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滚珠丝杠副手册

凯特精机 HEIGHT PRECISIONMACHINERY

凯特精机，成立于1993年，是集滚动功能部件自主研发、生产、服务于一体的国家高新技术企业，现为中国机床工具工业协会常务理事单位、中国机床工具工业协会滚动功能部件分会副理事长单位。

凯特精机已通过ISO9001国际质量管理体系认证\*、ISO45001职业健康安全管理体系认证\*和ISO14001环境管理体系认证\*，金属分公司通过IS013485医疗器械管理体系认证\*，先后荣获“广东省高新技术企业”、“广东省专精特新中小企业”、“精心创品牌十佳企业”、“自主创新十佳企业”、“振兴装备制造业中小企业之星—一明星企业”、“专精特新'小巨人'企业”、国家级重点“小巨人”企业等称号。依托高专业度研发团队、高质量产品及高效能产线，凯特精机以不断拓展创新的宽度、不竭探索技术的深度，深耕滚动功能部件行业，现已获45项专利授权\*、主持或参与起草发布22项行业标准\*。

经过多年自主研究，凯特精机目前已成功研发并投产滚动直线导轨副及其关键功能部件、滚珠丝杠副、直线模组等产品，产品广泛应用于数控机床、装备制造、光伏、锂电、半导体、汽车工业、平板显示、工业自动化、电子信息、医疗机械、航天航空等领域。成立以来凯特精机获得众多殊荣：被国家科委列为“国家级火炬计划项目”，入选“国家重点新产品”，荣获“中国机械工业科学技术奖一等奖”，被中国机床工具工业协会评为“用户满意十佳品牌”、“产品质量十佳”、“自主创新十佳”、"春燕奖”等，同时，在国家工信部组织的综合测评中显示，凯特产品的多项性能优于对标企业，备受国家、行业及客户认可。

凯特精机拥有一批长期从事滚动功能部件研究的专家和科技人员，被广东省科学技术厅认证为“广东省精密导轨副工程技术研究中心”、“广东省滚动功能部件工程技术研究中心”。

凯特精机以打造中国滚动功能部件领军企业为发展自标，坚定以振兴民族工业为己任。展望未来，凯特精机将继续敢想敢试、敢为人先，以高端定位创中国知名品牌，推动滚动功能部件行业的发展。

DEVELOPMENTHISTORY发展历程

2024年■认定为广东省制造业单项冠军企业国家机床质量监督检验中心发布滚珠丝杠副产品测评结身凯特精机滚珠丝杠副产品综合评价为AAAAA2023年■国家机床质量监督检验中心发布滚动直线导车综合测评榜单：凯特精机质量综合评价为优多成为上榜国内品牌代表
OΘ2022年■被认定为国家级重点“小巨人”企业2021年■被认定为“专精特新'小巨人'企业"① ■首款滚珠丝杠副开发完成
d如 2020年■凯特工业园正式投产被认定为“广东省专精特新中小企业"2018年■通过ISO9001、OHSAS18001体系认证1 在工信部组织的测评中凯特精机的导轨综合性能优于对标企业2016年■获批“广东省精密导轨副工程技术研究中心"2014年 ■ 1首款滚动直线导轨副用自润滑器开发完成2012年■首款滚动直线导轨副用阻尼器开发完成2011年■荣获“自主创新十佳企业”■首款滚动直线导轨副用钳制器开发完成2010年■首款直线模组开发完成2008年■ 首款LGR滚柱直线导轨副开发完成
O 2006年■首款LGS滚珠直线导轨副开发完成2002年■获批“高新技术企业"■首款LGW宽型滚动直线导轨副开发完成1996年■“精密滚动直线导轨副”获国家级火炬项目证书
O1995年■首款LG型类双圆弧滚动直线导轨副开发完成1993年■孙健利教授公派留学归国后，集结国内英才{"凯特精机HTPM”品牌，实现了中国精密落功能部件的自主研发和生产。

滚珠丝杠副 BALL SCREWS

滚珠丝杠副的特点 01
滚珠丝杠副的结构 .03
滚珠丝杠副的选用流程图. .05
滚珠丝杠副的精度应用场合 .06
滚珠丝杠副的行程偏差和变动量 .07
滚珠丝杠副安装部位的跳动和位置公差 .10
滚珠丝杠副参数设计与选用， .17
滚珠丝杠副使用注意事项. .34
滚珠丝杠副的订货编号 .35
滚珠丝杠副系列产品 .36

