滚珠丝杆的设计

8、滚珠螺杆的防尘
滚珠螺杆如果有污物、异物进入螺母中就会很快的磨耗。急剧缩短螺杆的寿命。 本公司的螺母前后两端皆有刮刷器，可以有效的防护一般的灰尘。如果工作在恶劣的 环境中就必须采用其他防尘装置（褶皱保护罩、螺杆防护套），将螺杆轴保护起来。
9、滚珠螺杆的参数计算与选用
计算步骤 及流程：
使用条件、负载、速度、加速度、最大行程、位置精度、寿命 定 位 确 定 滚 珠 螺 杠 的 导 程 Ph 传 动
根据预压力的大小选择相对较薄的垫片 放入螺母之间，施加预压力，由于螺母之间 产生压缩负载，故称：压缩预压。（如下图）
拉伸预压
压缩预压
b.单螺母滚珠螺杆的预压方法： 在滚珠螺杆轴的沟槽种置入比沟槽空 隙空间稍大（1~2μ m)直径的钢珠，使钢珠 与沟槽四点接触产生弹性预压。（如下图）
在螺母中央位置附近的螺纹导程依所需 要的预压量使其偏移。此种预压的方式如同 双螺母，刚性更佳。（如下图）
7、滚珠螺杆的润滑
使用滚珠螺杆时，必须要润滑，如果润滑不足够的话，会造成急速的摩擦发热，使 滚珠螺杆的寿命大大缩短。滚珠螺杆一般来说3~5m/min以下用润滑脂润滑，以上用稀油 润滑。滚珠螺杆使用的润滑剂、润滑脂使用锂尼基系列的润滑油，其黏30~40cst(40℃） 润滑油ISO等级32~100。 ● 低温时使用黏度低的润滑油 ● 高温、高负载、低速时使用黏度高的润滑油 润滑方式 集中润滑 润滑脂 油 池 检查时间 7天 2~3月 每日开机前 检查内容 油量 有无异物 油面 补充、更换时间 检查视容量适当补充 依据检查结果补充 视实际的消耗补充
★1979年研发成功台湾地区第一支研磨级滚珠螺杆 ★1982年引进英国技术外循环研磨级螺杆
★1987年台湾第一支内循环研磨级螺杆 ★1987年台湾第一支高导程研磨级螺杆 ★1990年台湾第一支旋削一般级螺杆 ★1999年台湾第一支7米全程一次热处理螺杆 ★2002年导轨生产线建立 ★2003年台湾第一支9米无焊接一次热处理研磨级螺杆诞生 ★2003年引进日本技术超高精密级直线道轨 ★2004年获台湾精品称号
4.2 滚珠螺杆的常用的安装方法
4.3 滚珠螺杆设计注意事项
（1）、完全螺纹（内循环型）： 当选用内循环滚珠螺杆时，由于装配的需要，设计轴端时至少必须有一端的螺纹是开 通，且开通端至末端为止的直径必须比螺纹的低径小0.2mm以上。 （2）、螺杆轴端及螺母空间设计： 在进行设计时，必须注意螺杆安装时的空间影响或限制，造成在安装时，需要将螺杆 和螺母分开安装，如果这样的话，钢珠会脱离螺母，影响了滚珠螺杆的组装精度、预压力 的变化，从而有可能使整个螺杆的精度发生变化。如遇到如此情况，请与本公司联络解决。 （3）、有效的螺纹长度： 滚珠螺杆的热处理是采用中周波感应处理，所以螺纹的两端大约有15mm不在有效的热 处理范围内，硬度比较低，所以在设计有效的螺纹长度时要予以考虑。 （4）、中间支撑： 当螺杆水平放置过长时，由于自重而产生下垂，此时导致螺杆承受径向力。此时应该 在螺杆下方增加辅助支撑，以抑制下垂。 滚珠螺杆的旋转运动顺畅，主要是螺杆与螺母间的所有钢珠承受到均匀的负载而滚动， 所以如有扭矩作用在螺母上时，负载集中在少数钢珠上，此时旋转特性不一致，顺畅性就 比较差，螺杆寿命也会有极其显著的缩短。因此在设计、装配时必须特别的注意。 （5）、配置限位、增加平衡块： 滚珠螺杆的传动效率高，不能自锁，应用在垂直、倾斜方向时，如部件重量未加平衡 体或者电机未有抱闸功能时，就必须防止传动停止、电机失电后，因内部的自重而产生逆 转动。 螺母应在有效的行程内运动，必要时要在行程的两端安装限位装置，以避免螺母在超 越有效的行程时，使螺母脱离螺杆而钢珠脱落或者对于滚珠螺杆造成损坏。
