滚珠丝杠双螺母垫片预紧基本知识
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。
滚珠丝杠副的预紧方式
滚珠丝杠副的预紧方式滚珠丝杠副是一种常见的传动装置，广泛应用于机械行业中。
为了保证滚珠丝杠副的正常运行和稳定性，预紧是非常重要的一环。
本文将介绍滚珠丝杠副的预紧方式，以及各种方式的特点和适用场合。
一、弹簧预紧方式弹簧预紧方式是一种常见且简单的方法，它通过在滚珠丝杠的两端安装弹簧来提供预紧力。
弹簧的作用是保证滚珠丝杠副的间隙在一个合适的范围内，以提高传动的精度和刚度。
这种预紧方式适用于需求较低的场合，如一些低速、较小负载的机械设备。
它的优点是结构简单、易于实施，但是弹簧松弛或失效的话，就会导致预紧力不足，影响滚珠丝杠副的工作性能。
二、压盖式预紧方式压盖式预紧方式是通过在滚珠丝杠的外端盖上施加压力，使得滚珠丝杠与静止螺母之间产生压力，从而实现预紧效果。
这种方式适用于中小型机械设备，传动精度要求相对较低的场合。
具体的操作步骤是，先将盖板顶部的螺杆扣连紧固螺母松开，然后通过调整压力螺杆使螺杆与螺母间达到合适的预紧程度。
这种方式相比弹簧预紧更加可靠，但需要注意的是，过度预紧会增加滚珠丝杠副的摩擦力，降低传动效率。
三、双螺母预紧方式双螺母预紧方式是采用两个静止螺母的方式进行预紧，通过静止螺母之间的接触力产生预紧效果。
这种方式适用于高精度、高速、大负载的传动场合，能够提供更高的刚度和稳定性。
具体的操作步骤是，先将两个静止螺母之间的间隙调整到合适的程度，然后通过各种方法（如外力、扳手等）施加力矩使两个螺母紧固，实现预紧效果。
这种方式的优点是预紧力大、稳定性好，但是相对于其他方式来说，操作和调整稍微复杂一些。
四、其他预紧方式除了上述介绍的三种主要预紧方式外，还有一些其他的方式可以用于滚珠丝杠副的预紧，如压板式、快速预紧器等。
这些方式在一些特殊场合下有其独特的优势和适用性。
需要注意的是，无论采用何种预紧方式，都需要根据具体机械设备的要求来选择合适的方式。
在预紧过程中，应该遵循操作规程，确保预紧力的准确度和稳定性，以充分发挥滚珠丝杠副的传动性能。
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。
丝杆预紧力
丝杆预紧力
摘要：
1.丝杆预紧力的概念
2.丝杆预紧力的作用
3.丝杆预紧力的计算方法
4.丝杆预紧力的调整与检测
正文：
丝杆预紧力是指在丝杆螺纹副中产生的预紧力，它的作用是提高丝杆连接的刚度和稳定性，减少间隙和位移，确保运动精度和传动效率。
一、丝杆预紧力的作用
1.提高连接刚度：丝杆预紧力能够增加丝杆与螺母之间的接触面积，提高连接的刚度，使运动更加平稳。
2.提高稳定性：预紧力能够减少丝杆在受到外力作用时的变形，保证连接的稳定性。
3.减少间隙和位移：预紧力可以使丝杆与螺母之间产生足够的摩擦力，减小间隙和位移，提高运动精度和传动效率。
4.提高运动精度和传动效率：预紧力能够使丝杆在承受力矩时产生足够的刚度，减小运动过程中的变形，从而提高运动精度和传动效率。
二、丝杆预紧力的计算方法
丝杆预紧力的计算公式为：Ft = F * cosα，其中F 为施加在丝杆上的力，α为丝杆与螺母的夹角。
三、丝杆预紧力的调整与检测
1.预紧力的调整：预紧力的大小需要根据实际应用需求进行调整。
通常情况下，可以通过调整施加在丝杆上的力的大小和改变丝杆与螺母的夹角来调整预紧力。
2.预紧力的检测：预紧力的检测通常采用百分表或测力计进行。
通过测量丝杆与螺母之间的间隙和位移，或者测量施加在丝杆上的力的大小，可以间接地检测预紧力的大小。
滚珠丝杠基础知识
