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標題: 機械篇丨來聊聊滾珠絲桿那些事 [打印本頁]

作者: 每次一例 時間: 2020-2-17 22:05
標題: 機械篇丨來聊聊滾珠絲桿那些事
哈嘍，大家好，我是老張

前段時間，因為開始網絡辦公了，所以突然的上班，手上的事情就比較多，導致一直沒時間更新，也請大家見諒啦。

今天就不說設備了，而是從以下的方面，咱們詳細的聊一聊滾珠絲桿的那些事

滾珠絲桿的介紹
滾珠絲桿的組成和分類
滾珠絲桿的幾種安裝方式
滾珠絲桿的選型
滾珠絲桿的使用注意事項

關于滾珠絲桿，我想，它應該是我們在工業設備中很常見的一種傳動機構了，它可以由旋轉運動轉換成直線運動，這里也提一下其他常用的傳動機構：

齒輪/齒條機構、鏈輪鏈條、同步輪同步帶、蝸輪蝸桿機構、連桿機構、凸輪機構等等

下面，咱們繼續說回滾珠絲桿

一、滾珠絲桿的介紹

關于滾珠絲桿的介紹，我就直接上百度百科的內容吧：

滾珠絲杠是將回轉運動轉化為直線運動，或將直線運動轉化為回轉運動的理想的產品。
滾珠絲杠是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件，其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動，或將扭矩轉換成軸向反復作用力，同時兼具高精度、可逆性和高效率的特點。由于具有很小的摩擦阻力，滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。

簡單來說，滾珠絲桿就是可以由旋轉運動轉化為直線運動或者由直線運動轉換為旋轉運動的機構，但是一般對它的應用都是由旋轉運動轉換為直線運動，關于這個，我們知道它的作用就好。

二、滾珠絲桿的組成和分類

滾珠絲桿是由絲桿軸和螺母組成，而其中螺母又是由鋼球、預壓片、反向器、防塵器等組成。更詳細的見下圖：

關于滾珠絲桿，種類太多了，這里咱們就列舉幾種比較常見的

1、自潤式滾珠絲桿：具有可拆換除油裝置的自潤式滾珠絲桿，不需要潤滑管路系統與設備，減少了換油和廢油處理成本；

2、靜音式滾珠絲桿：它的原理是在滾珠之間設置有特殊溝型的滾珠間隔環，可以抑制住滾珠與滾珠之間碰撞所產生的噪音，使滾珠絲桿在運動的時候更加的安靜、平順；

3、高速化滾珠絲桿：具有高加速、高剛性、高速進給、低振動、低噪音的特點。使用在工具機的快速進給，磨具高速切削中心機和高速縱荷切削中心等領域；

4、重負荷型滾珠絲桿：能夠承受較大的軸向負荷，適用于全電式設計機、空壓機、半導體制造裝置和鍛壓制造裝置等。

還有軋制和研磨級絲桿的區分，軋制絲桿的精度相對低一點，適用于精度要求不是很高的場合；而研磨級絲桿，根據它的名稱也可以看的出來，精度比較高，適合精度要求高的場合。

而根據螺母中的滾珠循環方式，可以分為外循環、內循環、端蓋式。先說一下端蓋式，這種是比較早期的結構，但是缺點比較明顯，現在基本已經被淘汰了，用到的很少，所以這里就稍微提一下。

關于內外循環螺母的具體構造咱們就不聊了，畢竟咱們不需要造絲桿，只需要知道兩者的區別以及各自的優缺點就可以。

內、外循環滾珠絲桿的優缺點：

1、內循環滾珠絲杠外形尺寸較小，反向器固定牢靠、剛性好且不易磨損；

2、滾珠絲桿的反向通道短，滾珠數目少，流暢性好，摩擦損失小，傳動效率高；

3、相同公稱直徑的內循環螺母外徑比外循環要小，適合安裝空間比較緊湊的場合；

4、內循環螺母配合的滾珠絲杠軸必須有一頭小于谷徑；

5、相對于來說內循環的抗沖擊能力比不上外循環，所以大型絲桿以及高負載絲桿大都使用外循環結構；

6、內循環多用塑料反向器，對工作溫度有一定的要求。

三、滾珠絲桿的幾種安裝方式

本來這個滾珠絲桿的安裝方式要放在后面的，后來想了一下，在確定絲桿的選型時，需要先確定安裝方式，所以，就把它挪到前面來說了。

我列舉幾種比較常見的安裝方式，沒有說到的，歡迎大家在評論區補充。

一般的安裝方式，就是以上的四種，大家可以根據自己的使用工況，選擇絲桿的安裝方式，而不同的安裝方式，絲桿兩端也是不同的，大家注意一下就好。

四、滾珠絲桿的選型

說到滾珠絲桿的選型，需要先來說一下它的常用參數，然后才能從這些參數下手，確定它的型號。

1、絲桿的公稱直徑

就是絲桿的軸徑，常見的規格有（單位：mm）：12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100，關于絲桿的軸徑，和它相關的就是可以承受的負載，一般是軸徑越大，負載越大。

