滚珠丝杠基础知识

Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.滚珠丝杠副基础知识滚珠丝杠副基础知识培训教材培训教材 Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.1.1.1.1.滚珠丝杠滚珠丝杠 滚珠丝杠:是丝杠轴与丝母间以钢球为滚动体,将回转运动转变为直线运动的机械元件。可以将直线运动转变为回转运动,也可以将回转运动转化为直线运动。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.1.2.1.2.滚珠丝杠滚珠丝杠 钢球在丝母与丝杠间的沟道中边自转滚动边向前滚动，通过循环机构做无限循环运动。因为滚珠丝杠是滚动运动，与滑动丝杠相比效率较高，所以回转运动转化为直线运动、直线运动转化为回转运动效率可达到88%96%。另经磨削加工的精密滚珠丝杠，因为是精密加工，可以达到微米级的进给精度。丝杠丝母B丝母A键固定键用螺钉弯管钢球密封圈弹簧卡压板固定压板用螺钉垫片Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.2.1.2.1.滚珠丝杠副的工作原理滚珠丝杠副的工作原理 回转和直线回转和直线运动回转直线滑动滚动滑动滚动滑动型轴承回转型轴承滑动直线运动Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.2.2.2.2.滚珠丝杠副的工作原理滚珠丝杠副的工作原理B A、予圧、予圧、。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.3.1.3.1.滚珠丝杠分类滚珠丝杠分类按钢球循环方式分类:弯管式(外循环式)回球器式(内循环式)端盖式按予压方式分类:定位置予压(双丝母)变导程予压(单丝母)定压予压按丝杠加工方式分类:精密滚珠丝杠冷轧滚珠丝杠无予压Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.3.2.3.2.滚珠丝杠分类滚珠丝杠分类按使用方法分类:丝杠旋转式丝母旋转方式按轴端加工方式分类:标准品BNK形轴端完成品特殊定做品轴端未加工品Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.4.1.4.1.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点1.摩擦小，效率高.驱动扭矩约为滑动丝杠的1/3左右Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.4.2.4.2.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点2.高精度保证:生产时在温度控制非常严格的工厂内加工,使用最高水平的机械设备进行加工,检查,装配.以及完备严格的品质保证体系,都高精度的产品提供了保证.(我公司于2003年12月已经通过了ISO9001质量管理体系的认证)导程测量仪导程精度测定数据Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.4.3.4.3.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点3.精度高，可实现微进给:由于起动扭矩特别小,没有滑动丝杠的爬行现象,能够正确的进行微进给.注:下图使用导向面为LM导轨Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.4.4.4.4.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点4.无间隙,刚性高:可以先予压,在轴线上产生0间隙或负间隙,刚性也大大提高.如图6所示,在+向施加载荷,则产生+向变位.在-向施加载荷,则产生-向变位.轴向载荷与所产生的变位量对应关系如图7所示.从图7可以看出,对丝杠施加予压,轴向间隙为0时,刚性提高,所产生的变位量小.Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.4.5.4.5.滚珠丝杠的特点滚珠丝杠的特点5.可以高速进给:由于丝杠的效率高,发热小,因而可以实现高速进给.Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.5.1.5.1.滚珠丝杠用途滚珠丝杠用途 Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.使用例产业用机器人5.2.5.2.滚珠丝杠用途滚珠丝杠用途 Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.6.6.世界与中国范围的几大制造厂家世界与中国范围的几大制造厂家南京工艺装配厂南京工艺装配厂汉江机床厂汉江机床厂THK (日本日本)NSK (日本日本)TSUBAKI (日本椿本日本椿本)STAR (德国德国)HIWIN (中国台湾上银中国台湾上银)PMI-AMT(中国台湾银泰中国台湾银泰)SHUTON (西班牙西班牙)Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.7.1.7.1.滚珠丝杠的钢球循环机构滚珠丝杠的钢球循环机构循环机构大体上分为:循环导管式（外循环:BIF,BNF,BNFN,BNK）回球器式 (内循环:DIK,DKN,DIF,DFN,DK）端盖式 (BNK,BLK)钢板回球式BNFN形DIK形DKN形BIF形Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.7.2.7.2.滚珠丝杠的钢球循环机构滚珠丝杠的钢球循环机构1.循环弯管式也称“外循环式”为最普通的，钢球从丝杠轴上，沿弯管的牙嘴部导入，通过弯管返回，形成无限循环运动。2.回球器式也称“内循环式”是最紧凑的丝母，钢球通过回球器改变进行方向，返回丝杠轴的原先位置。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.7.3.7.3.滚珠丝杠的钢球循环机构滚珠丝杠的钢球循环机构3.端盖式适用于高速进给的丝母，钢球从端盖部导入，通过丝母上的贯通孔，返回起始位置。