滚珠丝杠专业知识
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滑动丝杠副的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)即通过旋转角度和导程控制轴向
位移量的滚珠丝杆副(2)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 轴向基本额定载荷Ca：一组(相当数量)相同参数的滚珠丝杠副，在相同的条件下，运转106转时，90%的滚珠丝杠副的螺纹滚道的表面或钢球的表面不发生疲劳点蚀所能承受的最大轴向载荷。
Coa和Ca在样本中已经给出，可以查找选用
7.3 预期寿命
Lh –用预期运行时间表示(h)
Ls –用预期运行距离表示(km)
直径偏大，而不经济。故通常推荐Lh按表7选择。
7.4 滚珠丝杠副的当量载荷Fm及当量转速nm：
滚珠丝杠副在转速n1 n2……ni条件下，工作时间分别是t1t2……ti所受载荷分别是F1
F2 (i)
(单位：N)(公式3)
(单位：r/min) (公式4)
7.5 额定动载荷下限值的Cam计算：
滚珠丝杠副在当量载荷Fm及当量转速nm条件下运转，达到预期寿命Lh或Ls时所能承受的最大轴向载荷Cam，设计时选用滚珠丝杠副的Ca≥Cam
7.5.1 按滚珠丝杠副的预期工作时间Lh计算：
(N)(公式5) 7.5.1或按滚珠丝杠副的预期运行距离Ls计算：
(N)(公式6) fa 为精度系数，根据预定的精度按表8选取：
fw 为载荷系数，按表9选取：
7.6 额定静载荷下限值Coam计算：
Coa≥Coam=fsFmax(公式7)
Fs 安全系数。一般为1.2-2，有冲击、震动的运动1.5-3
Fmax是外加在滚珠丝杠副上的最大轴向载荷
8 滚珠丝杠副安装部位的形位公差
图2
E5-E11见国家标准GB/T17857.3-1998，―滚珠丝杠副的验收条件和验收检验‖。见附表2。
9 滚珠丝杠副的预紧与轴向接触刚性
9.1 预紧的目的
预紧就是在滚珠丝杠副内，预先施加轴向载荷Fp。
图3是外加轴向载荷Fa和滚珠之间轴向弹性变形δ的关系曲线，曲线1为无预紧状态，曲线2为有预紧状态，Fp是相当于预紧力大小的外加轴向载荷。表10是有或无预紧的情况下，滚珠丝杠副在承受不同的外加轴向载荷Fa时，滚道与滚珠之间轴向弹性变形δ。
由表10可见预紧的目的时，消除滚珠丝杠副的轴向间隙，提高滚珠丝杠副的轴向接触刚性K，并且在外加轴向载荷小于3倍预紧力的情况下，轴向刚性K是常数(但Fa>3Fp后，予压消失)
图3
9.2预紧的方式
9.3 滚珠丝杠副的轴向接触刚性K
样本上给出的刚度值仅考虑滚道与滚珠之间的轴向变形，不考虑螺母本身及丝杠本身的变形。
9.3.1 不预紧的滚珠丝杠副的轴向接触刚性Ka
由于其轴向刚性是随外加轴向载荷Fa增大而增大的，所以样本中规定不预紧的滚珠丝杠副轴向接触刚性，是外加轴向载荷等于0.3Ca时的轴向接触刚性值，当实际施加的外加载荷Fa不等于0.3Ca时，对应的轴向接触刚度Ka按下式计算：
Ka=K[Fa/0.3Ca]1/3 (N/μm) (公式8)
K-样本上的刚度值(N/μm)
Ca-样本上的额定载荷(N)
Fa-实际工作施加的动载荷(N)
9.3.2 预紧滚珠丝杠副的轴向接触刚性Ka
Ka随着预紧力Fp的增大而增大，在滚珠丝杠副承受最大轴向载荷Fmax≤3Fp 范围内Ka 是一个常数，但预紧力Fp太大，会导致发热量增加，寿命减少。所以预紧力Fp按Fp=Fmax/3选取，并大致符合表12要求，当Fmax不知道时，推荐按表12选用。
