滚珠丝杠副
数控车床滚珠丝杠副的选型计算
1 序言在卧式车床的数控化改造或数控车床的新设计中，滚珠丝杠副作为数控传动系统的关键部件之一，其选型及安装的合理性直接影响到数控车床（以下简称车床）的精度、寿命及性能。
目前国内关于一般滚珠丝杠副的选型计算较为充分，如黄育全针对滚珠丝杠副的选型提出了一个初步成熟的算法。
然而目前车床行业的发展趋于功能专业化，如高速、高精度的要求或大型重载的情况等，此时需要在螺母选择、螺母安装及丝杠支撑形式等方面作针对性选型。
2 滚珠丝杠副的螺母选择2.1 循环方式选择滚珠丝杠副按循环方式的不同分为内循环和外循环，滚珠在循环过程中始终不离开丝杠表面的称为内循环；反之，为外循环。
常见的浮动式、矩阵式结构为内循环，插管式及端块式或端盖式结构为外循环，如图1所示。
a）浮动式b）矩阵式c）插管式d）端块式或端盖式图1 常见滚珠螺母结构形式在相同导程与承载滚珠圈数的情况下，内循环存在无滚珠的滚道区域，故在轴向尺寸上较长；而外循环在轴向尺寸上结构相对紧凑，但滚珠的循环路线需要额外占用螺母的径向区域，即在相同情况下螺母的直径会增大，需要根据车床的具体安装部件的配合尺寸取舍。
值得注意的是，同等条件下，外循环方式的Dn值比内循环方式更大，相同负载工况下能获得更高的寿命。
2.2 预紧方式与预紧力选择为了保证丝杠副在车床上的重复定位精度，需保证滚珠螺母与丝杠之间无间隙，能够根据旋转角度和导程间接测量轴向行程。
此时在滚珠螺母与丝杠之间需维持预紧转矩。
螺母按预紧方式分为双螺母垫片预紧、单螺母增大滚珠直径预紧和单螺母变位导程预紧等。
车床大多数情况受力为单向，即可不考虑对反向间隙的控制，出于对成本及车床安装空间的考虑，推荐使用单螺母，预紧方式可以为增大滚珠直径预紧。
存在反向切削力，但相比正向时要小的多，高精度的应用场景下，可以使用非对称的双螺母预紧方式。
预紧方式仍为垫片式，但法兰螺母与直筒螺母的圈数可以不同；能在不影响正向进给预紧转矩需求的同时降低螺母副长度，如图2所示。
滚珠丝杠副产品介绍
滚珠丝杠副的防尘与润滑为防止灰尘、污物、铁屑等杂物进入丝杠螺母内，在丝杠轴上应安装防护装置，如螺旋式弹簧保护套，折叠式保护套等，避免丝杠损坏，丝杠出厂时已在螺母两端安装防尘圈。
为滚珠丝杠副的正常工作，延长使用寿命，对滚珠丝杠副必须考虑充分润滑，已在螺母法兰外圆上考虑润滑油孔，供顾客使用。
对于中载，中速滚珠丝杠副滚珠丝杠副，可采用锂基润滑脂或20号、30号机油润滑。
对于重载高速滚珠丝杠副，可采用NBU15高速润滑油，90号，180号透平油。
对于温升要求较严的场合，可采用喷雾润滑。
对于高温，高寒使用的滚珠丝杠副，可采用高温、高寒润滑油，以滚珠丝杠副在特殊情况下的正常使用。
滚珠丝杠副的使用注意事项1、在安装外循环滚珠丝杠副时，严禁敲击和拆御导管，以免造成钢球堵塞，运动不流畅。
2、在安装和使用时，要防止螺母脱离丝杠表面，因为螺母一旦脱离滚珠将散落，此时滚珠丝杠副不能正常工作，严重时会引起设备事故，因此在主机上必须配置防止螺母脱出的超程保护装置，尤其是在高速运转的场合。
3、在安装滚珠丝杠副时，两端支承座孔与螺母孔要调整到“三点同心”的状态，不允许在不同心的状态下强迫安装。
4、由于滚珠丝杠副的传动效率在90%以上，不能自锁，在需要自锁的场合，必须在丝杠轴上配置相应的自锁装置。
5、为了使用滚珠丝杠副运转灵活，延长使用寿命，必须考虑充足的润滑条件。
6、除滚珠丝杠副本身防尘圈外，外露的丝杠上也应安装防护装置，以免灰尘，杂物进入丝杠副。
7、在内循环系列滚珠丝杠副中，当必须将螺母脱出时，可在丝杠轴径上装一个外径略小于丝杠螺纹滚道小径的辅助套筒，以便于旋出螺母时，钢球不至于散落。
8、滚珠丝杠副应由专业人员装配、维修，用户在必要时应向厂家联系。
滚珠丝杠副常见的故障及维修方法
滚珠丝杠副是机械设备中常见的传动元件，其稳定性和精度对设备的运行和加工质量有着重要的影响。
然而，由于长时间的运转或者操作不当等原因，滚珠丝杠副有可能发生故障，导致设备停机或者加工质量下降。
了解滚珠丝杠副常见的故障及维修方法对于设备的正常运行具有重要意义。
本文将从常见的故障类型出发，详细介绍滚珠丝杠副的故障现象、原因分析以及相应的维修方法，希望能够给读者带来一些帮助。
1. 滚珠丝杠副的常见故障类型滚珠丝杠副在使用过程中常见的故障类型主要包括以下几种：(1) 螺纹卡滞：滚珠丝杠副在长时间使用后，由于润滑不良或者进入了杂质等原因，螺纹有可能会出现卡滞现象，导致滚珠丝杠的转动阻力增大，甚至无法正常运转。
(2) 滚珠腐蚀：由于工作环境恶劣或者长时间未保养，滚珠丝杠副上的滚珠有可能会发生腐蚀现象，严重影响滚珠丝杠的传动效果。
(3) 磨损严重：滚珠丝杠副长时间运行后，由于摩擦和磨损，导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