滚珠丝杠基础知识(上)来源: 微小型轴承网 2006-4-19 8:52:001 滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造范围3 滚珠丝杠副的结构类型、编号方法5 滚珠丝杠副的精度5.1 精密等级根据使用范围及要求将滚珠丝杠副分为定位滚珠丝杠幅(P)传动滚珠丝杠副(T)，精度分为七个等级，即1、2、3、4、5、6、7、10级，1级精度最高，依次降低。
5.2行程偏差和行程变动量根据滚珠丝杠副类型按下表检验5.2.1 有效行程内的行程偏差ep与行程变动量VUP:有效行程是有精度要求的行程长度LULu=Lx+2La+LnLa安全行程La=(1-2)ph Lx机械最大行程Ln螺母的长度ph公称导程E1-E2按国家标准GB/T17857.3-1998，“滚珠丝杠副的验收条件和验收检验”。
见附表1。
5.2.2 300mm行程内与2π弧度行程内行程变动量V300P与V2 π pE3-E4按国家标准GB/T17857.3-1998，“滚珠丝杠副的验收条件和验收检验”。
见附表1续。
5.2.3 余程Le余程是没有精度要求的行程长度。
余程表66 行程补偿值C6.1 滚珠丝杠的热变形将导致长度、定位精度变化，热变形可由下式给出：δt=α*△t*Lu (公式1)α-热膨胀系数(12.0*10-6)△t -温升(一般取2-4℃)Lu-有效行程(Lu=Lx+2La+Ln)或Lu=L1-2LeL1-螺纹全长Le-余程Le见表66.2 目标行程Phs为了补偿由于热膨胀或弹性变形引起的丝杠长度变化，将滚珠丝杠的导程制造得稍大于或小于公称导程，着根据实际需要提出得含有方向目标要求的导程叫目标导程。
目标导程乘以丝杠上的有效圈数叫目标行程。
6.3 目标偏差C目标行程和公称行程之差叫行程偏差C，为了补偿热变形的影响，行程偏差C=δt(δt见公式1)并为负值。
6.4 丝杠的预拉伸力规定了行程偏差C的滚珠丝杠副，在采用固定-固定安装方式时，还可以采用丝杠预拉伸的方法来进一步补偿热变形，预拉伸力Ft:Ft=δt*A*E/ Lu=α*△t*E*(πd22/4)(公式2)E-弹性模量2.1×105Mpa(即2.1×105N/mm2)d2-丝杠底径(mm)△t-温升(一般取2-4℃)7 基本额定载荷及寿命7.1 轴向基本额定静载荷Coa 滚珠丝杠副在承受最大接触应力处产生不大于0.000 1倍的钢球直径的永久变形时，所能承受的最大轴向载荷。
滚珠丝杆预紧的方法
滚珠丝杆预紧的方法
滚珠丝杆预紧的方法主要有以下几种：
1. 螺母预紧法：在安装滚珠丝杆的时候，将螺母拧紧到规定的力矩，使得滚珠丝杆的预压力达到要求，从而避免滚珠丝杆松动和旋转。
2. 形状套管预紧法：将焊接好的形状套管套在滚珠丝杆上，通过拧紧套管两端的螺母，使得形状套管的内径逐渐缩小，从而在滚珠丝杆内部形成压缩预压力，使得滚珠丝杆始终在正常工作状态下。
3. 弹性套预紧法：在滚珠丝杆与螺母结合处加装弹性套，通过调整套的弹性来预紧滚珠丝杆，使得在正常工作状态下滚珠丝杆不会松动和失去方向。
4. 加强结构法：在滚珠丝杆的安装处加装一些加强结构，如支撑板等，通过加强结构的支撑来预紧滚珠丝杆，保证滚珠丝杆在工作环境中处于良好状态。
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
11
2
ep Vup
8
8
9
9
10
9
11
10
13
11
15
12
18
14
21
16
精度等级
3
ep Vup
12
12
13
12
15
13
16
14
18
16
21
17
24
19
29
22
4
ep Vup
16
16
18
18
20
19
22
20
25
22
29
24
34
27
40
31
单位 ：μm
5
ep Vup