样本中预紧滚珠丝杠副的轴向接触刚度K按预紧力Fp=0.1Ca给出(增大滚珠直径预紧按Fp=0.05Ca给出)，当预紧力Fp不是样本上的数值时，Ka也与样本上的数值不同。此时Ka可按下式计算
Ka=K[Fp/εCa]1/3 (公式9)
ε=0.1(增大滚珠直径预紧时ε=0.05)
Fp-滚珠丝杠副的预紧力(N)
Ca-样本上的额定动载荷(N)
10 滚珠丝杠副的转矩
10.1 理论动态预紧转矩Tpo:有预加载荷的滚珠丝杠副，在没有外加载荷的情况下，丝杠与螺母相对连续转动所需力矩(不包含螺母两端密封件的摩擦力矩)
Tpo=10-3*(Fp*Ph/2π)*[(1-η2)/η] (N*m) (公式10)
Fp-轴向预加载荷(N)
Ph-导程(mm)
η-传动效率
精度：1.2级取η=0.95，3.4级取η=0.9，5.7.10级取η=0.85
10.2 最大动态预紧转矩Tpmax:丝杠与螺母相对连续转动时，实际动态预紧矩以理论动态预紧转矩为中心上下波动，允许的波动范围ΔTp称动态预紧转矩公差，ΔTp见国家标准
GB/T17857.3-1998，―滚珠丝杠副的验收条件和验收检验‖。见附表2续E12。
Tpmax=Tpo×(1+ΔTp)(N*m)(公式11)
10.3 正传动转矩
将回转运动转变为直线运动称正传动。
Ta=10-3* FaPh/2πη1(N*m)(公式12)
Ta-加在滚珠丝杠副上的驱动力矩
η1-正传动效率
Fa-滚珠丝杠副承受的轴向载荷(N)
10.4 逆传动转矩
将直线运动转化为回转运动称为逆传动。
Tb=10-3* FaPh*η2/2π(N*m)(公式13)
Tb-加在滚珠丝杠副上防逆转动的力矩
η2-逆传动的效率(0.90-0.85)
滚珠丝杠副的安装方式
安装方式对滚珠丝杠副承载能力，刚性及最高转速有很大影响。常见安装方式有以下四种情况(见图4)
(1)固定-自由；
(2)支承-游动
(3)固定-固定
图中以左端轴承作轴向定位，各符号的意义见表13
(2)支承——游动
(3)固定——游动
(4)固定——固定(图中设b1≥b2)
滚珠丝杠基础知识(下)
12.1 滚珠丝杠副传动系统的刚性包括轴向刚性及扭转刚性。
扭转刚性与丝杠联轴器、传动齿轮、电机及控制系统有关，由于扭转刚性对定位精度的影响比轴向刚性的影响小的多，一般设计时就忽略，在高精度定位传动设计需要考虑时，欢迎咨询。
12.2 滚珠丝杠副传动系统的轴向弹性定位δf与滚珠丝杠副传动系统的轴向刚性Kf关系如下：
δf=Fa/Kf (公式14)
1/ Kf=1/KS+1/KN+1/KB+1KH (公式15)
δf-滚珠丝杠副传动系统的弹性位移(μ)
Fa-滚珠丝杠副承受的轴向载荷(N)
Kf-滚珠丝杠副承受的轴向刚性(N/μ)
KS-丝杠的轴向刚性(N/μ)
KN-螺母的轴向刚性(N/μ)
KB-支撑轴承的轴向刚性(N/μ)
KH-螺母安装座及轴承座的轴向刚性(N/μ)
12.2.1 丝杠的轴向刚性KS
丝杠的轴向刚性KS与丝杠的安装方式有关，并且随螺母在丝杠上的位置a变化而变化。如固定-自由、支承-游动、固定-游动安装方式中，在a=L2的KS达最大，在a=L3时KS达最小，a是螺母到丝杠轴向位置定位轴承处的距离。按照丝杠的安装方式不同，对实心丝杠有以下分析：
12.2.2 丝杠安装方式图4中
固定--自由、固定--游动、支承--游动
K S=πd22E×10-3/4a=1.65 d22×102/a (N/μm)(公式16)
K smin=1.65 d22×102/L3(N/μm)(公式17)
K smax=1.65 d22×102/L2(N/μm)(公式18)
12.2.3 安装方式图4中
固定--固定、固定--游动、支承--游动
K S=πd22EL z×10-3/4a(L z-a)=6.6 d22L z×102/4a(L z-a) (N/μm)(公式19)
