滚珠丝杆的基础入门
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。油孔供加润滑
油。
2.滚珠丝杠机构的工作原理
滚珠丝杠机构的工作原理与螺母和螺杆之间的传动原理基本相同。当丝杠能够转动而螺母不能转动时,转动丝杠,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
3.滾珠丝杠机构的类型
根据加工制造方法及精度的区别,目前市场上的滚珠丝杠机构主要有以下两种类型
磨制滚珠丝杠
轧制滚珠丝杠
磨制滚珠丝杠是用精密磨削方法加工出来的,精度更高,但制造成本较高,因而价格也更贵，一般非标选择轧制滚珠丝杠
按滚珠循环方式区
内循环与外循环的选择一般按尺寸安装大小选择。尺寸位置过小选择内循环。如果没有安装尺寸问题建议选择外循环
第四节滚珠丝杠的安装方式
丝杠轴安装方式:；
固定——支撑；
固定——固定；
支撑-- ----支撑
固定--- ---自由
所谓“固定”支承就是指采用一对角接触球轴承支承,使丝杠端部在轴向、径向均受约束
所谓“支承”也称为简支支承,就是采用深沟球轴承,只在径向提供约束,在轴向则是自由的而不施加限制,当丝杠因为热变形而有微量伸长时,丝杠端部可以作微量的轴向浮动所谓“自由”支承就是指丝杠端部没有支承结构,呈悬空状态
(1)一端固定一端支承
滚珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式,滚
珠丝杠机构最典型、最常用的安装方式为通常所说的一端固定一端支承安装方式。
（A）一端支撑一端固定
应用场合
该方式适用于中等速度、刚度及精度都较高的场合,也适用于长丝杠、卧式丝杠。
(2)两端固定
两端固定安装方式就是在丝杠的两端均采用两只角接触球轴承支承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。
这种安装方式下丝杠与轴承间无轴向间隙,两端轴承都能够施加预压,经预压调整后,丝杠的轴向刚度比一端固定一端支承安装方式约高4倍,且无压杆稳定性问题,固有频率也比一端固定一端支承安装方式髙,因而丝杠的临界转速大幅提高。但这种安装方式也有缺点如结构复杂、对丝杠的热变形伸长较为敏感等合：
试用的场合：
适用在高转速高精度上
B两端固定
（3）两端支承
两端支承安装方式就是在丝杠两端均采用深沟球轴承支承,两端轴承均只在径向对丝杠施加限制,轴向未限制。
(C)两端支撑
应用场合:
该方式结构简单,属于一般的简单安装方式,适用于中等速度、刚度与精度都要求不高的一般场合。
(4)一端固定一端自由
端固定一端自由安装方式表示丝杠的一端釆用固定端支撑单元,另一端则让其悬空,处于自由状态。
(D)一端固定一端自由
这种安装方式在固定端同样采用两只角接触球轴承,使丝杠在轴向、径向均受约束,分别用锁紧螺母和轴承端盖将轴承内环和外环压紧。丝杠另一端是完全自由的,不施加任何支承结构。
应用场合:
该方式结构简单,轴向刚度与临界转速低,丝杠稳定性差,一般只用于丝杠长度较短转速较低的场合,如垂直布置的丝杠。如果采用这种支承方式,为了保证机构的工作精度,设计时应尽可能使丝杠在拉伸状态下工作,也就是使丝杠自由端在下方、固定端在上方,依靠丝杠及负载的重量使丝杠处于拉伸状态。
滚珠丝杠的特点
(1)驱动扭矩小
由于滚珠丝杠机构运行时滚珠沿丝杠与螺母共同组成的螺旋滚道作滚动运动,运动阻力极小,驱动扭矩仅为螺纹丝杠机构的1/3以下,只需要很小的驱动功率。
(2)运动可逆
滚珠丝杠机构不仅可以将丝杠的旋转运动转换为螺母(及负载滑块)的直线运动,也可以很容易地将螺母的直线运动转换为丝杠的旋转运动。因此丝杠在竖直方向使用时,应增加制动装置。
(3)高精度
滚珠丝杠机构在加工、组装、检测等环节都经过严格的控制,属于高精度的传动机构,加上运行时发热较少,可以实现很高的传动精度,使负载精确定位。
4能微量进给
由于滚珠丝杠机构中的滚珠为滚动运动方式,启动扭矩极小,不会出现如滑动运动中容易出现的低速蠕动或爬行现象,所以能实现高精度微量进给,最小进给量可达0.1pm
5高刚性
如果滚珠丝杠机构存在轴向间隙,当改变轴向负载的方向时,上述轴向间隙就成为负载运动误差的重要来源。通过对滚珠丝杠机构施加预压,可以使上述轴向间隙为零或零以下(负间隙),从而获得高刚性,提高机构在负载状态下的运动精度
(6)能高速进给
由于滚珠丝杠机构可以制造成较大的导程,传动效率高,发热低,因而能实现高速进给。在保证低于滚珠丝杠机构临界转速的前提下,大导程滚珠丝杠副可以实现100m/min甚至更高的进给速度
(7)传动效率高
