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高精度数控丝杠车床母丝杠结构的设计
高精度数控丝杠车床母丝杠结构的设计
16:53:42&&作者：刘超&&来源：
丝杠作为机床传送动力及定位的关键部件，是机床性能的重要保证。因此对于总机设计来说选取正确的丝杠应是一项十分重要的工作。从设计角度讲述如何选用丝杠，包括在设计中所必需的参数计算。
　　&1.母丝杠的设计
　　高精度数控丝杠车床母丝杠的设计需要考虑多方面，由于高精度对热及振动所造成的影响反应敏感;母丝杠的长度一般比较长，因此其支撑是必须的，在设计时要考虑以上因素。母丝杠选择滚珠丝杠，一端与伺服电机连接，通过伺服电机带动母丝杠运动，或者采用滚珠丝杠螺母旋转方式。前者为传统方式，如果母丝杠长度非常长则带动丝杠旋转的电机功率非常大，消耗电量;后者电机一般安装在床鞍上，电机功率较小，母丝杠不动，但由于电机的振动会传递给床鞍，影响加工精度。由于两种方法目前均有采用，要根据具体的情况进行选择，粗车或半精车可采用后者，如果精加工并且对加工精度要求高，则采用前者。
　　对于螺母的保护一般采用橡胶垫，厚度为40 mm～50 mm，固定在丝杠两端的上，一旦丝杠超程，该橡胶垫可防止螺母损坏。
　　丝杠定位采用一端轴向定位，一端轴向不完全定位的方法。这样做的原因是：由于滚珠丝杠在工作时会产生热量，丝杠会由于热变形而伸长，如果两端都定位，则丝杠变弯影响加工精度，并且与支撑件产生振动。丝杠受热后，向不完全定位的方向微量伸长，丝杠车床的转速不高，床鞍移动较慢，加之受力较小，伸长量不大。
　　&2.滚珠丝杠的计算
　　滚珠丝杠副的导程P计算公式为：
　　& 3.润滑设计
　　滚珠丝杠的润滑方式与滚动轴承润滑方式是相同的，对于滚珠丝杠传动机构可以采用一般滚动轴承的润滑规定，即可采用润滑油润滑，亦可采用润滑脂润滑。
　　当采用油润滑滚珠丝杠时，可使用润滑滚动轴承一样的润滑油。由于不断地补给，润滑油在起润滑作用同时还对丝杠有清洁、冷却的作用。
　　&4.托架结构的设计
　　高精度数控丝杠车床母丝杠由于丝杠长，因此会产生一定的弯曲挠度，采用一定数量的托架是必须的。托架的数量根据丝杠挠度的大小，机床的精度要求等有关。
　　支撑的选择应该根据机床的具体情况，根据所设计机床的精度要求，合理的选择支撑个数，同时要考虑到机床的运动对支撑的影响，床鞍运动的速度，支撑升降速度等等。由于床鞍运动时，支撑必须让开与床鞍相连接的螺母，因此必须考虑由此带来的母丝杠的挠度变化。支撑越多越好，因为在滚珠丝杠螺母通过时，会有一个支撑躲开螺母，这样滚珠丝杠在不考虑床鞍通过螺母对丝杠作用的情况下，丝杠悬长加大，挠度增加，根据挠度的变化来最终确定支撑的数量。以S1Z一030为例，悬长为6868mm挠度为3.65ram，作为高精度丝杠车床，这是绝对不行的，而且也容易产生振动及噪声等。根据挠度公式及机床的情况，进行分析，确定支撑的数量，在进行挠度计算，根据机床设计的要求，满足精度，最终确定11个支撑，这是合理的。挠度为0.00017mm.