23
23
25
25
27
26
32
29
36
31
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
数控车简答题78题
101、滚珠丝杆副进行预紧的目的是什么？简述“双螺纹垫片式”预紧方法的工作原理？答：1）滚珠丝杆副进行预紧的目的是消除滚珠丝杠副传动的反向间隙和提高滚珠丝杠副传动的轴向刚度。
2）原理：“双螺母垫片式”即在两个螺母之间加入垫片，把左右两个螺母撑开，使左、右两个螺母与丝杠的接触方向相反，从而实现滚珠丝杠副的预紧。
102、简述数控机床零件加工的一般步骤？答：1）开机，手动返回参考点，建立机床坐标系；2）将加工程序输入到CNC存储中；3）将零件装夹到机床上；4）对加工程序中使用到的刀具进行对刀，并输入刀具补偿值；5）确定工件坐标系；6）在自动方式下运行程序加工零件；7）检测被加工零件。
103、脉冲当量的含义？答：脉冲当量就是指数控系统每发出一个脉冲，使机床移动部件产生的位移量104、柔性制造系统由哪几个部分组成？请简单说明？答：1）加工子系系统：该系统由加工单元、柔性制造单元、加工中心、数控机床、以及各种自动清洗、检测和装配机等组成，是FMS的基础部分。
2）物流子系统：该系统由自动运送小车、各种输送机构、机器人、工件装卸站、工件存储工位、刀具输入输出站、刀库等构成。
物流子系统在计算机的控制下自动完成刀具和工件的输送工作3）信息子系统：该系统由主计算机、分级计算机及其接口、外围设备和各种控制装置的硬件和软件组成。
主要功能是实现各子系统之间的信息联系，地系统进行管理，确保系统正常工作。
105、列举出四种数控加工专用技术文件？答：1）工序卡；2）刀具调整单（刀具卡、刀具表）；3）机床调整单；4）数控加工程序单。
106、数控机床的定位精度包括哪些？答：1）伺服定位精度（包括电动机、电路、检测元件）；2）机械传动精度；3）几何定位精度（包括主轴回转精度、导轨直线平行度、尺寸精度）；4）刚度。
107、句词解释：DNC、刀具半径补偿？答：DNC：计算机群，由1台计算机直接管理控制一“群”数控机床。
刀具半径补偿：自动计算刀具中心轨迹，使其自动偏移零件轮廓一个刀具半径值，这种自动偏移计算即刀具半径补偿。
滚珠丝杠调整间隙和预紧的方法
滚珠丝杠调整间隙和预紧的方法宝子们，今天咱们来唠唠滚珠丝杠调整间隙和预紧的事儿。
咱先说说间隙这事儿。
滚珠丝杠要是有间隙，那可会影响它工作的精度呢。
一种调整间隙的方法就是双螺母法。
这双螺母就像是两个小伙伴，它们之间可以通过调整相对位置来改变间隙。
比如说，有一种是通过垫片来调整的。
在两个螺母之间加不同厚度的垫片，就可以让螺母之间的距离发生变化，从而减小或者消除间隙。
这就好比给两个小伙伴之间塞个小物件，让它们挨得更紧或者保持合适的距离。
再说说预紧哈。
预紧可是很重要的，就像给滚珠丝杠打个预防针，让它工作的时候更稳定。
预紧的方法也和双螺母有关呢。
有那种通过螺纹来预紧的双螺母结构。
一个螺母拧动的时候，就会对另一个螺母产生作用力，这样就实现了预紧。
这就像是两个小伙伴互相拉着手，给彼此一个力量，让它们不会轻易松开或者晃动。
还有一种是单螺母预紧的方法。
这个就有点像给单螺母做个特殊的“造型”，通过改变滚珠的大小或者数量来实现预紧。
比如说，让滚珠稍微大一点，这样在螺母和丝杠之间就会产生一定的预紧力。
这就像是给螺母穿上了一件稍微紧一点的衣服，让它和丝杠贴得更紧。
宝子们要知道，在调整间隙和预紧的时候，可不能乱来哦。
要根据滚珠丝杠的具体规格和使用要求来操作。
如果调整得不好，要么会让滚珠丝杠磨损得特别快，就像让一个人干过重的活，很快就会累垮一样；要么就不能达到想要的精度，就像你想射中靶心，结果因为工具没调好，总是射偏。
