深圳赛瑞德精工机械技术有限公司综合手册 - 电子书在线预览、各类电子书在线制作-云展网平台

营销

2016

版权所有：深圳赛瑞德地址：深南大道沙河世纪假日广场B座311 网址：www.szbsg.com Fax：0755-86626029, 26735829 Tel：0755-86626023, 86626024 版权所有:深圳赛瑞德地址:深南大道沙河世纪假日广场B座311 网址:www.szbsg.com Fax:0755-86626029,26735829 Tel:0755-86626023,86626024

合作厂商风采

1. 山东博特精工股份有限公司：

专业化产品：精密磨制滚珠丝杠副(单只不接长可达 12m)，大型重载滚珠丝杠副(直径可达

250mm)，精密梯形丝杠(单只不接长可达 18m)，滚动直线导轨副，机械主轴单元，

机床主轴，高速电主轴，数控工作台，车铣磨等各种专用机床。

专业化装备：3 米 CNC 高精密螺纹磨床，5 米螺纹磨床，10 8 米精密丝杠专用机床，8

米淬火机床，3 米大理石平台，12 米激光综合导程测试仪等

行业地位与荣誉：始建于 1966

内同行中排在前 3 位, 是山东省重点机械企业

博特与赛瑞德的合作关系：始于 2002 年，赛瑞德全权代表博特在华南地区开展业务，小量定单

由赛瑞德签订合同，大的定单由赛瑞德主持直接签订山东博特合同。

2. 台湾大银集团 ( 上银科技股份，大银微系统股份)

专业化产品：精密磨制滚珠丝杠副，高速静音滚珠丝杠(可稳定生产 C0 级产品)，滚珠直线导轨/

静音直线导轨/滚柱直线导轨/微型直线导轨(可生产 UP 级产品)，精密线性模组，线

性马达(直线电机)，线性致动器，位置测量系统等。

专业化工厂与装备：目前 HIWIN 在滚珠丝杠方面的产能排名世界第三，已逼近世界排前二的日本

THK 和 NSK 公司，直线导轨产能世界排名第四，在台湾设有 5 个厂区，全部装备

了高精度的工作母机。2016 年营收 4.7 亿美元。

行业地位与荣誉：台湾线性传动部件行业排位第一，始建于 1989 年，各种奖项不计其数。

大银集团（HIWIN, 上银，大银）与赛瑞德的合作关系：始于 2008 年，HIWIN 签约赛瑞德为广

东省 A 级备库代理，产品涵盖 HIWIN 品牌的滚柱直线导轨，滚珠直线导轨，高速静

音滚珠丝杠，静音直线导轨，微型不锈钢直线导轨，线性模组，线性马达（直线电

机）等。

3. 台湾直得科技股份有限公司 (cpc)

专业化产品：1990 年成立，专注于微型不锈钢滚动直线导轨的生产与研发，可生产小至 3mm 微

型不锈钢滚动直线导轨。2010 年批量生产大型滚动直线导轨。

专业化工厂与装备：专业化装备生产微型不锈钢滚动直线导轨，MR 系列标准型和加宽型微型不

锈钢滚动直线导轨已成为世界名牌。大型导轨采用德系设计及装备

行业地位与荣誉：1990 年以来，微型不锈钢滚动直线导轨方面在台湾一直排位第一。公司总经理

许明哲先生在德留学期间的学位论文即为微型不锈钢滚动直线导轨，公司立志成为

微型运动零部件的世界领导者。

cpc 与赛瑞德的合作关系：始于 2004 年，赛瑞德一直为 cpc 在大陆的最重要备库代理商，多年

来两公司建立了牢固的真诚合作关系，cpc 董事长陈丽芬女士称赞赛瑞德是其世界

各地代理商中产品专业知识最优秀的公司。

许明哲，陈丽芬夫妇与到访的德国客人交谈

功能分类总页码分部页码范围产品图片

A 精密滚珠丝杠副及专用配件总1 A1_P1~A7_P2

A1 滚珠丝杠副综合解说总2 A1_P1~A1_P32

A2 进口HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副总35 A2_P1~A2_P65

A3 轧制滚珠丝杠副总101 A3_P1~A3_P15

A4 博特精密滚珠丝杠副总117 A4_P1~A4_P35

A5 滚珠丝杠副专用轴承座总153 A5_P1~A5_P11

A6 滚珠丝杠专用螺母座总165 A6_P1~A6_P4

A7 精密锁紧螺母总170 A7_P1~A7_P2

B 线性马达元件总173 B1_P1~B3_P13

B1 线性马达综合解说总174 B1_P1~B1_P14

B2 进口HIWIN线性马达元件总189 B2_P1~B2_P21

B3 进口cpc线性马达元件总211 B3_P1~B3_P13

C 梯形丝杠副，光杠，开关杠总225 C_P1~C_P48

D 重载型滚动直线导轨副总275 D1_P1~D4_P8

D1 滚动直线导轨副综合解说总276 D1_P1~D1_P21

D2 进口HIWIN(上银)重载滚动直线导轨总298 D2_P1~D2_P100

D3 进口cpc(直得)重载滚动直线导轨总399 D3_P1~D3_P22

D4 博特四向等载荷滚动直线导轨副总422 D4_P1~D4_P8

E 微型不锈钢滚动直线导轨总431 E1_P1~E2_P8

E1 进口cpc(直得)微型不锈钢滚动直线导轨总433 E1_P1~E1_P40

E2 进口HIWIN(上银)微型不锈钢滚动直线导轨总474 E2_P1~E2_P8

F 交叉滚子导轨及直线滑台总483 F1_P1~F3_P6

F1 交叉滚子导轨总484 F1_P1~F1_P7

F2 交叉滚子导轨直线滑台总492 F2_P1~F2_P3

F3 进口cpc(直得)滚珠直线滑台总497 F3_P1~F3_P6

G 直线轴承,光轴,直线轴承导轨副,直线轴承单元,轴支座总505 G_P1~G_P9

H 进口日本精工(NSK)角接触球轴承及深沟球轴承总517 H_P1

I 进口HIWIN(上银)交叉滚柱轴承总519 I_P1~I_P14

J 重载型数控工作台总535 J_P1~J_P2

K 进口HIWIN(上银)工业机器人(精密线性模组) 总539 K_P1~K_P65

L 进口HIWIN线性马达平台(直线电机) 总607 L_P1~L_P48

M 进口HIWIN(上银）之LMSP平面伺服马达总659 M_P1~M_P4

N 进口HIWIN(上银）DD转矩马达旋转平台总665 N_P1~N_P11

O 博特精密主轴产品总679 O1_P1~O3_P15

O1 高速精密电主轴总680 O1_P1~O1_P8

O2 精密机械主轴单元总689 O2_P1~O2_P7

O3 精密主轴芯，主轴套总697 O3_P1~O3_P15

a-e 工作台性能指标测试总715 P_P1~P_P2

f 硬度比照表总717 P_P3

g/h 轴及孔的尺寸公差总718 P_P4~P_P5

分部编号

直线运动

驱动部件

回转运动

功能部件

装配集成

附录 P

直线运动

导向部件

直线及回转运动

支承部件

直线运动

装配集成

定型成品

本书涵盖产品范围提要

本书旨在以最清晰明了的阐述使一般读者，特别是专业读者能迅速地从理论到实际上利用本手册进行采购，设

计，研究工作，本书涵盖以下产品，详细内容请参照目录进行深入了解，欢迎到我公司网站www.szbsg.com 自

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凡是技术参数表中标有 CAD 文件索取编号的，公司可提供 CAD 文档供客户直接使用

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编号内容总页码分部页码范围

A1 滚珠丝杠副综合解说总2 A1_P1~A1_P32

A2 进口HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副总35 A2_P1~A2_P65

A3 轧制滚珠丝杠副总101 A3_P1~A3_P15

A4 博特精密滚珠丝杠副总117 A4_P1~A4_P35

A5 滚珠丝杠副专用轴承座总153 A5_P1~A5_P11

A6 滚珠丝杠专用螺母座总165 A6_P1~A6_P4

A7 精密锁紧螺母总170 A7_P1~A7_P2

A部

精密滚珠丝杠副及专用配件

总 1

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滚珠丝杠副综合解说

一. 滚珠丝杠副公称直径/导程/精度/制造长度之间组合情况说明 …………………………… 1

二. 滚珠丝杠副验收检验技术标准 ……………………………………………………………… 2

三. 滚珠丝杠副的性能特点与制造工艺 ……………………………………………………….. 11

四. 采购策略探讨 ………………………………………………………………………………. 13

五. 滚珠丝杠副设计计算与选用 ………………………………………………………………. 14

总 2

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一. 滚珠丝杠副公称直径/导程/精度/制造长度之间组合情况说明

