滚珠丝杆选择使用.doc

有很多网友来信询问滚珠丝杠的选型、使用和安装方法及维护需要注意些什么问题，一一回信实在是没时间，在此对那些没有收到回信的朋友表示歉意。在这里简单介绍一下，算是扫盲贴，只求准确，不求精确，若有谬误，敬请指证：
选型：滚珠丝杠的选型过程中对滚珠丝杠本身需要注意的主要参数如下--
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般+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。当然不是说国内厂家就不能生产更长的，只是定制品的价格比较离谱。推荐：长度尽量选6米以下，超过的用齿轮齿条更划算了。
4---螺母形式。各厂家的产品样本上都会有很多种螺母形式，一般型号中的前几个字母即表示螺母形式。按法兰形式分大约有圆法兰、单切边法兰、双切边法兰和无法兰几种。按螺母长度分有单螺母和双螺母（注意，单螺母和双螺母没有负载和刚性差异，这一点不要听从厂家销售人员的演说，单螺母和双螺母的主要差异是后者可以调整预压而前者不能，另外后者的价格和长度大致均是前者的2倍）。在安装尺寸和性能允许的情况下，设计者在选用时应尽量选择常规形式，以避免维护时备件的货期问题。推荐：频繁动作、高精度维持场合选双螺母，其他场合选双且边单螺母。推荐：螺母形式尽量选内循环双切边法兰单螺母。
5---精度。滚珠丝杠按GB分类有P类和T类，即传动类和定位类，精度等级有1、2、3、4.....几种，国外产品一般不分传动还是定位，一律以C0~C10或具体数值表示，一般来说，通用机械或普通数控机械选C7（任意300行程内定位误差±0.05）或以下，高精度数控机械选C5（±0.018以上C3（±0.008）以下，光学或检测机械选C3以上。特别需要注意的是，精度和价格关联性很大，并且，精度的概念是组合和维持，也就是说，螺杆的导程误差不能说明整套丝杠的误差，出厂精度合格不能说明额定使用寿命内都维持这个精度。这是个可靠性的问题，与生产商的生产工艺有关。推荐：精度尽量选C7。
以上说的都是主要参数，在选用型号时还得用到以下参数：珠卷数，珠径，制造方式代码，预压等级等。分别说明如下：
珠卷数：这个参数一般标注在型号的导程后，如4010-4，这个“-4”就是珠卷数，因为有循环方式的问题说起来比较复杂，用户可以简单的理解为滚动体的循环圈数，“-4”就是4个循环，这个数值越大表示负载越大螺母长度越长。
珠径：这个参数是指滚动体的直径，型号中不会体现，但是在各厂家的技术参数表中会标识，一般与公称直径和导程相关，用户不必理会。但是有些用户因使用不当导致滚珠掉出螺母外需要重装滚珠时这个参数是要注意的，尺寸一般精确到0.001，当然，不推荐用户自行安装，否则厂家不会提供无偿维护，即使产品仍在保修期内。如有滚珠意外掉落的情况，应通知供应商协助安装。
制造方式代码：滚珠丝杠的制造方式主要是两种：轧制和磨制，前者也称滚轧制造或转造，一般用F表示。后者也称研磨制造。一般用G表示。因工艺的不同，两者能达到的精度等级不同，目前，轧制方式能达到的最高精度是C5级，我所知的只有REXROTH可以达到这个精度。而磨制可以成产出更高精度的产品。不过请注意，两种制造方式与精度、性能没有逆向必然性，也就是说如果你选用的精度是C7，那么与它是怎么制造出来的无关。事实上我碰到许多厂家的专业销售人员都未必知道两者之间的详细区别，所以多说几句：轧制属于批量制造，磨制属于精确制造，前者的生产效率远远高于后者，但是前者的制造设备成本也远远高于后者。换句话说，磨制丝杠的进入门槛较低，轧制生产的进入门槛较高，能生产轧制丝杠的厂家一般也能生产磨制丝杠，而能生产磨制丝杠的厂家不一定能生产轧制丝杠。所以，同精度产品如果该可以买到轧制品就不要买磨制品，原因很简单：便宜。另外说明一点，轧制和磨制仅指螺杆，螺母全是磨削制造。
