）尺寸精度轴颈是轴类零件的主要表面，他影响轴的回转精度及工作状态。轴颈的直径精度根据其使用要求通常为IT6-IT9，精密轴颈可达IT5。（2）几何形状精度轴颈的几何形
状精度（圆度、圆柱度），一般应限制在直径公差点范围内。对几何形状精度要求较高时，可在零件图上另行规定其允许的公差。（3）位置精度主要是指装配传动件的配合轴颈相对于装配轴承的支承轴颈的同轴度，通常是用配合轴颈对支承轴颈的径向圆跳动来表示的；根据使用要求，规定高度轴为0.001-0.005mm，而一般精度轴为0.01-0.03mm。此外还有内外圆柱面的同轴度和轴向定位端面与轴心线的垂直度要求等。（4）表面粗糙度根据零件的表面工作部位的不同。可有不同的表面粗糙度值，例如普通机床主轴支承轴颈的表面粗糙度为Ra0.16-0.63um，配合轴颈的表面粗糙度为Ra0.63-2.5um，随着机器运转速度的增大和精密程度的提高，轴类零件表面粗糙度值要求也将越来越小。轴类零件的加工工艺因其用途、结构形状、技术要求、产量大小的不同而有差异。而轴的工艺规程编制时生产中最常遇到的工艺工作。轴类零件加工的主要问题：轴类零件加工的主要问题是如何保证各加工表面的尺寸精度、表面粗糙度和主要表面之间的相互位置精度。具体指标有：a、单个螺距允差； b、中经圆度允差；c、外径相等性允差； d、外径跳动允差； e、牙型半角允差；f、中经尺寸公差；g、外径尺寸公差； h、内径尺寸公差。
二、工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
2.1.1确定零件材料
丝杆材料的选择是保证丝杆质量的关键，一般要求是：（1）具有优良的加工性能，磨削时不易产生裂纹，能得到良好的表面光洁度和较小的残余内应力，对刀具磨损作用较小。（2）抗拉极限强度一般不低于588MPa。（3）有良好的热处理工艺性，淬透性好，不易淬裂，组织均匀，热处理变形小，能获得较高的硬度，从而保证丝杆的耐磨性和尺寸的稳定性。（4）材料硬度均匀，金相组织符合标准。常用的材料有：不淬硬丝杆常用T10A，T12A 及45等；淬硬丝杆常选用9Mn2v，CrWMn等。其中9Mn2v有较好的工艺性和稳定性，但淬透性差，常用于直径<=50mm的精密丝杆；CrWMn刚的优点是热处理后变形小，适用于制作高精度零件，但其容易开裂，磨削工艺性差。丝杆的硬度越高越耐磨，但制造时不易磨削。丝杆材料要有足够的强度，一保证传递一定的动力；应具有良好的热处理工艺性（淬透性好、热处理变形小、不易产生裂纹），并能获得较高的硬度、良好的耐磨性。丝杆螺母材料一般采用GCrl5、CrWMn、9CrSi、9MMn2v，热处理硬度为60-62HRC。整体淬火在热处理和磨削过程中变形较大，工艺性差，应尽可能采用表面硬化处理。上述丝杆材料为9MN2v 热轧圆钢，调质硬度为250HRS，除螺纹外，其余高频淬硬60HRC。材料加工前须经过球化处理，并进行切试样检查。为了消除由于金相组织不稳定而引起的残余应力，安排了冰冷处理工序，使淬火后的残余奥氏体转变为马氏体。为了保证质量，毛坯热处理后进行磁性探伤，检查零件是否有微观裂纹。
2.1.2确定毛坯的制造方法
1、轴类零件的材料一般轴类零件常用45钢，根据不同的工作条件采用不同的热处理规范（如正火、调质、淬火等），以获得一定的强度、韧性和耐磨性。对中等精度而转速较高的轴类零件，可选用40Cr等合金钢。这类钢经调质和表面淬火处理后，具有较高的综合力学件能。精度较高的轴，有时还用轴承钢GCrls和弹簧钢65Mn等材料，它们通过调质和表面淬火处理后，具有更高耐磨性和耐疲劳性能。对于高转速、重载荷等条件下工作的轴，可选用20CrMnTi、20MnZB、20Cr等低碳含金钢或38CrMoAIA氮化钢。低碳合金钢经渗碳淬火处理后，具有很高的表面硬度、抗冲击韧性和心部强度，热处理变形却很小。
2、轴类零件的毛坯轴类零件的毛坯最常用的是圆棒料和锻件，只有某些大型的、结构复杂的轴才采用铸件。因而结合题目给定车床丝杠零件的作用及工作要求，材料可选用45钢，也可用题中所给的Y40Mn（高硫中碳切削钢），毛坯应采用锻件，以保证机械性能。
2.2基面的选择
2.2.1粗基准的选择
因为φ9轴上的螺纹精度要求较高，所以先以φ9轴作为粗基准加工φ15轴
及端面。
利用三角卡盘加紧φ9轴颈作为定位面以消除→
y、z、
?
