滚珠丝杠篇

一、滚珠丝杠知名品牌：

韩国：SBC（太敬）

日本：NSK、 THK、IKO

瑞典：SKF、schneeberger施尼博格

台湾：HIWIN（上银）、TBI、ABBA、LSK、PMI银泰

德国：亿孚、Rexroth力士乐

二、滚珠丝杠的结构特点：

滚珠丝杠主要由丝杠轴、螺母（单螺母和双螺母，一般选用单螺母）以及一些防尘件、密封件和滚珠组成。

滚珠丝杠机构具有以下优点：

1）启动转矩小，因运动阻力极小，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）精度高；

3）运动可逆，因此丝杠在竖直方向使用时应增加制动装置。

4）可实现微进给。因滚珠丝杠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0.1μm。

5)高刚性。通过对滚珠丝杠机构施加预压，可使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。大导程的滚珠丝杆副可以实现100m/min甚至更高的进给速度。

7）传动效率高。螺纹丝杠机构仅能达到20%~40%的机械传动效率，滚珠丝杠可获得92%~98%的机械传动效率。

8）使用寿命长。螺母和丝杠的硬度均达到HRC58~HRC62,滚珠硬度达到HRC62~HRC66，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，因而可以达到很长的使用寿命。

三、滚珠丝杆的分类：

按制造方法分

根据加工制造方法及精度的区别，一般分为磨制滚珠丝杠和轧制滚珠丝杠两种类型。

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，因而价格更贵。轧制滚珠丝杠（又称为转造滚珠丝杠）是指用精密滚轧成形方法加工制造出来的，精度稍低，但制造成本较低，因而价格也更便宜。

四、滚珠丝杆的选型步骤：

螺纹部的长度：

螺纹部的长度=行程+螺帽长度+余量

余量为超行程允许量，一般设定为导程的1.5~2倍（计算总长时需注意，余量两端都要留，因此还要乘以2）。

五、滚珠丝杠的主要性能参数：

滚珠丝杠的主要性能参数包括：精度等级、轴向间隙、额定负载、导程、丝杠轴外径和长度等。

1）精度等级（一般所说的精度时导程精度，要求不高时一般选7、8级）：

根据使用场合的不同，滚珠丝杠可分为压轧制滚珠丝杠（转造级滚珠丝杠）和精密滚珠丝杠（研磨级滚珠丝杠）。

压轧制滚珠丝杠主要用于传送，用于位置精度要求不高的场合，常用经济精度有C7、C10。

精密滚珠丝杠主要用于定位精度要求高的场合，精度等级为（C0~C5级），常用精度等级为C3、C5、C7。

注：该精度为导程精度，字母C后面的数字越小表示定位精度越高。

2）轴方向间隙：

滚珠丝杠的螺母与丝杠轴轴向的间隙值，一般在0~0.12mm左右，轴向间隙影响物体移动的重复精度（一般在0~+/-0.02mm）。

3）容许轴向负载

容许轴向负载时指相对于可能使丝杠轴发生屈曲的负载，确保其安全性的负载。

施加于丝杠轴的最大轴向负载须小于容许轴向负载。

4）容许转速

滚珠丝杠的转速取决于必要的进给速度和滚珠丝杠的导程，且须小于容许转速。

滚珠丝杠的容许转速小于与丝杠轴固有振动一致的危险速度的80%。

5）寿命

滚珠丝杠的寿命是指滚珠滚动面或任一滚珠因交变应力而产生疲劳，直至开始产生剥落现象时的总旋转次数、时间、距离。

注：一般以下面所示的使用寿命为标准时间

机床：20000小时；       自动控制设备：15000小时；

工业机械：10000小时；计量装置：15000小时。

6）导程

导程为滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转一周（2π弧度，即360°）时的行程。常见丝杠导程有：4、5、6、8、10、12、16、20、32、40、50、60、80、100

7）丝杆外径主要有：12、15、16、20、25、31、32、38、40、48、50、61、63、77、80、96

六、几个参数：

1）伺服电机从0到3000r/min一般需要几十毫秒，因此，滚珠丝杆加减速时间计算时可设定为0.15s。

2）滚珠丝杠的效率一般取0.9。

八、滚珠丝杠机构的典型安装方式

根据使用场合的不同，滚珠丝杠机构两端的支撑结构有4种不同的安装方式：

1）一端固定一端支承

2）两端固定

3）两端支承

4）一端固定一端自由

“固定”支承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。

“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。

“自由”支承是指丝杠端部没有支承结构，呈悬空状态。

（1）一端固定一端支承结构（最典型、最常用的安装方式）

应用场合：

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

该种安装方式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。

特点：

丝杠和轴承间无轴向间隙，两端轴承都能够施加预紧，径预压调整后，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高，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。

应用场合：

适用于高速回转、高精度而且丝杠长度较大的场合。

（3）两端支承

该种安装方式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。

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

丝杠的一端采用固定端支撑单元，另一端则让其悬空，处于自由状态。

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。

通常情况下尽可能采用“两端固定”或“一端固定一端支承”的安装方式，支承轴承选大接触角（60°）的高刚度专用角接触轴承。