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滚珠丝杠螺母副的支承方式数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度，除了加强滚珠丝杠螺母副本身的刚度外，滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素：滚珠丝杠常用推力轴承支座，以提高轴向刚度(当滚珠丝杠的轴向负载很小时，也可用角接触球轴承支座)，滚珠丝杠在数控机床上的安装支承方式有以下几种。
(1)一端装推力轴承(固定一自由式)。
如图3-15所示，这种安装方式的承载能力小，轴向刚度低，只适用于短丝杠，一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。
(2)一端装推力轴承，另一端装深沟球轴承(固定一支承式)。
如图3-16所示，这种方式可用于丝杠较长的情况。
应将推力轴承远离液压马达等热源及丝杠上的常用段，以减少丝杠热变形的影响。
(3)两端装推力轴承(单推一单推式或双推一单推式)。
如图3—17所示，把推力轴承装在滚珠丝杠的两端，并施加预紧拉力，这样有助于提高刚度，但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感，轴承的寿命较两端装推力轴承及向心球轴承方式低。
(4)两端装推力轴承及深沟球轴承(固定一固定式)。
如图3-18所示，为使丝杠具有最大的刚度，它的两端可用双重支承，即推力轴承加深沟球轴承，并施加预紧拉力。
这种结构方式不能精确地预先测定预紧力，预紧力的大小是由丝杠的温度变形转化而产生的。
但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。
近年来出现一种滚珠丝杠轴承，其结构如图3-19所示。
这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承，与一般角接触球轴承相比，接触角增大到60。
，增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。
这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上，使用极为方便。
产品成对出售，而且在出厂时已经选配好内外环的厚度，装配调试时只要用螺母和端盖将内环和外环压紧，就能获得出厂时已经调整好的预紧力，使用极为方便。
数控机床各个组成部分的工作原理及结构第一节输入装置输入装置是整个数控系统的初始工作机构,它将准确可靠的接收信息介质上所记录的“工程语言"、运算及操作指令等原始数据，转为数控装置能处理的信息，并同时输送给数控装置。
输入信息的方式分手动输入和自动输入。
手动输入简单、方便但输入速度慢容易出错。
现代数控机床普遍采用自动输入,其输入形式有光电阅读机、磁带阅读机及磁盘驱动器以及无带自动输入方式.其它输入方式：1。
无带自动输入方式在高档数控机床上，设置有自动编程系统和动态模拟显示器(CRT).将这些设备通过计算机接口与机床的数控系统相连接，自动编程所编制的加工程序即可直接在机床上调用,无需经制控制介质后再另行输入。
2。
触针接触式阅读机输入方式又称为程控机头或电报机头,结构简单，阅读速度较慢,但输入可靠、价格低廉故在部分线切割机床加工中仍在用。
3。
磁带、磁盘输入方式磁带输入方式进行信息输入，其信息介质为“录音"磁带,只不过录制的不是声音，而是各种数据。
加工程序等数据信息一方面由微机内的磁盘驱动器“写入”磁盘上进行储存，另外也由磁盘驱动器进行阅读并通过微机接口输入到机床数控装置中去。
第二节数控装置数控装置是数控机床的核心,数控机床几乎所有的控制功能（进给坐标位置与速度，主轴、刀具、冷却及机床强电等多种辅助功能）都由它控制实现。
因此数控装置的发展，在很大程度上代表了数控机床的发展方向。
数控装置的作用是接收加工程序等送来的各种信息，并经处理分配后，向驱动机构发出执行的命令,在执行过程中，其驱动、检测等机构同时将有关信息反馈给数控装置，经处理后,发出新的命令。
一、数控装置的组成1、数字控制的信息1)几何信息——是指通过被加工零件的图样所获得的几何轮廓的信息。
这些信息由数控装置处理后，变为控制各进给轴的指令脉冲,最终形成刀具的移动轨迹。
几何信息的指令，由准备功能G具体规定。
2）工艺信息———通过工艺处理后所获得的各种信息。
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。
1、什么是机电一体化？机电一体化系统的功能构成和定义是什么？机电一体化是指在机构的主功能、动力功能、信息处理功能和控制功能上引进电子技术，将机械装置与电子化设计及软件结合起来所构成的系统的总称。
机电一体化系统的功能构成：机械本体、动力与驱动部分、执行机构、传感测试部分、控制及信息处理部分。
机械本体：系统所有功能元素的机械支持结构，包括机身、框架、联接等。
动力与驱动部分：按照系统控制要求，为系统提供能量和动力使系统正常运行。
执行机构：根据控制信息和指令，完成要求的动作。
传感测试部分：对系统运行中所需要的本身和外界环境的各种参数及状态进行检测，变成可识别信号，传输到信息处理单元，经过分析、处理后产生相应的控制信息。
控制及信息处理部分：将来自各传感器的检测信息和外部输入命令进行集中、储存、分析、加工，根据信息处理结果，按照一定的程序和节奏发出相应的指令控制整个系统有目的地运行。
2、简要叙述机电一体化系统的共性关键技术。