(4) 导轨偏移：由于长时间的振动或者使用过程中的冲击，导轨有可能会发生偏移，导致滚珠丝杠副的传动精度下降。
以上几种故障类型是滚珠丝杠副常见的问题，下面将针对每一种故障进行详细的分析和维修方法介绍。
2. 螺纹卡滞的原因分析及维修方法螺纹卡滞是滚珠丝杠副常见的故障之一，其主要原因有润滑不良、杂质进入、密封不严等。
当螺纹发生卡滞时，首先需要排除外部的杂质，清洗螺纹表面。
然后检查润滑情况，对润滑部位进行加注润滑脂或者油脂。
若情况仍未改善，需要拆卸螺纹部件，清洗和更换润滑部件，并做好防尘密封工作。
3. 滚珠腐蚀的原因分析及维修方法滚珠腐蚀是由于工作环境恶劣或者长时间未保养造成的，这会严重影响滚珠丝杠的传动效果。
一旦发现滚珠已经发生腐蚀，需要将滚珠进行更换，并且要重点做好后续的防护工作，确保工作环境的干净和润滑部件的充分润滑。
4. 磨损严重的原因分析及维修方法磨损严重是滚珠丝杠副长时间运行后的常见问题，它会导致丝杠和螺母的配合间隙过大，影响传动精度和稳定性。
滚珠丝杠副基础知识
滚珠丝杠副基础知识1. 什么是滚珠丝杠副？滚珠丝杠副是由丝杠，螺母，滚珠组成的机械元件。
其作用是将旋转运动转变为直线运动，或逆向由直线运动变为旋转运动。
丝杠、螺母之间用滚珠做滚动体。
2. 滚珠丝杠副有哪些特点？（1）传动效率高。
(达85%—98%)。
（2）灵敏度高。
（无颤动、无爬行，同步性好）。
（3）定位精度高。
(可以实现无间隙传动，刚度强，温升小)。
（4）使用寿命长。
（是普通滑动丝杠的4倍以上，磨损小，精度保持期长）。
（5）使用、润滑和维修方便、可靠。
（6）可逆向传动，不自锁。
（在垂直使用或需急停时，应附加自锁或制动装置）3. 螺纹滚道的单圆弧、双圆弧各有何特点？单圆弧的优点是无偏心，工艺上易获得，缺点是用于“T类”丝杠时轴向间隙大，运动滞后，若减小间隙，滚珠接触点低，受力差，加工时磨出“油槽”，测不准节圆（滚珠或测棒与滚道圆弧不相切）。
双圆弧避免了上述缺点，但工艺上难获得。
4. 双圆弧滚道有什么特点？主要是为了便于测准节圆。
5. 滚道底部的小圆弧起什么作用？此小圆弧熟称“油槽”，使用中可存油及容异物，加工中起工艺作用。
减少磨削径向力。
6. 什么是内循环、外循环滚珠丝杠副？它们是如何分类的？一般定义为：滚珠在循环中始终不脱离丝杠表面的为内循环，反之为外循环。
内循环有浮动（F）与固定（G）之分，外循环有螺旋槽（L）、插管（C）和端盖（DG）之分，其中插管式又有埋入式（CM）和凸出式（CT）之别。
相对来说，内循环滚珠丝杠副的螺母安装直径可以更紧凑，因此应用也最广泛。
7. 浮动内循环返向器有何特点？优点是：（1）流球通道为立体相切对称变曲率腔，技术含量高；（2）圆形孔工艺性好，螺母轴向距离小，外径尺寸紧凑；（3）凸筋既定位，又铲球，起双重作用；（4）型腔为半开空间隧道，流球顺畅，与丝杠外径不摩擦；（5）塑料制成，成本低，吸收振动，噪音小；（6）可在上下及圆周方向上微量浮动，经跑合后自动趋向最佳位置；（7）有效保护丝杠主体（滚珠脱落故障时，仅返向器损坏）；（8）直径适用范围广，还可用于双线（双头）螺纹；缺点是：（1）不耐高温（适用范围±60℃）；（2）丝杠滚道必须一端开通才可以装配。
简述滚珠丝杠螺母副的工作原理
滚珠丝杠螺母副是一种用于转换旋转运动和直线运动的机械传动装置。
它由滚珠丝杠和螺母组成。
螺母上有一条螺纹槽，而滚珠丝杠上则有许多滚珠。
滚珠在螺纹槽和滚珠丝杠之间滚动，使得螺母能够沿着滚珠丝杠的轴向线性移动。
滚珠丝杠螺母副的工作原理如下：
1. 旋转运动转化为直线运动：当滚珠丝杠旋转时，滚珠跟随着滚珠丝杠的螺纹槽进行滚动。
由于滚珠在螺纹槽中的滚动摩擦很小，使得滚珠丝杠和螺母之间的摩擦力大大减小。
因此，通过旋转滚珠丝杠，螺母可以沿着滚珠丝杠轴向产生平稳的直线运动。
2. 直线运动的导向作用：滚珠在滚珠丝杠的导向槽中滚动，起到了导向的作用。
这样一来，即使在高速运动和负载较大的情况下，滚珠丝杠螺母副仍能保持较高的定位精度和稳定性。
滚珠丝杠螺母副具有高效、高精度、高刚度和低摩擦等特点，广泛应用于机床、自动化装置、精密仪器以及其他需要直线运动转换的领域。
滚珠丝杠副的精度等级与丝杠制造最大长度
外循环
结构
圈数 列数 螺母外径
特点
每个返向器 1 圈 2 列以上 小
通过返向器组成滚珠循环回路，每一个 返向器组成 1 圈滚珠链。承载小，适应 于螺母外径小、导程小的滚珠丝杠副结 构。
1.5 圈以上(2.5、3.5 圈) 1 列以上 大
40
34
47
39
55
44
表 5 任 意 300 mm行 程 内 变 动 量 （ V300p） 和 2π 弧 度 内 行 程 变 动 量 （ V2πp）
精度等级
V 300p V2πp
1
2
3
4
6
8
12
16
4
5
6
7
