滚珠丝杠副选型内部资料

1、滚珠丝杠选型培训教材一 培训内容1. 根据用户的要求，结合样本选择合适的滚珠丝杠副参数2. 滚珠丝杠副在机床上的装配二滚珠丝杠副的设计步骤和方法滚珠丝杠副已经标准化，一般由设计人员参照机械设计手册等相关资料确定因此它的设计归结为滚珠丝杠副型号的选择。1选型的主要参数公称直径，导程，循环方式，预紧方式，各段轴径的长度，行程精度, 螺母安装尺寸，润滑密封方式，预拉伸，校核。2各参数的确定：1）确定滚珠丝杠规格滚珠丝杠副设计时一般根据不同的使用条件和要求来确定滚珠丝杠副的尺寸规格。当滚珠丝杠副在较高转速下运转时 ，常见的失效形式是钢球或螺纹滚道接触疲劳点蚀通常用额定动载荷表示螺旋传动的抗点蚀能力，所

2、以我们根据额定动载荷来确定来滚珠丝杠副的尺寸规格。额定动载荷是指一批相同规格的滚珠丝杠经过运转一百万次后，90%的丝杠副（螺纹表面或滚珠）不产生疲劳剥伤（点蚀）时的轴向载荷。在实 际运用中额定动载荷值可按下式计算式中:fh为寿命系数，按滚珠丝杠预期寿命选取fd 为载荷性质系数 , 按工作载荷性质选取 ;fH 为动载荷硬度影响系数 , 按滚珠及滚道表面硬度选取 ;fn 为转速系数 , 按丝杠平均转速 nd 选取 ;Pd 为平均轴向载荷。不同工况下 , 平均轴向载荷及平均转速计算方法有多种 , 对加工中心 而言 , 可认为属通用型设备 , 针对的是不同的用户和不同的工况 , 其 工作条件及所占工作

3、时间并无一定规律 , 平均轴向载荷及平均转速 可按下面公式计算为Pd = (2Pmax + Pm in ) /3 ( 3)nd = (nmax + nm in ) /2 ( 4)式中：Pmax最大轴向载荷；nmax为最高转速；Pmin为最小轴向载荷； nmin 为最小转速。最小轴向载荷为工作台和工件作用下的导轨摩擦力 , 最大轴向载荷 的计算即为机器承受最大负荷时滚珠丝杠副的传动力 , 它为切削力 在滚珠丝杠轴向的分力与导轨摩擦力之和 (此时导轨摩擦力是由工作 台、工件、夹具三者总的重量以及切削力在垂直导轨方向的分量共同 引起。)在计算出额定载荷后 , 可按额定动载荷从样本中选取滚珠丝杠 的公

4、称直径和型号。选择额定动载荷比计算出的额定载荷稍大的规 格。当滚珠丝杠副在低速下(nv 10r/min)运转时，常见的失效形式是钢球或螺纹滚道产生较大的塑性变形 .通常用额定静载荷衡量螺旋传动 的抗塑性变形能力，所以我们根据额定静载荷来确定来滚珠丝杠副的 尺寸规格。额定静载荷是指滚珠或螺纹滚道型面接触点上的塑性变形 量之和为滚珠止境的万分之一时所能承受的轴向工作载荷。它与载荷 的大小，载荷的冲击，振动，滚道硬度等都有关。可以参考相关的公 式计算。2）丝杠导程的确定丝杠导程的选择一般根据设计目标快速进给的最高速度为 vmax、 伺服电机的最高转速nmax及电机与丝杠的传动比i来确定，基本丝 杠导

5、程应满足下式为：p> w3）循环方式根据滚珠循环反向过程中是否脱离丝杠表面，分为内循环和外循 环。内循环螺母安装尺寸小，适用于中小导程，中低速的使用场合。 外循环结构包括插管式，端块式，套筒 -螺旋槽式等多种结构，我公 司主要采用的是插管式，螺母安装尺寸大，应用场合广泛，特别是对 于大导程丝杠副。4）预紧方式根据重复定位精度要求，选择合适的预紧方式。只起传动作用的， 可以采用间隙配合，有定位要求的，根据载荷的大小以及安装位置的 限制，选择预紧方式。包括双螺母齿差式，双螺母螺纹式，双螺母垫 片式，单螺母变位导程预紧，单螺母增大钢球预紧。预紧力的大小根据最大轴向载荷的1/3计算，当最大载荷无