通常在螺纹丝杠机构中仅能够达到20%~40%的机械传动效率,而滚珠丝杠机构可以获得很高的机械传动效率,最高可以达到98%
(8)使用寿命长
滾珠丝杠机构中螺母及丝杠的硬度均达到HRC8~HRC62,滚珠硬度达到HRC62HRC66,而且采用滚动的相对运动方式,几乎在没有磨损的状态下运行,因而可以达到较长的使用寿命
滚珠丝杠机构的缺点为价格较贵,但由于具有上述一系列的突出优点,能够在自动机械的各种场合实现所需要的精密传动因而仍然在工程上得到了极广泛的应用
丝杠端部设计
丝杠端部的形状是根据丝杠两端的支撑结构形式及传动结构形式来设计的,当确定丝杠端部的支撑结构形式及传动结构形式后,丝杠端部的形状设计就可以确定了。支撑结构决定丝杠与轴承之间的配合结构,传动结构决定丝杠如何与电机输出轴连接。
例如电机通过联轴器直接驱动丝杠时,丝杠端部就必须设计为光轴的形式;如果电机通过齿轮或同步带轮驱动丝杠,则丝杠端部就必须设计键槽结构;如果丝杠端部采用支撑端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带弹性挡圈安装沟槽的结构;如果丝杠端部采用固定端支撑单元,则丝杠端部就必须设计为带锁紧螺纹的结构.图ABC为常用的几种丝杠端部形状。
(A)
为典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。光轴部分用于与弹性联轴器装配在起,再通过联轴器与电机输出轴连接
(B)
(b)为典型的丝杠支撑端端部形状,用于安装支撑端支撑单元。端部装人轴承孔后,用弹性挡圈将轴承轴向定位,丝杠端部与轴承一起可以在轴承座内作轴向移动。
(C)
也属于典型的丝杠固定端端部形状,用于安装固定端支撑单元。端部带键槽部分用于连接装配同步带轮或齿轮
滚珠丝杠机构的装配附件及其选型
在使用滚珠丝杠机构时,除向制造商订购所需要的滚珠螺母及丝杠外,根据滚珠丝杠机构的安装方式,还需要订购以下装配附件:
丝杠支撑单元
锁紧螺母
螺母支座
丝杠支撢单元
在攴撑单元中,制造商将轴承座、轴承、锁紧螺母、调整环、密封圈等零部件集成到起,并完成了装配与调整,用户订购回来后直接与丝杠进行装配调试即可使用。通常情况下都采用直接订购的方式,简化设计与制造。关于支撑单元的形式及订购方法见前面的介绍.
如果自行设计加工支撑单元,则需要订购轴承、锁紧螺母.
2.锁紧螺母
锁紧螺母的作用为对丝杠与轴承进行轴向固定。为了保证锁紧螺母在滚珠丝杠运行过程中不致松动,在锁紧螺母上还设计了紧定螺钉及保护垫片,以获得完全没有松弛的固定图13-17
图13-17典型的锁紧螺母结构示意图
一锁紧螺母;2-保护垫片;3一紧定螺钉
螺母支座
螺母支座用于连接滚珠螺母与负载滑块(即工作台),如图13-18所示。将滚珠螺母直接用螺钉连接在螺母支座上,然后将负载滑块用螺钉直接固定在螺母支座上方平面的螺纹孔中即可,安裝简单,只要使用螺钉就可以完成装配,简化设计与制造,同时使机构具有较低的安装高度结构非常紧凑（螺母支座图13-18）
图13-18螺母支座的结构及使用方法
—滚珠螺母:2—螺母支座
滚珠丝杠机构在装配时需要进行精确的位置调整,所以螺母支座与滚珠螺母的装配孔一般都设计有约0.4mm的间隙,供装配调试时调整滚珠螺母的位置用。
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，
滚珠丝杠的安装（支撑）方式 滚珠丝杠的安装（支撑）方式2015-06-12引言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，同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。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，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。具体如下文所述： 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”型，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。“固定—游动”型有时也被片面 地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用 广泛。3、“支承—支承”型：K2=1 适用于中转速，中精度的场合。该形式两端分别设一个轴承，分别承受径向力和单方向的轴向力，随负荷方向的变化，分别由两个轴承单独承担某一方向的力。由于支承点随受