注：7，10 级属传动滚珠丝杠副，在表 4，表 5 中未列出。
单位：μm 5 23 8
4
3.2 滚珠丝杠副安装轴颈跳动及位置公差
200
16
18
20
26
32
注： l 长度处支承轴径相对于 A 基准的径向圆跳动，当 l6 ≤ l 时为 t6 p ，当 l6 ＞ l 时，其允许值为：
t6
p
×
l6 l
表 8 支承轴径肩面对A基准的圆跳动t8
公称直径
公差等级
d0
1
2
3
4
5
mm
t8p，μm
≥ 6 － 63
3
4
4
5
5
5
表 9 滚珠螺母安装端面对B基准的径向跳动t9
传动效率 Ed≥90%。
二、JCSGY 滚珠丝杠副结构与预紧方 式
滚珠丝杆副装配调整
(3)两端装推力轴承 如图9-17c所示, 把推力轴承装在滚珠丝杠的两 端, 并施加预紧力, 有助于提高传动刚度, 但这种安装方式对丝杠的 热变形较为敏感。
(4)两端装推力轴承及深沟球轴承 如图9-17d所示, 为了提高丝杠的 刚度, 它的两端采用双重支承, 即推力轴承和深沟球轴承, 并施加预 紧力。
图1－9 丝杠水平方向与导轨 的平行度误差
数控机床滚珠丝杆副的装配调整
图1－10 轴承座孔轴心线与导 轨的平行度误差（垂直方向）
图1－11 轴承座孔轴心线与导轨 的平行度误差（水平方向）
数控机床滚珠丝杆副的装配调整
轴组的装配
一、滚动轴承游隙的调整（参阅精密轴承装配讲义） 二、滚动轴承的预紧 1)成对使用角接触球轴承的预紧。
由于数控机床的进给运动是数字控制的直接对象, 被加工工件的最终 位置精度和轮廓精度都与进给运动的传动精度、灵敏度和稳定性有关。 摩擦阻力小、传动精度和传动刚度高、传动零件的惯量小、系统具有适 度阻尼、稳定性好、寿命长、使用维护方便。 3. 滚珠丝杠副
普通丝杠副采用滑动摩擦, 滚珠丝杠副采用滚动摩擦。因此, 滚珠丝杠 副的传动要比普通丝杠副灵敏且传动效率高。
二、二维工作台的装配与调整
2.二维工作台的机械装配步骤 （3） 轴承安装完成
二、二维工作台的装配与调整
2.二维工作台的机械装配步骤 （4） 用游标卡尺测量两轴承座的中心高、直线导轨、等高块的高度进行记录，并计算差值
。
二、二维工作台的装配与调整
• 2.二维工作台的机械装配步骤
（5） 将轴承座安装在丝杆上。
双柱横梁式镗床、龙门创床，龙 门铣床、立式车床等机床的横梁
简述数控机床滚珠丝杠副的特点
数控机床滚珠丝杠副是数控机床中的关键部件，其特点主要体现在以下几个方面：1. 高精度滚珠丝杠副采用滚珠作为传动介质，与传统的螺母传动相比，具有更高的传动精度。
通过优化设计和制造工艺，滚珠丝杠副能够实现更小的间隙和更高的转动精度，从而提高了数控机床的加工精度和稳定性。
2. 高刚性滚珠丝杠副在传动过程中采用滚珠和螺杆的配合传动，具有较高的刚性。
这种高刚性能够有效抵抗外部振动和冲击，保证数控机床在加工过程中不会受到外部干扰，从而保证加工质量和加工效率。
3. 高速度由于滚珠丝杠副采用滚珠传动，滚珠与螺杆之间的滚动摩擦能够大大降低传动时的能量损失。
滚珠丝杠副在数控机床的快速进给和快速定位过程中能够实现更高的速度和加速度，提高了机床的加工效率。
4. 长寿命滚珠丝杠副采用高质量的滚珠及精密螺杆，并经过精密的加工和装配工艺，具有长寿命的特点。
在正常使用和维护条件下，滚珠丝杠副能够保持稳定的工作性能和精度，减少了机床的维护成本和停机时间。
5. 自动调整通过添加智能控制系统，滚珠丝杠副能够实现自动的调整和监测功能，保证传动系统的稳定性和可靠性。
这种自动调整功能不仅能够提高机床的加工精度，还能够减少人工干预和维护成本。
数控机床滚珠丝杠副具有高精度、高刚性、高速度、长寿命和自动调整等特点，是数控机床中不可或缺的重要部件，对机床的加工精度和稳定性起着至关重要的作用。
随着工业技术的不断发展和进步，滚珠丝杠副将继续发挥其重要作用，并不断得到改进和提升。
数控机床滚珠丝杠副作为数控机床的重要组成部分，在实际应用中有着广泛的运用和重要性。
接下来将对数控机床滚珠丝杠副的特点进行更详细的扩写，重点阐述其在工业生产中的重要作用和发展前景。
滚珠丝杠副的高精度显著提高了数控机床的加工精度和稳定性。
传统的螺纹传动容易受到螺杆和螺母之间的间隙影响，而滚珠丝杠副的采用滚珠传动能够有效减小间隙，大大提升了机床的定位精度和重复定位精度，使得加工零件的尺寸更加精准，满足了对工件精度要求越来越高的市场需求。
滚珠丝杠副检验标准
2、是否有该型号外购件的图纸、技术条件或通用技术标准； 标准为最新受控版本；
3、是否有检验标准（指导书），标准是否为最新版本；
c. 检验标准为受控、最新版本；
编号：
备注
检验项目 AQL 值
检验水平
第 3 步 抽样方案
4、抽样方案按照 GB/T2828.1-2012 正常检验一次抽样方案（II 级检验水平）
零部件名称 适用范围