1. 滚珠丝杠副公称直径与导程的组合

 滚珠丝杠副公称直径与导程之间要遵循一定的的组合，一般不能随意确定。制造企业在参照

各类标准的基础上，结合企业实际，提出相应的组合表供客户选择。这类标准有：

1) 中国标准《GB/T17587.2-1998 滚珠丝杠副第 2 部分公称直径和公称导程公制系列》

2) ISO 标准《ISO3408-2-1991 滚珠丝杠副第 2 部分公称直径和公称导程公制系列》

3) 德国标准《DIN 69051-2-1989 机床.滚珠丝杠传动.公称直径和公称螺距》

4) 日本标准《JIS B1192-1997 滚珠丝杠副》

 本手册滚珠丝杠副公称直径与导程的组合详见：

A2 进口 HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副

A3 轧制滚珠丝杠副

A4 博特精密滚珠丝杠副

2. 滚珠丝杠副制造精度范围

 滚珠丝杠副精度不是指单独一个方面的指标，而是指多个方面，主要有：

1) 滚珠丝杠副的导程精度；

2) 丝杠轴各部位几何精度；

3) 滚珠螺母安装部几何精度；

4) 丝杠副各部位径向全跳动精度；

5) 运转时基准扭矩变化率。

 滚珠丝杠副精度验收检验标准有：

1) 中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》；

2) 国际标准化组织《ISO 3408-3-1992 滚珠丝杠副.第 3 部分:验收条件和验收检验》；

3) 德国标准《DIN 69051-3-1989 机床.滚珠丝杆传动.验收条件及验收检验》；

4) 日本标准《JIS B1192-1997 滚珠丝杠副》。

 滚珠丝杠副各精度指标详细规定及检验验收详见本部分之：

二．滚珠丝杠副验收检验技术标准

 受长径比限制，受加工工艺及加工设备限制，以及上述精度指标的限制，一定公称直径的滚

珠丝杠副，对具体的生产厂家而言，某个确定的精度等级只能在一定长度内给予保证，超过

此长度，综合精度无法保证。

 本手册滚珠丝杠副各精度等级加工长度范围详见：

A2 进口 HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副

A3 轧制滚珠丝杠副

A4 博特精密滚珠丝杠副

总3

总 3

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二. 滚珠丝杠副验收检验技术标准

1. 各国家，地区和组织滚珠丝杠副精度等级对照表

注：表中所列无 V2πp 规定的，为传动用丝杠。

2. 本手册所列滚珠丝杠副精度等级

 A2 进口 HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副：

HIWIN(上银)除采用 ISO 标准/DIN 标准/JIS 标准的精度规格外，还增加了 C2，C4，C6，C8

几种精度规格。验收检验规定详见：

A2 进口 HIWIN(上银)精密滚珠丝杠副

 A3 轧制滚珠丝杠副：

按照中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》之 P7 级

精度（等同 ISO/DIN 之 P7 级精度）制造，验收检验规定详见：

3 中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》

 A4 博特精密滚珠丝杠副：

按照中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》，验收检

验规定详见：

3 中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》

中国大陆国际标准化

组织中国台湾日本德国

GB/T17587.3-

1998

ISO3408-3：

1992

采用日本

标准

JIS B1192-

1997

DIN69051-3-

1989

3.5 3 / / C0 C0 /

5 4 / / C1 C1 /

6 4 P1 P1 Cp1 Cp1 P1

6 / / / Ct1 Ct1 /

8 5 P2 / / / /

8 6 / / C3 C3 /

12 6 P3 P3 / / P3

12 / / / Ct3 Ct3 /

16 7 P4 / / / /

18 8 / / C5 C5 /

23 8 P5 P5 Cp5 Cp5 P5

23 / / / Ct5 Ct5 /

50 / / / C7 C7 /

52 / P7 P7 Ct7 Ct7 P7

210 / P10 P10 C10 C10 P10

导程精度指标

V2πP

μm

导程精度指标

V300P

μm

总4

总 4

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3. 中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》

中国标准《GB/T 17587.3-1998 滚珠丝杠副第 3 部分：验收条件和验收检验》等效于国际标准

化组织《ISO 3408-3-1992 滚珠丝杠副.第 3 部分:验收条件和验收检验》，同时等效于德国标准

《DIN 69051-3-1989 机床.滚珠丝杆传动.验收条件及验收检验》。

检验项目计有 E1.1, E1.2, E2, E3, E4, E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11, E12 等，以下分别阐述。

E1.1 有效行程 Lu 内的平均行程偏差 e

a 对标准行程

b 对公称行程

定位滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10 有效行程 Lu

ep (μm)

≤315 6 8 12 16 23 - -

>315~400 7 9 13 18 25 - -

>400~500 8 10 15 20 27 - -

>500~630 9 11 16 22 32 - -

>630~800 10 13 18 25 36 - -

>800~1000 11 15 21 29 40 - -

>1000~1250 13 18 24 34 47 - -

>1250~1600 15 21 29 40 55 - -

>1600~2000 18 25 35 48 65 - -

>2000~2500 22 30 41 57 78 - -

>2500~3150 26 36 50 69 96 - -

>3150~4000 32 45 62 86 115 - -

>4000~5000 - - 76 110 140 - -

>5000~6300 - - - - 170 - -

总5

总 5

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E1.2 有效行程 Lu 内的平均行程偏差 e

传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

ep = 2*(Lu/300)* V300p, μm

V300p 的数值参见 E3

E2 有效行程 Lu 内行程变动量 Vu

定位滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10 有效行程 Lu

mm Vup (μm)

≤315 6 8 12 16 23 - -

>315~400 6 9 12 18 25 - -

>400~500 7 9 13 19 26 - -

>500~630 7 10 14 20 29 - -

>630~800 8 11 16 22 31 - -

>800~1000 9 12 17 24 34 - -

>1000~1250 10 14 19 27 39 - -

>1250~1600 11 16 22 31 44 - -

>1600~2000 13 18 25 36 51 - -

>2000~2500 15 21 29 41 59 - -

>2500~3150 17 24 34 49 69 - -

>3150~4000 21 29 41 58 82 - -

>4000~5000 - - 49 70 99 - -

>5000~6300 - - - - 119 - -

注：传动滚珠丝杠副有效行程 Lu 内行程变动量 Vup 未规定

总6

总 6

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E3 任意 300mm 行程内的行程变动量 V300

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

V300p, μm

6 8 12 16 23 52 210

E4 2π弧度内的行程变动量 V2π

定位滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

V2πp, μm

4 5 6 7 8 - -

总7

总 7

版权所有：深圳赛瑞德地址：深南大道沙河世纪假日广场B座311 网址：www.szbsg.com Fax：0755-86626029, 26735829 Tel：0755-86626023, 86626024 版权所有：深圳赛瑞德地址：深南大道沙河世纪假日广场B座311 网址：www.szbsg.com Fax：0755-86626029, 26735829 Tel：0755-86626023, 86626024 A1_P5 A1_P5

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E5 每 L5长度处滚珠丝杠副外径的径向跳动 t 5，用以确定相对于 AA`的直线度

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

公称直径

L5长度上的 t5p, μm

≥6~12 80

>12~25 160

>25~50 315

>50~100 630

>100~200 1250

20 22 25 28 32 40 80

长径比 L1/do L1≥4L5长度上的 t5maxp, μm

≤40 40 45 50 57 64 80 160

>40~60 60 67 75 85 96 120 240

>60~80 100 112 125 142 160 200 400

>80~100 160 180 200 225 256 320 640

总8

总 8

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E6 每 L 长度处支承轴径相对于 AA`径向跳动.