y、z四个自由度，再
用一对顶尖压紧毛坯用以消除x、x两个自由度，达到完全定位。
2.2.2精基准的选择
轴颈：双顶尖孔
选择已加工的φ15轴作为精基准加工φ9轴和φ9轴上的螺纹及φ15轴上的
φ2孔和φ1.5孔。
2.3制定工艺路线1．工艺路线方案一
毛坯（热处理）—校直—车端面打中心孔—外圆粗加工—校直热处理—重打中心孔（修正）—外圆半精加工—加工螺纹—校直、低温时效—修正中心孔—外圆、螺纹精加工。
工序1 毛坯（热处理）
工序2 校直
工序3 车端面打中心孔
工序4 外圆粗加工
工序5 校直热处理
工序6 重打中心孔（修正）
工序7 外圆半精加工
工序8 加工螺纹
工序9 校直、低温时效
工序10 修正中心孔
工序11 钻φ15轴颈螺纹孔
工序12 外圆、螺纹精加工
2．工艺路线方案二
工序1 锻造（弯曲度不超过5mm）
工序2 球面退火
工序3 车端面打中心孔
工序4 车外圆
工序5 粗车梯形螺纹槽
工序6 半精车外圆
工序7 粗磨外圆
工序8 车梯形螺纹
工序9 半精磨外圆
工序10 半精车螺纹
工序11 研磨外圆5
工序12 终磨外圆
工序13 打φ15轴颈的孔
3．工艺方案的比较与分析
1、丝杠的校直及热处理：丝杠工艺除毛坯工序外，在粗加工及半精加工阶段，都安排了校直及热处理工序。校直的目的是为了减少工件的弯曲度，使机械加工余量均匀。时效热处理以消除工件的残余应力，保证工件加工精度的稳定性。一般情况下，需安排三次。一次是校直及高温时效，它安排在粗车外圆以后，还有两次是校直及低温时效，它们分别安排在螺纹的粗加工及半精加工以后。
2、定位基准面的加工：丝杠两端的中心孔是定位基准面，在安排工艺路线时，应一首先将它加工出来，中心孔的精度对加工质量有很大影响，丝杠多选用带有120。保护锥的中心孔。此外，在热处理后，最后精车螺纹以前，还应适当修整中心孔以保持其精度。丝杠加工的定位基准面除中心孔外，还要用丝杠外圆表面作为辅助基准面，以便在加工中采用跟刀架，增加刚度。
3、螺纹的粗、精加工粗车螺纹工序一般安排在精车外圆以后，半精车及精车螺纹工序则分别安排在粗磨及精磨外圆以后。不淬硬丝杜一般采用车削工艺，经多次加工，逐渐减少切削力和内应力；对于淬硬丝杠，则采用“先车后磨”或“全磨”两种不同的工艺。后者是从淬硬后的光杜上直接用单线或多线砂轮粗磨出螺纹，然后用单线砂轮精磨螺纹。
4、重钻中心孔：工件热处理后，会产生变形。其外圆面需要增加的加工余量，为减少其加工余量，而采用重钻中心孔的方法。在重钻中心孔之前，先找出工件上径向圆跳动为最大值的一半的两点，以这两点后作为定位基准面，用个端面的方法切去原来的中心孔，重新钻中心孔。当使用新的中心孔定位时，工件所必须切会的额外的加工余量将减少到原有值。由于该丝杠为单件生产，要求较高，故加工工艺过程严格按照工序划分阶段的原则，将整个工艺过程分为五个阶段：准备和预先热处理阶段(工序1—6)，粗加工阶段(工序7—13)，半精加工阶段(工序14—23)，精加工阶段(工序24—25)，终加工阶段(工序26—28)。为了消除残余应力，整个工艺过程安排了四次消除残余应力的热处理，并严格规定机械加工和热处理后不准冷校直，以防止产生残余应力。为了消除加工过程中的变形，每次加工后工件应垂直吊放，并采用留加工余量分层加工的方法，经过多道工序逐步消除加工过程中引起的变形。所以选择方案一为最佳方案。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
2.5确定切削用量及基本工时
1、粗车外圆（1）确定背吃刀量粗车外圆，加工余量为2mm ，一次走刀。
Asp=2/2=1mm 。（2）确定进给量 刀杆尺寸16 25，as3，工件直径为15mm ，则f=0.5-0.7.由《简明手册》表4.2-3查取f=0.56mm 。根据《切削用量简明手册》表1.11查取：VC=1.33（由182-199HBS 、asp=2.5、f=0.56mm/r 、车刀为YG 硬质合金），由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：K=1.0，K=0.73，K=（190/HBS ）1.25=1.0，KSV=0.85，Kkv=1.0.则VC=VC 60 V=VC K K K K KSV K=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0=49.5 n=157.6r/min ，按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-2）选择与157.5r/min 相近似的车床转速n=183r/min ，则实际切削速度
V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min 。综上，次工步的切削用量为：a=2.5mm ，f=0.56,n=183r/min ，V=57.5m/min 。2、精车外圆 （1）确定背吃刀量 粗车外圆，加工余量为1.1mmm ，一次走刀。Asp1.1/2=0.55mm 。（2）确定进给量 刀杆尺寸16 25，as1.1，工件直径为15mm ，则f0.2-0.4.由《简明手册》表4.2-3查取f=0.26mm 。根据《切削用量简明手册》表1.11查取：VC=1.33（由182-199HBS 、asp=2.5、f=0.26mm/r 、车刀为YG 硬合金），由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：K=1.0，K=0.73，K=（190/HBS ）1.25=1.0，KSV=0.85，Kkv=1.0.则VC=VC 60 V=VC K K K K KSV K=1.33 60 1.0 1.0 0.73 1.0 0.85 1.0=49.5 n=157.6r/minCA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-2）选择与157.5r/min 相近似的车床转速n=183r/min ，则实际切削速度
V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min 。综上，次工步的切削用量为：a=2.5mm ，f=0.56,n=183r/min ，V=57.5m/min 。按CA6140车床转速（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-2）选择与157.5r/min 相近似的车床转速n=183r/min ，则实际切削速度V=n/1000=3.14100183/1000=57.5m/min 。综上，次工步的切削用量为：a=1.1mm ，f=0.26,n=183r/min ，V=57.5m/min 。3.倒角切削用量：背吃刀量asp=0.5，手动进给，一次走刀。
2.5.1工序3：粗车24φ四轴颈并倒角
2.5.2.3计算切削工时 机动工时为1
t t f n l
t w +?+=其中，进给路程mm l 40=，停顿时间s t 2=?，快速移动时间s t 51= 则机动时间为
s s t 20522.06097640=++?= 辅助时间为s t 30'=
数控机床来加工丝杆的部分程序
CA6140 数控车床 钢件毛坯：长
77mm,d=16mm 的圆柱45
号刚。
O0001
T0101 G99;
M03 S500;
M08; G00 X16.2.Z2.; G71 U2. R0.5;
G71 P10 Q20 U0.8 W0. F0.2;
N10 G00 X8.Z0.;
G01 X9.Z-2.;
G01 X9.Z-70.;
G00 X11.;
G00 X100.Z100.;
M30; O0002
T0303 G99;
M03 S300;
G00 X11.Z2.;
G92 X8.5Z-69.F5;
X8.25;
X8.;
X7.75;
X7.5;
X7.25;
X7.;
X6.75;
X6.5;
X6.25;
X6.;
X5.75;
X5.5;
X5.25;
X5.3;
X5.2;
X5.15;
X5.1;
X5.05;
X5.0;
G00 X100.Z100.;
M30;
参考文献：
[1]、王先逵主编,机械制造工艺学(第2版),机械工业出版社,2011年.
[2]、吴拓主编,机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（第二版），机械工业出版社,2009年.
[3]、侯德政主编，机械制造工艺课程设计指导书，北京理工大学出版社，2010年.
[4]、朱耀祥、浦林祥主编,现代夹具设计手册,机械工业出版社,2009年.
[5]、金属切削机床夹具设计手册.上海柴油机厂工艺设备研究所编,
机械工业出版社，1987年.
