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高速滚珠丝杠副性能试验与分析方法研究

高速滚珠丝杠副性能试验与分析方法研究
高速滚珠丝杠副性能试验与分析方法研究

滚珠丝杠副和直线导轨的装配(汇编)

附表1 学习活动书(学生用表) 课前准备: 内六角扳手一套、百分表(包括表座)、十字起子;装配图纸;装配工艺及步骤的整理;直线导轨、滚珠丝杠及滑块的机械结构理论分析; 学习过程 过程预设学法 资讯10分 钟 我来看 看工作台、直线导轨、滚珠丝杠的机械结构;看滚珠丝杠与联轴器的连接结 构;看滚珠丝杠与轴(轴承座)的连接。看百分表的波动范围,检验装配精 度是否达到要求(要求:滚珠丝杠与基准导轨的平行度≤0.03mm,X轴固定 端轴承支座X轴支撑端轴承支座和X轴丝杆螺母座三者的同轴度≤0.03mm)。 计 划与决策30分 钟 我来说 (一)滚珠丝杠螺母副、直线导轨相关基础知识 (二)滚珠丝杠、直线导轨在数控机床的作用 (三)滚珠丝杠、直线导轨的装配过程 (四)底座、电机 实 施100 分钟 我来学与我来做 学习内容: 1)滚珠丝杠的结构:是回转运动与直线运动相互转换的传动装置,在数 控机床进给系统中一般采用滚珠丝杠副来改善摩擦特性。 滚珠丝杠的分类:按滚珠返回的方式不同可以分为内循环式和外循环式两种 2)滚珠丝杠的工作原理当丝杠相对于螺母旋转时,两者发生轴向位移,而滚珠则可沿着滚道流动。 3)滚珠丝杠内循环的优缺点:滚珠循环的回路短、流畅性好、效率高、螺母的径向尺寸也较小,但制造精度要求高。 滚珠丝杠外循环的优缺点:结构简单、制造容易、但径向尺寸大,且弯管两端耐磨性和抗冲击性差。 4)滚珠丝杠的安装 5)滚珠丝杠的调节:滚珠丝杠必须与导轨完全平行。 6) 直线导轨的的组成:是由一根导轨和滑块构成。 7) 直线导轨的类型 8)直线导轨的特缺点:定位精度高、磨耗少能长时间维持精度、使用 高速运动且大幅度降低机台所需驱动马力、可同时承受上下左右的负荷、组 装容易并具互换性、滑轨构造简单。 9)直线导轨的安装 (一)滚珠丝杠副和直线导轨的装配包括以下类容:

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 10 fa 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。 5、按精度要求确定允许的滚珠丝杠最小螺纹底d2m a.滚珠丝杠副安装方式为一端固定,一端自由或游动时(见图-5) 式中:E-杨氏弹性模量21×105N/mm2 dm-估算的滚珠丝杠最大允许轴向变形量(mm)

丝杆基础知识

滚珠丝杠基础知识(上)滚珠丝杠由螺杆、螺母和滚珠组成。它的功能是将旋转运动转化成直线运动,这是滚珠螺丝的进一步延伸和发展,这项发展的重要意义就是将轴承从滚动动作变成滑动动作。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杠被广泛应用于各种工业设备和精密仪器。 滚珠丝杠是工具机和精密机械上最常使用的传动元件,其主要功能是将旋转运动转换成线性运动,或将扭矩转换成轴向反覆作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。滚珠丝杠的特点: 1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩达到以下,即达到同样运动结果所需的动力为使用滚动丝杠副的。在省电方面很有帮助。 2、高精度的保证滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的,特别是在研削、组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度·湿度进行了严格的控制,由于完善的品质管理体制使精度得以充分保证。 3、微进给可能滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,能保证实现精确的微进给。 4、无侧隙、刚性高滚珠丝杠副可以加予压,由于予压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠丝杠内通过给滚珠加予压力,在实际用于机械装置等时,由于滚珠的斥力可使丝母部的刚性增强)。 5、高速进给可能滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给(运动)。 1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、