当 L6≤L 时为 t 6, 当 L6>L 时其有效值为 t 6a≤t 6p*L6/L

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

公称直径

L6长度上的 t6p, μm

≥6~20 80 10 11 12 16 20 40 63

>20~50 125 12 14 16 20 25 50 80

>50~125 200 16 18 20 26 32 63 100

>125~200 315 25 32 40 80 125

E7 轴径相对于支承轴径的径向跳动。

当 L7≤L 时为 t 7, 当 L7>L 时其有效值为 t 7a≤t 7p*L7/L

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

公称直径

L7长度上的 t7p, μm

≥6~20 80 5 6 6 7 8 12 16

>20~50 125 6 7 8 9 10 16 20

>50~125 200 8 9 10 11 12 20 25

>125~200 315 12 14 16 25 32

总9

总 9

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E8 支承轴径肩面对 AA`的端面跳动 t 8

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

公称直径

mm t 8p, μm

≥6~63 3 4 4 5 5 6 10

>63~125 4 5 5 6 6 8 12

>125~200 - 6 6 7 8 10 16

E9 滚珠螺母安装端面对 AA`的端面跳动 t 9

(仅适用于有预紧和滚珠螺母旋转的滚珠螺母)

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10 螺母安装端面直径 D4

t 9p, μm

≥16~32 10 11 12 14 16 20 -

>32~63 12 14 16 18 20 25 -

>63~125 16 18 20 22 25 32 -

>125~250 20 22 25 28 32 40 -

>250~500 - - 32 36 40 50 -

总10

总 10

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E10 滚珠螺母安装直径对 AA`的径向跳动 t 10

(仅适用于有预紧和滚珠螺母旋转的滚珠螺母)

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10 螺母安装端面直径 D4

t 10p, μm

≥16~32 10 11 12 14 16 20 -

>32~63 12 14 16 18 20 25 -

>63~125 16 18 20 22 25 32 -

>125~250 20 23 25 28 32 40 -

>250~500 - - 32 36 40 50 -

E11 矩形滚珠螺母对 AA`的平行度 t 11

(仅适用于有预紧和滚珠螺母旋转的滚珠螺母)

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

1 2 3 4 5 7 10

100mm 长度上的 t 11p, μm

16 18 20 22 25 32 -

总11

总 11

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E12 动态预紧扭矩∆T p

定位或传动滚珠丝杠副

标准公差等级

Tpo 1 2 3 4 5 7 10

Nm ∆T pp为 Tpo的%数

(当滚珠丝杠副有效行程/公称直径，即：Lu/do≤40 时)

≥ 0.2~0.4 35 37 40 45 50

>0.4~0.6 30 32 35 37 40

>0.6~1.0 25 27 30 32 35 40

>1.0~2.5 20 22 25 27 30 35

>2.5~6.3 15 17 20 22 25 30

>6.3~10.0 15 17 20 30

Tpo

∆T pp为 Tpo的%数

(当滚珠丝杠副有效行程/公称直径，即：40﹤Lu/do≤60 时)