一、滚珠丝杠的特长 1、1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3 滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。 图1：正效率（旋转→直线）图2：反效率（直线→旋转） 1、1、1导程角的计算法 ……………………………………（ 1 ） β：导程角（度） d p：滚珠中心直径（mm） ρh：进给丝杠的导程（mm）
1、12推力与扭矩的关系 当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。（1）获得所需推力的驱动扭矩 T：驱动扭矩 Fa：导向面的摩擦阻力 Fa=μ×mg μ：导向面的摩擦系数 g：重力加速度（ 9.8m/s2） m：运送物的质量（ kg ） ρh：进给丝杠的导程（ mm ） η：进给丝杠的正效率（图1） （2）施加扭矩时产生的推力 Fa：产生的推力（ N ） T：驱动扭矩（N mm ） ρh：进给丝杠的导程（ mm ） η：进给丝杠的正效率（图1）
（3）施加推力时产生的扭矩 T：驱动扭矩（N mm ） Fa：产生的推力（ N ） ρh：进给丝杠的导程（ mm ） η：进给丝杠的正效率（图2） 1、1、3驱动扭矩的计算例 用有效直径是：32mm，导程：10mm（导程角：5O41’的丝杠，运送质量为500Kg的物体，其所需的扭矩如下 （1）滚动导向（μ=0.003） 滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96） 导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩 （2）滚动导向（μ=0.003） 滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32）
滚珠丝杠基础知识(上)滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杠的特点： 1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的。在省电方面很有帮助。 2、高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。 1滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造范围3滚珠丝杠副的结构类型、编号方法5滚珠丝杠副的精度5.1精密等级根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠幅(P)传动滚珠丝杠副(T)，精度分为七个等级，即 1、2、 3、4、
1. 马达额定转速 3000 最高速度 250 mm/s 则 丝杆导程 *60 *1000 3000 2. 根据行程长度 100mm 则确定丝杆长度150mm 3. 轴向容许负荷的计算： C 0a : 基本额定静负荷 （kN ） F amax : 容许轴向最大负荷 （kN ） fs : 静的安全系数 C Oa fs 4. 选者滚珠丝杆轴径 ￠20mm 5. 其支撑方法为 固定-------自由 型 6. 滚珠丝杆的临界转速计算 N 1 : 临界转速 （min -1) L b 安装间距 E ：杨氏模量 （*105N/mm 2) I : 螺杆轴的最小断面二次矩 ( mm 4) I=πd 41 /64 (d 1螺杆轴沟槽直径） r : 密度 *106kg/mm 3) A: d: 丝杆轴沟槽直径 （mm) λ：安装方式系数 D : 滚珠中心径 N 1 =λ*(d/ L 2b ）*107=*（1502)* 107= rpm N 2 =7000/D=7000/= rpm 由于N 2< N 1 所以选较小的为临界转速，即 滚珠丝杆的临界转速为N 2 故选马达的转速为 3000rpm 7. 丝杆轴的刚性计算: Ks 螺杆轴轴向刚性 E ：杨氏模量 （*105N/mm 2) d: 螺杆轴沟槽直径 （mm) L: 安装间距 （mm) Ks=πd 2E/(4*1000*L) =* **105/(4*1000*150）=um 而BNF2005 的刚性为380N/um, 故满足其要求。 8.定位精度 =5mm F amax = C 0a = 10*= 30KN
当压头由L a 运行到L b 时，轴向刚性产生的误差 K s1=(π* **105 )/4000*50= N/um K s2 =(π* **105 )/4000*150=um δ1=1891/= δ2=1891/= 则定位误差为：δ2 -δ1= 9.丝杆扭矩计算： T 1 摩擦扭矩 (N/mm) F a 轴向负荷 （N ） ι 丝杆导程 （mm) η 丝杆的效率 （~） A 减速比 M 上模盖和滚珠螺母的质量和 （Kg) a 加速度 g 重力加速度 T max = T 3 = F a3*ι*A/(2*π*η)= N/m F a1=M （a-g)=*= N F a2 =M(g+a)=*(5+= N F a3 =10000+M(a+g)=10000++= N F a4 = F a5 = F a7 =Mg=*= N F a6 = F a2 = N
滚珠丝杠: 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杠是工具机械和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反复作用力。 滚珠丝杠计算: 转矩和轴向力的换算公式如下： 换算公式：N=Ec·A【K（fi2-f02）+b（Ti-T0）】 轴向力*导程=电机输出扭矩*2*3.14*丝杠效率（90%以上）。 合格的主轴一般不会有轴向窜动。 但是在主轴的检验过程中有一道静刚度测试，分为轴向静刚度和径向静刚度。径向静刚度就是在径向施加一定的推力，然后计算出一个单位为N/μ的数值即为检验标准。用表指住端面前撬差值间隙基本认跳值要精测检验盘精校校误差静跳车跳差跳差值即轴向窜值。 机械元件在转矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩（torsional moment）。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系。 转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。 转矩的原理 使机械元件转动的力矩称为转动力矩，简称转矩。机械元件在转
矩作用下都会产生一定程度的扭转变形，故转矩有时又称为扭矩。转矩是各种工作机械传动轴的基本载荷形式，与动力机械的工作能力、能源消耗、效率、运转寿命及安全性能等因素紧密联系，转矩的测量对传动轴载荷的确定与控制、传动系统工作零件的强度设计以及原动机容量的选择等都具有重要的意义。此外,转矩与功率的关系T=9549P/n或T=P/Ω（Ω为角速度，单位为rad/s）。 电机的额定转矩表示额定条件下电机轴端输出转矩。转矩等于力与力臂或力偶臂的乘积，在国际单位制(SI)中，转矩的计量单位为牛顿?米(N?m)，工程技术中也曾用过公斤力?米等作为转矩的计量单位。电机轴端输出转矩等于转子输出的机械功率除以转子的机械角速度。直流电动机堵转转矩计算公式TK=9.55KeIK。