滚珠丝杠选型 滚珠丝杠选型 在滚珠丝杠的选型计算时:需要对其承载力进行计算，承载力的计算包括强度计算、刚 度校核、稳定性校核及临界转速校核。机构的运行的最大速度为:，选择滚珠丝杠的导程为:5mm; 100mm/s,6m/min滚珠丝杠导程的选取方法: (1)设传动比为，丝杠的导程为(mm)，执行部件的最高速度为:， uPV,6m/minhmax V1000maxn则丝杠的最高转速为:(r/min); ,nmaxmaxPh设伺服电机的最高转速为:;额定转速为:(经验值)，n,3000(r/min)n,2000(r/min)dmax nmaxu,则传动比为:; ndmax 1000V1000，6max所以丝杠的最高转速n,,,1200(r/min); maxP5h n1200maxu传动比为:,,,0.4; n3000dmax (1)强度计算 3FffmLmH，，滚珠丝杠的当量动载荷: CN,mfa 60nT式中:L—寿命，单位:百万转,; L,610 1000，vsn,其中: (r/min); t v:最大切削条件下的进给速度(m/min);; v,6m/nmiss :丝杠螺距 (mm); t :寿命时间，取10000-15000小时; ; TT,15000(h) :轴向平均载荷(N)或者最大工作载荷; Fm (这是根据该机构的承载力的估算值); F,320Nm f--精度系数，1、2、3级丝杠f,1;4、5、6级丝杠f,1; aaa
(等级越小，对精度的要求越高); ff--运转系数，=1.0-1.5,一般取1.2; ww f——硬度系数。(设滚珠丝杠最硬的时候的值,); HRC,60f,1HH f,1(1，2，3的滚珠丝杠); a f,1.2 ;(这里根据实际情况选取滚珠丝杠的精度为:2级); w ; tmm,5 100010006，，vsnr,,,1200(/min); t5 6060120015000nT，，; L,,,1080(百万转)661010 带入动载荷计算公式: 33Fff32010801.21，，，mLwH ; CN,,=3939.8mf1a 从滚珠丝杠系列表中找出额定动载荷大于当量动载荷，并与其相近值，同时考虑刚度CCam要求，初选滚珠丝杠副的型号和有关参数。 滚珠丝杠有两种类型:(1)外循环插管式垫片预紧导珠管埋入型滚珠丝杠(CDM 型); (2)外循环插管式导珠管凸出型滚珠丝杠副(HJG型); 初选滚珠丝杠的型号为: (1)滚珠丝杠副型号:CDM2005-2.5;;外径:D=56mm;公称直径:; d,20mmC,8451Na (2)滚珠丝杠副型号:HJG2005-2.5;;外径:D=56mm;公称直径:; d,20mmC,8630Na (2)刚度验算 滚珠丝杠在轴向载荷的作用下将伸长或缩短，从《材料力学》中得知，滚珠丝杠在轴 向载荷的作用下引起单个螺距t的变化量: Ftm,,()mm tEA 式中:—丝杠螺距(mm);; t,5mmt F —轴向载荷(N);; F,320Nmm
理论上应该先选丝杠再选电机的，既然电机已经选完了，那就大致按以下步骤选丝杠吧： 1---以负载确定直径。电机性能参数中有输出扭矩，如果还带减速器也要算进去（考虑效率），计算一下实际工况中需要多大推力，滚珠丝杠样本（跟厂家要）有负载参数（即推力参数，一般标示为动负荷和静负荷，看前者即可），选择滚珠丝杠的公称直径。 2---以直线速度和旋转速度确定滚珠丝杠导程。电机确定了就知道输出转速，考虑一下你需要的最大直线速度，把电机转速（如果带减速器再除以减速比）乘以丝杠导程的值就是直线速度，该值大于需要值即可。 3---以实际需要确定确定滚珠丝杠长度（总长=工作行程+螺母长度+安全余量+安装长度+连接长度+余量。如果增加了防护，比如护套，需要把护套的伸缩比值（一般是1：8，即护套的最大伸长量除以8）考虑进去。 4---以实际需要确定滚珠丝杠精度。一般机械选C7以下即可，数控机床类选C5的比较多（对应国内标准一般是P5~P4和P4~P3级，具体参看样本）。 5---以安装条件和尺寸结构等确定滚珠丝杠螺母形式（螺母有很多结构，不同的螺母结构尺寸略有不同，视情况选择，建议不要选太特殊的，万一出点毛病维修换件无门）。 6---询问所选产品厂家的价格、付款条件和交货时间。这一点设计人员不要以为就是采购的事，事实上很多厂家（进口国产一个样）的产品样本上有的型号它根本就不生产或者不接小额订单，印上去大概是为了显示我是大厂，无所不能造。别等你选完了出完图了其他件按这个型号开始做配件了去购买的时候人家告诉你这个型号交货期需要3、4个月就完蛋了。 7---选择确定安装方式（端部）。