滚珠丝杠副检验标准（总则） 滚珠丝杠副 通用
主 部件
要
组
成
滚珠丝杠、滚珠螺母、滚珠。
包装方式
外包装纸箱或木箱包装，包装 箱内滚珠丝杠副应由支撑块 支撑，且有防潮内包装。
检验依据标 准
GB/T17587.3-1998
包装标识
编号：
注明供应商名称或商 标、规格型号、物料 编码，数量、生产日 期
确认标示的信息是否与送货单不一致。
再入库。
H、如出现数量、规格型号标记、供应商商标
10、确认包装箱标示的数量是否与实物一致。
……
11、滚珠丝杠及滚珠螺母自身是否刻印有规格型号标记和供应 不一致问题，则停止检验并反馈采购经理和
SQE。待落实情况后处理。
商商标，规格型号标识和供应商商标是否与送货单一致。
合公司规定；
物料所需储存时间、物料安装地点，物料是否
8、目检产品的外包装，确认是否存在破损、压扁、磕碰、淋 需要转储等信息，反馈 SQE，判定是否可以让
雨雪痕迹；
步接收。
G、如没有合格证或检验记录，则整体检验合
格后不予入库，并反馈采购经理，待补齐后
9、确认内包装中是否具有合格证或附带规定格式检验记录，
N、此 4 个检验项目由供应商处检验并记录。 O、供应商检验时应参照 GB/T17587.3-1998 第 5 部分验收检验的相关要求。
滚珠丝杠副
目录滚珠丝杠副 (2)浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副 (2)滚珠丝杠副的主要尺寸参数 (3)滚珠丝杠副的精度等级及标注方法 (3)滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (4)轴承的组合安装支承示例 (7)（1）简易单推-单推式支承 (7)（2）双推-简支支承方式 (8)（3）双推-自由式支承 (8)滚珠丝杠副制动装置与润滑 (8)滚珠丝杠副的选择方法 (10)i滚珠丝杠副滚珠丝杠螺母机构由反向器(滚珠循环反向装置)l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。
滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副除上述优点外，还具有轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。
浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副（如下图所示）的结构特点是反向器l上的安装孔有0.01~0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，借助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。
这种反向器的优点是：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。
1-反向器；2-弹簧套；3-丝杠；4-碟簧片外循环——外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。
从结构上看，外循环有以下三种形式：（1）螺旋槽式：（2）插管式：（3）端盖式：滚珠丝杠副的主要尺寸参数d0——公称直径:它指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。
它是滚珠丝杠副的特征（或名义）尺寸。
Ph(或螺距t)——基本导程：它指丝杠相对于螺母旋转6.28弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
行程：它指丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
滚珠丝杠副的计算
滚珠丝杠副的安装：为了保证滚珠丝杠副传动的刚度和精度，选择一端固定、一端游动（F--S ）的支撑方式，如图所示。
固定端采用深沟球轴承2和双向推力球轴承4，可分别承受径向和轴向负载，螺母1、挡圈3、轴肩、支撑座5台肩、端盖7提供轴向限位，垫圈6可调节推力轴承4的轴向预紧力。
游动端需要径向约束，轴向无约束。
采用深沟球轴承8，其内圈由挡圈9限位，外圈不限位，以保证丝杠在受热变形后可在游动端自由伸缩。
选用推力球轴承，查《机械设计课程设计手册》表6—8，选用滚动轴承 52206 GB/T 301—1995 。
查《机械设计课程设计手册》表6—1，选用滚动轴承 6205 GB/T 276—1994 。