钳工基础知识培训考试试题 一、选择 1.使用砂轮机、无齿锯、磨光机时必须戴（A ）或面罩。 A 防护眼镜 B 防尘口罩 C 防尘帽 2.平行度，垂直度属于（A ）。 A位置公差 B形状公差 C行位公差 3.为了使钻头在切削过程中，既能保持正确的切削方向，又能减小钻 头与孔壁的摩擦，钻头的直径应当（A ）。 A向柄部逐渐减小 B 向柄部逐渐增大 C保持不变 4.攻螺纹前的底孔直径应（A ）螺纹小径。 Ａ略大于Ｂ略小于Ｃ等于 5.装拆内六角螺钉时，使用的工具是（B ）。 Ａ套筒扳手Ｂ内六方扳手Ｃ锁紧扳手 6.用热油加热零件安装属于（C ）。 Ａ压入配合法Ｂ冷缩配合法Ｃ热胀配合法7.錾削时，锤击力最大的挥锤方法是（B ） A．手挥 B．臂挥 C．肘挥 8.在锉销窄长平面和修整尺寸时，可选用（A ）。 A、推锉法 B、顺向锉法 C、交叉锉法 9.一般来说锯软的材料和切面较大的工件用（A ）锯条。 A．粗齿 B 细齿 C 斜齿
10.安装锯条时锯齿应（B ），安装后锯条不应过紧或过松。 A．朝后 B 朝前 C 朝上 D 朝下 二、判断 1.划线的作用之是确定工件的加工余量．使机械加工有明显的加工界 限和尺寸界限。(√ ) 2.为了划线清晰，对认定后的划线件要进行涂色。（√） 3.锯齿有粗细之分或齿距大小之分，齿距是相邻齿尖的距离。 （√） 4.锯硬性的材料和切面较小的工件用细齿锯条。（√） 5.錾子后角的作用是减小后刀面与工件切削面之间的摩擦，引导錾子 顺利錾削。（√） 6.钻头顶角越大，轴间所受的切削力越大。〔√） 7.扩孔的质量比钻孔高，扩孔加工属于孔的精加工。（×） 8.刮削加工能得到较细的表面粗糙度，主要是利用刮刀负前角的推挤 和压光作用。（√） 9.钳工常用台虎钳分固定式和回转式两种。（√） 10.手电钻在装卸钻头时，应使用专用钥匙。（√） 三、简答 1．概述虎钳的正确使用和维护方法？ 1.虎钳必须正确、牢固地安装在钳台上。 2.工件的装夹应尽量在虎钳钳口的中部，以使钳口受力均衡，夹紧后的工件应稳 固可靠。 3.只能用手扳紧手柄来夹紧工件，不能用套筒接长手柄加力或用手锤敲击手柄， 以防损坏虎钳零件。
滚珠丝杆简介 HSK转造滚珠螺杆，是为了取代精密滚珠螺杆所使用的昂贵的研磨螺杆轴，利用螺旋沟槽精密造成形与表面特殊研磨相结合的一种价格便宜的进给滚珠螺杆。因被组合在一起的螺母滚动面全部经过研磨精加工，与以前的转造滚珠螺杆相比，轴方向间隙小，既具有耐久性，又具有平滑的运动性能。同时，各种类型都已标准化，可根据用途进行最佳的选择。 (1) 实现了C7级的导程精度 通过螺旋沟槽精密转造成形和撤底的管理体制，辊轧螺杆轴的积累导程误差C7级和C10级业已标准化，能使用于广泛的用途。根据客户要求可以制造与精密C5相当精度的转造螺杆，积累导程误差：C5:0.018/300(MM) C7:0.05/300(M M) C10:0.21/300(MM) (2) 螺杆轴球滚动面的粗糙度在0.8S以下 螺杆轴的球滚动面在精密转造后，经过表面特殊研磨，与经过螺旋沟槽研磨的精密滚珠螺杆的球滚动面一样，表面粗糙度在0.8S以下。 (3) 螺母的球滚动面全部经过研磨精加工 HSK对转造滚珠螺杆用螺母，全部与精密滚珠螺杆同样，进行滚动沟槽的研磨精加工，因此具有好的耐久性，能得到平滑的运动性能。 (4) 价格便宜 螺杆经过螺旋槽精密转造后，再进行高频淬火或渗碳淬火，最后经过表面特殊研磨等制作过程，与经过螺旋沟槽研磨的昂贵的精密滚珠螺杆相比，价格非常便宜。 (5) 立即交货 因标准螺母与标准长度的螺杆经常备有库存品，根据用户要求可进行端部加工立即交货。 (6) 高的防尘效果 在螺母中装入了小型的迷宫式密封圈或刷子式密封圈，得到低摩擦和高的防尘效果，提高了滚珠螺杆的寿命。 ■材料与热处理 ■滚珠丝杆的标准尺寸 ■轴精度
同问 如何计算滚珠丝杆的扭矩，从而选择电机的型号 2011-7-28 08:23 满意回答 匀速运行，非精确计算可以套用以下公式：Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1） 式中 Ta：驱动扭矩kgf.mm； Fa：轴向负载N（Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件的综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 ）； I：丝杠导程mm； n1：进给丝杠的正效率。 计算举例： 假设工况：水平使用，伺服电机直接驱动，2005滚珠丝杠传动，25滚珠直线导轨承重和导向，理想安装，垂直均匀负载1000kg，求电机功率： Fa=F+μmg，设切削力不考虑，设综合摩擦系数μ=0.01，得 Fa=0.01*1000*9.8=98N； Ta=（Fa*I）/（2*3.14*n1），设n1=0.94，得Ta=98*5/5.9032≈83kgf.mm=0.83N.M 根据这个得数，可以选择电机功率。以台湾产某品牌伺服为例，查样本得知，额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。（200W是0.64N.M，小了。400W 额定1.27N.M，是所需理论扭矩的1.5倍，满足要求） 当然咯，端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩，也称初始扭矩，实际选择是需要考虑的。另外，导向件的摩擦系数不能单计理论值，比如采用滚珠导轨，多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且，该结果仅考虑驱动这个静止的负载，如果是机床工作台等设备，还要考虑各向切削力的影响。 若考虑加速情况，较为详细的计算可以参考以下公式（个人整理修正的，希望业内朋友指点）： 水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算： 实际驱动扭矩：T=(T1+T2)*e T：实际驱动扭矩； T1：等速时的扭矩； T2：加速时的扭矩； e：裕量系数。 等速时的驱动扭矩：T1=（Fa*I）/（2*3.14*n1） T1：等速驱动扭矩kgf.mm； Fa：轴向负载N【Fa=F+μmg，F：丝杠的轴向切削力N，μ：导向件综合摩擦系数，m：移动物体重量(工作台+工件)kg，g:9.8 】； I：丝杠导程mm； n1：进给丝杠的正效率。 加速时的驱动扭矩：T2=T1+J*W T2:加速时的驱动扭矩kgf.m;
滚珠丝杠副特性 滚珠丝杠传动系统是一个以滚珠作为滚动媒介的滚动螺旋传动的体系以传动形式分为两种： （1）将回转运动转化成直线运动。 （2）将直线运动转化成回转运动。 传动效率高 滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4 倍，如图1.1.1 所示，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。 运动平稳滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。 高精度滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精度。 高耐用性 钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持性。 同步性好由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。 高可靠性与其它传动机械，液压传动相比，滚珠丝杠传动系统故障率很低，维修保养也较简单，只需进行一般的润滑和防尘。在特殊场合可在无润滑状态下工作。 无背隙与高刚性 滚珠丝杠传动系统采用歌德式（Gothic arch ）沟槽形状（见图2.1.2 —2.1.3 ）、使钢珠与沟槽达到最佳接触以便轻易运转。若加入适当的预紧力，消除轴向间隙，可使滚珠有更佳的刚性，减少滚珠和螺母、丝杠间的弹性变形，达到更高的精度。