而不同軸徑的絲桿可以承受的負載大小可以查看廠家的樣冊，相關參數是動額定負荷和靜額定負荷。靜額定負荷指的是在靜止狀態下，絲桿可以承受的額定負荷，但是咱們用絲桿又不可能讓它一直靜止的，所以這里，咱們基本只關心動額定負荷就可以。

然后，實際負載和額定負荷的比值越小，絲桿的理論壽命越長。（注：額定負荷不代表最大負荷，但是一般都不要超過額定負荷，不然會降低絲桿的使用壽命）

2、導程

導程指的是絲桿旋轉一周，螺母直線運動的距離。常見的導程有（單位：mm）：2、4、5、6、8、10、16、20、25、32、40，跟導程有關系的參數是螺母運動速度和滾珠絲桿可提供的直線推力。

導程越大，相同轉速情況下，直線運動速度越快，具體的計算關系為：

v=r*i

v：螺母的移動速度（單位：mm/s）

r：絲桿的旋轉速度（單位：r/s）

i：導程（單位：mm）

導程和絲桿推力的關系：

F=（2*π*T*n）/i

F：絲桿推力（單位：N）

T：電機提供的扭矩（單位N·m）

n：傳動效率（滾珠絲桿的傳動效率一般為85%-95%）

i：導程（這里的單位是m）

3、精度

滾珠絲桿，按國內分類，精度等級有P1、P2、P3、P4、P5、P7、P10，日本、韓國，還有中國臺灣省采用JIS等級，即C0、C1、C2、C3、C5、C7、C10；歐洲國家的標準采用的是IT0，IT1， IT2，IT3，IT4，IT5，IT7，IT10。

一般，像我們公司采購的都是臺灣的滾珠絲桿，性價比比較高，再其次是日本的。

精度表示方法為：不論你的滾珠絲桿有多長，任取一段300mm，誤差都在等級代表的精度之內，各等級代表的精度如下：

一般來說，普通機械采用C7，C10級，數控設備一般采用C5，C3級(C5較多，國內大部分數控機床都是C5級)，航空制造設備，精密投影及三坐標測量設備等一般采用C3，C2精度(據我所知,國內民品市場買不到C3以上的滾珠絲桿)。

另外，C7，C10級一般采用軋制方法制造，C5級及以上采用研磨方法制造。

綜上所述，非標設計常用的滾珠絲桿精度等級為C7（軋制方法制造或有些人稱為轉造），而對滾珠絲桿精度等級有更高的要求的，C5（研磨方法制造）也夠用了。當然還是要說一句要具體問題具體分析。

4、預壓等級

也叫預緊，關于預壓，我們不用了解具體的預緊力和預緊方式，只需要按照廠家樣本選擇預壓等級就可以了。預壓等級越高，螺母與螺桿配合越緊；反之，等級越低越松。

遵循的原則是：大直徑、雙螺母、高精度、驅動力矩較大，當絲桿的應用出現以上的情況時，預壓等級可以選高一點，反之選低一點。

了解了以上絲桿主要的參數后，咱們就可以根據自己的要求進行選型了。

第一步、根據上面“滾珠絲桿的分類”中提到的各種絲桿的應用場景，確定適用自己工況的絲桿種類；同時也可以確定絲桿的精度等級（一般為C7）和預壓等級；

第二步、根據負載的大小，確定滾珠絲桿的軸徑；

第三步、根據負載需要的移動速度，確定導程；確定導程后，再根據推力和導程的關系式，確定驅動電機要提供的轉矩。

具體如下：

物體上下垂直運動，重量為60Kg，需要的移動速度為1m/s；

1）假如你選取了伺服電機為驅動，額定轉速為3000r/min=50r/s，根據公式：v=r*i，確定導程為20；

2）然后再計算負載的大小：假設伺服電機的加減速時間設置為0.3s，那么加速度為3.3m/s2，負載F=600+60*3.3=798N（摩擦力這里忽略）；

3）根據公式：F=（2*π*T*n）/i，n取90%，計算得T≈2.82N·m，查詢1KW伺服電機是額定扭矩為3.18N·m，符合要求。

以上，就基本確定了滾珠絲桿的型號，最后，再根據自己所需要使用到的行程，還有上面說到的絲桿安裝方式，確定絲桿的長度，就OK了。

五、滾珠絲桿的使用注意事項

1、在安裝的時候，注意不要碰傷了絲桿的牙型表面；還有就是，一般絲桿采購回來后，螺帽和絲桿都是在一起的，所以在安裝的時候，要特別注意，不要把螺帽和絲桿分開了，不然你自己不好裝進去，如果不小心分開了，不要強行自己裝，可以聯系供應商，讓他們去裝；