这个安装件可以自己设计，也可以买现成的，有标准安装座可选。自己设计注意受力状态，轴承最好选择7000或3000系列的，因为丝杠工作时主要受轴向力，径向受力要尽力避免。 8---考虑导向件和安装能力。推荐和滚珠丝杠配套的导向件选择滚珠直线导轨，当然直线轴和直线轴承的搭配是相对经济的选择。 9---根据以上已确定条件绘出滚珠丝杠图纸（主要是端部安装尺寸，这个要详细，要提供形位尺寸和公差）。 DN值：D：滚珠丝杠副的公称直径，也为滚珠中心处的直径（mm）; N：滚珠丝杠副的极限转速（rpm） DN值得限制不是直径越小则转速越高，因为首先确定的进给速度，当通过进给速度计算的丝杠转速太高可通过增加导程以降低转速，来满足DN值要求， 滚珠丝杠规格型号选型 1、确定定位精度 2、通过马达及对速度的要求来确定丝杠导程 3、查看螺母尺寸确定行程及相关丝杠轴端数据 4、通过负载及速度分布（加减速）来确定平均轴向力和转速 5、通过平均轴向力确定预压力 6、预期寿命，轴向负荷，转速确定动额定负荷 7、基本动额定负荷，导程，临界转速，DmN值限制确定丝杠外径及螺母形式 8、外径，螺母，预压，负荷确定刚性（机台设计） 9、环境温度，螺母总长确定热变及累积导程 10、丝杠刚性，热变位确定预拉力 11、机床最高速度，温升时间，丝杠规格确定马达驱动扭矩及规格
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： T1：等速驱动扭矩kgf.mm；：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 】；：丝杠导程mm；：进给丝杠的正效率。 J:【J=Jm+Jg1+(N1/N2)】 若采用普通感应电机，功率根据以下公式计算：
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，
滚珠丝杠副的安装与使用 一、润滑 为使滚珠丝杠副能充分发挥机能，在其工作状态下，必须润滑，润滑方式主要有以下两种： 润滑脂 润滑脂的给脂量一般是螺母内部空间容积的1/3，我厂滚珠丝杠副出厂时在螺母内部已加注GB7324-94 2#锂基润滑脂； 润滑油 润滑油的给油量标准如表16所示，但是随行程、润滑油的种类、使用条件（热抑制量）等的不同而有所变化。请注意使用。 表16 润滑油的给油量标准（间隔3分钟） 轴颈(mm) 给油量(cc) 4～8 0.03 10～14 0.05 15～18 0.07 20～25 0.10 28～32 0.15 36～40 0.25 45～50 0.30 55～63 0.40 70～100 0.50 100～160 0.60 二、防尘 滚珠丝杠副与滚动轴承一样，如果污物及异物进入就很快使它磨耗，成为破损的原因。因此，考虑有污物异物（切削碎削）进入时，必须采用防尘装置（折皱保护罩、丝杠护套等），
将丝杠轴完全保护起来。 另外，如没有异物，但有浮尘时可在滚珠螺母两端增加防尘圈，请用户根据需要按编号规则选定合适规格型号。 三、使用 滚珠丝杠副在使用时应注意以下事项： 滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时要在行程两端配置限位，以避免螺母越程脱离丝杠轴而使滚珠脱落。如螺母脱离丝杠轴或滚珠脱落，请与我厂联络。 滚珠丝杠副由于传动效率高，不能自锁，在用于垂直方向传动时，如部件重量未加平衡，必须防止传动停止或电机失电后，因部件自重而产生的逆传动。防逆传动方法可用蜗轮蜗杆传动、液压式电器制动器及超越离合器等。如需超越离合器，我厂可为用户设计并生产制造。 四、安装 滚珠丝杠副在安装时应注意以下事项： 滚珠丝杠副仅用于承受轴向负荷。径向力、弯矩会使滚珠丝杠副产生附加表面接触应力等不良负荷，从而可能造成丝杠的永久性损坏。因此，滚珠丝杠副安装到机床时应注意： ·丝杠的轴线必须和与之配套导轨的轴线平行，机床的两端轴承座与螺母座必须三点成一线。 ·安装螺母时，尽量靠近支撑轴承； ·同样安装支撑轴承时，尽量靠近螺母安装部位。 滚珠丝杠副安装到机床时，请不要把螺母从丝杠轴上卸下来。如必须卸下来时，要使用辅助套，否则装卸时滚珠有可能脱落。螺母装卸时应注意下列几点： ·辅助套外径应小于丝杠底径0.1～0.2mm. ·辅助套在使用中必须靠紧丝杠螺纹轴肩。