6、法计算时，取额定动载荷的1/20-1/105）各段轴径的长度丝杠滚珠螺纹段长度二有效行程+余程（3-4个导程）丝杠全长二丝杠滚珠螺纹段长度+两端轴径长度6）行程精度滚珠丝杠的精度直接影响数控机床的定位精度，在滚珠丝杠精度参数中，其导程误差对机床定位精度影响最明显。一般在初步设计 时设定丝杠的任意300mm行程变动量V300p应小于目标设定位的定 位精度值的1 /31 /2,在最后精度验算中确定。高速冲味X¥专用机木工机««机械m崙r辑密级、*机械手臂一般级)*三次元呈测机传统机檢搬送装置机冶¥平台线性致动器«械:軌空负载齿轮議面控制器«

7、;阀门4«功力转向器*璃谣硏磨机表面硏僦机感应热梵理«-半导体设备7) 螺母安装尺寸根据安装外圆直径，法兰盘安装位置等选择。8) 润滑密封方式(1)润滑使用润滑剂可以提高滚珠丝杠的耐磨性和传动效率。润滑剂有液体和固体两种。液体润滑剂可用 20号或30号机油、90180号 透平油或140号主轴油等。固体润滑剂可用高压润滑脂或锂基润滑 脂。用液体润滑时，可从螺母壳体上的油孔注入螺母内的空间。固体 润滑脂则要直接加在螺纹滚道和安装螺母的壳体空间内。(2)防护丝杠预紧后，轴向间隙减少。当硬质灰或切屑等污物落入螺纹滚道内，就会妨碍滚珠的运转，并加快磨损，因此必须有防护装置。 常用的防

8、护装置有：a.密封圈密封圈装在螺母的两端，用聚氯乙烯制成，其内孔与螺纹滚道向贴合。这类密封圈的防尘效果好，但有接触压力，会使摩擦力矩稍有增加。b.防护罩防护罩能防止尘土及硬性杂质等进入滚珠丝杠。防护罩的形 式有锥形套管、伸缩套管、也有折叠式(手风琴式)的塑料或人造革 防护罩。对防护罩材料的性能要求是：耐油、耐腐蚀、耐高温、耐用 等。9.预拉伸.主要用于精度要求高的丝杠副。丝杠副的实际工作 温度高于精度测试温度，丝杠将伸长。计算出一定温度下的伸长量， 在丝杠加工时设定行程补偿值。» - At Luc 行程补偿値(泪1龙蹩化值翘eyeLu 滚珠蛛杠创灯逆行程«钢的拔膨肥至数 a

9、=11.6x】山=工化台行程+两令安全衍程"衍程十(S - 14) nPh蜒hl导程帥耐10.校核，高速运转的需要验算临界转速和 DN值N1：临押速imnijVfLTI"转数(min-1)lh：安装闻額mnDE :杨氏系数卩幷件模盛) (2 06x lO/mm") I :丝杠轴的堆小撕惯性矩1=专才叱弘：丝社轴底了 ：帘应(比萤(7.H5 x 10-*kS/mm,)A :蛙卡匸轴斷面血积(rnmi)最高转速0.8*临界转速DN 70000二.滚珠丝杠副在机床上的安装方式(1)支承方式滚珠丝杠的支承方式对进给系统的传动精度影响很大。 为了提高 丝杠的轴向承载能力，采

10、用高刚度的推力轴承支承，当轴向载荷很小 时，也可用向心推力轴承。其支承方式有下列几种：1) 一端装推力轴承，另一端自由如图a所示，此种支承方式 的轴向刚度低，承载能力小，只适用于短丝杠。如数控机床的调整环 节或升降台式数控铣床的垂直进给轴等。2) 端装推力轴承，另一端装向心轴承 如图b所示，此种方 式可用于丝杠较长的情况。为了减少丝杠热变形的影响，热源应远离 推力轴承一端。3) 两端装推力轴承 如图c所示，两个方向的推力轴承分别装 在丝杠两端，若施加预紧力，可以提高丝杠轴向传动刚度，但此支承 方式对丝杠的热变形敏感。4) 两端均装双向推力轴承 如图d所示，丝杠两端均采用 双向 推力轴承和向心轴承或