　　&5.结语
　　高精度数控丝杠车床母丝杠的设计需要考虑多方面的原因，从多角度思考，避免各种错误，则与普通数控机床有很大的区别。
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虚假新闻举报电话：010-滚珠丝杠副精度等级|滚珠丝杠副精度|滚珠丝杠副精度和结构相关介绍
摘要：滚珠丝杠副精度等级|滚珠丝杠副精度|滚珠丝杠副精度和结构相关　HIWIN滚珠丝杠|重负荷滚珠丝杠特征
Y轴滚珠丝杆|滚珠丝杆
进口滚珠丝杆| NSK W1603FA-7PGX-C5Z32 滚珠丝杠
进口滚珠丝杆 德国I+F滚珠丝杆 滚珠丝杠副 旋转型螺母 滚珠螺母旋转
上海滚珠丝杠修复|滚珠丝杠修复|滚珠丝杠磨损后的修复
滚珠丝杠副精度等级|滚珠丝杠副精度|滚珠丝杠副精度和结构相关介绍
精密研磨滚珠丝杠货期短|精密研磨滚珠丝杠
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高速滚珠丝杠|高速静音滚珠丝杠
随着市场对大型机床需求的不断升温，高精度、高负载的滚珠丝杠也已成为驱动部件的主流。而向更高端继续发展的途中，产品已经不再是衡量制造商好坏的唯一标准，用户将服务提到
随着市场对大型机床需求的不断升温，高精度、高负载的滚珠丝杠也已成为驱动部件的主流。而向更高端继续发展的途中，产品已经不再是衡量制造商好坏的唯一标准，用户将服务提到了新的高度。
滚珠丝杠由于其独特优势，目前已被广泛应用于各种工业设备、精密仪器和精密数控机床中。尤其是近年来，滚珠丝杠副作为数控机床直线驱动执行单元，在机床行业得到广泛应用，极大地推动了机床行业的数控化发展。
要了解滚珠丝杠在机床中的应用，首先要了解其在机床中所起到的作用。首先，滚珠丝杠可以实现运动的变换，将旋转运动变为运动部件的直线运动，这是大多数的使用场合，也有时称为正运转；其次，就是高效率地将直线运动变为旋转运动；另外，可以实现力的放大，将较小的旋转力（扭矩）放大成为较大的直线运动的推力。
滚珠丝杠将滑动摩擦变成了滚动摩擦，将损耗降低。相比较滑动丝杠，如果不基于对阻尼的考虑，用滚珠丝杠的效率比较高，滚珠丝杠的驱动扭矩一般情况下仅为滑动丝杠的1/3。其次，在短行程中，滚珠丝杠可以发挥更大的作用，它可以精确定位，在一定负载下，由于不易产生爬行现象，可实现微量或小量进给的高精度，不会因变形而消耗电机的功率。另外，由于其发热较滑动丝杠低，而且效率高，故其相比滑动丝杠而言，可以连续高速进给。除此之外，部分滚珠丝杠可以做到施压预压以后，使其轴向游隙为0，从而获得比滑动丝杠高的刚性。
目前，直线电机也正作为一种高精度的传动方式逐渐进入了人们的视野，相关实验也正在开展。直线电机的特点是具有更高的传动力矩、响应速度、高的刚性以及更高的驱动效率。可存在一定的问题，直线电机的发热对高精度机床会产生影响。对精密机床而言，温度场分布不合理引起的变形影响是极其有害的。如何做到在有限空间的有效散热是要摸索并应解决的问题。
武重集团镗床公司副总经理戴晨先生也表示，在目前的加工条件下并不需要直线电机，&我们的机床规格都比较大，移动的部件也比较重，一般轴向切削力就在3?t左右，Y轴承受的重量一般也有6～7?t，更重一点的可达30?t。直线电机输出的力可能达不到我们这种加工的水平，当然也有用几个直线电机一起使用的情况，但有的空间结构是不允许的。而且，直线电机的最大特点是速度快，可是我们的加工并不需要那么快，也不需要频繁换刀。因此，是否采用直线电机还要根据各个厂家的实际工况而定，不能盲目使用。&
据戴总介绍，X轴行程在4?m以内时，&我们一般会采用滚珠丝杠，而4?m以上通常采用双齿轮齿条的传动方式。虽然现在很多滚珠丝杠生产商可以做到9m、10m，甚至更长，但我们的镗床，X轴行程一般都在6m以上，其他的十几米、二十几米以上的都有，这时滚珠丝杠传动就达不到我们的使用要求。所以企业为了适应市场的这种变化，就采用可以接长的传动方式，比如加工蜗母条和双齿轮齿条就都是可以接长的。当然，除了比较长的行程以外，我们还是以滚珠丝杠传动方式为主的，滚珠丝杠安装和调试都比较方便。&
目前，国际市场对滚珠丝杠并没有统一的标准来界定，不论是国内品牌还是国际品牌，在不同的场合都有广泛的应用。至于选用何种品牌，是与个人及不同企业熟悉了解滚珠丝杠的程度而定的，也不能简单划分中国标准、德国标准及日本标准到底哪一种最严格和标准，还是要根据自身使用情况。