2、潤滑：滾珠和絲桿是金屬摩擦，所以兩者之間要加潤滑油或潤滑脂，不然會降低使用壽命；

而一般的添加方式有手動加油和自動加油，手動加油就是定期由工人進行注油；而自動加油，就需要自動注油系統，這個以后再細說；

3、防塵：滾珠絲桿與滾動軸承一樣，當混入雜物或者水、切削液時，磨損會增加，有時會導致破損，所以，我們在設計的時候，就要注意絲桿的防塵；

4、當偏荷重現象發生時，會直接影響螺桿的壽命和噪音，而且基本都伴隨著運轉不順的手感，如果螺桿空載時與組裝后順暢度不同，除了注意螺桿本身的精度外，大多是組合精度不良產生偏荷重現象，如下圖所示：

好啦，以上就是關于滾珠絲桿的一些介紹，沒有說到的，歡迎大家在評論區補充。

對了，我準備了一些更詳細的滾珠絲桿相關資料，大家可以來我的公號回復：滾珠絲桿，就OK啦！

作者: 非學員戊 時間: 2020-2-18 10:26
感謝分享！

作者: 遠祥 時間: 2020-2-19 21:55
一般絲杠都會去選用TBI品牌。

作者: 每次一例 時間: 2020-2-22 15:34

遠祥發表于 2020-2-19 21:55
一般絲杠都會去選用TBI品牌。

是的，這個品牌性價比挺好的

作者: 一覽縱衫小 時間: 2020-2-22 16:59
為什么小導程的絲杠表面有一道溝槽，大導程的絲杠表面沒有？

作者: 每次一例 時間: 2020-2-23 08:49

一覽縱衫小發表于 2020-2-22 16:59
為什么小導程的絲杠表面有一道溝槽，大導程的絲杠表面沒有？

你指的是什么溝槽？可以上照片看一下嗎

作者: w744486651 時間: 2020-3-19 16:08
學習下，謝謝大佬分享

作者: ntliubo 時間: 2020-4-24 09:24
謝謝分享了！

作者: 6m75nt 時間: 2020-4-25 14:24
說明很詳細，值得學習。

作者: Yango 時間: 2020-4-29 16:33
很有用，學習了

作者: sf-1224 時間: 2020-4-29 22:16
專業！感謝分享.

作者: 瑞香 時間: 2020-8-18 10:33
很有用，感謝分享，第一次看如何使用滾珠絲杠，介紹的很詳細

作者: 寒風123 時間: 2021-12-8 14:32
介紹的很專業，就是有一點，關于伺服電機選用的，一般是要校核算慣量比和負載轉矩，就是負載總慣量/電機慣量比值要＜10，負載轉矩要小于電機轉矩。當慣量比和負載轉矩達不到要求時候，就需要減速器來調和

作者: wivh 時間: 2022-1-9 10:27
要有滾珠選型就好了

作者: 懶貝貝 時間: 2022-1-9 20:39
厲害！！收藏了

作者: wink-1 時間: 2022-1-10 14:29

感謝分享！

作者: 苗Cowell2018 時間: 2022-1-11 14:17

學習下，謝謝大佬分享

作者: 苗Cowell2018 時間: 2022-1-11 14:21
有更系統的資料嗎大佬

作者: 1136589943 時間: 2022-3-9 14:36

遠祥發表于 2020-2-19 21:55
一般絲杠都會去選用TBI品牌。

TBI 也只能算第二階梯的吧。日本的THK 黑田精工的精度要超過它的

作者: 1136589943 時間: 2022-3-9 14:38

wivh 發表于 2022-1-9 10:27
要有滾珠選型就好了

現在各大品牌的樣品冊上都有選型說明，各個品牌的選型軟件也都成熟了

作者: wink-1 時間: 2022-3-29 13:59
感謝分享！

作者: 時光2008 時間: 2022-3-29 20:37
感謝分析

作者: terry159 時間: 2022-3-30 10:45
滾珠絲杠和滾珠絲桿都分不清？

作者: 孤鷹GE 時間: 2022-3-30 11:45
我常用10級的。

作者: 抓書卷的禿鷹 時間: 2022-3-30 12:45
感謝分享

作者: 夕陽的刻痕CC 時間: 2022-3-30 14:33
感謝分享很好的學習資料

作者: zhongmengqiao 時間: 2022-4-8 20:44
謝謝分享了！

作者: 穆大林 時間: 2023-1-7 16:13
感謝分享，學習了

作者: zhangkai_3008 時間: 2023-1-9 10:18

感謝分享！

作者: 風魂8023 時間: 2023-10-19 13:20
感謝分享

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