机械设计技术、计算机与信息处理技术、系统技术、自动控制技术、传感与检测技术、伺服传动技术3、试举出十例典型的机电一体化产品。
数控机床、工业机器人、发电机控制系统、全自动洗衣机、线切割机、电火花加工机床、超声波加工机、激光测量仪、自动探伤机、CT扫描诊断机、自动售货机、传真机、录音机、复印机、磁盘存储器。
4、常用的机械传动机构有哪些？各有何特点？传动机构种类：齿轮传动副、滚珠丝杠副传动系统、同步齿形带、谐波齿轮减速器、软轴传动、联轴器、滚珠花键等机构。
滚动丝杠副的特点：（1）传动效率高、摩擦损失小。
（2）定位精度高，刚度好。
（3）运动平稳，无爬行现象，传动精度高。
（4）运动具有可逆性。
（5）磨损小，使用寿命长。
（6）制造工艺复杂。
（7）不能自锁。
同步带传动的特点（1）能方便地实现较远中心距的传动；（2）工作平稳，能吸收振动；（3）不需要润滑，耐油、水、耐高温，耐腐蚀，维护保养方便；（4）强度高，厚度小，重量轻；（5）中心距要求严格，安装精度要求高；（6）制造工艺复杂，成本高。
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。
滚珠丝杠副传动系统
滚珠丝杠螺母副的特点
滚珠丝杠螺母副是一种低摩擦、高精度、高效率的机构。
滚珠丝杠螺母副其它特点如下:
1.运动极灵敏，低速时不会出现爬行；
2.可以完全消除间隙并可预紧，故有较高的轴向刚度，反向定位精度高；
3.滚珠丝杠螺母副摩擦系数小，无自锁，能实现可逆传动；
4.滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式一般分外循环和内循环两种，如图7.3所示。
预紧是指它在过盈的条件下工作，把弹性变形量控制在最小限度。
滚珠丝杠多采用双螺母调隙结构。
用双螺母加预紧力消除轴向间隙时，必须注意：预紧力不宜过大或过小，要特别减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。
双螺母调隙结构分为螺纹式、垫片式和齿差式等，如图7.4所示。
內絹环方式
图7.3滚珠丝杠螺母副
（分别点击图片进入仿真页
a.螺纹式
b.垫片式
c.齿差式
图7.4双螺母调隙结构
滚珠丝杠的主要技术参数
滚珠丝杠的主要技术参数如图7.5所示。
1）名义直径DO
滚珠丝杠的名义直径DO是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。
它是滚珠丝杠螺母副的特征尺寸。
名义直径与承载能力有直接关系，DO越大，承载能力和刚度越大。
2）基本导程Ph
导程是丝杠相对于螺母旋转一圈时，螺母上基准点的轴向位移。
导程的大小是根据机床的加工精度要求确定的。
导程过小势必使滚珠直径变小，滚珠丝杠螺母副的承载能力亦随之减小。
3）滚珠直径dO
一般取d0=0.6Ph
4）滚珠的工作圈数j和工作滚珠总数N
工作圈数j 一般取2.5〜3.5圈，而工作滚珠总数N以不大于150个为宜。
5）列数K 要求工作圈数较多的场合，可采用双列或多列式螺母的结构形式
图7.5滚珠丝杠的主要技术参数
滚珠丝杠副的标注和精度选择
滚珠丝杠螺母副按其使用范围及要求分为7个精度等级。
1级精度最高，其余依次逐级递减。
数控机床和精密机械可选用2、3级精度。
滚珠丝杠螺母副的设计计算
1）额定动载荷和额定静载荷
额定动载荷是指一批相同参数的滚珠丝杠螺母副，在n>=10r/min的相同工作条件下运转1000000转后，90%勺螺旋副（指螺纹滚道和滚动体）不发生疲劳点蚀损伤所能承受的最大轴向载荷，定义为额定动载荷Ca
额定静载荷是指把滚珠丝杠副在静态或低转速（n<=10r/min）条件下，受接触应力最大
的
滚珠和滚道接触面间产生的塑性变形量之和达到滚珠直径0.0001倍时的最大轴向载荷，定义为额定静载荷Ca0
2）滚珠丝杠副疲劳强度计算
滚珠丝杠应根据其额定动载荷选用。
滚珠丝杠的当量动载荷为：
Cm = Fm 3V L （N）
式中
Fm---轴向工作载荷（N），当载荷按单调式规律变化，各种转速使用机会相同时
Fm=（2Fmax+Fmi n）/3 ；
Fmax,Fmin---丝杠最大，最小轴向载荷（N）;
L---工作寿命，以106转为1单位，L = 60nT/106 ;
n---丝杠转速（r/min ）；
T---使用寿命（H ），对数控机床可取 T = 15000h
滚珠丝杠的支承
滚珠丝杠的主要载荷是轴向载荷， 而径向载荷主要是卧式丝杠的自重。
其两端支承的配
置情况分为一端固定一端自由、两端固定和一端固定一端浮动，如图
7.6所示。
a ） 一端固定一端自由
b ）两端固定
c ） 一端固定一端浮动
a ） 所示是一端固定一端自由的支承形式。
其特点是结构简单，轴向刚度低，适用于短丝 杠
及垂直布置丝杠，一般用于数控机床的调整环节和升降台式数控铳床的垂直坐标轴。
b ）
所示是一端固定一端浮动的支
承形式，丝杠轴向刚度与
a ）形式相同，丝杠受热后有
膨胀伸长的余地，需保证螺母与两支承同轴。
这种形式的配置结构较复杂，工艺较困难，适用于
较长丝杠或卧式丝杠。
c ）
所示是两端固定的
支承形式，丝杠的轴向刚度约为一端固定形式的
4倍，可预拉伸,
这样既可对滚珠丝杠施加预紧力，又可使丝杠受热变形得到补偿，保持恒定预紧力，但结构工艺
LJ
(c)
图7.6滚珠丝杠的支承配置
都较复杂，适用于长丝杠。
滚珠丝杠所用轴承为接触角为60 度的角接触球轴承和滚针- 推力圆柱滚子组合轴承
滚珠丝杠螺母副的选择步骤
1.计算最大的工作载荷；
2.计算最大动载荷，对于静态或低速运转的滚珠丝杠，还需考虑最大静载荷是否充分地
超过了滚珠丝杠的工作载荷；
3.验算刚度；
4.压杆稳定性核算。
