滚珠丝杠的安装(支撑)方式

一目了然的滚珠丝杆的基础入门知识滚珠丝杠的应用滚珠丝杠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。

滚珠丝杠机构的结构如果将滚珠丝杠机构沿纵向剖开,可以看到它主要由丝杠、螺母、滚珠、滚珠回流管防尘等组成。

在图13-4中,各部分结构的作用如下:丝杠属于转动部件,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。

丝杠具有很高的硬度,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。

丝杠一般与驱动部件连接在一起,丝杠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杠相联传动比为1;也可以通过其他的传动环节使电机输出轴与丝杠相连,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杠类似的半圆形滚道,而且设计有供滚珠循环运动的回流管,螺母是滚珠丝杠机构的重要部件,滚珠丝杠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。

由于滚珠丝杠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,可能会使滚珠丝杠运动副严重磨损,降低机构的运动精度及使用寿命,甚至使丝杠或其他部件发生损坏,因此必须对丝杠螺母进行密封,防止污染物进入螺母4 滚珠在滚珠丝杠机构中,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。

(5) 油孔滚珠丝杠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。

滚珠丝杠副作为关键‎的滚动传动‎元件，被广泛应用‎于各种需要‎定位或传动‎的机构中，对机构的性‎能举足轻重‎。

在实际应用‎中，滚珠丝杠副的安装方‎式的选择，同样会影响‎整个机构的‎工作效果，根据具体应‎用情况的不‎同，滚珠丝杠副的安装可‎以有多种不‎同的方式。

不同的安装‎方式（即支承形式‎）都有其各自‎的特点，选取时，既要考虑实际‎工作要求（定位精度、传动速度、扭矩和推力‎情况等），又要结合滚‎珠丝杠副型‎号规格的选‎择（涉及内容较‎多，详情请参阅‎本站滚珠丝‎杠副类别的‎相关内容），只有两者综‎合考虑合理‎搭配，才能实现最‎佳效果，发挥滚珠丝‎杠副的最大‎价值。

滚珠丝杠副‎的安装方式‎一般叫做滚‎珠丝杠副的‎支承形式，通常有两大‎类（丝杠旋转类‎和螺母旋转‎类）共五种典型‎的支承形式‎，支承形式不‎同，所容许的轴向载荷‎和容许的回‎转转速也有‎所不同，应根据工况‎适当选择。

具体如下，为便于评估‎，丝杠旋转类‎每种支承形‎式后面给出‎表征其稳定‎性的“稳定性系数‎K2”，K2越大表‎示该形式越稳定，螺母旋转类‎因受力模型‎不同，校验体系也‎不同，不能模型化‎比较。

一、丝杠旋转类‎1、“固定—固定”型：K2=4适用于高转‎速、高精度的场‎合。

该形式两端‎分别分别由‎一对轴承约‎束轴向和径‎向自由度，负荷由两组‎轴承副共同‎承担。

也可以使两‎端的轴承副‎承受反向预拉伸力‎，从而提高传‎动刚度。

在定位要求‎很高的场合‎，甚至可以根‎据受力情况‎和丝杠热变‎形趋势精确‎设定目标行‎程补偿量，进一步提高‎定位精度。

“固定—固定”型有时也被‎片面地叫做‎“双推－双推”，实际上由于‎径向力的存‎在几乎很少‎能用两个推‎力轴承作为‎固定端。

由于此形式‎结构较复杂‎，调整较难，因此一般仅‎在定位要求‎很高时采用‎。

2、“固定—游动”型：K2=2适用于中转‎速、高精度的场‎合。

该形式一端‎由一对轴承‎约束轴向和‎径向自由度‎，另一端由单‎个轴承约束‎径向自由度‎，负荷由一对‎轴承副承担‎，游动的单个轴承能‎防止悬臂挠‎度，并消化由热‎变形产生的‎应力。

滚珠丝杠的安装及空隙调节方法文稿归稿存档编号：[KKUY-KKIO69-OTM243-OLUI129-G00I-FDQS58-【文章摘自：机械设备论坛】滚珠丝杠副是在丝杠和螺母之间以滚珠为滚动体的螺旋传动元件，它是一种精密、高效率、高刚度、高寿命且节能省电的先进传动元件，可将电动机的旋转运动转化为工作台的直线运动,因此广泛应用在机械制造，特别是数控机床及加工中心上，为主机的高效高速化提供了良好的条件。

随着数控机床和加工中心工作精度要求的日益提高，滚珠丝杠副的高精度化成为发展的必然趋势，在主机上的安装精度也逐渐成为装配中的突出问题，为了达到机床坐标位置精度的要求，减少丝杠绕度，防止径向和偏置载荷，减少丝杠轴系各环节的升温与热变形，最大限度的减轻伺服电机的传动扭矩并提高机床连续工作的可靠性，就必须提高滚珠丝杠副在机床上的安装精度。

