滚珠丝杠副选用的基本原则

滚珠丝杠副速选的基本原则

种类的选择：目前滚珠丝杠副的性价比已经相当高，无特别大的载荷要求时，都选择滚珠丝杠副，它具有价格相对便宜，效率高，精度可选范围广、尺寸标准化安装方便等优点。在精度要求不是太高时，通常选择冷轧滚珠丝杠副，以便降低成本；在精度要求高或载荷超过冷轧丝杠最大规格额定载荷时需选择磨制或旋铣滚珠丝杠副。不管何类滚珠丝杠副，螺母的尺寸尽量在系列规格中选择，以降低成本缩短货

期。

精度级别的选择：滚珠丝杠副在用于纯传动时，通常选用“T”类（即机械手册中提到的传动类），其精度级别一般可选“T5”级（周期偏差在1丝以下），“T7”级或“T10”级，其总长范围内偏差一般无要求（可不考虑加工时温差等对行程精度的影响，便于加工）。因而，价格较低（建议选“T7”，且上述3种级别的价格差不大）；在用于精密定位传动（有行程上的定位要求）时，则要选择“P”类（即机械手册中提到的定位类），精度级别要在“P1”、“P2”、“P3”、“P4”、“P5”级（精度依次降低），其中“P1”、“P2”级价格很贵，一般用于非常精密的工作母机或要求很高的场合，多数情况下开环使用（非母机），而“P3”、“P4”级在高精度机床中用得最多、最广，需要很高精度时一般加装光栅，需要较高精度时开环使用也很好，“P5”则使用大多数数控机床及其改造，如数控车，数控铣、镗，数控磨以及各种配合数控装置的传动机构，需要时也可加装光栅（因“5”级的“任意300mm行程的偏差为0.023”，且曲线平滑，在很多实际案例中，配合光栅效果非常好）。

规格的选择：首先当然是要选有足够载荷（动载和静载）的规格。根据使用状态，选择符合条件的规格。同时（重点），如果选用的是磨制或旋铣滚珠丝杠副（冷轧的不需要考虑长径比），要估算长径比（丝杠总长除以螺纹公称直径的比值），但因长度在设计时已确定，在规格的确定上需要调整，原则上使其长径比小于50，（理论上长径比越小越好，对“P”类丝杠而言，长径比越小越利于加工和保证各项形位公差，故单位价格越便宜）。所以“规格越小不等于越便宜”。

预紧方式的选择：对于纯传动的情况，一般要求传动灵活，允许有一定返向间隙（不大，一般为几丝），多选用单螺母，它价格相对便宜、传动更灵活；对于不允许有返向间隙的精密传动的情况，则需选择双螺母预紧，它能调整预紧力的大小，保持性好，并能够重复调整；另外，在行程空间受限制的情况下，也可选用变位导程预紧（俗称错距预紧），该方式预紧力较小，且难以重复调整，一般不选。

导程的选择：选择导程跟所需要的运动速度、系统等有关，通常在：4、5、6、8、10、12、20中选择，规格较大，导程一般也可选择较大（主要考虑承载牙厚）。在速度满足的情况下，一般选择较小导程（利于提高控制精度）；对于要求高速度的场合，导程可以超过20，对磨制丝杠而言导程一般可做到约等于公称直径（受磨削螺旋升角限制），如32（32*32）、40（40*40）等，当然也可以更大（非磨削，但极少考虑）。导程越大，同条件下旋转分力越大，周期误差被放大，速度越快。故一般速度很高的场合要求的是灵活，而放弃部分精度诉求，对间隙要求意义变小（导程精度偏差增大），因此，大导程丝杠一般都是单螺母。

完整的滚珠丝杠副设计选型，除了要考虑传动行程（间接影响其他性能参数）、导程（结合设计速度和马达转速选取）、使用状态（影响受力情况），额定载荷（尤其是动载荷将影响寿命）、部件刚度（影响定位精度和重复定位精度）、安装形式（力系组成和力学模型）、载荷脉动情况（与静载荷一同考虑决定安全性），形状特性（影响工艺性和安装）等因素外，还需要对所选的规格的重复定位精度、定位精度、压杆稳定性、极限转速、峰值静载荷以及循环系统极限速率（Dn值）等进行校核，进行修正选择后才能得到完全适用的规格，进而确定马达、轴承等关联件的特征参数。

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。

8.插管循环方式的特点是什么？

滚珠在插管内返向平滑，传动平稳：缺点是螺母安装尺寸大，管舌处薄弱，耐磨性、抗冲击性差。不适用于螺母转速高的场合。

9.端盖式循环方式的特点是什么？

径向尺寸大，轴向尺寸特小，尤其适合大导程多线螺纹；缺点是滚珠易产生撞击、跳动，摩擦损失。端盖式无法进行双螺母预紧

10.螺旋槽循环方式是否应逐渐淘汰？

螺旋槽式虽然安装尺寸大，工艺复杂，传动不平稳，安装槽有方向性要求（朝上）；但挡珠器可阻挡硬性异物进入螺母内，挡球可靠，适用高低温范围非常广，所以还不能淘汰，尤其多用于军工产品。

11. 双螺母预紧型滚珠丝杠副有何特点？

浮动内循环法兰—直筒组合的垫片预紧型应用最为普遍，内循环安装外径小，组合安装方便，调整预紧力简便，使用磨损出现间隙，还可自行调整多次使用。

12. 变位预紧型与增大球径预紧型有何异同点？

都是单螺母消隙，无双螺母的组合误差，轴向尺寸特小；但两者磨损出现间隙后一般无法再达到预紧效果，一般用于中、低负荷。

变位预紧型传动效率高，精度保持期长，用于精密定位。增大球径预紧型承载力大（是位预紧型的两倍），但磨损快，用于中、低精度。

13. 齿差式预紧的分类与特点？

有内、外齿式两种，预紧力可任意调节，但较为复杂，成本高。