滚珠丝杠副的计算 P=6mm（1） 求计算载荷：1.2 1.0 1.0150=180c F H A m F K K K F N ==⨯⨯⨯有题中条件，查表2-6取 1.2F K =，查表2-7取 1.0H K =，查表2-4取D 级精度，查表2-8取 1.0A K =. （2） 计算额定动载荷 取4p mm =，3060450min 4m r n ⨯==则，''33444502000018015001.6710 1.6710m h a C n L C F N ⨯==⨯≈⨯⨯, 考虑各种因素选用FCI-2004-2.5，由表2-9得丝杠副数据：公称直径 020D mm = 导程 4p mm = 螺旋角 338'λ= 滚珠直径 0 2.381d mm =（3） 按表2-1中尺寸公式计算：滚道半径 00.520.52 2.381 1.24R d mm ==⨯≈。
偏心距 20 2.3810.7070.707 1.24 3.51022d e R mm -⎛⎫⎛⎫=-=⨯-=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭。
丝杠内径 a ()21022202 3.5102 1.2417.59d D e R mm -=+-=+⨯⨯-⨯= （4） 稳定性验算a) 由于一端轴向固定的长丝杠在工作时可能会发生失稳，所以在设计时应验算其安全系数S ，其值应大于丝杠副传动结构允许安全系数[]S .临界载荷 ()22acr EI F l πμ= 式中，E 为丝杠材料的弹性模量，对于钢，E=206GPa; l =0.2m ；a I 为丝杠危险截面的轴惯性矩；μ为长度系数， 依题意，()4349413.1417.59104.7106464a dI m π--⨯⨯==≈⨯取23μ=，则29952(3.14)20610 4.710 5.41020.23cr F N -⨯⨯⨯⨯=≈⨯⎛⎫⨯ ⎪⎝⎭安全系数55.4103600150cr m F S F ⨯===。
1 滚珠丝杠副的调整方法
１滚珠丝杠副的调整方法滚珠丝杠螺母副的调整主要是对丝杠螺母副轴向间隙进行消除。
轴向间隙是指丝杠和螺母在无相对转动时，两者之间的最大轴向窜动量。
除了结构本身的游隙之外，在施加轴向载荷后，轴向变形所造成的窜动量也包括在其中。
一般在机加工过程中消除滚珠丝杠螺母副的轴向间隙，满足加工精度要求的办法有两种：１.1软调整法：在加工程序中加入刀补数，刀补数等于所测得的轴向间隙数或是调整数控机床系统轴向间隙参数的数值。
但这都是治标不治本的办法。
因为滚珠丝杠螺母副的轴向间隙事实上仍是存在的，只是在走刀时或工作台移动时多运行一段距离而已。
由于间隙的存在会使丝杠螺母副在工作中加速损坏，还会使机床震动加剧；噪声加大；机床精加工期缩短等。
1.2硬调整法：是使用机械性的方法使丝杠螺母副间隙消除，实现真正的无间隙进给。
此种办法对机床的日常工作维护也是相当重要的。
是解决机床间隙进给的根本办法。
但相对软调整过程要复杂一些，并需经过多次调整，才可达到理想的工作状态。
在此我主要对滚珠丝杠螺母副的硬性间隙调整作较详细地介绍。
滚珠丝杠螺母副一般是通过调整预紧力来消除间隙（硬调整）的，消除间隙时要注意考虑以下情况：预加力能够有效地减小弹性变形所带来的轴向位移，但不可过大或过小。
过大的预紧力将增加滚珠之间和滚珠与丝母、丝杠间的磨擦阻力，降低传动效率，使滚珠、丝母、丝杠过早磨损或破坏，使丝杠螺母副寿命大为缩短。
预紧力过小时会造成机床在工作时滚珠丝杠螺母副的轴向间隙量没有得到消除或没有完全消除。
使工件的加工精度达不到要求。
所以，滚珠丝杠螺母副一般都要经过多次调整才能保证在最大轴向载荷下，既消除了间隙，又能灵活运转。
(1)滚珠丝杠螺母副轴向间隙的测得要进行轴向间隙的调整的第一步是得知滚珠丝杠螺母副是否已有轴向间隙和该间隙的数值。
可采用以下方法获得：使用磁力千分表,将其固定于机床某一固定位置。
将表针贴于任意方向工作台的一个侧面，表针要位于工作台移动方向的同向直线上。
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 10fa 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。
滚珠丝杠副参数
滚珠丝杠副参数详解---通俗易懂1、公称直径。
即丝杠的外径，常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120，不过请注意，这些规格中，各厂家一般只备16~50的货，也就是说，其他直径大部分都是期货（见单生产，货期大约在30~60天之间，日系产品大约是2~2.5个月，欧美产品大约是3~4个月）。
公称直径和负载基本成正比，直径越大的负载越大，具体数值可以查阅厂家产品样本。
这里只说明两个概念：动额定负荷与静额定负荷，前者指运动状态下的额定轴向负载，后者是指静止状态下的额定轴向负载。
设计时参考前者即可。
需要注意的是，额定负荷并非最大负荷，实际负荷与额定负荷的比值越小，丝杠的理论寿命越高。
推荐：直径尽量选16~63。