滚珠丝杠副常用的安装方式通常有以下几种：双推-自由方式；双推-支承方式；双推-双推方式。

大型卧式加工中心，是具有高性能、高刚性和高精度的机电一体化的高效加工设备，是加工各类高精度传动箱体零件及其他大型模具的理想加工设备。

它的三个坐标方向均采用伺服电机带动滚动丝杠传动，三个坐标方向，即X、Y、Z的工作行程较大。

由于滚珠丝杠副的结构特点，使主机上三个方向的滚珠丝杠副的安装变得特别关键。

按照传统的工艺方法，安装滚珠丝杠一直沿用芯棒和定位套将两端支承轴承座及中间丝母座连接在一起校正、用百分表将芯棒轴线与机床导轨找正平行并令芯棒传动自如轻快的方法。

这种安装方法在三个坐标方向行程较小的小型数控机床和加工中心上应用较方便。

由于芯棒与定位套、定位套与两端支承的轴承孔以及中间的丝母座孔存在着配合间隙，往往使安装后的支承轴承孔和丝母座孔的同轴度误差较大，造成丝杠绕度增大、径向偏置载荷增加、引起丝杠轴系各环节的温度升高、热变形变大和传动扭矩增大等一系列严重后果，导致伺服电机超载、过热，伺服系统报警，影响机床的正常运行。

直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整教学设计教学文本目录（一）教学任务分析------------2(二) 教师情况分析-----------2 一、教学目标设计（三）学生情况分析---------2（四）教学资源分析-------3（五）教学目标设定-----5（一）知识内容设计------------6 二、教学内容设计（二）技能内容设计----------8（三）情感内容设计--------9（四）重点难点突破------9（一）教学方法设计------------11 三、教学过程设计（二）学习方法设计----------12（三）教学过程设计--------13（一）课堂教学反馈设计--------16 四、教学评价设计（二）学生学习评价设计------16（三）教学效果总评设计----17 附件：学材设计---------------------------------19数控铣床装调与维修比赛项目任务五：直线导轨、滚珠丝杠的装配与调整一、教学目标设计（一）教学任务分析《数控机床装调维修工》国家职业标准明确提出：数控机床机械功能部件的装配与调整是该工种必备技能。

由于直线导轨、滚珠丝杠具有传动效率高、摩擦阻力小、灵敏度高、定位精度高、精度保持性好等特点，所以广泛应用于现代机械传动系统。

因此，直线导轨、滚珠丝杠的安装与调整被设置为数控机床装调维修专业的典型教学任务，该任务符合岗位职业能力要求，使教学真正做到了“学以致用”。

（二）教师情况分析担任该任务教学的老师，是一位具有22年教龄的高级实习指导教师、高级技师，具备扎实的数控维修专业理论基础和娴熟的操作技能。

该教师长期工作在教学一线，了解中职学生特点，熟知技能形成规律，掌握现代教学理论并能够在教学实践中根据教学实际情况合理应用。

通过分析，该教师完全具备讲授该任务的水平。

（三）学生情况分析本任务的教学对象是中职数控机床装配与维修专业二年级一班的40名学生。

一、滚珠丝杠特点1、所需扭矩小滚珠丝杠是滚珠丝杠与螺母间的螺纹沟槽做滚动运动，因此摩擦力小，驱动扭矩仅为滑动丝杠的1/3以下。

如图所示图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）2扭矩计算（1）水平推力转换为驱动扭矩T：驱动扭矩Fa：导向面的摩擦阻力Fa=μ×mgμ：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）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）3驱动扭矩的计算实例用有效直径是：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）滚珠丝杠驱动（导轨0.003，丝杠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）滑动丝杠驱动（导轨0.003，丝杠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4 能微量进给滚珠丝杠由于滚动运动，起动扭矩极小，不产生如滑动运动中晚出现的蠕动现象，所以能进行正确的微量进给。

图4是让滚珠丝杠每1行进给0.1μm时的移动量。

（导向面使用的是LM导轨）图4 进给0.1μm的移动量数据5 无游隙高刚性因对滚珠丝杠施加预压，使轴向间隙为0以下，从而获得高刚性。

在图5中，如往（+）方向上施加轴向负荷，工作台（+）侧位移。

反之，往（—）方向上施加轴向负荷，工作台向（—）侧位移。

数控机床作业答案作业1：1.简述国际数控机床经历的三个阶段及发展过程。

答：第一阶段：20世纪20年代前，天轴集中传动机床。

以蒸汽机或直流发电机——电动机组集中提供动力，天轴传动，塔轮变速，单机不能独立工作。

第二阶段： 20世纪20年代后，多电机(交流电机)驱动，齿轮变速机床。

机、电、气、液技术结合，出现了以加工汽车零部件为代表的组合机床及其自动线，使大批大量生产的自动化水平在20世纪60年代达到了顶峰。

第三阶段： 20世纪50年代后，数字控制与信息化机床。

计算机和电子技术与机械加工过程的联系，机械传动凸轮控制——伺服驱动数字控制，加工中心——工艺集成2.根据GB/T15375-1994规定确定机床CA6180、XKA5032A、TH5660A型号类型含义。