滚珠丝杆安装方式 伺服或步进电机连接滚珠丝杆，这在自动化机器里面是常见的一种结构，运动方式是将圆周转动变为直线运动。一般CNC拖板和一些精密直工作台大都是由伺服或步进电机驱动。但是这个简单的驱动，机构非常简单，主要部件为：电机、丝杆、丝杆锁紧螺母轴承座、轴承等等。但是一般丝杆均为往复式工作，要求精度非常高，有的重复精度高达0.001mm. 高精度的机构，同样要有合理的结构设计，我在这里分享一下本人的一部分经验。 一个垂直高速往复动作的钻主轴拖板，积算式运动方式。要求深度精度为0.005mm. 零件选用：P4级2504滚珠丝杆、7003C/DB角接触轴承、弹性连轴器、步进电机。 关键的这里有一个超级贵的零件------7003C/DB角接触轴承。本轴承尺寸17*35*20（单个为10），成对安装，价格为800元1对。 背靠背角接触轴承能够承受来自二个轴向方向的力，同时能够承受高速旋转和一定的径向力，因此在滚珠丝杆上是很常见一种轴承。角接触轴承的安装方式是很讲究的，不同的安装方向，所承受的力和刚性也不一样的。因此这在设计选型和安装时要特别注意。关于角接触轴承的安装和注意事项，可以上网查找一下轴承厂家的资料。 下图是基本结构: 此主题相关图片如下，点击图片看大图： 7003C/DB角接触轴承是可以调的，精度可以达到0.001mm.精度等级大于P4级。 背靠背安装方式，丝杆的另一端为悬空，如果要另一端装轴承，那么就应该安装7003CT 的轴承，CT尾号表示为串联装。串联装轴承只能承受一个方向的力。 我上述的机器为钻孔机。垂直下降，钻不锈钢，加工精度深度要求为0.01，而本机的实际精度为0.005。丝杆行程100mm，步进电机速度400转左右。
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。 另外，两端轴承孔与中间丝母座孔的实际差值无法准确测量，从而影响进一步的精确调整。对于三个坐标方向行程较大的数控机床和加工中心，由于所需芯棒多在1500mm以上，加工困难，不易保证精度，因此无法采用芯棒与定位套配合的找正方法进行滚珠丝杠副的安装。 在生产某型卧式加工中心时，由于机床的三个坐标行程较大，采用传统工艺方法安装的过程中，由于两端轴承孔与中间丝母座孔同轴度超差，造成滚珠丝杠径向和偏置载荷增加，经常出现伺服电机超载、过热，伺服系统报警等现象，使机床无法连续运行，同时严重影响滚珠丝杆的使用寿命和传动精度，缩短了主机的维修周期。 利用其他装配方法，如采用移动滑鞍，缩短丝母座与轴承座的距离，将丝母座与两端轴承座分别找正的方法，由于需要两段分别找正，加上检棒和检套的配合间隙，实际应用效果也不理想，同样存在上述问题。 通过对该产品的现场技术攻关，经过多次反复的摸索与生产验证，总结出一条比较可靠的装配工艺方法。
滚珠丝杠副参数计算与选用1、计算步骤
2、确定滚珠丝杠导程Ph 根据工作台最高移动速度Vmax , 电机最高转速nmax, 传动比等确定Ph。按下式计算，取较大圆整值。
Ph=(电机与滚珠丝杠副直联时，i=1) 3、滚珠丝杠副载荷及转速计算 这里的载荷及转速，是指滚珠丝杠的当量载荷Fm与当量转速nm。滚珠丝杠副在n1、n2、n3······nn转速下，各转速工作时间占总时间的百分比t1%、t2%、t3%······tn%，所受载荷分别是F1、F2、F3······Fn。 当负荷与转速接近正比变化时，各种转速使用机会均等，可按下列公式计算： (nmax: 最大转速，nmin: 最小转速，Fmax: 最大载荷（切削时），Fmin: 最小载荷（空载时） 4、确定预期额定动载荷 ①按滚珠丝杠副预期工作时间Ln（小时）计算： ②按滚珠丝杠副预期运行距离Ls（千米）计算： ③有预加负荷的滚珠丝杠副还需按最大轴向负荷Fmax计算：Cam=feFmax(N) 式中： Ln-预期工作时间（小时，见表5) Ls-预期运行距离(km),一般取250km。 fa-精度系数。根据初定的精度等级（见表6)选。 fc-可靠性系数。一般情况fc=1。在重要场合，要求一组同样的滚珠丝杠副在同样条件下使用寿命超过希望寿命的90％以上时fc见表7选
fw-负荷系数。根据负荷性质（见表8）选。 fe-预加负荷系数。（见表9) 表－5 各类机械预期工作时间Ln 表－6 精度系数fa 机械类型 Ln(小时） 普通机械 5000～10000 普通机床 10000～20000 数控机床 20000 精密机床 20000 测示机械 15000 航空机械 1000 精度等 级 1.2.3 4.5 7 10 fa 1.0 0.9 0.8 0.7 表－7 可靠性系数fc 可靠性% 90 95 96 97 98 99 fc 1 0.62 0.53 0.44 0.33 0.21 表－8 负荷性质系数fw 负荷性质 无冲击(很平 稳） 轻微冲击 伴有冲击或振动 fw 1～1.2 1.2～1.5 1.5～2 表－9 预加负荷系数fe 预加负荷类型 轻预载 中预载 重预载 fe 6.7 4.5 3.4 以上三种计算结果中，取较大值为滚珠丝杠副的Camm 。 5、按精度要求确定允许的滚珠丝杠最小螺纹底d2m a.滚珠丝杠副安装方式为一端固定，一端自由或游动时（见图-5） 式中：E-杨氏弹性模量21×105N/mm2 dm-估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量（mm ）