滚珠丝杠螺母副的支承方式

滚珠丝杠螺母副的支承方式 数控机床的进给系统要获得较高的传动刚度,除了加强滚珠丝杠螺母副本身的刚度外,滚珠丝杠的正确安装及支承结构的刚度也是不可忽视的因素:滚珠丝杠常用推力轴承支座,以提高轴向刚度(当滚珠丝杠的轴向负载很小时,也可用角接触球轴承支座),滚珠丝杠在数控机床上的安装支承方式有以下几种。 (1)一端装推力轴承(固定一自由式)。 如图3-15所示,这种安装方式的承载能力小,轴向刚度低,只适用于短丝杠,一般用于数控机床的调节或升降台式数控铣床的立向(垂直)坐标中。 (2)一端装推力轴承,另一端装深沟球轴承(固定一支承式)。 如图3-16所示,这种方式可用于丝杠较长的情况。应将推力轴承远离液压马达等热源及丝杠上的常用段,以减少丝杠热变形的影响。 (3)两端装推力轴承(单推一单推式或双推一单推式)。 如图3—17所示,把推力轴承装在滚珠丝杠的两端,并施加预紧拉力,这样有助于提高刚度,但这种安装方式对丝杠的热变形较为敏感,轴承的寿命较两端装推力轴承及向心球轴承方式低。 (4)两端装推力轴承及深沟球轴承(固定一固定式)。 如图3-18所示,为使丝杠具有最大的刚度,它的两端可用双重支承,即推力轴承加深沟球轴承,并施加预紧拉力。这种结构方式不能精确地预先测定预紧力,预紧力的大小是由丝杠的温度变形转化而产生的。但设计时要求提高推力轴承的承载能力和支架刚度。 近年来出现一种滚珠丝杠轴承,其结构如图3-19所示。这是一种能够承受很大轴向力的特殊角接触球轴承,与一般角接触球轴承相比,接触角增大到60。,增加了滚珠的数目并相应减小滚珠的直径。这种新结构的轴承比一般轴承的轴向刚度提高两倍以上,使用极为方便。产品成对出售,而且在出厂时已经选配好内

滚珠丝杠选型和电机选型计算

1.滚珠丝杠及电机选型计算 1.1 确定滚珠丝杠副的导程 根据电机额定转速和X 向滑板最大速度,计算丝杠导程。X 向运动的驱动电机选择松下MDMA152P1V ,电机最高转速为4500rpm 。电机与滚珠丝杆通过联轴器连接,传动比为0.99。X 向最大运动速度24m/min ,即24000mm/min 。则丝杠导程为 max max 24000/ 5.390.994500 h P V i n =?=≈? 实际取mm P h 10=,可满足速度要求。 1.2 滚珠丝杠副的载荷及转速计算 滚动导轨承重时的滑动摩擦系数最大为0.004,静摩擦系数与摩擦系数差别不大,此处计算取静摩擦系数为0.006。则导轨静摩擦力: 000.0065009.84549.4F M g f N μ=??+=??+?= 式中: M ——工件及工作台质量, M 为500kg 。 f ——导轨滑块密封阻力,按4个滑块,每个滑块密封阻力5N 。 由于该设备主要用于检测,丝杠工作时不受切削力,检测运动接近匀速,其阻力主要来自于导轨、滑块的摩擦力。则有: max min 60/6024/10144h n n v P rpm ≈=?=?= max min 049.4F F F N ≈≈= 滚珠丝杠副的当量载荷: max min 0249.43 m F F F F N +=≈= 滚珠丝杠副的当量转速: max min 1443 m n n n rpm += = 1.3 滚珠丝杠副预期额定动载荷 1.3.1按滚珠丝杠副的预期工作时间计算: 49.41253.0310010011 m w am a c F f C N f f ?===?? 式中: m n ——当量转速,max min 1443m n n n rpm += = h L ——预期工作时间,测试机床选择15000小时 w f ——负荷系数,平稳无冲击选择w f =1

