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滚珠丝杠副基础知识培训教材 1 1 滚珠丝杠 滚珠丝杠 是丝杠轴与丝母间以钢球为滚动体 将回转运动转变为直线运动的机械元件 可以将直线运动转变为回转运动 也可以将回转运动转化为直线运动 1 2 滚珠丝杠 钢球在丝母与丝杠间的沟道中边自转滚动边向前滚动 通过循环机构做无限循环运动 因为滚珠丝杠是滚动运动 与滑动丝杠相比效率较高 所以回转运动转化为直线运动 直线运动转化为回转运动效率可达到88 96 另经磨削加工的精密滚珠丝杠 因为是精密加工 可以达到微米级的进给精度 丝杠 丝母B 丝母A 键 固定键用螺钉 弯管 钢球 密封圈 弹簧卡 压板 固定压板用螺钉 垫片 2 1 滚珠丝杠副的工作原理 回转和直线 2 2 滚珠丝杠副的工作原理 BA 予圧 3 1 滚珠丝杠分类 按钢球循环方式分类 弯管式 外循环式 回球器式 内循环式 端盖式 按予压方式分类 定位置予压 双丝母 变导程予压 单丝母 定压予压 按丝杠加工方式分类 精密滚珠丝杠 冷轧滚珠丝杠 无予压 3 2 滚珠丝杠分类 按使用方法分类 丝杠旋转式 丝母旋转方式 按轴端加工方式分类 标准品 BNK形轴端完成品 特殊定做品 轴端未加工品 4 1 滚珠丝杠的特点 1 摩擦小 效率高 驱动扭矩约为滑动丝杠的1 3左右 4 2 滚珠丝杠的特点 2 高精度保证 生产时在温度控制非常严格的工厂内加工 使用最高水平的机械设备进行加工 检查 装配 以及完备严格的品质保证体系 都高精度的产品提供了保证 我公司于2003年12月已经通过了ISO9001质量管理体系的认证 导程测量仪 导程精度测定数据 4 3 滚珠丝杠的特点 3 精度高 可实现微进给 由于起动扭矩特别小 没有滑动丝杠的爬行现象 能够正确的进行微进给 注 下图使用导向面为LM导轨 4 4 滚珠丝杠的特点 4 无间隙 刚性高 可以先予压 在轴线上产生0间隙或负间隙 刚性也大大提高 如图6所示 在 向施加载荷 则产生 向变位 在 向施加载荷 则产生 向变位 轴向载荷与所产生的变位量对应关系如图7所示 从图7可以看出 对丝杠施加予压 轴向间隙为0时 刚性提高 所产生的变位量小 4 5 滚珠丝杠的特点 5 可以高速进给 由于丝杠的效率高 发热小 因而可以实现高速进给 5 1 滚珠丝杠用途 使用例产业用机器人 5 2 滚珠丝杠用途 6 世界与中国范围的几大制造厂家 南京工艺装配厂 汉江机床厂 THK 日本 NSK 日本 TSUBAKI 日本椿本 STAR 德国 HIWIN 中国台湾上银 PMI AMT 中国台湾银泰 SHUTON 西班牙 7 1 滚珠丝杠的钢球循环机构 循环机构大体上分为 循环导管式 外循环 BIF BNF BNFN BNK 回球器式 内循环 DIK DKN DIF DFN DK 端盖式 BNK BLK 钢板回球式 BNFN形 DIK形 DKN形 BIF形 7 2 滚珠丝杠的钢球循环机构 1 循环弯管式也称 外循环式 为最普通的 钢球从丝杠轴上 沿弯管的牙嘴部导入 通过弯管返回 形成无限循环运动 2 回球器式也称 内循环式 是最紧凑的丝母 钢球通过回球器改变进行方向 返回丝杠轴的原先位置 7 3 滚珠丝杠的钢球循环机构 3 端盖式适用于高速进给的丝母 钢球从端盖部导入 通过丝母上的贯通孔 返回起始位置 4 钢板循环式是如同弯管式的 将钢球导入后沿钢板上的沟进行循环 钢板回球式与回球器式相比 较多应用于小型滚珠丝杠 8 1 予压 予压就是采用比丝杠 丝母之间的间隙大的钢球或改变中间导程从而使丝杠 丝母与钢球之间产生负向间隙 使之产生内部应力 施加予压时 有消除轴向间隙 轴向间隙为0 的作用 并且在受到外载荷时 起到相应的轴向弹性变量变小 刚性增加 的效果 BNFN形 BIF形 DKN形 BNFN形 DKN形 BLW形 8 2 滚珠丝杠的予压方式 1 定位置予压方式A 双丝母垫片方式在2个丝母之间加上调整垫片来施加予压的方式 DIK形 BIF形 B 变导程予压方式通过改变单个丝母中间沟道的螺距来实现予压的方式 8 3 滚珠丝杠的予压方式 8 4 滚珠丝杠的予压方式 2 定压予压方式 JPF形 在单个丝母的接近中间的地方对丝母加工一个类似弹簧的构造 对丝母中间沟道的螺距进行改变来实现予压的方式 螺距 予压量 丝母 3X螺距 JPF形 丝杠轴 9 滚珠丝杠的最大使用速度 滚珠丝杠的最大使用速度是以丝杠轴的危险速度和DN值来进行求得的 精密滚珠丝杠及冷轧大导程滚珠丝杠 DN 7万冷轧滚珠丝杠 DN 5万普通高速旋转丝杠 DN 11万SBN型号 DN 13万 装有钢球保持器 SBK型号 DN 16万 装有钢球保持器 HBN型号 DN 13万 装有钢球保持器 丝杠轴的危险速度是由丝杠轴径和安装距离来决定的 10 滚珠丝杠的安装方法 分类方法一 代表的安装方法 固定 自由固定 支持固定 固定根据使用要求 有必要对支持方法进一步探讨 分类方法二 水平安装垂直安装倾斜安装 11 