K smin=6.6 d22×102/ L z (N/μm)(公式20)
K smax=6.6 d22L z×102/4L5(L z-L5) (N/μm)(公式21)
式中：
d2-滚珠丝杠螺纹底径(mm)
E-弹性模量2.1×105Mpa(即2.1×105N/min2)
L2、L3、Lz、L5见表13，单位mm
12.3 螺母的轴向刚性Kn
样本上滚珠丝杠副的轴向刚性K值，仅考虑了滚珠与滚道的(包括丝杠的滚道)之间在承受轴向载荷后的弹性变形，未考虑到螺母本体也有变形，在螺母本体尺寸基本符合样本情况下
Kn=0.8Ka (N/μm)(公式22)
Ka按(公式8或9)计算
12.4 支承轴承的轴向刚性KB
KB也与滚珠丝杠的支承方式有关
对固定--自由、固定--游动、支承--游动的安装方式
KB等于固定端-对轴承组的刚度Kb1即
KB=Kb1 (N/μm)(公式23)
对固定--固定的安装方式
KB = Kb1+ Kb2 (N/μm)(公式24)
Kb1、Kb2分别式左右两端轴承组的刚度，可以查阅轴承手册得到
12.5 螺母座及轴承安装座的轴向刚性KH
在机构设计时，注意加强此处刚性。就可忽略的KH影响。
12.6 滚珠丝杠副传动系统的轴向刚性Kf对位置精度的影响。
12.6.1 Kf引起的正反向间隙δx
δx=2F0/Kfmin=2F0/(1/Ksmin+1/Kn+1/KB)≤0.8δs(μm) (公式25)
δs机床或机械规定的正反向间隙(或失动量)
12.6.2 Kf引起的最大行程范围内的定位误差δd
δd=F0(1/ Ksmin -1/ Ksmaxs) (μm) (公式26)
δd≤0.8(δs-Vu) (μm) (公式27)
δg机床或机械规定的最大行程范围内的定位误差。
滚珠丝杠副有效行程上的行程变动量(见附表1)
Ksmin、Ksmaxs、Kn、KB见公式16—公式24
12.7 估算P类滚珠丝杠副螺纹滚道允许的最小底径d2m比螺母刚性Kn低，比轴承刚性KB更低，所以在滚珠丝杠副的初步计算时，估算丝杠螺纹底径d2时，可不考虑螺母及轴承刚性，按下步骤：
12.7.1 估算允许的滚珠丝杠最大弹性变形量δm按定位精度的1/4-1/5或正反向间隙(又称反向死区或失动量)的1/5-1/6中较小的值定为δm(μm)
12.7.2 根据丝杠的安装方式来估算最小底径d2m
安装方式：固定--自由、支承--游动、固定--游动
(mm)(公式28)
安装方式：固定--固定
(mm)(公式29)
上两式中:
δm-允许的最大弹性变形量(μm)
E-弹性模量2.1×105N/mm2
L3-螺母至固定端处最大距离(mm)见表13
LZ-两端固定支承的距离(mm)见表13
F0-为检测位置精度空运转时，作用在滚珠丝杠副上的轴向载荷(N)。一般F0≠Fmax
滚珠丝杠副的许用转速、Dn值
滚珠丝杠副的许用转速
滚珠丝杠副转速过高，会产生共振，影响正常运转，损坏机器，为确保不发生共振，所容许的最高转速nc：
(r/min) (公式30)
nmas-滚珠丝杠副的最高工作效率(r/min)
α-安全系数(α=0.8)
E-弹性模量(E=2.1×105Mpa)
I-丝杠剖面最小惯性转矩I=πd22/64
d2-螺纹底径(mm)
g-重力加速度
r-材料比重(r=7.65×10-5Nmm3)
A-螺纹底径面积A=πd22/4(mm2)
Lc-计算许用转速nc用的安装距离(mm)
固定--自由、支承--游动、固定--游动安装方式中，Lc =L4见表13，固定--固定安装方式中Lc =L5见表13。
λ、f-安装系数。见表14
滚珠丝杠副的Dn值
精密等级1-5级d0·nmax≤70000 (公式31)