2、导程。
也称螺距，即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离，常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40，中小导程现货产品一般只有5、10，大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040（4位数前两位指直径，后两位指导程），其他规格多数厂家见单生产。
导程与直线速度有关，在输入转速一定的情况下，导程越大速度越快。
推荐：导程尽量选5和10。
3、长度。
长度有两个概念，一个是全长，另一个是螺纹长度。
有些厂家只计算全长，但有些厂家需要提供螺纹长度。
螺纹长度中也有两个部分，一个是螺纹全长，一个是有效行程。
前者是指螺纹部分的总长度，后者是指螺母直线移动的理论最大长度，螺纹长度=有效行程+螺母长度+设计裕量（如果需要安装防护罩，还要考虑防护罩压缩后的长度，一般按防护罩最大长度的1／8计算）。
在设计绘图时，丝杠的全长大致可以按照一下参数累加：丝杠全长=有效行程+螺母长度+设计余量+两端支撑长度（轴承宽度+锁紧螺母宽度+裕量）+动力输入连接长度（如果使用联轴器则大致是联轴器长度的一半+裕量）。
特别需要注意的是，如果你的长度超长（大于3米）或长径比很大（大于70），最好事先咨询厂家销售人员可否生产，总体的情况是，国内厂家常规品最大长度3米，特殊品16米，国外厂家常规品6米，特殊品22米。
滚珠丝杠螺母副的工作原理
滚珠丝杠螺母副的工作原理
1.传动原理：滚珠丝杠螺母副是一种随动传动装置，其工作原理是通过杆与螺母之间的转动，使接触面上的滚珠向螺纹孔方向滚动。
在滚珠的作用力下，滚珠与螺纹孔壁之间产生击打力，从而产生对杆的转动力。
通过这种转动力，可以实现对杆的传动。
2.螺纹和滚珠的作用：螺纹是滚珠丝杠螺母副的基本结构，它和螺母之间的连接可以通过外力产生转动。
螺纹的特点是有不连续的螺距，这意味着每转动一圈，螺纹会移动一个固定的距离。
而滚珠则是连接杆和螺母的关键部件，它能够在滚子和螺纹之间形成滚动接触，从而降低了摩擦系数，提高了传动效率。
3.滚珠丝杠系统的构成：滚珠丝杠螺母副由滚珠的导向装置、滚珠循环装置、滚珠螺纹转换装置、螺纹中心线调整装置等多个部分组成。
滚珠的导向装置主要用于保持滚珠的运动方向；滚珠循环装置主要用于使滚珠在螺纹和滚珠循环道之间运动；滚珠螺纹转换装置主要通过螺纹的移动将转动运动转化为线性运动；螺纹中心线调整装置用于调整螺纹的位置和方向。
4.工作特点：滚珠丝杠螺母副具有传动效率高、精度高、刚性好的特点。
由于滚珠的滚动接触，摩擦系数较小，因此能够大幅度减少传动过程中的能量损耗，并提高传动效率。
此外，滚珠丝杠螺母副的刚性好，具有较高的刚性系数，能够承受较大的负载和冲击载荷。
滚珠丝杠螺母副在实际应用中具有广泛的用途，例如数控机床、航空航天设备、自动化装配线、机器人等。
通过了解滚珠丝杠螺母副的工作原
理，可以更好地理解其传动机理，为实际应用和设计提供参考。
同时，了解其特点和优势也有助于选型和优化传动系统。
滚珠丝杠副选型
英国LUCAS-Rotax公司专为飞机、航空航太、空港设备 配套高可靠性大型空心滚珠丝杠副。 近年来，德国的Rexroth、A.M、INA、BLIS；美国LSI、 Thomson；西班牙的Korta、SHUTON；义大利的LICAT-UMBRA； 日本的THK，以及中国台湾的HIWIN、PMI等公司都相继推出大( 重)、超长滚珠丝杠副和大规格高刚度重载滚柱直线导轨副。
1.早期英国Coventry公司研制的直径203mm长1.83m（内装500个
Ф15.075mm钢球）的重载滚珠丝杠副，能承受200吨载荷，用 於炼钢设备；直径102mm长约11m用於核电站的耐热大型滚珠丝 杠副。 2.美国Beaver公司研制的直径127mm长12.5m的产品，则在大型 雷达自动跟踪定位系统中大显身手。 3.日本NSK公司也成功推出多款该类产品：用於超大型数控龙 门铣床的滚珠丝杠副，直径140mm长15m、导程32mm。而直径 300mm长16m自重达9.5吨的“巨无霸”滚珠丝杠产品，创世界 之最。为了降低惯性力矩，NSK还曾推出滚珠蜗母条(Ball Rack)，并成功应用於超长行程的重型装备。
1.早期英国Coventry公司研制的重载滚珠丝杠副，能承受200吨载荷，用 於炼钢设备；直径102mm长约11m用於核电站的耐热大型滚珠丝 杠副。 2.美国Beaver公司研制的直径127mm长12.5m的产品，则在大型 雷达自动跟踪定位系统中大显身手。 3.日本NSK公司也成功推出多款该类产品：用於超大型数控龙 门铣床的滚珠丝杠副，直径140mm长15m、导程32mm。而直径 300mm长16m自重达9.5吨的“巨无霸”滚珠丝杠产品，创世界 之最。为了降低惯性力矩，NSK还曾推出滚珠蜗母条(Ball Rack)，并成功应用於超长行程的重型装备。