3.3 滚珠螺杆的几何公差精度
上图为LTM滚珠螺杆几何公差的精度检测项目。 在此的几何公差检验项目以JIS 1192-1997为标准。
4.1 LTM滚珠螺杆的产能
外径：16~100mm 长度：10m 精度：3.5μ m/300mm(JIS 0级） 导程：4~50mm 精密研磨+扎制 以上为普通的制作尺寸，如有特殊 的规格要求，请与本公司联系。
滚
珠
工
作
图
设
计
各 种
传 动 力
矩
计
算、电
机
选

择
传 动 系 统 刚 度 计 算 滚珠螺杠精度按经验选择确 定
传动系统刚度验算及滚珠螺杆精度选择
滚 珠 螺 杠 临 界 压 缩 载 荷 Fc 的 校 验 滚 珠 螺 杠 的 极 限 临 界 转 速 nc 的 校 验 滚珠螺杆Dn值的校验 滚珠螺杆形位公差的标注
LTM滚珠螺杆的特点：
1）、优良的信赖性：
LTM的滚珠螺杆具有30年来所积累制造技术为基础、从材料、热处理、设计、生产管 理、品质等，都具有严格的制度化管理来保证我们的产品给用户一个优良的信赖性。
2）、高精度的保证：
LTM的滚珠螺杆的螺杆以及螺母都是在恒温车间内精密加工、研磨、装配，如此可以 保证其高精度的品质（精度检验证书如下图）。
3）、持久的耐磨性
LTM以积累30年的滚珠螺杆生产技术，采用德、日钢材并采用自身特有的热处 理、研磨技术，可以使滚珠螺杆具有持久的耐磨性。
4）、高的机械传动效率：
滚珠螺杆的旋转是由螺母内的钢珠作滚动运动，比传统的滑动螺杆具有很高的 机械效率，所需要的扭矩只有滑动螺杆的1/3以下，所以可以用很小的扭矩产生很大 的轴向力。
使用条件负载速?加速?最大?程位置精?寿命定位传动确定滚珠螺杠的导程ph滚珠螺杠的载荷及转速计算确定预期额定动载荷精?等级确定滚珠丝杠的最小?纹底经d2m强?计算确定滚珠丝杠的最小?纹底经d2m确定滚珠螺杆的螺母型号及规格代号确定预紧?fp基本额定静载荷验算对预?伸滚珠螺杠计算?程补偿值t和预?伸?ft确定滚珠螺杠的支承所用轴承的型号规格滚珠螺杆工作图设计各种传动?矩计算电机选择传动系统刚?计算传动系统刚?验算及滚珠螺杆精?选择滚珠螺杠精?按经验选择确定滚珠螺杠临界压缩载荷fc的校验滚珠螺杠的极限临界转速nc的校验滚珠螺杆dn值的校验滚珠螺杆形位公差的标注由传动关系工作台最高移动速度vmax电机最高转速nmax传动比i确定
F:法兰
R:圆柱
D:双螺母
S:单螺母 I:内循环
W:回流管在螺母内 V:回流管在螺母外
(3)、珠卷数： 特性 传动 定位 外循环 1.5圈×2列、 1.5圈×3列、 2.5圈×1列 2.5圈×2列、 2.5圈×3列 内循环 1圈×3列、 1圈×4列 1圈×5列、 1圈×6列
(4)、油嘴孔： 精密用标准螺母有油嘴孔，设计时请标明其尺寸，以便加工。
4.4 滚珠螺杆的螺母型式
（1）、循环方式： a.外循环（如右图）： 钢珠由螺母的一端经过回流管引导到 螺母的另一端，这个回流管在螺母的外部。