经过与一些使用者的交流，总结以下选购标准，以供参考：选择其精度等级；选择其轴向游隙；选择其性价比；确定轴的运动长度范围；确定轴承安装部位尺寸及精度；轴的支撑方法、轴向负荷、轴的转速、轴向刚性；润滑方式及密封防尘方式等。戴总补充说：&我们选购滚珠丝杠时，首先要考虑的就是产品的技术指标；其次，就是加工滚珠丝杠的工艺方法，以前滚珠丝杠更多的是采用磨削的加工工艺，也是我们一直接受和习惯的一种方式。但现在很多提倡效率的厂家为了获得更高的生产效率，开始采用旋铣工艺，而且已经成为了未来滚珠丝杠制造的一种趋势。刚开始接触时，我们会担心旋铣的产品会出现一些问题，但并没有依据，总认为磨削出来的产品的表面可能更细腻一些。但通过使用，我们现在也在慢慢接受这种加工工艺，因为追根到底还是精度等级的问题，只要这种工艺可以达到精度等级和光洁度要求就可以了，而且相比较磨削，效率更高。&
完善服务倍加重要
随着滚珠丝杠产品的进一步发展，其本身质量已经不再是衡量制造商优劣的唯一标准，为了在现有加工条件下达到更高的效率，用户将制造商提供的服务提高到了新的层次。总体来说分为以下几点：
同一批供应状态的滚珠丝杠，在较低速转动情况下，其所用转矩的离散性较大。如果对其低速转矩值进行测定，并按测定数据分段供应，那么对精密传动的微量进给非常有用；
供应商家对滚珠丝杠所做的产品一般是在平衡载荷情况下进行的。但是实际安装总是会有误差的，在偏载的情况下，会如何影响其传动性能及使用寿命，如何有效地降低偏载的影响，应有一些可操作的实例及方法；
● 噪声和振动的有效控制方法。
有些事情从供应商的角度来看是举手之劳，可是在用户端就会起到很大的作用。
当然，机床业只是滚珠丝杠应用的一个分支领域，滚珠丝杠还有更多可以应用的高端领域、更大的市场空间等待去开发。
●滚珠丝杠副精度等级
雄联滚珠丝杠副依据国家标准GB/T分为七个等级，即1、2、3、4、5、7、10级。
1级最高，依次逐渐低。依据使用范围及要求将滚珠丝杠副又可分为：定位（P）、传动（T）两种。
滚珠丝杠副的行程变动量为：目标行程公差ep，有效行程内允许行程变量Vup，任意300mm行程内允许行程变动量V300p, 2&弧度内允许行程变动量V2&p。
1、滚珠丝杠副行程偏差曲线示意图
2、滚珠丝杠副行程精度术语及定义
目标行程Ls
等于目标导程乘以丝杠上螺纹圈数。
实际行程La
螺母相对于丝杠的轴向实际位移。
实际平均行程 Lm
实际行程曲线的最佳凝合直线。
实际平均行程偏差 La
在有效行程内，实际平均行程与目标行程之差。
行程变动量 V
平行于实际平均行程包容实际行程曲线的带宽。
2&弧度内行程变动量V2&p
300mm内行程变动量V300p
有效行程内变动量Vup
行程补偿值C
在有效行程内，目标行程与公称行程这差。
目标行程公差ep
允许的最大实际平均行程与最小实际平均行程之差2ep的一半。
行程偏差和变动量（摘自GB/T 8）
任意 300 行程内行程变动量
2&弧度内行程变动量
有效行程Lu内的平均行程偏差
（本项仅适用于P类滚珠丝杠）
＞315～400
＞400～500
＞500～630
＞630～800
＞800～1000
有效行程Lu内的平均行程偏差
（本项仅适用于T类滚珠丝杠）
注：1）行程补偿值C＝0&&2）V300p见本表项目号 1
有效行程Lu内的行程变动量
（本项仅适用于P类滚珠丝杠）
＞315～400
＞400～500
＞500～630
＞630～800
＞800～1000
注：T类滚珠丝杠副的有效行程Lu内行程变动量一般不检查
有效行程Lu按下列计算
&&&&&&&&&&&&&&Lu=L1-2Le
式中：Lu---有效行程，mm&&&L1---丝杠螺纹全长，mm &Le---余程，mm
余&&程(Le)
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滚珠丝杠副精度等级|滚珠丝杠副精度|滚珠丝杠副精度和结构相关介绍
精密研磨滚珠丝杠货期短|精密研磨滚珠丝杠
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多头滚珠丝杠|滚珠丝杠
双头、单头和滚珠丝杠的区别