滚珠丝杠

匀速运行,非精确计算可以套用以下公式:Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1) 式中 Ta:驱动扭矩kgf.mm; Fa:轴向负载N(Fa=F+μmg,F:丝杠的轴向切削力N,μ:导向件的综合摩擦系数,m:移动物体重量(工作台+工件)kg,g:9.8 ); I:丝杠导程mm; n1:进给丝杠的正效率。 计算举例: 假设工况:水平使用,伺服电机直接驱动,2005滚珠丝杠传动,25滚珠直线导轨承重和导向,理想安装,垂直均匀负载1000kg,求电机功率: Fa=F+μmg,设切削力不考虑,设综合摩擦系数μ=0.01,得 Fa=0.01*1000*9.8=98N; Ta=(Fa*I)/(2*3.14*n1),设n1=0.94,得Ta=98*5/5.9032≈83kgf.mm=0.83N.M 根据这个得数,可以选择电机功率。以台湾产某品牌伺服为例,查样本得知,额定扭矩大于0.83N.M的伺服电机是400W。(200W是0.64N.M,小了。400W 额定1.27N.M,是所需理论扭矩的1.5倍,满足要求) 当然咯,端部安装部分和滚珠丝杠螺母预压以及润滑不良会对系统产生静态扭矩,也称初始扭矩,实际选择是需要考虑的。另外,导向件的摩擦系数不能单计理论值,比如采用滚珠导轨,多套装配后的总摩擦系数一定大于样本参数。而且,该结果仅考虑驱动这个静止的负载,如果是机床工作台等设备,还要考虑各向切削力的影响。 若考虑加速情况,较为详细的计算可以参考以下公式(个人整理修正的,希望业内朋友指点): 水平使用滚珠丝杠驱动扭矩及电机功率计算: T1:等速驱动扭矩kgf.mm;:轴向负载N【Fa=F+μmg,F:丝杠的轴向切削力N,μ:导向件综合摩擦系数,m:移动物体重量(工作台+工件)kg,g:9.8 】;:丝杠导程mm;:进给丝杠的正效率。 J:【J=Jm+Jg1+(N1/N2)】 若采用普通感应电机,功率根据以下公式计算:

滚珠丝杠螺母副的结构简图

滚珠丝杠螺母副结构图及其工作原理本次观察了实训车间的数控车床、数控铣床、加工中心,作为它们进给伺服 系统机械传动结构中的滚珠丝杠螺母副的结构都是一样的。 滚珠丝杠螺母副的结构原理图 ·组成:主要由丝杆、螺母、滚珠和滚道(回珠器)、螺母座等组成。 ·工作原理:在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽,当它们套装在一起时便形成螺旋滚道,并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动,并经回珠管作周而复始的循环运动。回珠管两端还起挡珠的作用,以防滚珠沿滚道掉出。 特点: ·传动效率高:机械效率可高达92%~98%。 ·摩擦力小:主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。 ·轴向间隙可消除:也是由于滚珠的作用,提高了系统的刚性。经预紧后可消除间隙。 ·使用寿命长、制造成本高:主要采用优质合金材料,表面经热处理后获得高的硬度。 滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式有两种:滚珠在循环过程中有时与丝杠脱离接触的成为外循环(如图b),始终与丝杠保持接触的成为内循环(如图a)。 (a) 内循环(b)外循环 (1)外循环外循环是常用的一种外循环方式。这种结构是在螺母体上轴向相隔数个半导程处钻两个孔与螺旋槽相切,作为滚珠的进口与出口。再在螺母的外表面上铣出回珠槽并沟通两孔。另外,在螺母内进出口处各装一挡珠器,并在螺母外表面装一套筒,这样构成封闭的循环滚道。外循环结构制造工艺简单,使用较广泛。其缺点是滚道接缝处很难做得平滑,影响滚珠滚动的平稳性,甚至发生卡珠现象,噪声也较大。 (2)内循环内循环均采用反向器实现滚珠循环,数控机床反向器有两种型式。圆柱凸键反向器,反向器的圆柱部分嵌入螺母内,端部开有反向槽。反向槽靠圆柱外圆面及其上端的凸键定位,以保证对准螺纹滚道方问。扁圆镶块反向器,反向器为一半圆头平键形镶块,镶块嵌入螺母的切槽中,其端部开有反向槽。两种反向器比较,后者尺寸较小,从而减小了螺母的栏手向尺寸及缩短了轴向尺寸。