1 滚珠丝杠的安装方法 图例1 固定 自由 固定 支持 11 2 滚珠丝杠的安装方法 图例2 固定 固定 固定 固定丝母旋转 12 滚珠丝杠的材质 另外有的型号也有不锈钢制的滚珠丝杠 13 螺距与导程 螺距 相邻的两条螺纹相对应2点之间的轴向距离 导程 丝杠旋转1周在轴线方向上前进的距离 导程 螺距X螺纹头数 螺距 14 1条螺纹 2条螺纹是指什么 导程和螺距相等的丝杠称之为1条螺纹 与此对应 导程是螺距2倍的丝杠称之为2条螺纹如图所示 螺纹沟道有2条 如 1510产品导程为10 但螺距为5 螺距 导程 15 1 丝杠的沟道形状 特点 单圆弧沟在轴方向上承受荷重时 接触点容易移动 进给精度不好 轴向刚性也降低 而 哥特形 沟槽在这些方面有很大改善 滚珠丝杠采用的是 哥特形 沟槽 15 2 丝杠的沟道形状 滚珠丝杠轴的底沟 是螺纹沟道的磨削工艺沟 是为了在磨削螺纹沟道时将加工抗力减到最小 同时也起到加快热量散发的作用 进而减小丝杠轴的弯曲 从而确保高精度的沟道形状 现场俗称 底沟 底沟 16 1 滚珠丝杠副型号中符号的意义 B 弯管 外循环 D 内循环I 变位予紧K 法兰铣扁F 法兰N 丝母数量BCD BallCenterDiameter钢球中心径PCD 安装孔中心距 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC12345678910 产品型号 16 2 BNFN丝母型号 分为外循环 BNFBIFBNFN内循环 DKDIKDIFDKNDFN端盖式 BNKBLK冷轧 BTK BNFN3206L 5RRG0 620LC5 A12 15 3 32 丝杠公称外径 常见丝杠外径有如下系列 15 16 18 20 25 28 32 36 40 45 50 55 63 70 80 16 4 06 导程 常见丝杠导程有如下系列 04 05 06 08 10 12 16 20 25 32 50 60 80 100 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC3 16 5 L 旋向 L 左旋 注意经常有加工时将旋向加工反的现象 R 通常不标出 右旋RL 左 右旋同时存在 在一支丝杠的两端 A 标准更改E 丝母法兰处稍微改动 可根据标准丝母进行追加工的 S 丝母较大改动 不可以根据丝母进行追加工的 HS 高速旋转 HIGHSPEED BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC4 16 65 负荷钢球圈数 外循环基准数 1 5 2 5 3 5可能的循环圈数 1 5 2 5 3 3 5 4 5 5 7 5 10内循环基准数 1可能的循环圈数 3 4 6 8 10端盖式基准数 1 8 2 8可能的循环圈数 2 8 3 6 5 6 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC5 16 7 RR 密封圈 RR 精密用 迷宫式 ZZ 冷轧用 刷式 WW 防尘用QZ 自润滑用QZ必须与WW配套使用 但WW可单独使用 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC6 16 8 G0 轴向间隙 G0 0以下GT 0 0 005mmG1 0 0 010mmG2 0 0 020mmG3 0 0 050mm BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC78 16 9 620L 丝杠全长 620 丝杠总长L LONG的缩写 16 10 C5 精度等级 C0C1C2C3C5C7C8C10 由低到高 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC9 精度高 精度低 精密滚珠丝杠 冷轧滚珠丝杠 16 11 AC THK标准轴端形状 A形 BNFN3206L 5RRG0 620LC5 AC10 B形 C形 K形 H1形 H2形 H3形 J3形 J2形 J1形 17 1 丝杠轴制造工序 素材 端末 材料 AISI4150H 扒皮材 组合车床 数控车床 螺纹切削 熱処理 高频热处理 粗校直0 05 校直机 螺纹粗磨 中间校直0 03 外圆磨床 螺纹磨床 校直机 外圆粗磨 螺纹精磨 精校直0 01 外圆磨床 螺纹磨床 校直机 外圆精磨 校直0 10 校直0 07 材料 AISI4150H 原材料 端末粗加工 普通车床 减少扒皮结构加套结构注意中心孔特殊要求注意 评审图纸注意事项 17 2 丝杠轴制造工序 螺纹一次车削 数控车床 热处理 高频热处理 螺纹一次车削 数控车床 减少端末的热处理注意热处理应力集中结构的强度注意螺纹残余部分的结构与客户前期沟通注意 评审图纸注意事项 17 3 丝杠轴制造工序 粗校直 外圆磨 校直机 注意空刀及R角部分的尺寸注意公差要求范围注意丝杠轴长度的公