现代制造技术的发展突飞猛进，一批又一批的高速数控机床应运而生。它不仅要求有性 能卓越的高速主轴，而且也对进给系统提出了很高的要求：(1) 最大进给速度应达到 40m/min 或更高； (2)加速度要高，达到 1g 以上； (3)动态性能要好，达到较高的定位精度。 高速滚珠丝杠副是指能适应高速化要求(40 m／min 以上) 、满足承载要求且能精密定位的滚珠丝杠副，是实现数控机床高速化首选的传动与定位部件。 1 高速滚珠丝杠副的结构设计 滚珠丝杠副的驱动速度V ＝Ph×N(Ph 为导程，N 为丝杠转速)，因此提高 驱动速度的途径有两条：其一是提高丝杠的转速，其二是采用大导程。提高转速N 受do·N 值的制约(do 为滚珠丝杠的公称直径)。国际上一般do·N≤7000。0据日本NSK 公司介绍：该公司已将do·N 值提高到153000。N 增大时，do 必须减小，且过分提高转速会引起丝杠发热、共振等问题；d0 太小也会造成系统刚性差、易变形、影响加工精度，且目前伺服电动机的最高转速仅到4000 r／min。导程Ph 过大时，不仅增加了滚珠丝杠副的制造难度，精度难以提高，降低了丝杠副承载，而且也增加了伺服电动机的起动力矩。因此，设计高速滚珠丝杠副时要合理选择丝杠副的转速N、公称直径do 与导程Ph。 数控机床常用的滚珠丝杠副结构为：外循环插管式、内循环反向器式。由于高速滚珠丝杠副的导程较大，如用内循环结构，反向器尺寸较长，承载的钢球数减少，且钢球高速时流畅性差，是不适合的；而外循环插管式结构简单，承载能力大，不受导程的限制。因此，被选作高速滚珠丝杠副的结构。 外循环滚珠丝杠副预紧方式主要有三种：增大钢球直径、变位导程和垫片。 各预紧方式的特点见表1。 应注意以下几点：(1)导程的选择。为了提高丝杠副驱动速度，一般需增大丝杠副导程，
滚珠丝杠的选型计算 摘要： 随着机床及自动化行业的高速发展，滚珠丝杠的使用变得越来越广泛。许多机械工程师在对自己的设备所需要的滚珠丝杠选型时，面对丝杠资料上给的复杂的计算公式和繁杂选型步骤，感觉无从下手，不知道那些是需要重点考虑的关键点。为了使滚珠丝杠的选型步骤更为清晰简便，更既具备可操作性，我结合多年来丝杠的选型经验，对丝杠的选型做了一些归纳、简化，让丝杠的选型选型更为简单明了。顺便对应的伺服电机的选型也做说明。 关键词：滚珠丝杠、计算选型、伺服电机、机床、自动化。 一、确认使用条件： 1、被移动负载的质量：M (KG) 2、丝杠的安装方向：水平、垂直、倾斜； 3、沉重导轨的形式：线轨、平面导轨、 4、丝杠的行程：L (mm) 5、负载移动的速度：v (m/s) 6、负载需要的加速度：a (m/s^2) 7、丝杠的精度：C3到C7级 8、丝杠使用的环境：特殊环境需求的考虑。 二、简化计算选型： 举例，使用条件如下： 1、被移动负载重量：M=50kg; 2、安装方向：垂直安装; 3、导轨形式：线性滑轨 4、速度：v=s 5、加速时间：t= 6、行程：1000mm； 7、精度： 三、计算过程： 1、计算加速度：a=v/t==2m/s^2 (v：速度；t：加速时间) 2、计算丝杠的最大轴向力：F=Mgμ+Ma +Mg (水平运动，去除Mg选型，M负载重
量；g重力加速度；μ：摩擦系数，平面导轨取值，线轨取值：；a加速度) F=50**+50*2+50*= 3、计算出丝杠的轴向负载以后，选型会出现两个分支，一种情况是客户不知道设备的设 计寿命年限，以及每一年中丝杠的使用平率，不做精确的丝杠寿命校核。那么我们推荐一种简单可行的方法，就是查询丝杠资料中的动负荷值C。结合第7项精度的要求，我们推荐常备FSI螺帽形式的丝杠，尺寸参数表如下： 根据丝杠的轴向推力：F==；我们推荐将F乘以4~8之间的一个系数，对于使用平率低，可靠度要求不高的情况，我们推荐4倍系数，对于可靠度要求较高，我们推荐8倍的系数。 根据举例：F*8=*8=；查询丝杠的表格，16-5T3的丝杠，其动负荷是1000kgf； 大于，所以16-5T3的丝杠可以满足要求；该型号表示，丝杠的公称直径为16mm；丝杠导程为5mm； 4、对于丝杠寿命有明确要求的选型，举例如下： 根据此前的举例，丝杠用20s做一次往返运动，停留10s在进行下一个循环。每天工作16小时，每年工作300天，设计寿命10年。则计算丝杠的转数寿命为： L=1000/5*2*2*60*16*300*10 (1000是行程，5是导程，2是往返，2是每分钟2次，
4.1.1驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3 滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此可获得高效率，与过去的滑动丝杠相比，驱动扭矩仅为1/3以下（图1与2）。从而，不仅可将旋转运动变为直线运动，而且可以容易地将直线运动变成旋转运动。 图1：正效率（旋转→直线） 图2：反效率（直线→旋转） 4.1.1.1导程角的计算法 p d h ??=πρβtan …………………………………… （ 1 ） β：导程角 （度） d p ：滚珠中心直径 （mm ） ρh ：进给丝杠的导程 （mm ） 4.1.1.2推力与扭矩的关系
当施加推力或扭矩时，所产生的扭矩或推力可用（2）~（4）式计算。 （1）获得所需推力的驱动扭矩 T ：驱动扭矩 Fa ：导向面的摩擦阻力 Fa=μ×mg μ：导向面的摩擦系数 g ：重力加速度 （ 9.8m/s 2 ） m ：运送物的质量 （ kg ） ρh ：进给丝杠的导程 （ mm ） η：进给丝杠的正效率 （图1） （2）施加扭矩时产生的推力 h T Fa ???=ρηπ12…………………………………… （ 2 ） Fa ：产生的推力 （ N ） T ：驱动扭矩 （N mm ） ρh ：进给丝杠的导程 （ mm ） η：进给丝杠的正效率 （图1） （3）施加推力时产生的扭矩 π ηρ22Fa h T ??= …………………………………… （ 4） T ：驱动扭矩 （N mm ） Fa ：产生的推力 （ N ） ρh ：进给丝杠的导程 （ mm ） η：进给丝杠的正效率 （图2）
4.1.1.3驱动扭矩的计算例 用有效直径是：32mm ，导程：10mm （导程角：5O 41’的丝杠，运送质量为500Kg 的物体，其所需的扭矩如下 （1）滚动导向（μ=0.003） 滚珠丝杠及（μ=0.003，效率η=0.96） 导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩 mm N T ?=??=2496 .02107.14π （2）滚动导向（μ=0.003） 滚珠丝杠及（μ=0.2，效率η=0.32） 导向面的摩擦阻力 Fa=0.003×500×9.8=14.7N 驱动扭矩 mm N T ?=??=7332 .02107.14π 4.1.2能高速进给 因滚珠丝杠效率高，发热低，从而能进行高速进给。 高速例）图7表示使用大导程滚珠丝杠以2m/s 速度使用时的速度线图。