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。 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。

滚珠丝杠副现状及发展

滚珠丝杠副现状及发展 学院机械学院 专业班级机设1094 姓名罗成李源刘飞华王庆维钟鸿翔 指导教师邓奕 2013/3/13

摘要 近年来,随着加工制造、工艺、材料冶炼及热处理等技术的进步和发展,作为精密线性传动的首选部件之一的滚珠丝杠副越来越受国内、国际制造业的重视,其综合性能也有了很大的提高,因此本文在此基础上对滚珠丝杠副进行简单的探讨和研究。 本文对其可以概括为以下的三个方面: 一方面,滚珠丝杠副是目前世界上应用最广泛的一种新型的传动形式,其结构是有哪些部件组成,结构特点是什么,工作原理以及具有什么发展优势;第二方面,回顾滚珠丝杠副的发展简史,概述了其国内、外的发展现状及动态总结了一些滚珠丝杠副的国内外研究成果;最后一方面,概述对滚珠丝杠副的优化前景和应用发展。 [关键词]滚珠丝杠副结构特点现状发展应用前景

前言:机电一体化技术是机械工业发展的必然趋势,有广阔的技术前景。滚珠丝杆副是为了适应机电一体化机械传动系统的要求而发展起来的一种新型传动机构,由滚珠丝杠、滚珠螺母(组件)和滚珠组成,可以将旋转运动变为直线运动,或者将直线运动转变成旋转运动。它具有传动效率高、启动力矩小、传动灵敏平稳、工作寿命长等优点。但是由于制造和装配的误差,滚珠丝杠副总是存在间隙,同时,滚珠丝杠在轴向载荷的作用下,滚珠和螺纹滚道接触部位会产生弹性变形,影响滚珠丝杠的传动精度。 滚珠丝杠副不仅是各类数控装备的核心功能部件,还是机械工业领域中资本密集型和技术密集型的重要通用零部件。在线性传动家族中滚珠丝杠副是应用面很广,产业化程度较高的产品。 一、滚珠丝杠副的结构及特点 (一)、滚珠丝杠副的结构 随着机床加工精度越来越高,滚珠丝杠副以其许多独特的优点,越来越多出现在有较高精度的机床上。滚珠丝杠螺母机构如图2-1所示,丝杠1和螺母2都具有圆弧形螺旋槽,合起来形成螺旋线滚道,连续装入若干(一般小于150个)等直径的滚珠3.当丝杠与螺母传动时,滚珠便沿螺旋槽滚动,数圈后经由回程引导装置,重新回到丝杠与螺母之间,形成一个闭合的循环回路[6]。一般滚珠丝杠副根据螺母的数量可以分为单螺母滚珠丝杠结构和双螺母滚珠丝杠结构如图2-2。