●钢珠回流路径较长，故噪音小；
●制造简单，适合批量生产； ●螺母外径尺寸大、应用场合广；
b.内循环（如右图）：
钢珠经由回流盖的导引只做一个回转的循环， 只将钢珠从一个沟槽引导到相邻的沟槽中，这个 回流盖在螺母的体内。 ●螺母外径尺寸小； ●适合导程、螺杆外径较小者； （2）、螺母的样式：
滚珠螺杠 的载荷及转速计算
确定预期额定动载荷
精度等级确定滚珠丝杠的最小螺纹底经d2m
强度计算确定滚珠丝杠的最小螺纹底经d2m
确定滚珠螺杆的螺母型号及规格代号 确 定 预 紧 力 Fp 基 本 额 定 静 载 荷 验 算
对预拉伸滚珠螺杠，计算行程补偿值T和预拉伸力Ft 确定滚珠螺杠的支承所用轴承的型号，规格 螺 杆
5）、无间隙与高的刚性：
LTM的滚珠螺杆采用歌德式沟槽形状（如下图）、使钢珠与沟槽间能有极佳的接 触，能够稳定的旋转。如加上应当的预压力，就可以消除轴向间隙，使滚珠螺杆具 有更强的刚性，减少滚珠、螺母、螺杆间的弹性变形，达到更高的精度。
LTM螺杆精度、扭矩:
3.1导程精度
LTM精密级滚珠螺杆，以JIS标准为依据，导程精度共有C0、C1、C2、C3、C4、C5、 C6、C7、C10等级。
6.2 热变形： 螺杆轴因热变形，会导致精度的变化，一般来说要尽量的降低温升所带来的影响 1）、控制发热量： ● 选择适当的预压力 2）、强制冷却： ● 螺杆轴制作成中空，通入冷却液，将热量带出 ● 螺杆轴以润滑油或空气强制冷却 3）、预先避免温升的影响： ● 求出累积导程误差的目标值，然后进行修正 ● 螺杆安装时进行预拉伸 ● 预先高速运转，温度达到热平衡 ● 选择适当的润滑剂 ● 使用较大的螺杆导程、降低转速
从研制出台湾第一支研磨级滚珠螺杆到新一代超大型精密流珠螺杆的问世，律 廷科技股份有限公司在过去的26年里始终屹立于该领域的潮头浪尖。在这一历史进 程所创下的辉煌没有牵绊住律廷人前行的步伐，而是化为一种更坚定的力量，鼓舞 着律廷人走上新的征程。律廷26年的孕育和成长史,俨然成为台湾滚珠螺杆工业近三 十年的发展演进史.直至今天律廷依然是台湾滚珠螺杆工业当之无愧的引领者。 “落实品质管理、满足客户需求、建立科技基地”是律廷自创立以来格守不渝 的发展理念，更是其落实品质措施的三项基本要求。律廷滚珠螺杆从精度和品质两 大层面出发，从设计开发、生产到成型，直至最后的检测试验，都秉承了一丝不苟 的严谨作风，在业界率先通过了iso9001国际品质管理系统标准论证及tuv cert 程 式论证。另外，公司全面引进了国际上一流的检测设备和工艺，如英国进口的动态 镭射程仪、螺纹形式投影机，美国产的静态镭射程仪，德国造的磁粉探测仪，更有 日本进口的深化硬度测定仪、螺杆螺母粗糙度测试等先进装备。 服务领域，律廷针对不同的客户与需求，分门别类地规划制造出了多种样式规 格的产品，可供用户选择。在律廷看来，公司并非简单的制造销售商，而是为用户 提供合格产品，并满足用户需求的一系列活动和过程的组织者。在充分了解客户需 求的基础上再进行产品的深度开发、生产。用市场需求来决定生产的方向和规模， 这种策略使律廷产品在国内外市场上备受青睐，在意、德、日、美、法、西及墨西 哥等国市场上受到广泛赞誉。 面向未来发展，在世界制造业大规模地向中国转移集结之际，律廷就以和在大 陆具有强大的研发、销售能力的中达电通股份有限公司强强联手，构成战略合作伙 伴，共同开拓大陆市场，目前已经在长三角立足了脚跟，并将依中达电通的强大销 售网络，在全国几乎每个省份设有办事机构，把发展的触角延伸到了全国各地，全 心全意地为每一位客户提供满意的服务。