精密等级7-10级d0·nmax≤50000 (公式32)
d0-滚珠丝杠的节圆直径(mm)
nmax -滚珠丝杠副的最高转速*(r/min)
滚珠丝杠副的临界压缩载荷、强度计算
滚珠丝杠副的临界压缩载荷Pc
为保证丝杠的压杆稳定性，需要规定丝杠所能承受的最大的压缩载荷Pc。
Fmax≤Pc=K1K2π2EI/Ly2=K1Kcd24×104/ Ly2 (N) (公式33)
Fmax -作用在滚珠丝杠副上的最大轴向压缩载荷
E-弹性模量(E=2.1×105Mpa)
I-丝杠剖面最小惯性转矩I=πd22/64
d2-丝杠底径(mm)
K1-安全系数。丝杠垂直安装K1=1/2，丝杠水平安装K1=1/3
K2 、Kc-与丝杠支承型式有关的系数见表14
Ly-计算临界压缩载荷Pc用的安装距离(mm)
固定--自由、支承--游动、固定--游动安装方式中，Ly =L3 见表13，固定--固定安装方式中，Ly =L5 见表13。
滚珠丝杠副的强度计算
对安装间距比较小的传动T类滚珠丝杠副，需进行强度计算，所允许在滚珠丝杠副上最大轴向载荷Fmax
Fmax≤[ζ]A=115 d22(N) (公式34)
[ζ]-许用应力ζ=147Mpa(N/mm2)
A-螺纹底径面积A=πd22/4(mm2)
d2-丝杠底径(mm)
即(mm)(公式35)
滚珠丝杠副设计使用中应注意的问题
(1)为提高滚珠丝杠副的使用寿命和精度，应使作用在螺母上的合力通过丝杠轴心，以保证滚珠受力均匀，避免倾覆力。
(2)放逆转：滚珠丝杠副传动逆效率高，应考虑在电机停电后，因部件自重而产生螺旋副的逆传动(特别是在垂直方向上传动时)，防止逆传动的方法可采用：停电自锁的电机、蜗轮蜗杆机构、离合器等方式。
(3)滚珠丝杠副在行程两端应有行程保护装置，以防止越程后滚珠丝杠副受撞击而影响精度、使用寿命甚至损坏。
(4)防止热变形：热变形对精密螺旋传动的定位精度有着重要的影响。其热源不单是螺旋副的摩擦热，还有其他机械部件工作时产生的热，致使丝杠热膨胀而伸长。为此必须分析热源的各因素，采用措施控制热源，还可以采用预拉伸、强制冷却等减少热变形对丝杠的伸长的影响。
(5)细长而又水平放置的丝杠，因自重使轴线产生弯曲变形，是影响导程累积误差的因素之一，还会使螺母受载不均。设计细长丝杠时，应考虑防止或减小自重弯曲变形的措施。
(6)防护与密封：尘埃和杂质进入滚道会妨碍滚动体运动流畅，会加速滚动体与滚道的磨损，使滚动螺旋副丧失精度。为此需要防尘措施。博特牌滚珠丝杠副在螺母两端已安装防尘圈(若不需要安装请与我方联系)，为避免丝杠外露，用户还需要为丝杠选择防护装置。
(7)合理润滑是减小驱动转矩、提高传动效率、延长螺旋副使用寿命的重要环节。接触表面的油膜还有吸振、减小传动噪声和冲洗丝杠上的粉尘等杂物的作用。因此要注入润滑脂。在螺母上还有油孔，用户可旋入油嘴，再采用其他合适的润滑方式。
(8)正确选择预紧力：我公司的滚珠丝杠副出厂时已经按要求调节好您所需要的预紧力，如果使用过程中有超程或需要拆卸请及时与我公司联系，以便从新调整安装。严禁自行拆卸滚珠丝杠副的各个部件，以免影响其精度。严禁敲击和拆卸导珠管，以免造成滚珠堵塞，运转不流畅。
(9)建议采用适应于数控机床的大接触轴承以提高传动刚度。
(10)用内循环滚珠丝杠副，必须使丝杠螺纹两端中至少有一端的滚珠螺纹是通牙，并该端所有外圆尺寸均小于丝杠螺纹底径d2,否则无法装配螺母。(d2参看样本)。
(11)水平位置采用外循环滚珠丝杠副，最好是插管放置再丝杠轴线上面。
(12)为便于丝杠加工，丝杠上最大外圆处的直径最好不要大于丝杠的外径d1(d1参看样本)。
滚珠丝杠副的设计计算程序
备注：1.程序2
Ph≥I*Vmax/nj
I-传动比，电机直联丝杠时I=1