滚珠丝杠螺母副的计算和选型

Δ3 一、进给传动部件的计算和选型 进给传动部件的计算和选型主要包括:确定脉冲当量、计算切削力、选择滚珠丝杠螺母副、计算减速器、选择步进电机等。 1、脉冲当量的确定 根据设计任务的要求,X方向的脉冲当量为δx=0.005mm/脉冲,Z 方向为δz=0.01mm/脉冲。 2、切削力的计算 切削力的分析和计算过程如下: 设工件材料为碳素结构钢,σb=650Mpa;选用刀具材料为硬质合金YT15;刀具几何参数为:主偏角κr=60°,前角γo=10°,刃倾角λs=-5°;切削用量为:背吃刀量a p=3mm,进给量f=0.6mm/r,切削速度vc=105m/min。 查表得:C Fc=2795,x Fc=1.0,y Fc=0.75,n Fc=-0.15。 查表得:主偏角κr的修正系数kκrFc=0.94;刃倾角、前角和刀尖圆弧半径的修正系数均为1.0。 由经验公式(3—2),算得主切削力F c=2673.4N。由经验公式F c:F f: F p=1:0.35:0.4,算得进给切削力F f=935.69N,背向力F p=1069.36N。 3、滚珠丝杠螺母副的计算和选型 (1)工作载荷F m的计算 已知移动部件总重G=1300N;车削力F c=2673.4N,F p=1069.36N,F f=935.69N。根据F z=F c,F y=F p,F x=F f的对应关系,可得:F z=2673.4N,F y=1069.36N,F x=935.69N。 选用矩形—三角形组合滑动导轨,查表,取K=1.15,μ=0.16,代入F m=KF x+μ(F z+G),得工作载荷F m=1712N。 (2)最大动载荷F Q的计算 设本车床Z向在最大切削力条件下最快的进给速度v=0.8m/min,初选丝杠基本导程P h=6mm,则此时丝杠转速n=1000v/P h=133r/min。取滚珠丝杠的使用寿命T=15000h,代入L0=60nT/106,得丝杠系数

滚珠丝杠基础知识

滚珠丝杠基础知识 1 滚珠丝杠公称直径与公称导程组合、制造范围 [img]https://www.wendangku.net/doc/ac14606707.html,/hydt/pic/4.18a1.jpg[/img] 3 滚珠丝杠副的结构类型、编号方法 [img]https://www.wendangku.net/doc/ac14606707.html,/hydt/pic/4.18b1.jpg[/img] 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。 [img]https://www.wendangku.net/doc/ac14606707.html,/hydt/pic/4.18c1.jpg[/img] 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 [img]https://www.wendangku.net/doc/ac14606707.html,/hydt/pic/4.18d1.jpg[/img] 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LU

Lu=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 p E3-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6 [img]https://www.wendangku.net/doc/ac14606707.html,/hydt/pic/4.18e1.jpg[/img] 6 行程补偿值C 6.1 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℃)

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. (1)(2)(3)(4)(5)(6) 3. 滚珠丝杠副有哪些特点?传动效率高。(达85%—98%)。灵敏度高。(无颤动、无爬行,同步性好)。定位精度高。(可以实现无间隙传动,刚度强,温升小)。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)。使用、润滑和维修方便、可靠。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)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)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)流球通道为立体相切对称变曲率腔,技术含量高;圆形孔工艺性好,螺母轴向距离小,外径尺寸紧凑;凸筋既定位,又铲球,起双重作用;型腔为半开空间隧道,流球顺畅,与丝杠外径不摩擦;塑料制成,成本低,吸收振动,噪音小;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;有效保护丝杠主体(滚珠脱落故障时,仅返向器损坏);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

滚珠丝杠副的载荷计算

1滚珠丝杠副的载荷计算 ⑴工作载荷F 工作载荷F是指数控机床工作时,实际作用在滚珠丝杠上的轴向作用力,其数值可用下列进给作 用力的实验公式计算: 对于燕尾形导轨机床 F=kFx+f(Fz+2Fy+W)(1) 对于矩形导轨机床 F=kFx+f(Fz+Fy+W) (2) 对于三角形或组合导轨机床 F=kFx+f(Fz+W)(3) 对于钻镗主轴圆导轨机床 对于滚动导轨机床 F=Fx+f(Fz+W)+Fr(5) 式(1)?(5)中:Fx、Fy、Fz—x、y、z方向上的切削分力,N; Fr —密封阻力,N; V—移动部件的重量,N; M—主轴上的扭矩,N- m dz—主轴直径, mm 表 1 f'—导轨摩擦系数;f —轴套和轴架以及主轴的键的摩擦系数;k—考虑颠覆力矩影响的实验系数。正常情况下,k、f与f可取表1数值。 (2)最小载荷Fmin 最小载荷F?min为数控机床空载时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。此时, Fx=Fy=Fz=Q (3)最大工作载荷F?max 最大载荷F?max为机床承受最大切削力时作用于滚珠丝杠的轴向载荷。