四点接触预压 （2）、预压的效果： 如右图，由预压的滚珠螺杆和无预压的 滚珠螺杆的弹性变形曲线，当加载的轴向负 载是预压力的3倍时，有预压的滚珠螺杆弹 性变形是无预压滚珠螺杆的1/2。
变位导程预压
一般来说，推荐预压力为最大轴向负载的 1/3。过大的预压力，会影响到滚珠螺杆的 寿命、散热。最大的预压力不超过基本额定 动负荷的10%。
导程精度测量曲线
3.2 预压扭矩
旋转具有预压的滚珠螺杆时，在无外部负载的状态下，连续旋转螺杆或螺母 所需要的扭矩。 预压的目的是为了消除滚珠螺杆的间隙、增强刚性。 基准扭矩：为目标值，在目标中所设定的预压扭矩。
预压扭矩的测量：
预压扭矩的测量方法如右图示，转动螺杆轴时，测量 螺母这时产生的扭力FP,再将测定的扭力值FP乘以力臂L,所 得积为TP： 测定的条件： 1）、测定时无刮刷器状态下进行； 2）、测定的转速：100rpm; 3）、使用的润滑油粘度依据工业润滑油粘度分类的规定， 以ISO VG68为基准。
6、定位精度
滚珠螺杆的精度中，导程精度、系统的刚性是主要的影 响因素，其他主要有温度而产生的热变形，安装面的精度等 方面。
弹性变形曲线
6.1 导程精度：
累积基准导程与公称导程相同，但当使用过程中，由于温升所导致螺杆的热膨胀， 或者由于外部负载使螺杆伸缩时，此时可以修正螺杆轴的基准导程负、正向予以补赏。 此时可以将累积导程的目标值提出给本公司，或者由本公司几十年的经验推荐予用户。 另外在补偿螺杆轴的热伸长时，也可以在安装时进行滚珠螺杆的预拉伸。一般以支撑 轴承的负载能力上另加温升2~3 ℃的预拉力。
5、滚珠螺杆的预压
为了达到高的定位精度，一般方法是消除滚珠螺杆的间隙到零，另一个 方法是提高刚性以降低轴向负载时的弹性变形量，这两种方式可以用对于滚 珠螺杆的预压来完成。 （1）、预压的方式： a.双螺母滚珠螺杆的预压： 两个螺母的中间放入垫片施加预压，有两 种方式： 根据预压力的大小选择相对厚度的垫片放 在两个螺母之间，施加预压力，由于螺母A、B 产生伸张负载，故称：拉伸预压。（如下图）
9.1 确定滚珠螺杆的导程：Ph 由传动关系，工作台最高移动速度Vmax,电机最高转速 nmax,传动比i，确定： Ph=Vmax/(i* nmax) 当电机与螺杆直联时i=1， Ph=Vmax/ nmax,计算出的Pn取较大值圆正。 9.2 滚珠螺杆的载荷及转速的计算; ●最小载荷Fmin: 机器空载时滚珠螺杆的转动载荷，主要是工作台重量引起 的摩擦阻力。 ●最大载荷Fmax; 设备承受最大负荷时滚珠螺杆的传动力，一般机床切削时 ，切削力滚珠螺杆轴向分力与导轨摩擦力之和为：Fmax;（导 轨摩擦力由工作台、工件、夹具等总的重量以及切削力在垂 直导轨方向的分力之和得出的）。 ●滚珠螺杆的当量转速nm以及当量载荷Fm： 滚珠螺杆在n1、n2、n3、n4、nn 各种转速下，各转速工作 时间占总时间的比例分别为t1%、t2%、t3%、t4%、tn%,所承 受的载荷分别F1、F2、F3、F4、Fn.