什么是滚珠丝杆电机？

滚珠丝杆电机，跟所有的螺钉一样，都是与将旋转运动转换成直线运动的螺旋槽的杆。

为什么要使用滚珠丝杆电机？

常用螺钉在其螺纹上滑动并用它们拉动连接件。这就是ACME螺丝的工作原理。这种滑动很容易产生但非常低效；大约40％的输入功率被传输到工件上。为了改进这个想法，滑动接触必须用滚动元件代替。滚珠丝杠电机使用螺母中的滚珠轴承沿螺杆滚动。球必须再循环，否则它们会从螺母中掉出来。这导致目前设计的滚珠丝杠电机的效率大于90％。

滚珠丝杆电机转动原理

滚珠丝杆电机的物理特性

滚珠丝杠电机的四个主要部件包括滚珠丝杠轴，滚珠螺母，滚珠轴承和密封件，下面将进一步说明。

滚珠丝杆电机物理特性

1.滚珠丝杆电机轴：

螺杆轴是一根长钢铬钢，其凹槽形成螺旋形图案。这是滚珠丝杠电机的主体。

(1)滚珠丝杆电机凹槽设计：在形成滚珠丝杠电机的凹槽时，重要的是要考虑接触点。最常见的凹槽样式是哥特式拱门。这种类型的凹槽始终允许四个接触点。通过四个接触点，球可以在该平面中的任何方向上加载。

滚珠丝杆电机凹槽设计

(2)球的节圆直径：节距圆（dm）是从轴承中到螺杆另一侧轴承中的测量值。该测量用于较大速度计算。

滚珠丝杆电机球的节圆直径

(3)标称直径：滚珠丝杆电机螺钉的外径。该测量对于调整螺钉的尺寸很有用，因为它易于测量。

(4)根直径：从滚珠丝杆电机凹槽底部到相邻凹槽底部的直径。这是螺钉的最小部分，对于临界速度计算很重要。

(5)导程：滚珠丝杆电机的螺母在一个旋转中移动的距离。引线越大，螺母的行程越快。引线还确定了垂直较大有效载荷和螺钉的制动力。这是因为对于更大的引线，负载角更陡; 它可以容纳的重量更少。

滚珠丝杆电机导程示例图

(6)滚珠直径：滚珠丝杆电机轴承的直径，可以预先装载0，适合于凹槽。这用于计算滚珠轴承的直径，该直径将产生一定的预载荷。与螺母和螺钉间隙相比，球越大，预载荷越高。

2.滚珠螺母（螺母和滚珠再循环）：
有3种主要类型的滚珠丝杠螺母，每种都有一个特点：

(1)型材滚珠槽：这是最常见的滚珠丝杆电机的螺母类型，易于制造且具有良好的一致性能。它的简单性使得该螺母易于批量生产和调整，以适应大多数尺寸，引线和负载。球通过管子再循环，这些管子拾取轴承然后将它们放回到循环中。在再循环之前，球的行数通常在1.5-3.5行之间，以使回流管尺寸易于控制并且重新球化更容易。

滚珠丝杆电机型材滚珠槽

(2)球节圆直径：滚珠丝杆电机的螺母具有修剪轮廓，因为它不使用管来移动球。相反，使用偏转器将轴承撞到前一轨道上。这意味着每匝必须有一个导流板，每个导流板只有一个节圆。对于较小的导程角，这种设计本身也更好，因为凹槽之间的距离较小，因此更容易“跳跃”。这种类型的螺母的制造成本更高，因为更多的轨道被内化并且其应用受到铅的限制。非常适合小型，空间有限的小型引线应用。由于再循环方法，每个循环只能有一行。

滚珠丝杆电机的球节圆直径

(3)端盖：滚珠丝杆电机的螺母专门用于高引线和多引线。它保留用于这些类型的螺母，因为需要模具来生产它们，从而增加了成本。每个循环的行数不限于这种再循环类型，并且通常每个启动一个循环使整个螺母再循环是正常的。