4.钢板循环式是如同弯管式的，将钢球导入后沿钢板上的沟进行循环，钢板回球式与回球器式相比，较多应用于小型滚珠丝杠。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.8.1.8.1.予压予压 予压就是采用比丝杠、丝母之间的间隙大的钢球或改变中间导程从而使丝杠、丝母与钢球之间产生负向间隙，使之产生内部应力。施加予压时，有消除轴向间隙（轴向间隙为0）的作用，并且在受到外载荷时，起到相应的轴向弹性变量变小（刚性增加）的效果。BNFNBNFN形形BIFBIF形形DKNDKN形形Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.BNFNBNFN形形DKNDKN形形BLWBLW形形8.2.8.2.滚珠丝杠的予压方式滚珠丝杠的予压方式1定位置予压方式 A）双丝母垫片方式在2个丝母之间加上调整垫片来施加予压的方式。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.DIKDIK形形BIFBIF形形B）变导程予压方式 通过改变单个丝母中间沟道的螺距来实现予压的方式。8.3.8.3.滚珠丝杠的予压方式滚珠丝杠的予压方式Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.8.4.8.4.滚珠丝杠的予压方式滚珠丝杠的予压方式2定压予压方式（JPF形）在单个丝母的接近中间的地方对丝母加工一个类似弹簧的构造，对丝母中间沟道的螺距进行改变来实现予压的方式。螺距-予压量丝 母3X螺距JPFJPF形形丝杠轴Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.9.9.滚珠丝杠的最大使用速度滚珠丝杠的最大使用速度滚珠丝杠的最大使用速度是以丝杠轴的危险速度和DN值来进行求得的。精密滚珠丝杠及冷轧大导程滚珠丝杠:DN=7万 冷轧滚珠丝杠:DN=5万 普通高速旋转丝杠：DN=11万 SBN型号:DN=13万 (装有钢球保持器)SBK型号:DN=16万 (装有钢球保持器)HBN型号:DN=13万 (装有钢球保持器)丝杠轴的危险速度是由丝杠轴径和安装距离来决定的。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.10.10.滚珠丝杠的安装方法滚珠丝杠的安装方法分类方法一：代表的安装方法：固定自由 固定支持 固定固定 根据使用要求,有必要对支持方法进一步探讨。分类方法二：水平安装 垂直安装 倾斜安装Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.11.1.11.1.滚珠丝杠的安装方法滚珠丝杠的安装方法图例图例1 1固定自由固定支持Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.11.2.11.2.滚珠丝杠的安装方法滚珠丝杠的安装方法图例图例2 2固定固定固定固定 丝母旋转Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.12.12.滚珠丝杠的材质滚珠丝杠的材质另外有的型号也有不锈钢制的滚珠丝杠。名 称国内牌号日本牌号冷轧丝杠轴S55C55#精密滚珠丝杠AISI4150H50CrMo 丝 母 SCM41520CrMnMoCopyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.1 13.3.螺距与导程螺距与导程 螺距:相邻的两条螺纹相对应2点之间的轴向距离。导程:丝杠旋转1周在轴线方向上前进的距离。导程=螺距X螺纹头数螺距Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.14.114.1条螺纹、条螺纹、2 2条螺纹是指什么？条螺纹是指什么？导程和螺距相等的丝杠称之为1条螺纹。与此对应，导程是螺距2倍的丝杠称之为2条螺纹如图所示.(螺纹沟道有2条）如:1510产品导程为10,但螺距为5螺距导程Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.15.1.15.1.丝杠的沟道形状丝杠的沟道形状特点:单圆弧沟在轴方向上承受荷重时，接触点容易移动，进给精度不好，轴向刚性也降低，而哥特形沟槽在这些方面有很大改善.滚珠丝杠采用的是 哥特形沟槽。Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.15.2.15.2.丝杠的沟道形状丝杠的沟道形状 滚珠丝杠轴的底沟:是螺纹沟道的磨削工艺沟，是为了在磨削螺纹沟道时将加工抗力减到最小，同时也起到加快热量散发的作用,进而减小丝杠轴的弯曲，从而确保高精度的沟道形状。现场俗称“底沟”。底沟Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.1.16.1.滚珠丝杠副型号中符号的意义滚珠丝杠副型号中符号的意义 B:弯管(外循环)D :内循环 I :变位予紧 K:法兰铣扁 F :法兰 N :丝母数量BCD:Ball Center Diameter钢球中心径PCD:安装孔中心距BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 产品型号：Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.2.16.2.BNFN丝母型号丝母型号 分为外循环:BNF BIF BNFN 内循环:DK DIK DIF DKN DFN 端盖式:BNK BLK冷轧:BTK BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-A 1 215.3.15.3.32:丝杠公称外径丝杠公称外径 常见丝杠外径有如下系列:15,16,18,20,25,28,32,36,40,45,50,55,63,70,80Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.4.16.4.06:导程导程 常见丝杠导程有如下系列:04,05,06,08,10,12,16,20,25,32,50,60,80,100 BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 3Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.5.16.5.L:旋向旋向 L :左旋(注意经常有加工时将旋向加工反的现象)R:(通常不标出)：右旋 RL:左、右旋同时存在(在一支丝杠的两端)A:标准更改 E:丝母法兰处稍微改动(可根据标准丝母进行追加工的)S:丝母较大改动(不可以根据丝母进行追加工的)HS:高速旋转（HIGH SPEED）BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 4Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.6 16.6 5:负荷钢球圈数负荷钢球圈数外循环基准数:1.5,2.5,3.5可能的循环圈数:1.5,2.5,3,3.5,4.5,5,7.5,10内循环基准数:1 可能的循环圈数:3,4,6,8,10端盖式基准数:1.8,2.8可能的循环圈数:2.8,3.6,5.6 BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 5 Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.7.16.7.RR:密封圈密封圈 RR:精密用（迷宫式）ZZ:冷轧用（刷式）WW:防尘用QZ:自润滑用 QZ必须与WW配套使用，但WW可单独使用 BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 6 Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.8.16.8.G0:轴向间隙轴向间隙 G0:0以下 GT:00.005mm G1:00.010mm G2:00.020mm G3:00.050mm BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 7 8 16.9.16.9.620L:丝杠全长丝杠全长 620:丝杠总长 L:LONG的缩写Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.10.16.10.C5:精度等级精度等级 C0C1C2 C3C5C7C8C10由由 低低 到到 高高 BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 9 精度高精度高精度低精度低精密滚珠丝杠精密滚珠丝杠冷轧滚珠丝杠冷轧滚珠丝杠Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.16.11.16.11.AC:THK:THK标准轴端形状标准轴端形状A形BNFN 32 06 L-5 RR G0+620 L C5-AC 10B形C形K形H1形H2形H3形J3形J2形J1形Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.17.1.17.1.丝杠轴制造工序丝杠轴制造工序素材素材端末端末 材料：材料：AISI4150H 扒皮材扒皮材 组组合合车车床床 数控数控车车床床螺纹切削螺纹切削熱処理熱処理 高频热处理高频热处理粗校直粗校直0.05 校直机校直机螺纹粗磨螺纹粗磨中间校直中间校直0.03 外外圆圆磨床磨床 螺纹磨床螺纹磨床 校直机校直机外圆粗磨外圆粗磨螺纹精磨螺纹精磨精校直精校直0.01 外圆磨床外圆磨床 螺纹磨床螺纹磨床 校直机校直机外外圆圆精磨精磨校直校直0.10校直校直0.07Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.l材料：AISI4150H原 材 料端末粗加工l普通车床l减少扒皮结构l加套结构注意l中心孔特殊要求注意评审图纸注意事项评审图纸注意事项:17.2.17.2.丝杠轴制造工序丝杠轴制造工序Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.螺纹一次车削l数控车床热处理l高频热处理螺纹一次车削l数控车床l减少端末的热处理l注意热处理应力集中结构的强度l注意螺纹残余部分的结构与客户前期沟通注意评审图纸注意事项评审图纸注意事项:17.3.17.3.丝杠轴制造工序丝杠轴制造工序Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.粗校直外圆磨l校直机l注意空刀及R角部分的尺寸l注意公差要求范围l注意丝杠轴长度的公差要求l注意丝杠大台外径公差要求l外圆磨床评审图纸注意事项评审图纸注意事项:17.4.17.4.丝杠轴制造工序丝杠轴制造工序Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.螺纹磨l外圆磨床l螺纹磨床外圆磨l注意大台部分根部的空刀及留量l注意螺纹残余评审图纸注意事项评审图纸注意事项:17.5.17.5.丝杠轴制造工序丝杠轴制造工序Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.素材素材粗加工粗加工熱処理熱処理外外径精车径精车内径精车内径精车弯管孔加工弯管孔加工素材素材组组合数控机床合数控机床渗碳热处理渗碳热处理丝母外圆磨削丝母外圆磨削丝母沟道磨削丝母沟道磨削角形外圆磨床角形外圆磨床丝母磨床丝母磨床18.1.18.1.丝母制造工序丝母制造工序Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.l丝母的外径部分的长度作标准,法兰盘最好做标准宽度.l丝母的外径尺寸最好按THK标准加工,内循环产品不可减小.l丝母的法兰盘结构,安装孔有无破损可能,通孔沉孔的加工可否执 行,油孔位置是否合理.l丝母上有无需特殊追加工的不可淬火部分及需要防渗碳部分.l丝母外径磨削部分的公差及磨削长度是否合理,是否存在过定位.l丝母油孔是否在丝母外径部分,是否影响通球.l注意客户是否需要提供产品检查数据表.l预加载荷是否合理,客户使用在什么条件和设备上,是否有单体间隙要求.18.2.18.2.丝母制造工序丝母制造工序评审图纸注意事项评审图纸注意事项:Copyright THK CO.,LTD.2006.All rights reserved.谢谢 谢谢 参参 与！与！