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。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用广泛。
【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
滚珠丝杠的选型 一.已知条件：UPH、工作台质量m1、行程长度ls、最高速度Vmax、加减速时间t1和t3、 定位精度+-0.3mm/1000mm、往复运动周期、游隙0.15mm 二.选择项目：丝杠直径、导程、螺母型号、精度、轴向间隙、丝杠支撑方式、马达 三.计算： 1.精度和类型。（游隙、轴向间隙）0.15mm，选择游隙在0.15以下的丝杠，查表选择直径32mm以下的丝杠。32mm游隙为0.14mm。 为了满足+-0.3mm/1000mm则，+-0.3mm/1000=x/300 则x=+-0.09mm. 必須選擇± 0.090mm ／ 300mm 以上的導程精度。参照丝杠精度等级，选择C7级丝杠。 丝杠类型：根据机构确定丝杠类型是：轧制或研磨、定位或传动 2.导程。（以直线速度和旋转速度确定滚珠丝杠导程）导程和马达的最高转速Ph>=60*1000*v/(N/A) 1.Ph: 丝杆导程mm 2.V：预定的最高进给速度m/s 3.N：马达使用转速rpm 4.A：减速比 3.直径。（负载确定直径）动载荷、静载荷；计算推力，一般只看动载荷 轴向负荷的计算：u摩擦系数；a=Vmax/t 加速度；t加减速时间； 水平时：加速时承受最大轴向载荷，减速时承受最小载荷；垂直时：上升时承受最大轴向载荷，下降时承受最小载荷； 1.加速时（上升）N：Fmax=u*m*g+f-m*a 2.减速时（下降）N：Fmin=u*m*g+f-m*a 3.匀速时 N：F匀 =u*m*g+fu 因螺桿軸直徑越細，螺桿軸的容許軸向負荷越小 4.长度。（总长=工作行程+螺母长度+安全余量+安装长度+连接长度+余量）。如果增加了防护，比如护套，需要把护套的伸缩比值（一般是1：8，即护套的最大伸长量除以8）考虑进去。 5.支撑方式。固定-固定固定-支撑支撑-支撑固定-自由 6.螺母的选择： 7.许用转速计算：螺桿軸直徑20mm 、導程Ph=20mm 最高速度Vmax ＝ 1m/s 则：最高轉速 Nmax=Vmax * 60 * /Ph 许用转速（临界转速） N1=r * （d1/）*
滚珠丝杆安装方式
文档履历 版本 日期制/修订人制/修订记录号 V1.02019-11-08初始版本
目录 滚珠丝杆安装方式 (1) 1.前言 (4) 1.1.编写目的 (4) 1.2.适用范围 (4) 1.3.相关人员 (4) 1.4.主要内容 (4) 2.滚珠丝杆安装方法 (5) 2.1.正确安装的重要性及安装要求 (5) 2.2.安装步骤综述及安装工具 (5) 2.3.安装过程具体介绍 (5)
1.前言 1.1.编写目的 为了更进一步完善公司滚珠丝杆来料检验、滚珠丝杆安装调试，保证滚珠丝杆安装调试的规范性1.2.适用范围 本规范适用于本公司滚珠丝杆安装调试、滚珠丝杆附件检验等范围。 1.3.相关人员 机械设计工程师、工艺工程师、装配人员。 1.4.主要内容 本文档主要介绍滚珠丝杆的安装过程并对操作进行解释说明。
2.滚珠丝杆安装方法 2.1.正确安装的重要性及安装要求 滚珠丝杆的丝杆是由“螺母”与“轴承”支撑，由“电机”施加旋转驱动力。 严格的调整偏心对滚珠丝杆的寿命、运行性、进给精度等都起着至关重要的作用。这就要求我们对滚珠丝杆的安装精度提出有一定的要求，否则就会影响它的工作性能，降低它的使用寿命。一般对于精密级推荐以下安装误差： 倾斜误差：1/2000以下（目标：1/5000以下） 偏心误差：0.020mm以下 安装误差对滚珠丝杆的影响： （1）影响耐久性——导致早期磨损或者早期剥落 （2）影响摩擦力矩——导致摩擦力矩值增大或变动增大 （3）影响进给精度——导致运行精度降低 2.2.