(4)平均工作载荷Fm与平均转速nm 当机床工作载荷随时间变化且此间转速不同时, 式中:1,t2,…,tn分别为滚珠丝杠在转速n1,n2,…,nn下,所受轴向载荷分别是F1,F2,…, Fn 时的工作时间(min) 当工作载荷与转速接近正比变化且各种转速使用机会均等时,可用下式求得Fm和nm Fm=(2Fmax+Fmin y 3(8) nm=(nm ax+nmin)/2(9) 2滚珠丝杠副主要技术参数的确定 (1)导程Ph 根据机床传动要求,负载大小和传动效率等因素综合考虑确定。一般选择时,先按机床传 动要求确定,其公式为:Ph> vmax/nm ax(10) 式中:vmax—机床工作台最快进给速度, mm/mir; nmax-驱动电机最高转速,r/min。在满足控制系统分辨率要求的前提下,Ph应取较大的数值。 (2)螺母选择 由于数控机床对滚珠丝杠副的刚度有较高要求,故选择螺母时要注重其刚度的保证。推荐按高刚度要求选择预载的螺母型式。其中插管式外循环的端法兰双螺母应用最为广泛。它适用重载荷传动、高速驱动及精密定位系统。并在大导程、小导程和多头螺纹中具有独特优点,且较为经济。 ①滚珠的工作圈数i和列数j。根据所要求性能、工作寿命,推荐按表 2选取。 表2 ②法兰形状。按安装空间由标准形状选择,亦可根据需要制成特殊法兰形状。 (3)导程精度选择 根据机床定位精度,确定滚珠丝杠副导程的精度等级。一般情况下,推荐按下式估算: 式中:E――累计代表导程偏差,卩m;

滚珠丝杠副怎么组成

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丝杆 导轨检验规范 (2)

文件名称: 丝杆导轨检验规范生效日期:2015.01.01 发行部门文控中心发放号 版本序号修改章节修订内容修订人生效日期A/0 新版发行胡春荣2015.01.01 A/1 编制:制订人 日期:审核: 管理者代表 日期: 批准: 总经理 日期: 文件派发 总经理、工程部、生产部、品质部、后勤部、市场部

文件名称: 丝杆导轨检验规范生效日期:2015.01.01 1.目的 本标准规定了机加零件加工和检验过程中应遵循的基本原则及通用规范。 2.适用范围 适用于本公司机加件产品检验 3.操作说明 3.1术语定义。 3.1.1A级表面:在使用过程中经常被客户看见且被关注的部分。 3.1.2B级表面:在使用过程中常常被客户看见的部分但不会过分关注。 3.1.3C级表面:在使用过程中很少被客户注意到的表面部分。 3.2检验方案。 3.2.1抽检项:尺寸、外观按《抽样计划作业指导》执行;必要时检验性能按每批次抽取1PCS 检验,AC/RE=0/1;其他文件另有规定的按文件执行。 3.3 检验。 3.3.1外观: 3.3.1.1 外观检验条件及方法: --视力:校正视力1.0以上。 --目视距离:检查物距离眼睛A级面约40cm, B、C级面约70cm远。 --目视角度:45度~90度(检查时产品应转动)。 --目视时间:A级面15秒/面,B、C面10秒/面。 --灯光:大于500 LUX的照明度或公司车间正常照明度。 3.3.1.2 表面光滑、平整、无毛刺、变形、锈蚀、裂纹、压折、夹渣、气孔等;预埋件、铆接 件应牢靠、无松动,螺纹无缺损、无腐蚀等;不允许有加工遗留物存留在物件上; 3.3.2一致性: 同批来料,其外形、规格尺寸、使用材料、加工工艺、表面处理、互换性、颜色、字唛、包装等均应有良好的一致性。 3.3.3螺纹检验:加工过程中用螺纹塞规/环规检验,需“通规通、止规止”才可判定合格;成 品检验时按照客户要求选择实配或经螺纹塞规/环规检验合格的螺母/螺钉检验螺纹,能顺畅通过或装配即合格。 3.3.4钢性材料加工后若残留磁性须进行退磁处理。(达到不吸引缝衣服针程度) 3.3.5 表面处理:

滚珠丝杠螺母副的工作原理

滚珠丝杠螺母副的工作原理 滚珠丝杠螺母副是数控机床中回转运动转换为直线运动常用的传动装置。它以滚珠的滚动代替丝杆螺母副中的滑动,摩擦力小,具有良好的性能。 组成及工作原理: 滚珠丝杠螺母副的结构原理图 ·组成:主要由丝杆、螺母、滚珠和滚道(回珠器)、螺母座等组成。 ·工作原理:在丝杆和螺母上加工有弧行螺旋槽,当它们套装在一起时便形成螺旋滚道,并在滚道内装满滚珠。而滚珠则沿滚道滚动,并经回珠管作周而复始的循环运动。回珠管两端还起挡珠的作用,以防滚珠沿滚道掉出。 特点: ·传动效率高:机械效率可高达92%~98%。 ·摩擦力小:主要是用滚珠的滚动代替了普通丝杆螺母副的滑动。 ·轴向间隙可消除:也是由于滚珠的作用,提高了系统的刚性。经预紧后可消除间隙。·使用寿命长、制造成本高:主要采用优质合金材料,表面经热处理后获得高的硬度。 滚珠丝杆螺母副的消隙 ·双螺母垫片调隙: 修磨垫片厚度消隙

滚珠丝杆螺母副采用双螺母结构(类似于齿轮副中的双薄片齿轮结构)。通过改变垫片的厚度使螺母产生轴向位移,从而使两个螺母分别与丝杆的两侧面贴合。当工作台反向时,由于消除了侧隙,工作台会跟随CNC的运动指令反向而不会出现滞后。 ·双螺母螺纹调隙: 用锁紧螺母消隙 差齿式调整法 图示为利用两个锁紧螺母调整预紧力的结构。两个工作螺母以平键与外套相联,其中右边的一个螺母外伸部分有螺纹。当两个锁紧螺母转动时,正是由于平键限制了工作螺母的转动,才使得带外螺纹的工作螺母能相对于锁紧螺母轴向移动。间隙调整好后,对拧两锁紧螺母即可。结构紧凑,工作可靠,应用较广。 ·双螺母齿差调隙: 两个工作螺母的凸缘上分别切出齿数为Z1、Z2的齿轮,且Z1、Z2相差一个齿,即:Z2-Z1=1,两个齿轮分别与两端相应的内齿圈相啮合,内齿圈紧固在螺母座上。 设其中的一个螺母Z1转过一个齿时,丝杆的轴向移动量为S1,则有: Z1:1=T:S1 则S1=T/Z1 如果两个齿轮同方向各转过一个齿,则丝杆的轴向位移为:ΔS=S1-S2=T/Z1-T/Z2=T/Z1Z2 例:当Z1=99,Z2=100时,ΔS≈1μ。可以达到很高的调整精度。 滚珠丝杆螺母副的安装