nj-电机的最高转数
Vmax-机械最高运转速度(mm/min)
2. 程序3
ni=Vi/Ph (r/min)
Vi-机械各级运行速度(mm/min)
Ph-已选定的丝杠导程(mm)
3．程序7
根据上面程序已计算出Ph,Ca的及d2的下限值，从样本中选滚珠丝杠副的型号规格。注意：从样本中所选滚珠丝杠副的Ca及d2不宜过大，否则会使滚珠丝杠副的转动惯量增大、驱动力矩增大，结构尺寸偏差，造成制造成本增高。
设计计算程序如下：
滚珠丝杠选型讲解
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，
丝杆基础知识
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、
滚珠丝杠 选型
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
滚珠丝杠规格型号选型ok
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
滚珠丝杠选择种类
■滚珠丝杆的公称代码 标准精密组合品 SFT(1) R(2) 025(3) 05(4) B2(5) D(6) G(7) C5(8) 1000-(9) PO(10) (1)螺帽型号： S F T T：T型螺帽I：I型螺帽 S：单螺帽F：有法兰D：D型螺帽 D：双螺帽C：无法兰E：E型螺帽 K：K型螺帽 U：DIN规格螺帽 (SFI、DFI、SFT、DFT、SFE、SFK) (2)螺纹方向：R：右 L：左 (3)螺杆轴外径(mm) (4)导程(mm) (5)珠卷数(卷数3列数)：卷数(Turn)：T：1 A：1.5(or 1.7) B：2.5 C：3.5 例(EX)：(B2=2.532) (6)法兰型式：N：无切边 S：单切边 D：双切边 (7)制程代号：G：研磨 F：转造 (8)导程精度等级：C0、C1、C2、C3、C5、C7、C10 (9)螺杆轴全长(mm) (10)轴方向间隙预压等级：P0、P1、P2、P3、P4 ■滚珠丝杆精密级技术解说 滚珠螺杆的特长 （1）高信赖性 滚珠螺杆是以多年来所累积的制品技术为基础，从材料、热处理、制造、检查至出货，都是以严谨的品保制度来加以管理，因此具有高依赖性。 正 效 率 (%) 导程角（度） 正效率（回转→直线） 入出力关系之公式（μ：摩擦系数）
T=入力扭矩Kgf2cm P=出力推力 Kgf l=导程 cm η1=正效率 （2）圆滑的动作性 滚珠螺杆如图1.1所示,具有比滑动螺杆更高的效率，所需扭矩只有30%以下.可轻易将直线运动变换为回转运动.滚珠螺杆即使给与预压,亦能维持圆滑的动作特性. 逆 效 率 (%) 导程角（度） 逆效率（直线→回转） 入出力关系之公式（μ：摩擦系数） T=入力扭矩Kgf2cm P=出力推力 Kgf l=导程 cm η2=逆效率 （3）无背隙与高刚性 滚珠螺杆如图1.2所示, 采德式沟槽形状、轴方向间隙调整至极小亦能轻易转动。又於1个或2个落毛间做预压调整，予消除轴方向间隙，使其具有可符合使用条件的适当刚性。 图 1.2 哥德式沟槽 （4）循环方式 图1.3为外循环的循环方式。（T型、E型） 图1.4为外循环的循环方式。（I型、K型）
滚珠丝杠的选型计算
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，
数控铣床中级理论题库(最新900道题目)
