滚珠丝杆如何选型

发布时间: 2011-06-11 08:45 作者: 浏览次数: 312 字号:

滚珠丝杆

滚珠丝杆是将回转运动转化为直线运动,或将直线运动转化为回转运动的理想的产品。滚珠丝杆是工具机械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复作用力,同时兼具高精度、可逆性和高效率的特点。由于具有很小的摩擦阻力,滚珠丝杆被广泛应用于各种工业设备和精密仪器!

滚珠丝杆规格型号选型的11个要点:

1、确定定位精度。

2、通过马达及对速度的要求来确定丝杆导程。

3、查看螺母尺寸确定行程及相关丝杆轴端数据。

4、通过负载及速度分布(加减速)来确定平均轴向力和转速。

5、通过平均轴向力确定预压力。

6、预期寿命,轴向负荷,转速确定动额定负荷。

7、基本动额定负荷,导程,临界转速,DmN值限制确定丝杆外径及螺母形式。

8、外径,螺母,预压,负荷确定刚性(机台设计)。

9、环境温度,螺母总长确定热变及累积导程。

10、丝杆刚性,热变位确定预拉力。

11、机床最高速度,温升时间,丝杆规格确定马达驱动扭矩及规格。

滚珠丝杆种类的选择:

目前滚珠丝杆副的性价比已经相当高,无特别大的载荷要求时,都选择滚珠丝杆副,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杆副,以便降低成本;在精度要求高或载荷超过冷轧丝杆最大规格额定载荷时需选择磨制或旋铣滚珠丝杆副。不管何类滚珠丝杆副,螺母的尺寸尽量在系列规格中选择,以降低成本缩短货期。

滚珠丝杆精度级别的选择:

滚珠丝杆副在用于纯传动时,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)。

滚珠丝杆规格的选择

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杆副(冷轧的不需要考虑长径比),要估算长径比(丝杆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”类丝杆而言,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”。

滚珠丝杆预紧方式的选择:

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。

滚珠丝杆透视图

滚珠丝杆导程的选择:

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,对磨制丝杆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,大导程丝杆一般都是单螺母。

完整的滚珠丝杆副设计选型,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。