预压：也称预紧。关于预压，用户不必了解具体预紧力和预紧方式，只需按照厂家样本选择预压等级即可。等越高螺母与螺杆配合越紧，等级越低越松。遵循的原则是：大直径、双螺母、高精度、驱动力矩较大的情况下预压等级可以选高一点，反之选低一点。
有很多网友来信询问滚珠丝杠的选型、使用和安装方法及维护需要注意些什么问题，一一回信实在是没时间，在此对那些没有收到回信的朋友表示歉意。在这里简单介绍一下，算是扫盲贴，只求准确，不求精确，若有谬误，敬请指证：
安装：
1---安装条件。安装条件即工况，根据需要达到的性能和要求，确定有什么样的条件。比如升降机用，此时丝杠承受的轴向负载=负载的重力，需要考虑的是尽量不要偏载（重心与丝杠同轴），若有偏载，是否需要增加抑偏机构，因为滚珠丝杠不允许（注意：不是完全不能）承受径向力，最简单的办法是在丝杠的两边增加导轨（滚珠导轨，直线轴+直线轴承等等）。又比如水平安装，长径比是否合适？转速是否在允许的DN值以内？总而言之，安装条件确定安装方式。
2---安装方式。这里所说的安装方式是指丝杠本身的安装，不涉及导向和承载件（导向和承载问题另文探讨）。常见的有三种：固定---固定安装，固定---支持安装，固定---自由安装。解释一下固定、支持和自由的含义：固定---轴向和径向全面限制，圆周向自由。这个意思是径向不能动，轴向不能动，但是可以圆周方向转动。支持---径向限制，轴向自由，圆周向自由。这个意思是径向不能动，轴向可移动，圆周向可转动。自由---这个不用解释了，自由就是不管了。类似于悬臂。固定---固定的安装方式适合有高精度要求或对温升敏感的场合，安装前精确计算两固定点的安装距离，精确计算常温状态下与工作状态下的轴向伸长量，安装时施加预紧力，使丝杠产生合适的弹性轴向伸长量（越接近温升伸长量越好）。这种安装形式一般用于机床等对定位精度要求较高并且是闭环控制的工作母机。固定---支持的安装方式则适合大多数场合，因为支持端的轴向自由度可以释放因工作时温度升高而产生的轴伸量，可以参考的数值是：1米长度的丝杠，在工作温度升高1度的时候，会产生0.01mm轴伸量。固定---自由的安装方式适合很多场合，优点是不必考虑温升影响并且安装方便。不过有利就有弊，根据我多年记录，大多数安装端（动力输入端）断裂的案例大部分出自这种安装方式。原因：1-轴承选用不当，2-端部设计不合理或加工不良。众所周知，悬臂类型的轴类零件不可承受径向力，前两种安装方式如果遇上径向受力的情况，大部分只会出现可逆性（弹性）弯曲，至多影响精度，不太可能出现断裂的情况，除非长度特别短而径向力特别大。而第3种安装方式却不然，支撑点只有一个，当径向力出现在悬臂梁的顶端（安装端的反方向），断裂或刚性变形就不可避免。改善的要点有三个：1--轴承选用调心球或调心滚子轴承；2--设计时有效螺纹与安装轴承的外径变化处留出一点弧角（直径变化比较大的情况）或越程槽设计成半圆槽；3--轴承安装外圆面加工时必须研磨，以保证同心度。后面这一条多说两句，某些厂家采用精车然后用砂纸打磨的方式纯属赵氏忽悠---好味道的毒药。
3---配合形式。这里说的配合形式是指安装端轴承的公差配合以及丝杠和支撑件的安装配合。后者另文讨论，前者推荐js5~7，精度高的设计者自己确定