安装步骤综述及安装工具 2.2.1面向高精度设备的高精度安装方法 面向高精度设备的高精度安装方法一般包含以下10步： 2.2.2面向高精度设备的安装工具 采用本文档介绍的安装方法进行滚珠丝杆安装时，需要准备安 装用测试棒，其中螺母用测试棒1根，支撑单元用测试棒2根。具 体形状如图所示： 这些测试棒主要用于调心、测量跳动精度用 如图所示：需要对螺母座安装部位（实线）以及精度测量部（a、 b、c、d虚线）的外径进行高精度加工 2.3.安装过程具体介绍 安装过程第1步是对螺母座进行调心，该过程首先通过螺母用 测试棒判断螺母座加工精度是否达到设计要求（操作1-1），在判断螺母座的加工精度达到使用要求后，再判断螺母座与工作台的安装精度是否达到要求（操作1-2）。 当操作1-1判断螺母座加工精度不满足设计要求时，需要重新加工螺母座两个垂直的安装面，保证各自平面度的同时，需要保证两个面之间的垂直度要求。
滚珠丝杆的选型方法 一.滚珠丝杆的选型步骤 1、决定使用条件：根据移动物体的重量、进给速度、运行模式、运行模式、丝杆轴转速、行程、安装方向（水平or竖直）、寿命时间、定位精度。 2、宇轩滚珠丝杆的规格：使用条件，预选出滚珠丝杆的精度等级（C3-C10）、丝杆轴径、螺距、全长。 3、确认基本安全性： 1、容许轴向负载：确认轴向负载在丝杆的容许轴向负载值围。 2、容许转速：确认丝杆轴的转速在其容许转速值围。 3、寿命：计算丝杆的寿命时间，确认可以确保所需的寿命时间。 二、螺纹部分的长度 行程+螺帽长度+余量=螺纹部分的长度 余量为超行程允许量，一般设定为螺距的1.5-2倍。 三、容许轴向负载 容许轴向负载是指相对于可能使丝杆轴发生屈曲的负载，确保其安全性的负载。施加于丝杆轴的最大轴向负载必须小于容许轴向负载。 容许轴向负载（P）：P=m d4 e2 ×104(N) 式中 d:丝杆轴螺纹径（mm）；e:负载作用点间距（mm）m：由滚珠丝杆的支撑方式决定的系数 容许轴向负载的计算例：<使用条件> 丝杆轴径：Φ15、螺距5 安装方法：固定—铰支 负载作用点间距e1=820mm 丝杆轴螺纹牙根直径d=12.5 已知，安装方法为固定—铰支，所以m=10； 则P=m d 4 e12×104(N)=10×12.54 8202 ×104=3630（N） 因此，最大轴向负载为3630N以下。
四、容许转速 滚珠丝杆的转速取决于必要的进给速度和滚珠丝杆的螺距，且须小于容许转速。从转轴的危险速度和螺母部循环滚珠的极限转速DmN值这两个方面。 4—1危险转速： 滚珠丝杆的容许转速小于与丝杆轴固有振动一致的危险速度的80%。 容许转速（min?1） N C=g d e22 ×107(min?1) 式中 e:支撑间距（mm）；d:丝杆轴螺纹径（mm）； g；由滚珠丝杆的支承方式决定的系数 容许转速计算例： 丝杆轴经：Φ15、螺距5；安装方法：固定—铰支；负载作用点间距e2=790mm。 已知安装方法为固定—铰支，则g=15.1 则容许转速（Nc）为： N C=g d e22×107(min?1)=15.1×12.5 7902 ×107（min?1）=3024(min?1) 因此，转速为3024min?1。
滚珠丝杆四种安装方式集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
滚珠丝杠副的安装方式（支承形式）及其应用 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。“固定—游动”型有时也被片面地叫做“双推－支承”。此形式结构较简单，效果良好，应用广泛。 3、“支承—支承”型：K2=1 适用于中转速，中精度的场合。该形式两端分别设一个轴承，分别承受径向力和单方向的轴向力，随负荷方向的变化，分别由两个轴承单独承担某一方向的力。由于支承点随受力方向变化，定位可控性较低。此形式结构简单，受力情况较差，应用较少。 4、“固定—自由”型：K2=0.25 适用于低转速，中精度，轴向长度短的场合。该形式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端悬空呈自由状态，负荷均由同一对轴承副承