≥ 0.2~0.4 40 45 50 55 60 - -

>0.4~0.6 35 37 40 42 45 - -

>0.6~1.0 30 32 35 37 40 45 -

>1.0~2.5 25 27 30 32 35 40 -

>2.5~6.3 20 22 25 27 30 35 -

>6.3~10.0 - - 20 22 25 35 -

Tpo

Nm 当滚珠丝杠副有效行程 Lu>3000mm 时，请联系制造厂

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三.滚珠丝杠副的性能特点与制造工艺

1. 滚珠丝杠副的性能特点：

 高效率

由于滚珠丝杠副在其螺母与丝杠之间以滚珠滚动方式实现滚动摩擦，与各种滑动螺旋

(如：梯形丝杠)相比，滚珠丝杠副可获得高达 97%的传动效率，从而使驱动扭矩降低到

1/3 以下

 预紧及高刚性

有预紧要求时，滚珠丝杠副可通过变位导程，双螺母预压等多种方法实现螺母与丝杠间

的预紧，从而消除轴向间隙或实现负间隙。在施加预紧的情况下，滚珠丝杠副的轴向刚

性能够获得较大提高。使用哥德式沟槽使滚珠与螺母和丝杠轴之间有最佳接触

 高寿命

滚珠丝杠副之螺母，丝杠硬度均达到 HRC58-62, 滚珠硬度达到 HRC62~66, 且它们之

间是滚动摩擦，故滚珠丝杠副在设计适当的前提下可实现较高的疲劳寿命和精度寿命。

 高可靠性

国际标准化组织已发布《ISO 3408-5-2006 滚珠丝杠.第 5 部分：轴向额定静、动载荷与

使用年限》，及《ISO 3408-4-2006 滚珠丝杠.第 4 部分：静态轴向刚度》等设计计算方

法。通过特别认证的滚珠丝杠已大量应用于航空航天及军事用途，充分说明滚珠丝杠在

严格的设计下具备很高的可靠性。

 可实现微量及高速进给

滚珠丝杠副不会产生如滑动螺旋中的蠕动现象，所以能实现正确的微量进给；只要进给

脉冲足够小，滚珠丝杠副可实现亚微米级进给。又因滚珠丝杠副发热低，而且能制作大

导程丝杠，所以能实现高速进给；在保证低于滚珠丝杠副临界转速的前提下，大导程滚

珠丝杠副可实现 100m/min 甚至更高的进给速度。

螺母螺母

丝杠轴丝杠轴

单圆弧沟槽双圆弧哥德式沟槽

双圆弧哥德式沟槽

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2. 制造工艺

 精密磨制滚珠丝杠副：

任何一条精密磨制滚珠丝杠副均严格按照以下基本工艺路线加工检验：

审图→根据客户图纸编制工艺文件→丝杠毛坯下料→热处理并检验校直→加工端面，钻

中心孔→粗车→高温时效并检验→加工端面并修中心孔→半精车→铣→粗磨→淬火并检

验→研中心孔→粗磨→探伤→时效处理并检验→研中心孔→半精磨→低温时效处理并检

验→铣键槽→磨端部螺纹→研中心孔→精磨并全面检验→装配→跑合→检验→防锈包装

→检验→入库发运。

一般而言，一条磨制滚珠丝杠副的工艺周期约为 30-45 天。

 轧制滚珠丝杠副：

审图→根据需要截取轧制丝杠→校直→端部退火→滚道抛光→加工轴端尺寸→装配→检

验→防锈包装→检验→入库发运。

一般而言，一条轧制滚珠丝杠副的工艺周期约为 1-3 天。

3. 磨制滚珠丝杠副与轧制滚珠丝杠副的比较：

比较项目磨制滚珠丝杠副轧制滚珠丝杠副备注

1．生产工艺与装备

从原材料开始严格按图纸要求进

行多道热处理和精密加工，螺纹

滚道最后定型工艺使用超精密螺

纹磨床研磨

原材料直接使用轧轮挤压成

定尺丝杠。有客户需要时再截

断加工两端

2．导程精度保证方法每一条丝杠均在工艺过程中检查

并及时修正

对轧轮进行定期检查，对丝杠

进行批量抽查或实时控制

3．导程精度

从 C0，C1，P1，P2，C3，P3

到 C10，P10，各级别均可指定

加工

一般为 P7/P10 级，长径比较

小时经挑选可得到部分 P5 级

4．同心度极好，在整个工艺中使用两端中

心孔定位

差，如果是没有经验累积的工

厂加工两端，同心度会很差

5．直线度好，使用外圆磨床加工，对每一

只进行检验保证差，使用校直机校直

6．供货期长。一般工艺周期为 30-45 天短。有需要即截断加工两端

7．价格单件及小批量价格偏高，长期定

型批量加工便宜

单件价格有优势且与批量价

格差别小。丝杠公称直径 63

以上无优势。

注意要相同精度相

同批量比较

8．导程可挑选范围客户可指定导程加工客户只能在指定导程中挑选

9．运行流畅性好好

10．滚珠接触面规则磨削加工面，均匀非规则抛光面，有时不均匀

冷轧丝杠滚道接触

不匀一般由过度抛

光引起

11．综合寿命高一般

12．应用范围精密定位，高可靠性，重载场合非精密定位，一般可靠性场合

13．外观区别

螺纹齿顶为规则磨削面，无槽螺纹齿顶有挤压堆积槽

有些厂家会将轧制

滚珠丝杠副外圆进

行处理从而在外观

上消除挤压堆积槽，

但可明显看到其为

非磨削面

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四. 采购策略探讨

1. 磨制滚珠丝杠副还是轧制滚珠丝杠副？

选择依据磨制轧制备注

P0 √ ×

P1 √ ×

P2 √ ×

P3 √ ×

P4 √ ×

P5 √ ∽选轧制 P5 级时要慎重，只有当丝杠

很短且经挑选后方可得到 P5 级品

P7 √ √

1. 精度等级

P10 √ √ 当滚珠丝杠副仅起输送作用，对输

送到的位置准确与否无要求时选用

2. 对综合寿命，特别是精度寿命要求较高 √ ×

3. 冲击载荷较大 √ ×

4. 特殊导程 √ ×

5. 同心度/直线度等形位公差要求较好时 √ ×

6. 丝杠轴上有必需的大于丝杠直径的台阶时 √ ×

7. 左右旋滚珠丝杠副 √ ×

8. 大型重载滚珠丝杠副 √ ×

9. 高可靠性，高价值机器或系统 √ ×

√：可以选用 ×：不可选用 ∽：慎重选用

2. 轴端标准化滚珠丝杠副还是定制滚珠丝杠副？

参考情况标准定制备注

1. 定型，大批量，持续采购 × ●

2. 定型，大批量，断续采购 ○ ●

3. 定型，小批量，持续采购 ● ●

4. 定型，小批量，断续采购 ● ○

5. 不定型，大批量 ○ ●

6. 不定型，小批量 ● ×

7. 希望丝杠与同类机器厂家通用 ● ○

8. 不希望丝杠与同类机器厂家通用 × ●

9. 使用环境恶劣，滚珠丝杠副可能频繁维修 ● ○

10. 研发时间允许，将来预计用量大 × ●

11. 研发时间允许，将来预计用量小 ● ●

12. 研发时间不允许，将来预计用量大 ● ○

13. 研发时间不允许，将来预计用量小 ● ×

备注 1：●：推荐选用，○：不推荐但可选用，×：不推荐选用

备注 2：轴端标准化滚珠丝杠副是指直径，导程，精度，轴端都已加工完成，可直接选用。

定制滚珠丝杠副是指滚珠螺母按厂家标准或客户图样，丝杠轴按客户图纸加工。

备注 3：批量以月均用量计算，单品种 10 副/月或一次订购 15 副可称为小批量采购。

3. 滚珠丝杠副改制

当客户对滚珠丝杠副有特别紧急的需求时，可以考虑使用轴端标准化滚珠丝杠副或长期批量客户

的定制滚珠丝杠副进行改制。赛瑞德长年为国内各主要机床厂家配套各种定型滚珠丝杠副，这就

给各种急需的情况提供了利用现货改制的可能。另外，本手册中的轴端标准化滚珠丝杠副也可用

来改制。

4. 测绘维修

一般而言，维修测绘的情况比较复杂。当客户遇到机器生产厂/滚珠丝杠副生产厂倒闭，或机器生

产厂配件价格奇高的情况时，可考虑对滚珠丝杠副进行测绘维修。测绘维修除需要滚珠丝杠副的

轴端/螺母安装尺寸外，其螺母的结构形式，丝杠的公称直径，导程，导程精度也要一并知道才能

使滚珠丝杠副生产厂家迅速地给出有建设性的意见。

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五. 滚珠丝杠副设计计算与选用

1．设计注意事项与设计禁忌

1.1 设计注意事项：

 一般建议滚珠丝杠副的长径比(即：丝杠总长/直径)小于 80. 长径比在 80 以上时，厂家一

般不对滚珠丝杠副的精度，实际使用中的刚度，以及计算寿命提供保证，而且此时滚珠

丝杠副的临界转速会迅速减小。

 除非特别必要，在滚珠丝杠副全长上尽可能不要设计大于丝杠螺纹外径的定位或非定位

台阶。因为有这样的台阶时，滚珠丝杠副毛坯直径会比正常情况增加较多，从而增加加

工量以及加工难度系数。

 需要在滚珠丝杠轴端部设计手动结构时，尽可能将其设计成外方而非内方，因为外方在

工艺上更容易实现加工。

 滚珠丝杠副全长上尽可能不要出现径向尺寸的剧烈变化，剧烈的径向尺寸变化会引起变

化处丝杠轴刚性的恶化和严重的应力集中，不利于丝杠轴的长期稳定工作。

1.2 设计禁忌

 严禁滚珠丝杠副承受径向载荷或螺母承受倾覆力矩。

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 滚珠丝杠副不具备自锁能力，特别是垂直使用时，要使用平衡配重，蜗杆传动，液压式

电器制动器，或超越离合器等方法来防止因部件自重而产生的逆传动。

 应在设计时保留适当的行程余量或加装限位装置以保证螺母端面不会超出螺纹部分而造

成滚珠丝杠副损坏，严重时可能会造成滚珠丝杠副完全报废。一般螺纹长度为：行程+螺

母长度+6 到 8 倍导程的余程+安全行程余量

 当使用环境恶劣，铁削/灰尘较多时应考虑使用防护罩保护整条滚珠丝杠副。当灰尘/铁削

进入螺母时会造成整个滚珠丝杠副过度磨损，从而严重影响使用寿命。

 在高速进给时，应确实核算滚珠丝杠副的许用转速，严禁超过许用转速使用。

 应根据需要选取适当的导程精度，导程精度超出实际需要会造成经济上的浪费，导程精

度达不到实际需要会造成更大的整机损失。

 大部分情况下，滚珠丝杠副的强度较容易满足需要，刚度校核则是容易被忽略的项目。

合适的刚度对系统的寿命，定位精度，和可靠性起到决定性的作用。

 应该仔细地选择滚珠丝杠副的支承方式，不当的选择会影响定位精度及丝杠寿命。

 应对滚珠丝杠副同周边零件的装配和拆卸关系给以充分的考虑，避免装配和拆卸滚珠丝

杠副时必须要把滚珠螺母从丝杠轴上拆下来的那种周边联结设计。

 对于内循环式的滚珠丝杠副，应保证滚珠螺母至少能从一端完全地进行拆装，否则在制

造工艺上是无法实现的。

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2．螺旋升角与传动效率

2.1 螺旋升角

tan β=Ph/(π*d)

β: 螺旋升角

Ph: 滚珠丝杠副的导程，mm

π: 圆周率，3.14159......

d: 滚珠丝杠副的公称直径，mm

β ≥ 7o 时，滚珠丝杠副称为大导程滚珠丝杠副。

β ≥ 17o

39′时，(即导程 > 丝杠公称直径时)，滚珠丝杠副称为超导程滚珠丝杠副。

2.2 滚珠丝杠副的传动效率

滚珠丝杠副的传动效率用 η (%) 表示，可分为正效率和反效率，如下图所示。其中，正效率是

指滚珠丝杠副的旋转运动转变成螺母的直线运动；反效率是指滚珠丝杠副的直线运动转变成螺母

的旋转运动。µ 为材料间的滚动或滑动摩擦系数。一般可取 µ = 0.005。

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

螺旋升角(度)

正效率 η (%)

滑动丝杠

滚珠丝杠

μ = 0.2

μ = 0.1

μ = 0.01

μ = 0.005

μ = 0.003

100

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

螺旋升角(度)

反效率 η (% )

滑动丝杠

μ = 0.1

滚珠丝杠

μ = 0.01

μ = 0.005

μ = 0.003

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3．微量进给，脉冲速度以及滚珠丝杠副导程的选择

3.1 使用步进马达时的最小进给量

S = E*Ph*A/360

S：最小进给量，mm

E: 步进马达和驱动器的步进角，度

Ph: 滚珠丝杠副的导程，mm

A: 减速比，即滚珠丝杠副转速/电机转速

3.2 使用伺服马达时的分辨率

S = Ph*A/B

S: 最小进给量，mm

Ph: 滚珠丝杠副的导程，mm

A: 减速比，即滚珠丝杠副转速/电机转速

B：角度测试仪和驱动器的分辨率，即每转脉冲数，p/rev

3.3 使用步进马达时脉冲速度的计算

F = V*1000/S

F: 脉冲速度，Hz

V: 进给速度，m/s

S: 最小进给量，mm

3.4 从上述两式知道，

系统的最小进给量和滚珠丝杠副的定位精度是没有关系的两个物理量，在实际使用中不要误认为

系统的最小进给量越小则其丝杠相应精度也越高。要想使最小进给量实现更小(即提高系统的分辨

率)，可以: 1)相应提高步进电机和驱动器的细分数/伺服电机角度测试仪和驱动器的分辨率，2)减

小丝杠的导程，3)改变减速比。

3.5 滚珠丝杠副导程/运行速度计算

V= Ph*N*A/60000

Ph ≥ 60000V/N/A

Ph：滚珠丝杠副的导程，mm

V: 预定的最高进给速度，m/s

N: 马达的最高使用转速，rpm

A: 减速比，即滚珠丝杠副转速/电机转速，电机与丝杠直联时 A=1

反之亦然，当滚珠丝杠副的导程已限定时，则马达使用转速可由下式计算：N = 60000V/Ph/A；

在马达转速/丝杠导程/运行速度都限定时，减速比 A = 60000V/N/Ph。

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4．导程精度，定位精度与重复定位精度

4.1 导程精度：

导程精度的定义及其具体数值参见二.3 滚珠丝杠副验收标准之 E1.1, E1.2, E2, E3, E4

4.2 导程精度的初步选定

计算方法：设从同一个方向进行定位，其在 L(mm)处误差要求为±Δ(mm), 在有效行程 Lu(mm)内总误

差要求为±C(μm)，则滚珠丝杠副精度指标应同时满足：

1) V300p≤Δ*300*1000/L (μm)，(V300p参见二.3 滚珠丝杠副验收标准之 E3)