中级数控铣床操作工(理论部分) *** 单选题*** 1. 000001 难易程度:中等知识范围:专业2 03 答案:A 频度:0 G91 G01 X1 2.0 Y16.0 F100执行后，刀具移动了（）mm。 A.20 B.25 C.20 D.28 2. 000009 难易程度:中等知识范围:专业2 03 答案:B 频度:0 数控铣床的准备功能中，顺圆插补的G代码为（）。 A.G03 B.G02 C.G20 D.G31 3. 000031 难易程度:中等知识范围:基础1 05 答案:A 频度:0 在用立铣刀加工曲线外形时，立铣刀的半径必须（）工件的凹圆弧半径。 A.≤ B.= C.≥ D.≠ 4. 000040 难易程度:中等知识范围:基础1 06 答案:A 频度:0 因为锥齿轮两端齿形不同，故两端的模数也不相同，通常在图样上标出的模数是指锥齿轮（）的模数。 A.大端 B.小端 C.中部 D.大小端平均值 5. 000042 难易程度:中等知识范围:专业3 01 答案:B 频度:0 数控铣床的"MDI"表示（）。 A.自动循环加工 B.手动数据输入 C.手动进给方式 D.示教方式 6. 000046 难易程度:中等知识范围:专业3 01 答案:C 频度:0 在数铣操作面板CRT上显示"ALARM"表示（）。 A.系统未准备好 B.电池需更换 C.系统表示报警 D.I/O口正输入程序 7. 000047 难易程度:中等知识范围:基础1 9 铣床精度检验包括铣床的（）精度检验和工作精度检验。 A.几何 B.制造 C.装配 D.垂直
8. 000064 难易程度:中等知识范围:基础1 05 答案:B 频度:0 根据加工要求，有些工件并不需要限制其6个自由度，这种定位方式称为（）。 A.欠定位 B.不完全定位 C.过定位 D.完全定位 9. 000065 难易程度:中等知识范围:基础1 05 答案:A 频度:0 轴类零件装夹在V形架上铣削键槽时，它外表面就是（）基准。 A.定位 B.测量 C.装配 D.设计 10. 000090 难易程度:中等知识范围:基础1 9 答案:C 频度:0 数控铣床中，滚珠丝杠螺母副是一种新的传动机构，它精密而又（），故其用途越来越广。 A.工艺简单 B.省材料 C.省力 D.能自锁 11. 000092 难易程度:中等知识范围:基础1 06 答案:C 频度:0 强力切削是采用（）的切削方法。 A.高速 B.大切削深度 C.大进给量、大切削深度 D.大切削宽度 12. 000096 难易程度:中等知识范围:专业3 03 答案:C 频度:0 数铣加工过程中换刀时，须重新设置铣刀半径，应先按（）按钮。 A.POS B.PRGRM C.OFSET D.DGNOS 13. 000104 难易程度:中等知识范围:基础1 06 答案:B 频度:0 为了改善麻花钻横刃的工作条件，修磨横刃时应把横刃（）。 A.磨长 B.磨短 C.增长 D.减小 14. 000105 难易程度:中等知识范围:基础1 05 答案:A 频度:0 与钻孔相比，铰孔进给量可取（）。 A.大些 B.小些 C.高些 D.低些 15. 000106 难易程度:中等知识范围:基础1 05 答案:B 频度:0 利用回转工作台铣削工件的圆弧面，当校正圆弧面中心与回转工作台中心重合时，应转动（）。
(完整版)TBI滚珠丝杠选型计算举例讲解
深圳tbi滚珠丝杠选型计算举例 选取的滚珠丝杠转动系统为： 磨制丝杠(右旋) 轴承到螺母间距离(临界长度) l n = 1200mm 固定端轴承到螺母间距离 L k = 1200mm 设计后丝杠总长 = 1600mm 最大行程 = 1200mm 工作台最高移动速度 V man = 14（m/min） 寿命定为 L h = 24000工作小时。 μ= 0.1 （摩擦系数） 电机最高转速 n max = 1800 （r/min） 定位精度： 最大行程内行程误差 = 0.035mm 300mm行程内行程误差 = 0.02mm 失位量 = 0.045mm 支承方式为(固定—支承) W = 1241kg+800kg （工作台重量+工件重量） g=9.8m/sec2(重力加速度) I=1 (电机至丝杠的传动比) Fw=μ×W ×g = 0.1×2041×9.8 ≈ 2000 N(摩擦阻力) 运转方式 轴向载荷 F a=F+F w（N） 进给速度 (mm/min) 工作时间比例