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目录滚珠丝杠副 (2)浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副 (2)滚珠丝杠副的主要尺寸参数 (3)滚珠丝杠副的精度等级及标注方法 (3)滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧 (4)轴承的组合安装支承示例 (7)（1）简易单推-单推式支承 (7)（2）双推-简支支承方式 (8)（3）双推-自由式支承 (8)滚珠丝杠副制动装置与润滑 (8)滚珠丝杠副的选择方法 (10)i滚珠丝杠副滚珠丝杠螺母机构由反向器(滚珠循环反向装置)l、螺母2、丝杠3和滚珠4等四部分组成。
滚珠丝杠副与滑动丝杠副相比，滚珠丝杠副除上述优点外，还具有轴向刚度高(即通过适当预紧可消除丝杠与螺母之间的轴向间隙)、运动平稳、传动精度高、不易磨损、使用寿命长等优点。
但由于不能自锁，具有传动的可逆性，在用做升降传动机构时，需要采取制动措施。
浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副浮动式反向器的内循环滚珠丝杠副（如下图所示）的结构特点是反向器l上的安装孔有0.01~0.015mm的配合间隙，反向器弧面上加工有圆弧槽，槽内安装拱形片簧4，外有弹簧套2，借助拱形片簧的弹力，始终给反向器一个径向推力，使位于回珠圆弧槽内的滚珠与丝杠3表面保持一定的压力，从而使槽内滚珠代替了定位键而对反向器起到自定位作用。
这种反向器的优点是：在高频浮动中达到回珠圆弧槽进出口的自动对接，通道流畅、摩擦特性较好，更适用于高速、高灵敏度、高刚性的精密进给系统。
1-反向器；2-弹簧套；3-丝杠；4-碟簧片外循环——外循环方式中的滚珠在循环返向时，离开丝杠螺纹滚道，在螺母体内或体外作循环运动。
从结构上看，外循环有以下三种形式：（1）螺旋槽式：（2）插管式：（3）端盖式：滚珠丝杠副的主要尺寸参数d0——公称直径:它指滚珠与螺纹滚道在理论接触角状态时包络滚珠球心的圆柱直径。
它是滚珠丝杠副的特征（或名义）尺寸。
Ph(或螺距t)——基本导程：它指丝杠相对于螺母旋转6.28弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
行程：它指丝杠相对于螺母旋转任意弧度时，螺母上基准点的轴向位移。
此外还有丝杠螺纹大径d1、丝杠螺纹底径d2、滚珠直径DW、螺母螺纹底径D2、螺母螺纹内径D3、丝杠螺纹全长等。
滚珠丝杠副的精度等级及标注方法（1）精度等级：根据GB/T17587.3-1998（与ISO3408-3：1992同）标准，将滚珠丝杠副的精度分成为1、2、3、4、5、7、10共七个等级，最高级为1级，最低级为10级。
按实际使用要求，在每一精度等级内指定了导程精度的验收检验项目，未指定的检验项目其导程误差不得低于下一级精度的规定值。
（2）标注方法：GB/T17587.1-1998规定滚珠丝杠的标识符号应按下图给定顺序排列的内容标注。
新标准标识符号尺寸系列，国际标准化组织(ISO／DIS3408-2-1991)和GB/T17587.2-1998中规定：公称直径(mm)：6，8，10，12，16，20，25，32，40，50，63，80，100，125，160及200。
公称基本导程(mm)：1，2，2.5，3，4，5，6，8，10，12，16，20，25，32，40。
尽可能优先选用：2.5，5，10，20及40。
滚珠丝杠副轴向间隙的调整与预紧(1)双螺母螺纹预紧调整式如下图所示，其中，螺母3的外端有凸缘，而螺母4的外端虽无凸缘，但制有螺纹，并通过两个圆螺母固定。
调整时旋转圆螺母2消除轴向间隙并产生一定的预紧力，然后用锁紧螺母1锁紧。
预紧后两个螺母中的滚珠相向受力(如图b所示)，从而消除轴向间隙。
其特点是结构简单、刚性好、预紧可靠，使用中调整方便，但不能精确定量地进行调整。
1-锁紧螺母；2-调整螺母；3、4-滚珠螺母(2)双螺母齿差预紧调整式如下图所示的丝杠4两端的两个螺母分别制有圆柱齿轮的螺母3，两者齿数相差一个齿，通过两端的两个内齿轮2与上述圆柱齿轮相啮合，并用螺钉和定位销固定在套筒1上。
调整时先取下两端的内齿轮2，当两个滚珠螺母相对于套筒同一方向转动同一个齿后固定，则一个滚珠螺母相对于另一个滚珠螺母产生相对角位移，使两个滚珠螺母产生相对移动，从而消除间隙并产生一定的预紧力。
其特点是可实现定量调整，即可进行精密微调(如0.002mm)，使用中调整较方便。