2) ep≤C，(ep 参见二.3 滚珠丝杠副验收标准之 E1.1, E1.2)

推荐表：跟据经验和长期统计，设计者可直接根据下表选定滚珠丝杠副的精度

推荐精度等级机器类型 P0 P1 P2 P3 P4 P5 P7 P10

XY ● ● ● ● 加工中心，铣床 Z ● ● ● ●

X ● ● ● ● 车床 Z ● ● ●

XY ● ● ● 坐标镗床 Z ● ● ●

X ● ● ● 外圆磨床 Z ● ● ●

X ● ● ●

平面磨床 Y ● ● ● ● ●

Z ● ● ● ● ●

XY ● ● ● ● 火花机 Z ● ● ● ● ●

冲床 ● ● ● ●

数控机床

木工机械 ● ● ●

直角坐标式 ● ● ● ● ● ●

垂直多关节坐标式 ● ● ● ●工业机器

人柱面坐标式 ● ● ● ●

曝光，刻划设备 ● ●

刻蚀，离子注入设备 ● ● ● ● ●半导体制

造设备邦线机, 贴片机 ● ●

丝印机 ● ● ●

贴片机送料架 ● ● ● ●

贴片机工作台 ● ● ●

线路板设

备

PCB 机械 ● ● ● ● ● ●

电子分色仪 ● ● ● 印刷设备电子排版设备 ● ● ●

绘图仪 ● ● ● 商用机器彩色喷绘 ● ● ● ●

塑料橡胶机械 ● ●

三次元测试仪 ● ● ●

试验机 ● ● ●

绣花机 ● ● ●

工装夹具/专用机/通用机 ● ● ● ● ● ●

玻璃机械 ● ● ●

激光设备 ● ● ● ●

弹簧机 ● ● ● ●

雕刻机 ● ● ●

自动焊机 ● ● ● ●

各种切割机 ● ● ● ● ●

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4.3 滚珠丝杠副系统定位精度探讨

4.3.1 滚珠丝杠副导程精度的定义及规定数值

参见二.3 之 E1.1, E1.2, E2, E3, E4

4.3.2 影响滚珠丝杠副系统定位精度的因素有：

1）导程精度, 2)轴向间隙, 3)传动系统的轴向刚性, 4)热变形，5)滚珠丝杠副运行姿式等

其中：

1) 导程精度的探讨参见五.4.2 导程精度的初步选定

3) 传动系统的轴向刚性探讨参见五.12 传动系统刚度计算

本节只探讨 2) 轴向间隙, 4) 热变形,及 5) 滚珠丝杠副运行姿式引起的定位精度变化

4.3.3 轴向间隙对滚珠丝杠副系统定位精度的影响

沿着同一方向进给时，由于测量开始的零位均设在滚珠螺母前进一段后的某处，故这时轴向间隙不成

为影响定位精度的因素. 但进给方向相反或轴向负荷相反时，轴向间隙就会发生作用. 对需预紧到负

间隙的滚珠丝杠副，参见五.5 滚珠螺母和丝杠轴间的预紧. 对预紧要求的滚珠丝杠副，其轴向间隙的

等级划分参见以下表：

磨制滚珠丝杠副间隙等级代号 G0 GT G1 G2 G3

轴向间隙 mm 0 以下，负间隙 0~0.005 0~0.01 0~0.02 0~0.05

轧制滚珠丝杠副公称直径 mm 6~12 16~25 32 40~50 63 以上

最大轴向间隙 mm 0.05 0.10 0.14 0.17 0.20

无预紧要求磨制滚珠丝杠螺纹全长 mm

GT 间隙 G1 间隙 G2 间隙公称直径

P1/P2/P3 P4/P5 P1/P2/P3 P4/P5 P1/P2/P3 P4/P5 P7

8~10 250 200 250 250 250 300 300

12~16 500 400 500 500 700 600 500

18~25 800 700 800 700 1000 1000 1000

28~32 900 800 1100 900 1400 1200 1200

36~45 1000 800 1300 1000 2000 1500 1500

50~70 1200 1000 1600 1300 2500 2000 2000

80~100 - - 1800 1500 4000 3000 3000

4.3.4 热变形对滚珠丝杠副系统定位精度的影响

如果滚珠丝杠副在运行中产生温度上升，则丝杠轴会因为热膨胀而伸长，从而造成定位误差.

下式为丝杠轴的伸缩量计算：

ΔL = ρ*ΔT*Lu

ΔL：丝杠轴因温升ΔT 引起的轴向伸缩量，mm

ρ：热膨胀系数，12*10-6/℃

ΔT：丝杠轴的温升，℃

Lu：螺纹的有效长度，mm

例：1 米长的丝杠，温升 1℃则丝杠轴伸长 12μm, 因此，定位精度要求严格时，必须要采取

温升对策。

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4.3.5 热变形对策

1）减少各种温升因素

 在满足需要的前提下, 尽可能减小滚珠丝杠副和轴承座预紧量

 尽可能选取大的导程以降低滚珠丝杠副的转速

 选择合适的润滑剂(参见五 16.1 润滑)

 如有条件，使用润滑油或冷气对丝杠轴进行强制冷却

2）将滚珠丝杠副的累积导程目标值设为负值

参见二.3 滚珠丝杠副验收标准之 E1.1, E1.2, E2

3）采用两端固定支承以便对滚珠丝杠副预先施以拉伸进行行程补偿，补偿值按五.4.3.4 计算

预拉伸力计算如下：

Ft = 1.95*ΔT*d3

Ft：预拉伸力，N

ΔT：丝杠轴的温升，一般取 2~3℃

d3：滚珠丝杠副的螺纹底径，mm, 参见各滚珠丝杠副的详细参数

4.3.6 滚珠丝杠运行姿势对滚珠丝杠副系统定位精度的影响

滚珠丝杠副本身的导程精度是指滚珠丝杠轴中心线上的定位精度. 由于定位点到滚珠丝杠中

心有一定的距离 H, 当因为导轨本身或导轨安装不平行而引起螺母中心线相对于丝杠轴中心

线偏离一个角度θ时，则会引起定位误差 A.

A = H*sinθ

4.4 重复定位精度

重复定位精度概念

滚珠丝杠副本身不讨论重复定位精度，滚珠丝杠副与导轨等组合成滚珠丝杠副系统后才能考察

工作台整体的重复定位精度，关于工作台的重复定位精度定义参见本手册附录. 工作台的重复

定位精度与滚珠丝杠副，螺母座，导轨，轴承座，轴承组，以及它们间的安装关系都密切相关.