滚珠丝杠基础知识 1 滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造范围 [img]https://www.doczj.com/doc/682458492.html,/hydt/pic/4.18a1.jpg[/img] 3 滚珠丝杠副的结构类型、编号方法 [img]https://www.doczj.com/doc/682458492.html,/hydt/pic/4.18b1.jpg[/img] 5 滚珠丝杠副的精度 5.1 精密等级 根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠幅(P)传动滚珠丝杠副(T)，精度分为七个等级，即1、2、3、4、5、6、7、10级，1级精度最高，依次降低。 [img]https://www.doczj.com/doc/682458492.html,/hydt/pic/4.18c1.jpg[/img] 5.2行程偏差和行程变动量 根据滚珠丝杠副类型按下表检验 [img]https://www.doczj.com/doc/682458492.html,/hydt/pic/4.18d1.jpg[/img] 5.2.1 有效行程内的行程偏差ep与行程变动量VUP: 有效行程是有精度要求的行程长度LU
Lu=Lx+2La+LnLa安全行程La=(1-2)ph Lx机械最大行程Ln螺母的长度ph 公称导程 E1-E2按国家标准GB/T17857.3-1998，―滚珠丝杠副的验收条件和验收检验‖。见附表1。 5.2.2 300mm行程内与2π弧度行程内行程变动量V300P与V2 π p E3-E4按国家标准GB/T17857.3-1998，―滚珠丝杠副的验收条件和验收检验‖。见附表1续。 5.2.3 余程Le 余程是没有精度要求的行程长度。 余程表6 [img]https://www.doczj.com/doc/682458492.html,/hydt/pic/4.18e1.jpg[/img] 6 行程补偿值C 6.1 滚珠丝杠的热变形将导致长度、定位精度变化，热变形可由下式给出： δt=α*△t*Lu (公式1) α-热膨胀系数(12.0*10-6) △t -温升(一般取2-4℃)
关于滚珠丝杠简介及其在数控机床上的使用 [关键]功能部件数控机床滚动导轨副滚珠丝杠副数控系统 滚珠杆是将回转运动转化为直线运，或将直线运动转化为回转动的理想的产品。滚丝杆由螺杆、螺母和滚珠组成。的功能是将旋转运动转化成直运动，这是滚珠螺丝的进一步延和发展，这项发展的重要意义就是轴承从滚动动作变成滑动作。由于具有很小的摩擦力，滚珠丝杆被广泛应用于各种数机床和精密仪器。 珠丝杆的特点： 1、与滑动丝副相比驱动力矩为1/3 滚珠丝杆丝杠轴与丝母之间有很多珠在做滚动运动，所以能得到较的运动效率。与过去的滑动丝杠副比驱动力矩达到1/3以下，即到同样运动结果所需的动力为用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。2高精度轴承的保证 滚珠丝是用日本制造的世界最高水平的机设备连贯生产出来的，特别在研削、组装、检查各工序的厂环境方面，对温度湿度进了严格的控制，由于完善的品质管体制使精度得以充分保证 3、微进给可能 滚珠丝杆由于是利用滚珠运，所以启动力矩极小，不出现滑动运动那样的爬行现象，能证实现精确的微进。 4、无侧隙刚性高 滚珠丝杆可加予压，由于予压力可使轴向间隙到负值，进而得到较的刚性。
5、高速进给轴承可能 滚珠丝杆由于运动率高、发热小、所以可实现高速给。 精公差:C10，C7，C5，C3，C2，C1--字越小，精度越高。 但在实际应用中，经常由于作人员对丝杠的性能不了解或养不够等原因，造成丝副的故障或损坏，从而机床进给运动造成各种影响：（1）过载问题 滚珠杠副进给传动的润滑状态不良轴向预加载荷太大、丝杠与导轨不行、螺母轴线与导轨不行、丝杠弯曲变形，都会引起过载报警一般会在CRT上显示伺服电动过载、过热或过流的报警，或在柜的进给驱动单元上，用示灯或数码管提示驱动单元过载、流信息。 （2）窜问题 窜动问是滚珠丝杠副进给传动的滑状态不良、丝杠承轴承的压盖压合情况不好、珠丝杠副滚珠有破、丝杠支承轴承可破裂、轴向预加载荷太小，使给传动链的传动间隙过，引起丝杠传动时的轴窜动。 （3爬行问题 爬问题一般发生在启动加速段或低速给时，多因进给传动链的润滑状态良、外加负载过大等因素所致。其要注意的是，伺服电动机和滚珠杠连接用的联轴器，如连接松动联轴器本身缺陷，如纹等，会造成滚珠丝转动和伺服电动机的转动同步，从而使进给运动忽忽慢，产生爬行现象 对于丝杠引起故障何进行处理呢，下面我们来对它进一下分析和总结，以确我们的维修思路。滚珠丝副常见的故障会引起数控机床产生
滚珠丝杆相关知识 进口滚珠丝杆副各元件(囊括螺丝母、丝杠、滚珠)正常用高碳铬轴承钢 GCr15，务求高一些的用GCr15SiMn。(相见GB/T 18254-2002 高碳铬轴承钢) 两者的区别在乎，前者的Si含量是0.15%～0.35%，Mn含量是0.25%～0.45%; 后者的Si含量是0.45%～0.75%，Mn含量是0.95%～1.25%。 Si和Mn的含量高，硬度、强度、韧性和塑性等力学性能好，出品的刚性和精 度也就高些，价钱也更贵。 进口滚珠丝杆可用于线切割，数控设备，雕刻机，激光设备，火花机材料试验机，贴片机.深圳市精骏滚珠科技是专业研发、生产经营此类机械传动功能部件. 滚珠丝杆维修之THK滚珠丝杠的安装方法 滚珠丝杆维修之安装丝杠与螺母主要有两种方法：轴转，螺母不转;或者轴不转，螺母转。后者经常用在长轴的极限临界转速低于想得到的最大转速时，也用在 拖板的长度大于行程时。 旋转的螺母通过轴承支撑和工作台相联，在齿轮、同步皮带或者使用螺母的外 径作为电动机转子轴的直接驱动电动机的带动下旋转，电动机使用螺母的外径 作为电动机转子轴。一些制造商提供用于旋转螺母的与滚珠轴承作成整体式的 滚珠丝杠螺母，如THK公司的D]R和BL_R型。 判断研磨滚珠丝杆真假方法的介绍 利用百分表，在水平的平台上，分别在两端及中心做检测，如果300内的跳动 在0.02以内的话精度是在C3，那说明丝杆是没问题的，你就该检查下看是不 是自己的机器上面的同轴度没有调好。否则就是丝杆的问题!另外问下你买的丝杆是什么牌子的，C3应该是研磨级的，你不要买成冷轧的丝杆，冷轧研磨滚珠 丝杆的没有那么高的精度的。 研磨滚珠丝杆购买注意事项： 要是精度没问题的话你可以再检测下丝杆的跳动，就目前来讲实话是没有什么 更好的方法检测了，上面说的那种检测方法即使最基本的也是最有效的。至于 要怎么选丝杆，大致上你要先确定精度，定好后要确定负重，电机的转速还有 就是行走间距，这些都定好后基本上丝杆的直径型号就确定了，然后在确定预压，研磨级的预压应该是P2或P3就是无间隙轻预压或中预压等，这个就没办 法用仪器检测了。 THK滚珠丝杆之滚珠花键特点 滚珠花键特点;