在操作的时候，一定要小心仔细。
如果自己不太确定，最好找个懂行的人来帮忙。
这就像是生病了找医生一样，专业的人干专业的事儿，这样才能让滚珠丝杠好好地工作，为咱们的设备或者机器准确无误地效力呢。
滚珠丝杠的间隙调整和预紧虽然有点小复杂，但只要咱们用心去了解和操作，就不是啥大难题啦。
双螺母垫片式
双螺母垫片式、双螺母螺纹式、齿差式三种滚珠丝杠的消隙简单方法1.双螺母垫片式消隙此种形式结构简单可靠、刚度好，应用最为广泛，在双螺母间加垫片的形式可由专业生产厂根据用户要求事先调整好预紧力，使用时装卸非常方便2.双螺母螺纹式消隙利用一个螺母上的外螺纹，通过圆螺母调整两个螺母的相对轴向位置实现预紧，调整好后用另一个圆螺母锁紧，这种结构调整方便，且可在使用过程中，随时调整，但预紧力大小不能准确控制。
3.齿差式消隙在两个螺母的凸缘上各制有圆柱外齿轮，分别与固紧在套筒两端的内齿圈相啮合，其齿数分别为Z1、Z2，并相差一个齿。
调整时，先取下内齿圈，让两个螺母相对于套筒同方向都转动一个齿，然后再插入内齿圈，则两个螺母便产生相对角位移，其轴向位移量为：式中Z1、Z2为齿轮的齿数，Ph为滚珠丝杠的导程。
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。
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6、轴向位移近似计算： 如下图5所示，假设平键旋转产生相对中心线的角度为Δα 螺母相对旋转产生的轴向位移ΔL= （Δα÷360）×丝杠导程
图5
7、垫片预紧双螺母键与键槽配合不良滚珠丝杠副剖视图如下
圆柱螺母
ห้องสมุดไป่ตู้
平键
Fc
Fd
法兰螺母
滚珠丝杠
垫片
钢球
图6
8、正常预紧情况键与键槽配合不良情况预紧力比较
• 3）图2图6预紧力比较：Fa=Fb ＞Fc=Fd ≥0
4、下图为双螺母垫片预紧键与键槽间隙配合时图 注：为了更直观的展示，图中平键与键槽间隙与角度为夸大画法。
图3
5、键与键槽配合不良
根据图4局部放大图看出，因平键与 两个螺母的键槽有间隙，滚珠螺母 在正反转运行一段时间后，两个螺 母产生相对旋转，导致两个螺母轴 向距离产生变化，预紧力减小甚至 变为0。
双螺垫片预紧介绍
1、垫片预紧双螺母滚珠丝杠副组成如下图 注：钢球未在图中画出
反向器 压键螺钉 平键 起键螺纹孔
滚珠丝杠
法兰螺母
垫片 圆柱螺母
图1
2、垫片预紧双螺母滚珠丝杠副剖视图如下 平键 Fa
法兰螺母
滚珠丝杠
垫片
圆柱螺母 Fb
钢球
图2
3、垫片预紧双螺母预紧原理
• 图2局部放大图展示了双螺母垫片预紧原理： • 通过调整中间垫片厚度使法兰螺母与圆柱螺母产生轴向移动，
使其中的滚珠在承受载荷前就以一定的压力分别压向滚珠螺母 与滚珠丝杠滚道相反的侧面，产生一定的变形，以达到消除轴 向间隙与预紧的目的。 • 垫片起调整两个螺母间轴向距离的作用。 • 图中有两个平键，一个通过与两个键槽侧面的配合，（平键与 键槽的过盈量通常为0.02 ～0.03mm）,一个平键防止两个螺母 产生相对转动，另一个平键防止垫片从螺母中脱出。 • 当键与两个螺母键槽的过盈量不足时，双螺母预紧力变小，滚 珠丝杠副传动精度就会变差。
• 1）正常预紧：通过调整中间垫片厚度使法兰螺母与圆柱 螺母产生轴向移动，使其中的滚珠在承受载荷前就以一定 的压力分别压向滚珠螺母与滚珠丝杠滚道相反的侧面，产 生一定的变形，以达到消除轴向间隙与预紧的目的，平键 与键槽配合良好，两个螺母无相对旋转，预紧达到预期要 求。
• 2）键槽配合不良情况：因平键与两个螺母的键槽有间隙， 滚珠螺母在正反转运行一段时间后，两个螺母产生相对旋 转，导致轴向距离变化，预紧力达不到正常要求。