对预紧到负间隙的滚珠丝杠副，其间隙对工作台重复定位精度的影响趋向于零

对未预紧或预紧后仍存在间隙的滚珠丝杠副，工作台的重复定位精度与滚珠丝杠副的间隙有关. 详尽

情况可参见国标《GB/T10931—89 数字控制机床位置精度的评定方法》或德国标准 VDI3441

一般情况下，机床或机械的正反向间隙 δx 可按下式计算：

δx=(G+2F0/KTmin)≤0.8*δs

其中 G 为滚珠丝杠副本身的间隙(预紧到负间隙记为 0, 见五.4.3.3), 2F0/KTmin 称为摩擦死区

误差，F0=μ*W 为工作台空载时静摩擦力(见五.9.1)，KTmin 为滚珠丝杠副传动系统的最小刚

性值(见五.12.1, 五.12.2), δs 为机床或机械的正反向间隙期望值(即矢动量)

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5．滚珠螺母和丝杠轴间的预紧及轴向刚性系数 K

5.1 滚珠丝杠副预紧的概念及其目的

 滚珠丝杠副预紧就是在滚珠丝杠副内预先施加轴向负荷 Fp, 施加 Fp 后，同样在承受外负荷

Fa 的情况下，预紧的滚珠丝杠副其滚珠与滚道之间具有更小的弹性变形，如下图所示

 消除滚珠丝杠副的轴向间隙

 增大滚珠丝杠副的轴向刚性

 在外加轴向负荷 Fa < 3Fp 情况下，滚珠丝杠副的轴向刚性系数 K 保持常数

5.2 滚珠丝杠副的预紧方式

对滚珠丝杠副，提供三种预紧方式

预紧方式预紧方式代号预紧力 Fp 适用范围备注

双螺母

垫片预紧 D ≤12%Ca

一般取≤10%Ca 不限

单螺母

变位导程预紧 B ≤10%Ca

一般取≤7.5%Ca

中小直径

滚珠丝杠副

单螺母

增大滚珠直径预紧 Z ≤5%Ca 中小直径

滚珠丝杠副

Ca, 滚珠丝杠副的

额定动载荷，其值

参见各滚珠丝杠副

的详细参数

预紧

滚珠丝杠副

未预紧

滚珠丝杠副

轴向负荷

弹

性

变

形

双螺母预紧增大滚珠直径预紧

丝杠轴

变位导程预紧

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5.3 滚珠丝杠副的轴向接触刚性系数 K

 在不考虑螺母及丝杠轴本身变形的情况下，滚珠丝杠副的轴向接触刚性系数 K(N/μm)是指滚珠丝

杠副的滚道与滚珠之间发生单位弹性变形时所对应的轴向负荷.

 对于未预紧的滚珠丝杠副

轴向接触刚性系数 K 已按外加轴向负荷为 0.3Ca 进行计算并列入了各滚珠丝杠副的详细参数,

记为 Kc. 根据 Kc，对任意外加轴向负荷 Fa 下的轴向接触刚性 Ka 可通过下式计算：

Ka = Kc*(Fa/(0.3Ca))1/3

Ka 外加轴向负荷 Fa 下的轴向接触刚性, N/μm

Kc 样本轴向接触刚性(外加轴向负荷为 0.3Ca 时滚珠丝杠副的轴向接触刚性 K 的数值), N/μm

Fa 外加轴向负荷, N

Ca 样本所列额定动载荷，N

 对于预紧的滚珠丝杠副

轴向接触刚性系数 K 已按预紧力 Fp=0.1Ca 进行计算并列入了各滚珠丝杠副的详细参数, 记为

Kc. 根据 Kc，对要求预紧力不是 0.1Ca 而是任意值 Fp 时的轴向接触刚性 Ka 可通过下式计算：

Ka = Kc*(Fp/(ε*Ca))1/3 (注：ε=0.1，而当预紧方式为增大滚珠直径时取ε=0.05)

Ka 预紧力 Fp 下的轴向接触刚性, N/μm

Kc 样本轴向接触刚性(按预紧力 0.1Ca 给出, 增大滚珠直径预紧时按预紧力 0.05Ca 给出 ),

N/μm

Fp 要求预紧力，N

Ca 样本所列额定动载荷，N

当预紧的滚珠丝杠副所受外加轴向负荷 Fa≤3Fp 时，滚珠丝杠副的实际轴向接触刚性 Ka 是按上

式计算得到的常数。从中可以看出，预紧力 Fp 越大，则滚珠丝杠副的轴向刚性越好；但是，过

大的预紧力 Fp 会导致滚珠丝杠副发热过多，最终减少使用寿命. 所以，一般滚珠丝杠副的预紧

力取其所受最大外加轴向负荷 Fmax 的 1/3，即 Fp=Fmax/3. 对于不清楚最大外加轴向负荷 Fmax

的情况，推荐 Fp 按下表取值：

使用情况推荐预紧力 Fp

有定位精度要求的半导体设备 0.01Ca ~ 0.04Ca

中高速数控机床 0.035Ca ~ 0.075Ca

中低速数控机床或要求高刚性的设备 0.07Ca ~ 0.1Ca

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b1 L1 b2

L2 L4

b1 L1

L2 L4

b1 L1 b2

L2 L4

b1 L1 b2

6．滚珠丝杠副支撑方式的选择

 滚珠丝杠副的支撑方式有 4 种情况：

1）固定—自由

2）支承—游动

3）固定—游动

4）固定—固定

 安装方式对滚珠丝杠副的承载能力，刚性，最高转速，使用寿命有至关重要的影响. 在条件允许

的情况下，设计时应尽量避免一端自由的方式

1)固定—自由

2)支承—游动

3)固定—游动

4)固定—固定

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7．安装部精度及其设计

 滚珠丝杠副安装各部位精度可参考下图，各几何精度数值 E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11(E11 仅

适用于有预紧和滚珠螺母旋转的滚珠螺母)参见二.3 滚珠丝杠副验收标准

 当各几何精度 E5, E6, E7, E8, E9, E10, E11(E11 仅适用于有预紧和滚珠螺母旋转的滚珠螺母)要

求超过二.3 滚珠丝杠副验收标准时，请特别协商

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8．疲劳寿命计算

Lh=106

*(Ca*fa*fc/(Fa*fw))3

/ (60*Nm)

Lh：额定疲劳寿命，hr

Ca：额定动载荷，N, 参见各滚珠丝杠副的详细参数

fa：滚珠丝杠副精度系数, 取值见下表

滚珠丝杠副精度等级 fa

P1 1

P2 1

P3 1

P4 0.9

P5 0.9

P7 0.8

P10 0.7

fc：设定的可靠性系数，取值见下表

可靠性 fc 备注

90% 1

95% 0.62

96% 0.53

97% 0.44

98% 0.33

99% 0.21

一般情况下取 fc=1

在特别重要的场合取

更高的可靠性

Fa：当量载荷，N. 简单计算可令 Fa=(2*最大载荷+最小载荷)/ 3

fw：负荷性质系数，取值见下表

负荷性质 fw

无冲击 1-1.2

轻微冲击 1.2-1.5

伴有冲击或振动 1.5-2

Nm：当量转速，rpm. 简单计算可令 Nm=(最高工作转速+最低工作转速)/ 2

各类机器参考额定寿命如下(机器可靠性水平要求越高，则额定寿命越小)：

设备类型参考额定寿命(hr) 备注

普通生产机械 5,000 ~ 10,000

普通机床 10,000 ~ 20,000

数控机床 20,000

自动控制设备 15,000

测试设备 15,000

航空机械 1,000

按 10 年，每年 250 天，

每天 16 小时，工作时

间内滚珠丝杠副使用

率 50%计算

反之，利用额定寿命计算公式，可以由预定的额定使用寿命反算滚珠丝杠副应达到的额定动载荷

Ca, 再通过查表可迅速地确定哪种规格型号的滚珠丝杠副能满足要求。

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9．轴向拉伸负荷及强度计算

9.1 轴向负荷的计算

 水平往复运动，不承受切削力时受力分析(若有，要对最大切削力在各向上的分量予以叠加)

加速时滚珠丝杠副承受最大轴向负荷，减速时承受最小轴向负荷：

Fmax = μ*m*g + m*(Vmax/t)

Fmin = μ*m*g - m*(Vmax/t)

Fmax：滚珠丝杠副承受的最大轴向负荷，N

Fmin：滚珠丝杠副承受的最小轴向负荷，N

μ：摩擦系数，滚动导轨取 0.005，滑动导轨取 0.1

m：工作台质量及最大工件(和夹具)质量，Kg

g：重力加速度，9.8 m/s2

Vmax：最大移动速度，m/s

t：工作台从静止加速到 Vmax(从 Vmax 减速到静止)的时间，s

 垂直往复运动，不承受切削力时受力分析(若有，要对最大切削力在各向上的分量予以叠加)

上升加速时滚珠丝杠副承受最大轴向负荷，下降加速时承受最小轴向负荷：

Fmax = m*g + m*(Vmax/t)

Fmin = m*g - m*(Vmax/t)

Fmax：滚珠丝杠副承受的最大轴向负荷，N

Fmin：滚珠丝杠副承受的最小轴向负荷，N

m：工作台质量及最大工件(和夹具)质量，Kg

g：重力加速度，9.8 m/s2

Vmax：最大移动速度，m/s

t：工作台从静止加速到 Vmax(从 Vmax 减速到静止)的时间，s

9.2 轴向拉伸负荷的校验

Famax ≤ [σ]*π*d3

/4 = 115d3

Famax：最大轴向拉伸负荷，N

[σ]：材质许用拉应力，147N/mm2

d3：丝杠轴螺纹底径，mm，参见各滚珠丝杠副详细参数

π：圆周率，3.14159......