滚珠丝杠副传动系统

滚珠丝杠副传动系统 滚珠丝杠螺母副的特点 滚珠丝杠螺母副是一种低摩擦、高精度、高效率的机构。滚珠丝杠螺母副其它特点如下: 1.运动极灵敏,低速时不会出现爬行; 2.可以完全消除间隙并可预紧,故有较高的轴向刚度,反向定位精度高; 3.滚珠丝杠螺母副摩擦系数小,无自锁,能实现可逆传动; 4.滚珠丝杠螺母副的滚珠循环方式一般分外循环和内循环两种,如图7.3所示。 预紧是指它在过盈的条件下工作,把弹性变形量控制在最小限度。滚珠丝杠多采用双螺母调隙结构。用双螺母加预紧力消除轴向间隙时,必须注意:预紧力不宜过大或过小,要特别减小丝杠安装部分和驱动部分的间隙。 双螺母调隙结构分为螺纹式、垫片式和齿差式等,如图7.4所示。 內絹环方式 图7.3滚珠丝杠螺母副 (分别点击图片进入仿真页 a.螺纹式 b.垫片式

c.齿差式 图7.4双螺母调隙结构 滚珠丝杠的主要技术参数 滚珠丝杠的主要技术参数如图7.5所示。 1)名义直径DO 滚珠丝杠的名义直径DO是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。它是滚珠丝杠螺母副的特征尺寸。名义直径与承载能力有直接关系,DO越大,承载能力和刚度越大。 2)基本导程Ph 导程是丝杠相对于螺母旋转一圈时,螺母上基准点的轴向位移。导程的大小是根据机床的加工精度要求确定的。导程过小势必使滚珠直径变小,滚珠丝杠螺母副的承载能力亦随之减小。 3)滚珠直径dO 一般取d0=0.6Ph 4)滚珠的工作圈数j和工作滚珠总数N 工作圈数j 一般取2.5?3.5圈,而工作滚珠总数N以不大于150个为宜。 5)列数K 要求工作圈数较多的场合,可采用双列或多列式螺母的结构形式

滚珠丝杠副的参数计算与选用

计算举例 某台加工中心台进给用滚珠丝杠副的设计计算: 已知: 工作台重量 W1=5000N 工作及夹具最大重量W2=3000N 工作台最大行程 L K=1000mm 工作台导轨的摩擦系数:动摩擦系数μ=0.1 静摩擦系数μ0=0.2 快速进给速度 V max=15m/min 定位精度20 μm/300mm 全行程25μm重复定位精度10μm要求寿命20000小时(两班制工作十年)。 表1 1)确定滚珠丝杠副的导程 因电机与丝杠直联,i=1 由表1查得

代入得, 按第2页表,取 2)确定当量转速与当量载荷 (1)各种切削方式下,丝杠转速 由表1查得 代入得 (1)各种切削方式下,丝杠轴向载荷 由表1查得

代入得 (3)当量转速 由表1查得 代入得 (2)当量载荷 代入得

3)预期额定动载荷 (1)按预期工作时间估算 按表9查得:轻微冲击取 f w=1.3 按表7查得:1~3取 按表8查得:可靠性97%取f c=0.44 已知:L h=20000小时 代入得 (2)拟采用预紧滚珠丝杠副,按最大负载F max计算: 按表10查得:中预载取 F e=4.5 代入得 取以上两种结果的最大值

4)确定允许的最小螺纹底径 (1)估算丝杠允许的最大轴向变形量 ① ≤(1/3~1/4)重复定位精度 ② ≤(1/4~1/5)定位精度 : 最大轴向变形量μm 已知:重复定位精度10μm, 定位精度25μm ① =3 ② =6 取两种结果的小值=3μm (2)估算最小螺纹底径 丝杠要求预拉伸,取两端固定的支承形式 (1.1~1.2)行程+(10~14)

滚珠丝杠副选型内部资料

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(n<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

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)。文档收集自网络,仅用于个人学习 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”。文档收集自网络,仅用于个人学习 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。文档收集自网络,仅用于个人学习 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。文档收集自网络,仅用于个人学习 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。文档收集自网络,仅用于个人学习 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。文档收集自网络,仅用于个人学习

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