1-套筒；2-内齿轮；3-螺母；4-丝杠(3)双螺母垫片调整预紧式如下图所示，调整垫片l的厚度，可使两螺母2产生相对位移，以达到消除间隙、产生预紧拉力之目的。
其特点是结构简单、刚度高、预紧可靠，但使用中调整不方便。
双螺母垫片预紧式1-垫片；2-螺母（4）弹簧式自动调整预紧式如下图所示，双螺母中，一个活动，另一个固定，用弹簧使其间始终具有产生轴向位移的推动力，从而获得预紧力。
其特点是能消除使用过程中因磨损或弹性变形产生的间隙，但其结构复杂、轴向刚度低，适用于轻载场合。
弹簧自动调整预紧式（5）单螺母变位导程自预紧式和单螺母滚珠过盈预紧式图为单螺母变位导程自预紧方式。
它是在滚珠螺母体内的两列循环滚珠链之间，使内螺纹滚道在轴向制作一个∆Ph的导程突变量，从而使两列滚珠产生轴向错位而实现预紧，预紧力的大小取决于∆Ph和单列滚珠的径向间隙。
其特点是结构简单紧凑，但使用中不能调整，且制造困难。
典型支承方式1)单推-单推式如下图所示，推力轴承分别装在滚珠丝杠的两端并施加预紧力。
其特点是轴向刚度较高，预拉伸安装时，预紧力较大，但轴承寿命比双推-双推式低。
单推-单推式2)双推-双推式如下图所示，两端分别安装推力轴承与深沟球轴承的组合，并施加预紧力，其轴向刚度最高。
该方式适合于高刚度、高转速、高精度的精密丝杠传动系统。
但随温度的升高会使丝杠的预紧力增大，易造成两端支承的预紧力不对称。
双推-双推式3)双推-自由式如下图所示，一端安装推力轴承与圆柱滚子轴承的组合，另一端悬空呈自由状态，故轴向刚度和承载能力低，多用于轻载、低速的垂直安装的丝杠传动系统。
双推-自由式轴承的组合安装支承示例（1）简易单推-单推式支承（2）双推-简支支承方式（3）双推-自由式支承滚珠丝杠副制动装置与润滑因滚珠丝杠传动效率高，无自锁作用，故在垂直安装状态，必须设置防止因驱动力中断而发生逆传动的自锁、制动或重力平衡装置。
常用的制动装置有体积小、重量轻、易于安装的超越离合器。
选购滚珠丝杠副时可同时选购相应的超越离合器(如下图所示)。
超越离合器1-外圈；2-行星轮；3-滚柱：4-活销；5-弹簧（1）单推-单推式支承的简易制动装置当主轴7作上、下进给运动时，电磁线圈2通电并吸引铁心1，从而打开摩擦离合器4，此时电动机5通过减速齿轮、滚珠丝杠副6带动运动部件（主轴头）7作垂直上下运动。
当电动机断电时，电磁线圈2也同时断电，在弹簧3的作用下摩擦离合器4压紧制动轮，使滚珠丝杠不能自由转动，从而防止运动部件因自重而下降。
1-铁心；2-电磁线圈；3-弹簧；4-摩擦离合器；5-电动机；6-滚珠丝杠副；7-主轴头（2）滚珠丝杠副的密封与润滑滚珠丝杠副可用防尘密封圈或防护套密封来防止灰尘及杂质进入滚珠丝杠副，使用润滑剂来提高其耐磨性及传动效率，从而维持其传动精度，延长其使用寿命。
密封圈有接触式和非接触式两种，将其装在滚珠螺母的两端即可。
非接触式密封圈通常由聚氯乙烯等塑料制成，其内孔螺纹表面与丝杠螺纹之间略有间隙，故又称迷宫式密封圈。
接触式密封圈用具有弹性的耐油橡胶或尼龙等材料制成，因此有接触压力并产生一定的摩擦力矩，但其防尘效果好。
常用的润滑剂有润滑油和润滑脂两类。
润滑脂一般在装配时放进滚珠螺母滚道内定期润滑，而使用润滑油时应注意经常通过注油孔注油。
防护套的形式有折叠式密封套、伸缩套管和伸缩挡板。
下图为防护套示例。
1-螺旋弹簧钢带式伸缩套管；2-波纹管密封套滚珠丝杠副的选择方法根据防尘防护条件以及对调隙及预紧的要求，可选择适当的结构形式。
例如，当允许有间隙存在时(如垂直运动)，可选用具有单圆弧形螺纹滚道的单螺母滚珠丝杠副；当必须有预紧或在使用过程中因磨损而需要定期调整时，应采用双螺母螺纹预紧或齿差预紧式结构；当具备良好的防尘条件，且只需在装配时调整间隙及预紧力时，可采用结构简单的双螺母垫片调整预紧式结构。
（1）滚珠丝杠副结构尺寸的选择选用滚珠丝杠副时通常主要选择丝杠的公称直径d0和基本导程。
公称直径d0应根据轴向最大载荷按滚珠丝杠副尺寸系列选择。
螺纹长度在允许的情况下要尽量短，一般取d0小于30为宜；基本导程Ph(或螺距t)应按承载能力、传动精度及传动速度选取，导程大承载能力也大，导程小传动精度较高。
要求传动速度快时，可选用大导程滚珠丝杠副。
（2）滚珠丝杠副的选择步骤在选用滚珠丝杠副时，必须知道实际的工作条件：最大的工作载荷Fmax(或平均工作载荷Fcp)(N)作用下的使用寿命T(h)、丝杠的工作长度(或螺母的有效行程)(mm)、丝杠的转速n(或平均转速ncp)(r／min)、滚道的硬度HRC及丝杠的工况，然后按下列步骤进行选择。
1）承载能力选择:2）压杆稳定性核算式3）刚度的验算滚珠丝杠在轴向力的作用下，将产生伸长或缩短，在扭矩的作用下,将产生扭转而影响丝杠导程的变化，从而影响传动精度及定位精度，故应验算满载时的变形量。
i注：摘自张建民《机电一体化系统系统设计》第四版。