10．滚珠丝杠副静稳定性效验

fs*Famax ≤ Co

fs：静态安全系数：一般载荷取 1~2, 冲击或振动性载荷取 2~3

Famax：最大轴向负荷，N

Co：滚珠丝杠副基本额定静载荷，N，参见各滚珠丝杠副详细参数

11．滚珠丝杠轴压杆稳定性效验

Fc = K1*K2*d3

*105

/L2 ≥ F`

max

Fc：丝杠轴临界压缩载荷，N

K1：安全系数，垂直安装取值 1/2，水平安装取值 1/3

K2：支承系数，固定—自由 0.25, 固定—游动 2, 固定—固定 4, 两端支承 1

d3：滚珠丝杠副螺纹底径，mm, 参见各滚珠丝杠副详细参数

L：滚珠丝杠副受压最大长度，简单计算取滚珠丝杠副支承间距, mm

max：滚珠丝杠副承受的最大压负荷，N.(注：与负荷方向有关，不一定等于最大轴向负荷 Fmax)

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12．传动系统刚度计算

当滚珠丝杠副用于对定位精度要求很高的场合时，如 NC 机床，为充分考虑因切削力引起的位移，这

时有必要综合考虑组成传动系统的各部件的刚性

12.1 整个传动系统的轴向弹性变形及刚度计算：

δ = Fa/KT

1/KT = 1/Ks+1/KN+1/KB+1/KH

δ：整个滚珠丝杠副传动系统的弹性变形，μm

Fa：滚珠丝杠副承受的外加轴向负荷(不计预紧力), N

KT：整个滚珠丝杠副传动系统的轴向刚性, N/μm

Ks：滚珠丝杠副轴本身的轴向刚性, N/μm

KN：滚珠螺母本身的轴向刚性, N/μm

KB：支承轴承的轴向刚性, N/μm

KH：滚珠螺母座及轴承座的轴向刚性, N/μm

12.2 滚珠丝杠副轴本身的轴向刚性 Ks

Ks = (A*E/X)*10-3 ，N/μm (适用于滚珠丝杠副的固定—支承及固定—自由安装方式)，当 X=a 或

L3 时，Ks 最小, 当 X=L2 时 Ks 最大，参见五.6 滚珠丝杠副支承方式选择

Ks = (A*E*Lz/(X*(Lz-X))*10-3 ，N/μm (适用于滚珠丝杠副的固定—固定安装方式)

当 X=1/2Lz 时，Ks 最小，当 X=1/2(Lz-Lx)时 Ks 最大，参见五.6 滚珠丝杠副支承方式选择

A：滚珠丝杠副轴的截面积，mm2 (以滚珠丝杠副螺纹底径计算，参见各滚珠丝杠副的详细参数)

E：滚珠丝杠副轴材料的弹性系数, 2.1*105

N/mm2

X：负荷作用点到固定或支承端的距离，mm

Lz：滚珠丝杠副支承间距，mm

12.3 滚珠螺母的轴向刚性 KN

KN = 0.8*Ka=0.8*Kc*(Fa/(0.3Ca))1/3 ，N/μm (未预紧的滚珠丝杠副)

KN = 0.8*Ka=0.8*Kc*(Fp/(ε*Ca))1/3，N/μm (双螺母或变位预紧ε=0.1，增大滚珠预紧ε=0.05)

Ka: 滚珠丝杠副的轴向接触刚性系数, N/μm, 参见五.5.3 滚珠丝杠副的轴向接触刚性系数

Kc 样本所列轴向接触刚性, N/μm

Fa 外加轴向负荷, N

Ca 样本所列额定动载荷，N

Fp 预紧力，N, 参见五.5.3 滚珠丝杠副的轴向接触刚性系数

12.4 支承轴承的轴向刚性 KB

KB = Kb1, N/μm (只有一端采取固定或支承安装时)

KB = Kb1 + Kb2 , N/μm (两端固定安装时)

Kb1, Kb2 分别为两端轴承组的刚度，可从轴承相关手册中查得

12.5 螺母座和轴承座的轴向刚性 KH

只要在设计时考虑加强此处的刚性，就可以对 KH予以忽略

12.6 考虑传动系统刚性后滚珠丝杠副系统定位精度的效验

 开环控制系统：同时满足 1.25*( ep + Vup)+ F0*(1/KTmin-1/KTmax)≤δg

及 1.25*( ep + V300p)+ F0*(1/KTmin-1/KTmax)≤δ300g

 半闭环控制系统或可对行程补偿的开环系统：同时满足 1.25*ep+F0*(1/KTmin-1/KTmax)≤δg

及 1.25*V300p + F0*(1/KTmin-1/KTmax)≤δ300g

 其中 ep, Vup, V300p 见二.3 之 E1.1,E2,E3, F0=μ*W 为工作台空载时静摩擦力(见五.9.1)，KTmin，

KTmax 分别为滚珠丝杠副传动系统的最小和最大刚性值(见五.12.1, 五.12.2), δg, δ300g 为机床

或机械的全行程和任意 300mm 行程的期望定位精度

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13．滚珠丝杠副许用转速计算

13.1 滚珠丝杠副的临界转速

随着滚珠丝杠副转速的提高，其会逐渐接近固有振动频率, 此时会发生共振而造成滚珠丝杠副不

能旋转甚至会发生安全危险. 因此，当滚珠丝杠副在较高的速度运行时，必需进行其临界转速的

效验. 一般取共振点转速的 80%为滚珠丝杠副的临界转速，临界转速用下式计算：

Nc=α*60*λ2

*(E*I*g/(r*A))1/2 / (2*π*L2

)=f*d3*107

/L2

Nc: 滚珠丝杠副的临界转速，rpm

α: 安全系数，一般取 0.8

λ 及 f：随滚珠丝杠副的安装方式而变化的系数.见下表

E: 材料的弹性模量，2.1*105 N/mm2

I: 滚珠丝杠副的截面矩， I=π* d3

/64, mm4

g: 重力加速度，9.8*103 mm/s2

r: 滚珠丝杠副材料的重力密度，7.8*10-5 N/mm3

A: 滚珠丝杠副轴的最小截面积，A=πd3

/4 mm2

d3: 滚珠丝杠副螺纹底径，mm, 见各滚珠丝杠副详细参数

L: 滚珠丝杠副的安装间距，mm

安装方式 f λ

两端固定 21.9 4.730

一端固定，一端游动 15.1 3.927

两端游动 9.7 3.142

一端固定，一端自由 3.4 1.875

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13．滚珠丝杠副许用转速计算

13.1滚珠丝杠副的临界转速

随着滚珠丝杠副转速的提高，其会逐渐接近固有振动频率, 此时会发生共振而造成滚珠丝杠副不

能旋转甚至会发生安全危险. 因此，当滚珠丝杠副在较高的速度运行时，必需进行其临界转速的

效验. 一般取共振点转速的 80%为滚珠丝杠副的临界转速，临界转速用下式计算：

Nc=α*60*λ2

*(E*I*g/(r*A))1/2 / (2*π*L2

)=f*d3*107

/L2

Nc: 滚珠丝杠副的临界转速，rpm

α: 安全系数，一般取 0.8

λ 及 f：随滚珠丝杠副的安装方式而变化的系数.见下表

E: 材料的弹性模量，2.1*105 N/mm2

I: 滚珠丝杠副的截面矩， I=π* d3

/64, mm4

g: 重力加速度，9.8*103 mm/s2

r: 滚珠丝杠副材料的重力密度，7.8*10-5 N/mm3

A: 滚珠丝杠副轴的最小截面积，A=πd3

/4 mm2

d3: 滚珠丝杠副螺纹底径，mm, 见各滚珠丝杠副详细参数

L: 滚珠丝杠副的安装间距，mm

安装方式 f λ

两端固定 21.9 4.730

一端固定，一端游动 15.1 3.927

两端游动 9.7 3.142

一端固定，一端自由 3.4 1.875

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100

200

400

600

800

1000

4000

2000

10000

8000

6000

安

装

间

距

(mm)

两端安装支撑方式

游动-游动 200 400 600 1000 800 2000 4000 6000 10000 8000

固定-游动

200 400 600 1000 800 2000 4000 6000

8000 0000

固定-固定

600

400

1000 800

4000

2000 6000

10000

8000

固定-自由

4060

8000

400

200

600 1000

800 2000

不同支撑方式下滚珠丝杠副的临界转速(RPM)