滚珠丝杠规格型号选型 1、确定定位精度 2、通过马达及对速度的要求来确定丝杠导程 3、查看螺母尺寸确定行程及相关丝杠轴端数据 4、通过负载及速度分布（加减速）来确定平均轴向力和转速 5、通过平均轴向力确定预压力 6、预期寿命，轴向负荷，转速确定动额定负荷 7、基本动额定负荷，导程，临界转速，DmN值限制确定丝杠外径及螺母形式 8、外径，螺母，预压，负荷确定刚性（机台设计） 9、环境温度，螺母总长确定热变及累积导程 10、丝杠刚性，热变位确定预拉力 11、机床最高速度，温升时间，丝杠规格确定马达驱动扭矩及规格 滚珠丝杠副速选的基本原则 ?种类的选择：目前滚珠丝杠副的性价比已经相当高，无特别大的载荷要求时，都选择滚珠丝杠副，它具有价格相对便宜，效率高，精度可选尺寸标准化安装方便等优点。在精度要求不是太高时，通常选择冷轧滚珠丝杠副，以便降低成本；在精度要求高或载荷超过冷轧丝杠最大规格额定选择磨制或旋铣滚珠丝杠副。不管何类滚珠丝杠副，螺母的尺寸尽量在系列规格中选择，以降低成本缩短货期。 ? ??精度级别的选择：滚珠丝杠副在用于纯传动时，通常选用“T”类（即机械手册中提到的传动类），其精度级别一般可选“T5”级（周期偏以下），“T7”级或“T10”级，其总长范围内偏差一般无要求（可不考虑加工时温差等对行程精度的影响，便于加工）。因而，价格较低（建议且上述3种级别的价格差不大）；在用于精密定位传动（有行程上的定位要求）时，则要选择“P”类（即机械手册中提到的定位类），精度级别要“P2”、“P3”、“P4”、“P5”级（精度依次降低），其中“P1”、“P2”级价格很贵，一般用于非常精密的工作母机或要求很高的场合，多数环使用（非母机），而“P3”、“P4”级在高精度机床中用得最多、最广，需要很高精度时一般加装光栅，需要较高精度时开环使用也很好，“P 大多数数控机床及其改造，如数控车，数控铣、镗，数控磨以及各种配合数控装置的传动机构，需要时也可加装光栅（因“5”级的“任意300mm行为0.023”，且曲线平滑，在很多实际案例中，配合光栅效果非常好）。 ? ??规格的选择：首先当然是要选有足够载荷（动载和静载）的规格。根据使用状态，选择符合条件的规格。同时（重点），如果选用的是磨滚珠丝杠副（冷轧的不需要考虑长径比），要估算长径比（丝杠总长除以螺纹公称直径的比值），但因长度在设计时已确定，在规格的确定上需要则上使其长径比小于50，（理论上长径比越小越好，对“P”类丝杠而言，长径比越小越利于加工和保证各项形位公差，故单位价格越便宜）。所越小不等于越便宜”。 ? ??预紧方式的选择：对于纯传动的情况，一般要求传动灵活，允许有一定返向间隙（不大，一般为几丝），多选用单螺母，它价格相对便宜灵活；对于不允许有返向间隙的精密传动的情况，则需选择双螺母预紧，它能调整预紧力的大小，保持性好，并能够重复调整；另外，在行程空间
滚珠丝杠及电机选型 1.滚珠丝杠及电机选型计算 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度，计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ，电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆直连，传动比为1。X 向最大运动速度25mm/s ，即1500mm/min 。则丝杠导程为 mm n i V P h 34.045001/1500/max max ≈?=?= 实际取mm P h 10=，可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004，静摩擦系数与摩擦系数差别不大，此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力： N f g M F 2.108548.91500006.000=?+??=+??=μ 式中： M ——工件及工作台质量，经计算M 约为1500kg 。 f ——导轨滑块密封阻力，按4个滑块，每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测，丝杠工作时不受切削力，检测运动接近匀速，其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有： 15010/2560/60min max =?=?=≈h P v n n rpm N F F F 2.1080min max =≈≈ 滚珠丝杠副的当量载荷： 3 2min max F F F m +=≈0F =108.2N 滚珠丝杠副的当量转速： 1502 min max =+=n n n m rpm 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算： N f f f F L n C c a w m h m am 06.5551 110012.10815000150601006033=??????=? = 式中： m n ——当量转速，15010/2560/60=?=?=h m P v n rpm h L ——预期工作时间，测试机床选择15000小时