CA6180 C 车床（类代号）A 结构特性代号6 组代号（落地及卧式车床）1 系代号（普通落地及卧式车床）80 主参数（最大加工件回转直径800mm）XKA5032A X 铣床（类代号）K 数控（通用特性代号）A （结构特性代号）50 立式升降台铣床（组系代号）32 工作台面宽度320mm（主参数）A 第一次重大改进（重大改进序号）TH5660A T 镗床H 自动换刀5 立式镗床级6 普通工作台60 工作台面宽度600mmA 第一次重大改进作业2：1．机床由哪几部分组成？答：数控机床由1）动力源、2）传动系统、3）支撑件、4）工作部件、5）控制系统、6）冷却系统、7）润滑系统、8）其他装置：如排屑装置，自动测量装置等几部分组成。

2．车床的功能与特点是什么？在普通车床中能否实现二维插补曲线轮廓的加工？答：1）车床是回转体加工机床，其功能与特点：①除可加工各类回转表面及端面外，还可加工平面、孔、螺纹等。

②加工零件一般呈轴、套、盘、筒状。

③常用刀具主要是各种车刀，孔加工刀具，螺纹刀具等。

2）在普通车床中不能实现二维插补曲线轮廓的加工。

因无数控系统控制刀具沿各坐标轴移动相应位移、达到要求的位置与速度，形成X、Z两直线轴联动、插补。

丝杆的固定
丝杆的固定方式主要有以下几种：
1. 双推一自由方式：丝杠一端固定，一端自由。

固定端轴承同时承受轴向力和径向力。

这种支承方式用于行程小的短丝杠。

2. 双推一支承方式：丝杠一端固定，另一端支承。

固定端轴承同时承受轴向力和径向力；支承端轴承只承受径向力，而且能作微量的轴向浮动，可以避免或减少丝杠因自重而出现的弯曲。

同时丝杠热变形可以自由地向一端伸长。

3. 双推一双推方式：丝杠两端均固定。

这种支承方式可以对丝杠施加适当的预拉力，提高国产滚珠丝杠支承刚度，可以部分补偿丝杠的热变形。

另外还有采用固定、螺母旋转的传动方式，此时，螺母一边转动、一边沿固定的丝杠作轴向移动：由于国产滚珠丝杠不动，可避免受临界转速的限制，避免了细长滚珠丝杠高速运转时出现的种种问题。

以上信息仅供参考，如有需要，建议咨询专业技术人员。

滚珠丝杠BTK3206-2.6 安装方法 固定-支撑方式直径32mm ，导程6mm负荷m=1000KG 行程I=850mm加速时间0.2s 减速时间0.2s 最大速度 v=0.03m/s导向面阻力f=20N挫曲载荷安装相关系数2η=20安装间距la=950mmS 丝杠轴沟槽谷径d1=27.2mmP2=4412210ad l η∙⨯=121299.3>>15000N 可安全使用容许拉伸压缩载荷p2=2111685821.44d N ⨯=>>15000N配型螺母基本额定负荷Ca ＝19.8kN ，容许轴向载荷，加速减速时有冲击，静安全系数20max 53.8269002s C a KN Fa N f ===>>15000N工作寿命平均载荷额定寿命每分钟平均转数工作寿命满足15000小时的希望寿命。

驱动马达的选择初选电机型号为西门子1FK6100－6AF71型伺服电机旋转速度按设计要求为3000rpm所需扭矩由外部负荷引起的摩擦扭矩为上升等速时下降等速时加速时，丝杠轴全长的惯性力矩角加速度则得加速所需扭矩为因此，所需扭矩如下：上升加速时上升等速时上升减速时下降加速时下降等速时下降减速时因为加、减速运行时间为0.2s，一次完整运动中的上升、下降等速运行时间估计各为为1200s，所以得有效扭矩所以得出所需最大力矩为，有效扭矩为，有效扭矩15000N.mm。

乘以安全系数1.5，放大所需最大力矩为15000N mm1FK6100－6AF71型伺服电机的最大扭矩为55，额定扭矩为20000，符合要求。

联轴器的选择联轴器的型号根据日本三木联轴器的产品信息，综合工作条件、所需性能和经济性等方面的考量，选择SFS－09S－15M－38M型金属板簧联轴器。

表3.2.2 三木SFS系列联轴器详细参数联轴器的校核联轴器的理论扭矩计算扭矩由表3.2得许用扭矩[T]＝180，许用转速[n]＝15000rpm 所以得所选型号满足工作要求。

滚珠丝杠基础知识(上)来源: 微小型轴承网 2006-4-19 8:52:001 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LULu=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 pE3-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66 行程补偿值C6.1 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=L1-2LeL1-螺纹全长Le-余程Le见表66.2 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0.000 1倍的钢球直径的永久变形时，所能承受的最大轴向载荷。