概述 丝杆升降机，SWL系列蜗轮丝杠升降机是一种基础起重部件，符合 JB/T8809—1998（原JB/ZQ4391—86）标准。承载能力2.5—120T。具有结构紧凑、体积小、重量轻、动力源广泛、噪音小、安装方便、使用灵活、功能多、配套形式多、可靠性高、使用寿命长等优点。本设计是一种新式支撑杆的创造，利用电机来带动丝杠的转动从而实现支撑机构的升降。其中利用正反螺旋的叠加使用的加大行程的效果，以及螺旋机构的诸多特性来尝试性的设计创新。当然这其中也多有用到连杆机构，包括四杆及多杆机构的使用。连杆的作用是相当必要的，连杆的正确使用使升降支撑机构实现了阶梯性的升降。另外，此次建模是运用MATLAB和Solidworks联合，此次设计是一个新的尝试，相信实验成功后能够广泛的应用于工业建筑，医疗科学，航天航空等各个领域，以得到更好的利用。 第一章绪论 现今社会，支撑系统的应用已是日益广泛。在我们的日常生活领域，支撑系统已普遍应用。医疗领域，人工假肢以及工业领域的大型机械臂等都是支撑杆的广泛应用场所。而在航空、航天等领域，支撑机构性能的优劣更是直接关系到仿真和测试试验的可靠性和置信度,是保证航空、航天型号产品,以及武器系统精度和性能的基础。 因此，创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。为了能在较短的周期内推出性能更好、更符合客户需求的机械产品,可通过建立仿真软件所支持的产品模型,实现机械产品方案确立后的快速仿真分析及反馈,及时对设计方案进行改进和优化。创造更好更优秀的支撑机构便是我们的新的目标。 第二章螺旋传动的设计 2.1螺旋传动的类型、应用和特点 2.1.1 螺旋传动的类型和应用 1）传力螺旋：在传动链中用于传递动力的螺旋传动称为传力螺旋。其特点是承受较大的载荷，传动精度要求较低，有的甚至对相对位移无精度要求，主要要求是具有足够的强度。如一起底座的调节螺旋或起重螺旋等。 2）示数测量螺旋传动：在传动链中用以精确地传递相对运动或相对位移的螺旋传动。其特点是传动式只需克服摩擦力矩和较小的附加阻力矩，其传动误差直接影响仪器的工作精度，因此对示数测量螺旋传动的主要要求是传动精度高、回差下、运动灵活。常用于机床进给、分度机构和测量仪表中的螺旋测微机构，如千分尺中的螺旋等。 3）一般螺旋传动：用于精密机械中某些构件的传动或精确定位，对强度、刚度和精度均有较高的要求。当用于定位时，在定位后则要求螺纹不松动，故其螺纹升角必须很小，以保证自锁。
滚珠丝杠基础知识(上) 滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杠的特点:1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。 2、高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
1 滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造范围3 滚珠丝杠副的结构类型、 编号方法5 滚珠丝杠副的精度 5.1 精密等级根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分 为定位滚珠丝杠幅(P)传动滚珠丝杠副(T),精度分为七个等级,即1、2、3、4、5、6、7、10级,1级精度最高,依次降低。5.2行程偏差和行程变动量根据滚珠丝杠副 类型按下表检验5.2.1 有效行程内的行程偏差ep与行程变动量VUP: 有效行程是 有精度要求的行程长度LU Lu=Lx+2La+LnLa 安全行程La=(1-2)ph Lx机械最大行 程Ln螺母的长度ph公称导程E1-E2按国家标准GB/T17857.3-1998,―滚珠丝杠副 的验收条件和验收检验‖。见附表1。5.2. 2 300mm行程内与2π弧度行程内行程变动量V300P与V2 π p E3-E4按国 家标准GB/T17857.3-1998,―滚珠丝杠副的验收条件和验收检验‖。见附表1续。5.2. 3 余程Le 余程是没有精度要求的行程长度。余程表6 6 行程补偿值C 6.1 滚珠丝杠的热变形将导致长度、定位精度变化,热变形可由下式给 出:δt=α*△t*Lu (公式1) α-热膨胀系数(12.0*10-6) △t -温升(一般取2-4℃) Lu-有效行程(Lu=Lx+2La+Ln)或Lu=L1-2Le L1-螺纹全长Le-余程Le见表6 6.2 目 标行程Phs 为了补偿由于热膨胀或弹性变形引起的丝杠长度变化,将滚珠丝杠的导 程制造得稍大于或小于公称导程,着根据实际需要提出得含有方向目标要求的导程 叫目标导程。目标导程乘以丝杠上的有效圈数叫目标行程。6.3 目标偏差C 目标 行程和公称行程之差叫行程偏差C,为了补偿热变形的影响,行程偏差C=δt(δt见 公式1)并为负值。6. 4 丝杠的预拉伸力规定了行程偏差C的滚珠丝杠副,在采用固定-固定安装方 式时,还可以采用丝杠预拉伸的方法来进一步补偿热变形,预拉伸力Ft: Ft=δt*A*E/ Lu=α*△t*E*(πd22/4)(公式2) E-弹性模量2.1×105Mpa(即 2.1×105N/mm2) d2-丝杠底径(mm) △t-温升(一般取2-4℃) 7 基本额定载荷及寿 命7.1 轴向基本额定静载荷Coa 滚珠丝杠副在承受最大接触应力处产生不大于 0.0001倍的钢球直径的永久变形时,所能承受的最大轴向载荷。7.2 轴向基本额定
目录 滚珠丝杠副 (2) 浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副 (2) 滚珠丝杠副的主要尺寸参数 (3) 滚珠丝杠副的精度等级及标注方法 (3) 滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (4) 轴承的组合安装支承示例 (7) （1）简易单推-单推式支承 (7) （2）双推-简支支承方式 (8) （3）双推-自由式支承 (8) 滚珠丝杠副制动装置与润滑 (8) 滚珠丝杠副的选择方法 (10)
i 滚珠丝杠副 滚珠丝杠螺母机构由反向器(滚珠循环反向装置)l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。 滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副除上述优点外，还具有轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。 浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副 浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副（如下图所示）的结构特点是反向器l上的安装孔有0.01~0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，借助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。这种反向器的优点是：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。
1-反向器；2-弹簧套；3-丝杠；4-碟簧片 外循环——外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。从结构上看，外循环有以下三种形式： （1）螺旋槽式： （2）插管式： （3）端盖式： 滚珠丝杠副的主要尺寸参数 d0——公称直径:它指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。 它是滚珠丝杠副的特征（或名义）尺寸。 Ph(或螺距t)——基本导程：它指丝杠相对于螺母旋转6.28弧度时，螺母上基准点的轴 向位移。 行程：它指丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。 此外还有丝杠螺纹大径d1、丝杠螺纹底径d2、滚珠直径DW、螺母螺纹底径D2、螺母螺纹内径D3、丝杠螺纹全长等。
滚珠丝杠的设计计算 与选用