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贴数:17&分页:爸的阁瑞斯妈的X1给你们开发信人: zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开), 信区: IndustrialTech
标&&题: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 17:28:51 2012), 站内 && 我印象中老师说是0.1mm....
吃饭糊弄，再不好好睡觉，这辈子还剩啥了？
我可以接受你的利润，但不接受你的成本。
我思故我在——笛卡尔
Auto/BUAA/Liaoning
.cn/ourlanguage &&&& ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 219.232.104.*]
不落的尘埃发信人: yswyx (不落的尘埃), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 19:04:35 2012), 站内 && 0.1mm皮带都搞定了。
丝杠的话，团队搞过5um以下的，据说1um也是可行的。 && 【 在 zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开) 的大作中提到: 】
: 我印象中老师说是0.1mm....
&&&& -- && ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 221.224.90.*]
潘驴邓小闲|一等良民发信人: FSCMajor (潘驴邓小闲|一等良民), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 19:48:46 2012), 站内 && misumi的滚珠丝杠在10um左右。
【 在 zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开) 的大作中提到: 】
: 我印象中老师说是0.1mm....
Canon EOS 5D 5DIII 550D EOS-M EOS 33&& ST-E2 580EXII 430EXII &&&&&& EF 24-105/4L IS&&&&EF 100/2.8L IS &&&&&& EF 16-35/2.8L II&& EF 24-70/2.8L&& EF&&70-200/4 L IS &&&&&& EF 35/1.4L&&&&&&&& EF 85/1.2L II
Carl Zeiss Planar&&&&&&&&1.4/50 T * &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 114.249.223.*]
爸的阁瑞斯妈的X1给你们开发信人: zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 22:35:47 2012), 站内 && 那就是0.01mm，我记错了一个数量级。
当时是我们的一个教授介绍生物工程中转移细胞核。
夹持器吸住整个细胞，用滚珠丝杠（也许没有滚珠，是不是精度更高些？），
探针刺入吸住或放入细胞核，用压电陶瓷驱动，精度忘了...
【 在 FSCMajor 的大作中提到: 】
: misumi的滚珠丝杠在10um左右。
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潘驴邓小闲|一等良民发信人: FSCMajor (潘驴邓小闲|一等良民), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 22:42:00 2012), 站内 && 那个是pzt，压电陶瓷。原子力显微镜，电子显微镜里面都用这个，精度可以到1nm。 && 普通机械的，滚珠丝杠已经是最高精度了。没有滚珠的是梯形丝杠，精度差很多。 && 【 在 zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开) 的大作中提到: 】
: 那就是0.01mm，我记错了一个数量级。
: 当时是我们的一个教授介绍生物工程中转移细胞核。
: 夹持器吸住整个细胞，用滚珠丝杠（也许没有滚珠，是不是精度更高些？），
: ...................