无切削F1=2000V1=14000q1=15轻切削F2=4000V2=1000q2=25普通切削F3=7000V3=600q3=50重切削F4=11000V4=120q4=10 F a --- 轴向载荷（N） F --- 切削阻力（N） F w --- 摩擦阻力（N） 从已知条件得丝杠编号： 此设计丝杠副对刚度及失位都有所要求，所以螺母选形为：FDG（法兰式双螺磨制丝杠） 从定位精度得出精度精度不得小于P5级丝杠 FDG_-_X_R-_-P5-1600X____ 计算选定编号 导程 = 14000/18000≈7.7mm 在此为了安全性考虑：P =10(mm) 运转方式进给速度 (mm/min) 进给转速 (r/min) 无切削V1=14000n1=1400 轻切削V2=1000n2=100 普通切削V3=600n2=60 重切削V4=120n2=12平均转速 平均载荷
滚珠丝杠基础知识
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.360docs.net/doc/418889814.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.360docs.net/doc/418889814.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.360docs.net/doc/418889814.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.360docs.net/doc/418889814.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.360docs.net/doc/418889814.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℃)
轴承知识
最全轴承手册?轴承知识培训必备，收藏起来以后慢慢看 2015-09-05 轴承刊421期 点上方“轴承之家”订阅轴承行业第一新媒体 （一）滚动轴承和滑动轴承： 1、滚动轴承： 深沟球轴承、角接触球轴承、短圆柱滚子轴承、球面滚子轴承（双列调心滚子轴承）、（双列）调心球轴承、圆锥滚子轴承、滚针轴承、球面滚子推力轴承、推力球轴承、CARB轴承、圆柱滚子推力轴承、滚针推力轴承、四点接触球轴承、圆锥滚子推力轴承、Y-轴承、角接触推力球轴承、交叉圆柱滚子轴承、交叉圆锥滚子轴承、回转支撑轴承 2、滑动轴承： 关节轴承、杆端关节轴承、自润滑轴承、青铜轴承...... 3、直线运动产品： 精密直线导轨、直线导轨、直线轴承、快速导轨、滚珠丝杠、滚柱丝杠 （二）深沟球轴承：（DGBB） 1、标准产品系列： 单列：618XX 、619XX 、160XX 、60XX 、161XX、630XX 、62XX 、622XX 、63XX 、623XX、64XX 、（BL）2XX、（BL）3XX 双列：42XX、43XX 2、微型轴承： （公制）60X、62X、63X、67X、68X、69X