滚珠丝杆电机端盖

多个起始线程：

多螺纹螺钉用于高铅应用，以允许更多滚珠丝杆电机的球与螺母接触。多个螺纹仅用于高导螺杆，因为实际上没有空间将它们添加到小导螺杆上。可视化多螺纹螺钉的一种好方法是考虑具有多种颜色的糖果手杖。不同的颜色是不同的开始。这些滚珠丝杆电机使用端盖，因为它们利用较少的空间进行再循环。使用多个启动螺钉时要考虑的另一个问题是引线和螺距不再相同。引导次数是开始次数的间距。见下图。

滚珠丝杆电机的起始线程

3.滚珠丝杆电机轴承：

1、直径：滚珠丝杆电机轴承直径必须适合导程和轴直径。如果球太小，则线之间的空间太大; 相反，如果它们太大，它们太靠近了。凹槽之间的顶部应该是平的，但不能太大。

滚珠丝杆电机轴承直径

2、装载：滚珠丝杆电机的球之间没有固定器，如圆形轴承，因此当不希望的球接触时，球会卡住。这可以通过添加间隔球来减少。间隔球是在负载球之间旋转的稍小的球，但是这减少了负载能力，因为负载球较少。已经开发出一种合成塑料保持架，其为任何循环滚珠轴承应用增加了许多所需的性能。塑料保持架可防止球与球接触，减少摩擦，堵塞并延长使用寿命。这些保持架还可以捕获油脂，有助于保持球的良好润滑。

滚珠丝杆电机的装载

3、密封件：滚珠丝杆电机的标准型和高性能密封件适用于不同的环境。所有密封件都可防止异物进入螺母和滚珠丝杠之间的空间。一些密封件也用于保持润滑剂。

(1)滚珠丝杆电机的标准密封：

a、塑料：用于普通或标准滚珠丝杠电机，属于非接触式：通过阻塞阻塞碎屑

b、刷子：用于滚动滚珠丝杠电机，是接触式的，刷掉轨道上的碎屑

(2)高性能：专门为滚珠丝杆电机的单个螺母和铅组合制造的密封件。这些密封件具有特殊的唇缘，可以阻挡污染物，同时仅略微增加操作扭矩。这些密封件用于特别脏的工作，例如木工，焊接和汽车制造。

什么是准确度？

精度是滚珠丝杠操作中的关键部件之一，因为滚珠丝杠主要用于精度和精度保持。引线误差和安装误差是两个计算出的误差参数，这些参数在滚珠丝杠应用中非常重要。

1、引线误差：引线误差以两种方式定义：预期长度（L）和实际长度（L +/- e）之间的差值，以及所有e的总和（Σe= E）。例如，如果L是5mm并且e = + / - .005mm，则可能的长度可以是4.995-5.005mm。

滚珠丝杆电机的引线误差

2、安装错误：安装错误是由螺钉的支撑方式和滚珠螺母的安装引起的。三种最可能的安装误差包括轴承未对准，联轴器未对准和螺母未对准。安装错误可能会产生噪音，缩短使用寿命并导致定位错误。

什么是滚珠丝杆电机预加载？

滚珠丝杆电机预加载是在施加操作载荷之前放在零件（螺栓，螺钉，轴承等）上的载荷。该负载引起一些弹性变形，从而改善性能。弹性变形是一种完全可逆的形状变化，就像压扁橡胶球一样。在滚珠丝杠电机的情况下，预紧力位于螺母和螺钉的界面上。滚珠轴承以及螺母和螺旋槽都被“挤压”在一起。 

这种“压扁”消除了间隙并减少了挠曲。间隙是由传动系中的松动引起的空转量，这可能导致放置错误。预紧力可以使滚珠丝杆电机的螺母紧密配合，消除间隙。刚度增加是由于一块钢弹性加载的现象造成的; 它变得越来越难以变形。预紧力消除了“容易”变形的可能性; 需要更大的力量。 