滚珠丝杠的设计计算与选用 滚珠丝杠 滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。 滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动，这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展，这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力，滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件，其主要功能是将旋转运动转换成线性运动，或将扭矩转换成轴向反覆作用力，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。 1)与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3 由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到1/3以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。 2)高精度的保证 滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3)微进给可能 滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4)无侧隙、刚性高 滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5)高速进给可能 滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。
滚珠丝杠副特性 ?传动效率高 ?滚珠丝杠传动系统的传动效率高达90%～98%，为传统的滑动丝杠系统的2～4倍，如图1.1.1所示，所以能以较小的扭矩得到较大的推力，亦可由直线运动转为旋转运动（运动可逆）。 ?运动平稳 ?滚珠丝杠传动系统为点接触滚动运动，工作中摩擦阻力小、灵敏度高、启动时无颤动、低速时无爬行现象，因此可精密地控制微量进给。 ?高精度 ?滚珠丝杠传动系统运动中温升较小，并可预紧消除轴向间隙和对丝杠进行预拉伸以补偿热伸长，因此可以获得较高的定位精度和重复定位精 度。 ?高耐用性 ?钢球滚动接触处均经硬化（HRC58～63）处理，并经精密磨削，循环体系过程纯属滚动，相对对磨损甚微，故具有较高的使用寿命和精度保持 性。 ?同步性好 ?由于运动平稳、反应灵敏、无阻滞、无滑移，用几套相同的滚珠丝杠传动系统同时传动几个相同的部件或装置，可以获得很好的同步效果。 ?高可靠性
数控滑台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 横向与纵向滑台的总重量 W 1=3000N 立柱最大重量W 2 =5000N 工作台最 大行程 L K =1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦 系数μ 0=0.2 快速进给速度 V max =8m/min 定位精度20 μm/300mm 全行程25μm重复定位精度10μm要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 1)确定滚珠丝杠副的导程 因伺服电机与丝杠直联，i=1 由表1查得 V m ax =8m/min n m ax =1440r/min 代入得，
P h ≈5.56mm 由于计算出的P h 值应取较大值圆整，因此 P h =6mm 2）确定当量转速与当量载荷 （1）各种切削方式下，丝杠转速 由表1查得 V 1=0.6 V 2 =0.8 V 3 =1 V 4 =8 代入得 n 1=100 n 2 =133 n3=167 n 4 =1333 （1）各种切削方式下，丝杠轴向载荷 由表1查得 已知W 1=3000N W 2 =5000N
代入得 （3）当量转速 由表1查得 代入得 ≈267r/min n m （2）当量载荷 代入得 F =1380N m 3）预期额定动载荷 （1）按预期工作时间估算
按表9查得：轻微冲击取 f =1.3 w 按表7查得：1～3取 =0.44 按表8查得：可靠性97%取f c =20000小时 已知：L h 代入得 C =27899N m 计算：（2）拟采用预紧滚珠丝杠副，按最大负载F max =4.5 按表10查得：中预载取 F e 代入得 取以上两种结果的最大值 =27899N C m 4）确定允许的最小螺纹底径 （1）估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤（1/3～1/4）重复定位精度 ② ≤（1/4～1/5）定位精度 : 最大轴向变形量μm
滚珠丝杠副基础知识 1. 什么是滚珠丝杠副？ 滚珠丝杠副是由丝杠，螺母，滚珠组成的机械元件。其作用是将旋转运动转变为直线运动，或逆向由直线运动变为旋转运动。丝杠、螺母之间用滚珠做滚动体。 2. （1）（2）（3）（4）（5）（6） 3. 滚珠丝杠副有哪些特点？传动效率高。(达85%—98%)。灵敏度高。（无颤动、无爬行，同步性好）。定位精度高。(可以实现无间隙传动，刚度强，温升小)。使用寿命长。（是普通滑动丝杠的 4 倍以上，磨损小，精度保持期长）。使用、润滑和维修方便、可靠。可逆向传动，不自锁。（在垂直使用或需急停时，应附加自锁或制动装置）螺纹滚道的单圆弧、双圆弧各有何特点？ 单圆弧的优点是无偏心，工艺上易获得，缺点是用于“T 类”丝杠时轴向间隙大，运动滞后，若减小间隙，滚珠接触点低，受力差，加工时磨出“油槽”，测不准节圆（滚珠或测棒与滚道圆弧不相切）。双圆弧避免了上述缺点，但工艺上难获得。4. 双圆弧滚道有什么特点？ 主要是为了便于测准节圆。 5. 滚道底部的小圆弧起什么作用？ 此小圆弧熟称“油槽”，使用中可存油及容异物，加工中起工艺作用。减少磨削径向力。 6. 什么是内循环、外循环滚珠丝杠副？它们是如何分类的？ 一般定义为：滚珠在循环中始终不脱离丝杠表面的为内循环，反之为外循环。内循环有浮动（F）与固定（G）之分，外循环有螺旋槽（L）、插管（C）和端盖（DG）之分，其中插管式又有埋入式（CM）
和凸出式（CT）之别。相对来说，内循环滚珠丝杠副的螺母安装直径可以更紧凑，因此应用也最广泛。7. 浮动内循环返向器有何特点？优点是：（1）（2）（3）（4）（5）（6）（7）（8）流球通道为立体相切对称变曲率腔，技术含量高；圆形孔工艺性好，螺母轴向距离小，外径尺寸紧凑；凸筋既定位，又铲球，起双重作用；型腔为半开空间隧道，流球顺畅，与丝杠外径不摩擦；塑料制成，成本低，吸收振动，噪音小；可在上下及圆周方向上微量浮动，经跑合后自动趋向最佳位置；有效保护丝杠主体（滚珠脱落故障时，仅返向器损坏）；直径适用范围广，还可用于双线（双头）螺纹； 缺点是：（1）不耐高温（适用范围±60℃）；（2）丝杠滚道必须一端开通才可以装配。 8.插管循环方式的特点是什么？滚珠在插管内返向平滑，传动平稳：缺点是螺母安装尺寸大，管舌处薄弱，耐磨性、抗冲击性差。不适用于螺母转速高的场合。9.端盖式循环方式的特点是什么？径向尺寸大，轴向尺寸特小，尤其适合大导程多线螺纹；缺点是滚珠易产生撞击、跳动，摩擦损失。端盖式无法进行双螺母预紧 10.螺旋槽循环方式是否应逐渐淘汰？螺旋槽式虽然安装尺寸大，工艺复杂，传动不平稳，安装槽有方向性要求（朝上）；但挡珠器可阻挡硬性异物进入螺母内，挡球可靠，适用高低温范围非常广，所以还不能淘汰，尤其多用于军工产品。 11. 双螺母预紧型滚珠丝杠副有何特点？ 浮动内循环法兰—直筒组合的垫片预紧型应用最为普遍，内循环安装外径小，组合安装方便，调整预紧力简便，使用磨损出现间隙，还可自