3、防尘盖及密封： （1）防尘盖：SKF：Z、2Z；FAG：ZR、2ZR；NTN、NSK、KOYO：Z、ZZ；NACHI：ZE、2ZE （2）密封：标准密封圈的材料为晴橡胶（NBR）；其他材料：聚丙烯合成橡胶（ACM）、氟塑料合成橡胶（FKM）、硅树脂 接触式密封：SKF：RS1（RSH）、2RS1（2RSH）……橡胶密封圈带钢板加强，工作温度-40℃到+120℃；RS2、2RS2……橡胶密封圈带钢板加强，工作温度-60℃到+180℃ FAG：RSR、2RSR NTN：LU、LLU NSK：DU、DDU KOYO：RS、2RS （超轻）RD、2RD NACHI：NSE、2NSE 非接触式密封：具衬钢板合成橡胶的低摩擦密封，可承受温度-40℃至+120℃ SKF：RZ（RSL）、2RZ（2RSL） FAG：RSD、2RSD NTN：LB、LLB NSK：V、VV KOYO：RU、2RU NACHI：NKE、2NKE 注： 1)少数轴承采用冲压铜保持架，用后缀”Y”表示 2) n x dm=转速X轴承平均直径 3)转速增高能力还取决于工作和环境条件(负荷、润滑、相邻部件和冷却等)以及轴承的结构5、后缀：
滚珠丝杠副参数计算与选用
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 ）
滚珠丝杆相关知识
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;
CNC数控基础知识
机床CNC 基础知识 一．CNC 机床与CNC 系统 CNC 的含义是计算机数值控制。 1．CNC 机床 ⑴．金属切削用 孔加工、攻丝、镗削、铣削、车削、切螺纹、切平面、轮廓加工、平面磨削、外圆磨削、内圆磨削等。 ⑵．线电极切割机。 ⑶．冲床、步冲、冲压、金属成型、弯管等机床。 ⑷．产业机器人。 ⑸．注塑机。 ⑹．检测、测量机。 ⑺．木工机械。 ⑻．特殊材料加工机械：如加工石材、玻璃、发射性矿料等。 ⑼．特种加工机械 激光加工机、气体切割机、焊接机、制图机、印刷机等。随着电子技术和计算机技术以及IT 技术的发展，目前，这些机床与加工设备都可用数值计算机用数值数据进行控制，称为CNC 控制。 2．CNC 系统 CNC 系统的含义是计算机数值控制系统。 CNC 系统的基本配置 机床的CNC 控制是集成多学科的综合控制技术。一台CNC 系统包括： ⑴．CNC 控制单元（数值控制器部分）。 ⑵．伺服驱动单元和进给伺服电动机。 ⑶．主轴驱动单元和主轴电动机。 ⑷．PMC（PLC）控制器。 ⑸．机床强电柜（包括刀库）控制信号的输入/输出（I/O）单元。 ⑹．机床的位置测量与反馈单元（通常包括在伺服驱动单元中）。 ⑺．外部轴（机械）控制单元。如：刀库、交换工作台、上下料机械手等的驱动轴。 ⑻．信息的输入/输出设备。如电脑、磁盘机、存储卡、键盘、专用信息设备等。 ⑼．网络。如以太网、HSSB（高速数据传输口）、RS-232C 口等和加工现场的局域网。CNC 单元（控制器部分）的硬件实际上就是一台专用的微型计算机。是CNC 设备制造厂自己设计生产的专门用于机床的控制的核心。下面的几张图表示出其基本硬件模块；基本的控制功能模块和一台实际的控制器硬件。 二．机床的运动坐标及进给轴
滚珠丝杠选型的主要因素
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/）*
滚珠丝杆选型案列
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。
丝杆基础知识
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
滚珠丝杠规格型号选型
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