添加滚珠丝杆电机预加载有几种不同的方法：

1. 选择一个比凹槽大的球

2. 选一个小于螺丝的螺母

3. 选一个比螺母大的螺丝

4. 使用2个螺母并插入一个楔子

5. 使用2个螺母并插入弹簧

6. 螺母内的偏心槽

滚珠丝杠电机的组件：

必须支撑滚珠丝杠电机，以便轴承可以旋转。通常这涉及滚子轴承和保持支架。需要一些较长的螺钉来支撑临界速度和弯曲限制。可能需要端部加工以装入轴承或连接到电机。连接电机需要联轴器和适当的加工。为了使螺母准确平移，必须用桌子和支撑轨道来约束。滚珠丝杠电机的组件应如下图所示。

滚珠丝杆电机的组件

滚珠丝杠电机使用什么类型的润滑？

滚珠丝杠电机可以使用润滑脂或油润滑。建议在大多数正常应用中使用润滑脂。这是因为润滑脂不需要任何特殊的润滑系统，并且需要比油更少的润滑脂。高速应用或需要时可能需要油。

滚珠丝杠电机的历史：

自19世纪以来，一直试图用滚动摩擦螺钉代替滑动摩擦螺钉。然而，由于制造和技术水平有限，滚珠丝杠电机率先应用于通用汽车公司，他们在转向柱上使用滚珠丝杠电机。从那时起，围绕滚珠丝杠电机的技术迅速发展。这一快速发展使它们被用于数控机床，自动化制造和医疗设备。凭借优质的精度，可重复性和高效率，滚珠丝杠电机是将旋转运动转换为线性运动的较好方式。

滚珠丝杠电机的应用

滚珠丝杠电机用于运动控制，但需要轴承支撑和电机联轴器才能有效工作。通过将滚珠丝杠电机与线性平台结合使用，我们能够为许多应用产生稳定的线性平移。因此，滚珠丝电机广泛应用于各种行业，从车库门开启器到CNC机床和MRI工作台滑块。滚珠丝杠电机通常不用于需要小于球直径的摆动运动的应用中。这种类型的运动会移除润滑层并导致错误增加。这可以使用较小的滚珠丝杠电机和特殊润滑脂来解决。

滚珠丝杠电机的使用寿命

滚珠丝杠电机具有非常低的摩擦系数，这是其精度和寿命的关键。实际寿命取决于负载，速度，导程和螺钉尺寸。常见值为20,000小时，50,000公里或5年。

滚珠丝杠电机的维护

大多数滚珠丝杠点击需要一定程度的定期维护; 但是一些特种球螺钉不需要任何维护！确保导轨没有水，污垢，灰尘和碎屑等污染物。螺母也应使用油或油脂润滑。润滑脂提供较低的整体性能，但比油更便利，使用更便宜，更易于维护（需要循环系统）。

滚珠丝杠电机的词汇表

反冲 -来自传动系松动的“空动”。

球轴承-铬钢球设置为紧密公差，支持负载。

滚珠螺母 - 使用滚珠丝杠并使用循环滚珠轴承的螺母。

滚珠丝杠轴 - 带有螺旋槽的铬钢轴，用于容纳滚珠轴承，将旋转运动转换为直线运动。

弹性变形 -形状的变化不是长久性的，并且会自行扭转。

端盖螺母 - 一种在末端再循环的螺母，用于容纳大型和多个启动引线。

润滑脂 -一种不太粘稠的润滑剂。

铅-一次旋转的直线距离。

导程误差 -实际行程与滚珠螺母理论行程的差异。

润滑剂 -一种减少其他物体之间摩擦的物质。

安装错误 -由于在轴承，电机，滚珠螺母等中安装螺钉的不准确性而导致错误。

多个启动螺纹 - 具有多个轨道的螺钉，仅适用于由于空间限制的大型引线。用于为大型滚珠螺母添加更多滚

珠。

标称直径 -螺纹直径“顶部”; 螺杆的直径

油-润滑剂是高粘性的

节圆螺帽一种螺母，每次旋转都可以循环滚珠，适用于小导程和小螺母轮廓

球的直径 - 通过连接滚珠轴承中产生的直径

预加载 -螺母与轴的紧密度，由弹性引起所涉及的部件变形。

Profile Ball Nut-最常见的螺母类型，它使用管子来循环球。

根直径 - 由螺钉底部制成的直径，最薄点，用于寿命计算

密封件 - 用于保持物品进出的装置。