Canon EOS 5D 5DIII 550D EOS-M EOS 33&& ST-E2 580EXII 430EXII &&&&&& EF 24-105/4L IS&&&&EF 100/2.8L IS &&&&&& EF 16-35/2.8L II&& EF 24-70/2.8L&& EF&&70-200/4 L IS &&&&&& EF 35/1.4L&&&&&&&& EF 85/1.2L II
Carl Zeiss Planar&&&&&&&&1.4/50 T * &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 114.249.223.*]
爸的阁瑞斯妈的X1给你们开发信人: zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 22:43:45 2012), 站内 && 瞥了一眼精密仪器设计，确实没提具体精度数值，说了一些提高精度的方法。
【 在 yswyx 的大作中提到: 】
: 0.1mm皮带都搞定了。
: 丝杠的话，团队搞过5um以下的，据说1um也是可行的。
吃饭糊弄，再不好好睡觉，这辈子还剩啥了？
我可以接受你的利润，但不接受你的成本。
我思故我在——笛卡尔
Auto/BUAA/Liaoning
.cn/ourlanguage &&&& ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 111.194.244.*]
黑特丁丁发信人: Hitdingding (黑特丁丁), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Fri Dec 14 23:37:24 2012), 站内 && 机械传动的精度肯定能到0.1
但是控制器不好说了 && 我买的3k多的便宜货 多送几次眼瞅着就不一样了。。。
【 在 zhongyuemin 的大作中提到: 】
: 我印象中老师说是0.1mm....
&& -- && ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 61.167.60.*]
爸的阁瑞斯妈的X1给你们开发信人: zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Sat Dec 15 11:28:13 2012), 站内 && 都能看出来...好囧....
【 在 Hitdingding 的大作中提到: 】
: 机械传动的精度肯定能到0.1
: 但是控制器不好说了
: 我买的3k多的便宜货 多送几次眼瞅着就不一样了。。。
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潘驴邓小闲|一等良民发信人: FSCMajor (潘驴邓小闲|一等良民), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Sat Dec 15 11:55:53 2012), 站内 && 这个是重复定位精度。 && 应该不是控制器的问题，不管是步进电机开环控制还是伺服闭环控制，都不会差这么多。 && 可能是你买的是梯形丝杠，有间隙。 && 【 在 Hitdingding (黑特丁丁) 的大作中提到: 】
: 机械传动的精度肯定能到0.1
: 但是控制器不好说了
: 我买的3k多的便宜货 多送几次眼瞅着就不一样了。。。
: ...................
Canon EOS 5D 5DIII 550D EOS-M EOS 33&& ST-E2 580EXII 430EXII &&&&&& EF 24-105/4L IS&&&&EF 100/2.8L IS &&&&&& EF 16-35/2.8L II&& EF 24-70/2.8L&& EF&&70-200/4 L IS &&&&&& EF 35/1.4L&&&&&&&& EF 85/1.2L II
Carl Zeiss Planar&&&&&&&&1.4/50 T * &&&& ※ 来源:·水木社区 newsmth.net·[FROM: 114.249.209.*]
昏睡发信人: liflutter (昏睡), 信区: IndustrialTech
标&&题: Re: 伺服电机滚珠丝杠传动，最大精度能到多少？
发信站: 水木社区 (Sat Dec 15 16:53:21 2012), 站内 && 液体静压丝杠，几十nm表示没压力 && 【 在 zhongyuemin (爸的A515妈的X1给你开) 的大作中提到: 】
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疯牛烧店又砸墙，瓦片出海响当当；兔子磨牙吃萝卜，欠钱不还迟早亡！ &&&& ※ 来源:·水木社区 ·[FROM: 180.109.13.*]
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