125



100













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13.2 DN 值校验

设 D 为滚珠丝杠副滚珠中心处的直径(mm), N 为滚珠丝杠副的极限转速(rpm), 则有：

对精密磨制滚珠丝杠副-------------------------------------------------- D*N≤70000

对轧制滚珠丝杠副-------------------------------------------------------- D*N≤50000

对所有大导程滚珠丝杠副----------------------------------------------- D*N≤70000

博特 KD 系列高速滚珠丝杠副----------------------------------------- D*N≤120000

HIWIN 之 FSC/FDC/ Super S 系列高速静音滚珠丝杠副-------- D*N≤220000

当客户对 DN 值提出特殊要求大于上述数值时，应在定货前特别协商

D 值可以从各滚珠丝杠副的尺寸表中查得，即公称直径 do

DN 值的限制并不意味着滚珠丝杠副的直径越小则可使用的转速越高，因为在选择滚珠丝杠副时

首先确定的是进给速度，当通过进给速度计算得出的丝杠转速太高时可以适当增加导程以降低转

速来保证满足 DN 值的要求. 参见五.3.5 滚珠丝杠副导程的计算。

13.3 许用转速

滚珠丝杠副的许用转速取上述五.13.1 临界转速, 五.13.2 DN 值计算得到的转速中的较小者。

14．驱动电机扭矩计算

14.1 滚珠丝杠副推力与扭矩的关系公式

Tp=Fa*Ph*A/(2*π*η), N*mm

Tp: 驱动扭矩，N*mm

Fa: 工作台总的轴向负荷，包括切削力(请查相关的切削手册)及工作台运动的摩擦阻力 f, N

f=9.8*M*μ, N

M: 工作台的总质量，Kg

μ: 工作台的摩擦系数，滚动导轨取 0.005，滑动导轨取 0.1

9.8: 重力加速度, m/s2

Ph: 丝杠导程，mm

A: 减速比，即滚珠丝杠副转速/电机转速，直联时为 1

π: 圆周率，3.14159……

η: 滚珠丝杠副传动效率，0.9-0.95. 参见五.2.2 滚珠丝杠副传动效率

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14.2 计算滚珠丝杠副的驱动扭矩时，依据下述公式：

Ts=Tg+Tp+Td+Tf, N*mm

Ts 传动轴的驱动扭矩，N*mm

Tg 加速扭矩，N*mm

Tp 负荷扭矩，N*mm

Td 预压扭矩，N*mm

Tf 摩擦扭矩，N*mm

14.2.1 负荷扭矩 Tp的计算

见上述五.14.1 滚珠丝杠副推力与扭矩的关系公式

14.2.2 工作台加速扭矩 Tg计算

Tg=J*ω*103

, N*mm

J: 马达轴头上及其前方所有运动部件的惯性矩，Kg*m2

ω: 角加速度，rad/s2

J=M*(Ph/2π)

*A2

/106

+m*D2

/(8*106

)

M: 工作台的总质量，Kg

Ph: 丝杠导程，mm

A: 减速比，即滚珠丝杠副转速/电机转速，直联时为 1

m: 丝杠本身，电机齿轮，丝杠上的齿轮等圆型物体的质量，有几项 m 则计算相应的惯性

矩并加总到惯性矩计算公式中，Kg

D: 相应 m 的直径，mm

ω=2π*N/(60*t), rad/s2

N：马达转速，rpm

t: 加速时间，s

14.2.3 滚珠丝杠副预压扭矩 Td

Td=0.05*FP*Ph / ((2*π*(tanβ)

1/2)*A

FP: 滚珠丝杠副的预紧力，无预紧时取零，N

Ph: 滚珠丝杠副导程，mm

π: 圆周率，=3.14159……

β: 滚珠丝杠副螺旋升角，即导程角，参见五.2.1 螺旋升角

A：减速比，直联时为 1

14.2.4 其它扭矩 Tf

轴承，滚珠丝杠副螺母密封圈等也会产生一定的扭矩，在确定传动轴的扭矩时要给以适当的考虑

14.3 马达扭矩的选定

14.3.1 马达的额定扭矩

一般而言，马达的额定扭矩应为滚珠丝杠副轴计算扭矩的 2 倍或以上

14.3.2 马达的瞬间最大扭矩

马达的瞬间最大扭矩应大于滚珠丝杠副轴的瞬间最大计算扭矩

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14.3.3 马达的惯性矩

由马达和其驱动器共同决定，一般而言，马达的惯性矩应为滚珠丝杠副传动轴总惯性矩的

1/3~1/10. 关于滚珠丝杠副传动轴惯性矩的计算，参见五.14.2.2,

J=M*(Ph/2π)

*A2

/106

+m*D2

/(8*106

)

15．滚珠丝杠副材质，硬度及使用温度

材质：GCr15 (丝杠轴，滚珠螺母，滚珠)

硬度：丝杠轴/滚珠螺母：HRC58 ~ 62，滚珠：HRC62 ~ 64

使用温度：±60℃

16．润滑与防尘

16.1 润滑

滚珠丝杠副必须要在润滑状态下使用。滚珠丝杠副在出厂时均已加注 GB7324-92 之 2#锂基润滑脂。

客户使用润滑间隔参考下表：

润滑方法检查间隔检查项目补充或更换间隔

自动间隔给

润滑油 1 周润滑油污染状况 1 周或情况

润滑脂 2-3 个月尘埃铁削混入情况一般 1 年，但有必要时要补充

油浴每日油面高度视消耗状况而定

16.2 防尘

滚珠丝杠副螺母两端均配有防尘圈，但当使用环境有可能造成尘埃/铁削进入时，建议使用风琴式防护

罩或套管式防护罩。

17．安装注意事项

 应确实找正滚珠丝杠副轴心线与导轨/螺母座/轴承座之间的平行和同心关系，否则有可能造成丝

杠副永久变形而损坏，并且系统噪声超出预期。严格保证螺母座孔与丝杠两端的轴承座孔(及可能

的电机座孔)同心，严格保证螺母座孔端面/轴承接触端面/可能的电机连接端面与其孔中心垂直。

 切实理解并核实轴承内外圈的压紧关系以及轴承内外圈的压紧力，避免过度压紧造成轴承卸荷或

轴承实际未压紧从而产生非预期的系统间隙。

 电机到丝杠的传动链应采取适当的间隙消除措施，否则会造成非预期的系统间隙和噪声。

 安装中，轴承座和滚珠螺母应尽可能地靠近以避免安装过程给滚珠丝杠副施加不良负荷。

 如无确实必要，禁止将滚珠螺母任何一个端面旋出全螺纹部分，更严格禁止将螺母端面旋出后再

强行旋回去。如发生任何滚珠螺母端面旋出全螺纹部分的事件，请及时联系制造厂。

 严禁对滚珠丝杠副施以敲击，撞击或其它不良外力。

 滚珠螺母不能在丝杠轴上自锁，应采取一定的措施防止安装过程中滚珠螺母因自重从丝杠上脱

落。

 参考：使用辅助套将螺母从丝杠轴上进行拆装. 工艺套的外径为丝杠螺纹底径减 0.1~0.2mm, 内

径要大于轴端使工艺套能套入轴端而贴紧螺纹结束处的端面. 将工艺套贴紧螺纹结束处的端面，

就可以将螺母旋到工艺套上，装回时将带螺母的工艺套重新贴紧螺纹结束处的端面旋上螺母。

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18．使用注意事项

 关于润滑参见五.16 润滑与防尘。

 滚珠螺母应在有效行程内运动，必要时应在有效行程两端加限位装置以免螺母越程造成损坏。

 垂直使用时的注意事项参见五.1.2 设计禁忌。

 由于滚珠丝杠副属于细长的高精密产品，故包装及运输时要确保整个滚珠丝杠副在包装箱内支撑

妥当以免螺母将外冲击力直接沿径向传递到丝杠轴上造成丝杠轴弯曲。

 长时间存放滚珠丝杠副时最好悬空垂直吊放并作良好的防锈处理。

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滾珠螺杆

(注：Ballscrews 在台灣常稱爲滾珠螺杆，在大陸稱爲滾珠絲杠)

滾珠螺杆的應用(參見A1滾珠絲杠副綜合解說)

滾珠螺杆設計與選用(參見A1滾珠絲杠副綜合解說)

及制造能量

總

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