滚珠丝杠副尺寸表

FCZ系列 端返式（无预紧/增大钢球预紧）单螺母滚珠丝杠副.. ..37
FCD系列 端返式（垫片预紧）双螺母滚珠丝杠副. .43
FYZ系列 腰返式（无预紧/增大钢球预紧）单螺母滚珠丝杠副. .49
FYD系列 腰返式（垫片预紧）双螺母滚珠丝杠副. 55
FYB系列 腰返式（变位预紧）单螺母滚珠丝杠副 .61

滚珠丝杠副是由滚珠丝杠、滚珠螺母、滚珠等零件组成的机械元件，主要功能是将旋转运动转换成直线运动，或将直线运动转变为旋转运动，同时具有高效率及可逆性、高精度、高耐磨性、零间隙、高刚度传动等特点，广泛应用于精密高速数控机床、精密电子机械、精密磨床等工业设备，HTPM滚珠丝杠副能满足不同领域上特殊的使用要求。

HTPM滚珠丝杠副的特点

1、高效率及可逆性

滚珠丝杠副的传动通过滚珠丝杠和滚珠螺母之间的滚珠传递，机械效率可达 9 0 % 以上，而且摩擦系数比传统的滑动丝杠低，传动扭矩只有滑动丝杠的 1 / 4 { ~ } 1 / 2 ，可轻易将回转运动变为直线运动，又可将直线运动变为回转运动。

滚珠丝杠副的机械效率比较

2、高精度

HTPM 滚珠丝杠副能够根据GB/T17587.3-2017的精度等级标准制造，亦可提供满足客户需求更佳精度等级的工业母机用滚珠丝杠副。

HTPM 滚珠丝杠副的精密加工、研磨、精度测量、装配均在恒温室进行，检测和测量配备激光丝杠（副）行程测量仪、精密轮廓粗糙度测量仪、丝杠行程误差动态测量仪、滚珠丝杠副摩擦力矩测量仪、滚珠丝杠副综合性能测试台、三坐标测量台、刚性加载试验台、雷尼绍激光干涉仪、立卧式投影仪、分贝仪等检测设备，并配套多台滚珠丝杠副跑合专机和寿命试验台，可满足对滚珠丝杠副的精度等级检测和各项性能指标测试。

3、高耐磨性

滚珠丝杠和滚珠螺母采用优质合金钢材料，沿用凯特精机多年的热处理工艺技术，螺纹滚道经过淬硬处理，硬度达HI \mathtt { R C 5 8 } ~ 6 2 ，在经过长期使用后仍能保持高精度，因此具备高耐磨性的优异性能。

4、零间隙、高刚度传动

滚珠丝杠副螺纹滚道齿型采用哥特式圆弧，滚珠与螺纹滚道接触以最佳的方式接触，传动灵活方便。加入适当的预紧力对滚珠丝杠副进行预紧，可消除轴向间隙，可使滚珠丝杠副更具刚性。

哥特式圆弧

单圆弧

HTPM滚珠丝杠副的结构

HTPM滚珠丝杠副按循环方式可分为外循环和内循环。

HTPM滚珠丝杠副的精度应用场合

按照不同的应用场合选择不同精度等级的滚珠丝杠副，通过此表可初步选定滚珠丝杠副的精度等级。

HTPM滚珠丝杠副的行程偏差和变动量

滚珠丝杠副的行程偏差和变动量以GB/T17587.3-2017标准为基准，以ep、Vup、V300p和 | V _ { 2 π p } 等4个特性指标规定，其定义及许可值范围如下图：

有效行程 L _ { u } 的目标行程公差 e _ { p }

有效行程Lu的行程变动量Vup

滚珠丝杠副安装部位的跳动和位置公差

. H ② ③ ④ 5

HTPM滚珠丝杠副参数设计与选用

1、滚珠丝杠导程的选定

P _ { h } ：滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转2πrad（一转）时的行程

由传动关系图，工作台最高的移动速度 \prime _ { m a x } 、电机最高转速 n _ { m a x } 和传动比i等确定滚珠丝杠副的导程 P _ { h } 9

当电机与滚珠丝杠副直联时 i = 1

计算得出的 P _ { h } 取整。

2、滚珠丝杠轴径的选定

2.1预期轴向额定动载荷计算

“轴向额定动载荷 C _ { a } ”在额定寿命为10转的条件下，滚珠丝杠副理论上所能承受的恒定轴向载荷。

"预期轴向额定动载荷 C _ { a m } ”根据机床的设计要求，需要先预估一个最小额定动载荷的数值，这个数值称为预期轴向额定动载荷 C _ { a m } 数值的确定可通过当量转速 n _ { m } 和当量载荷F _ { m } 的计算得出。

2.1.1当量转速 n _ { m } 、当量载荷 { { \ddot { \it F } } _ { m } }

滚珠丝杠副在各种n1、n2、、nn转速下，各种转速的工作时间分别为t1%、t2%、,t _ { n % } ，所受载荷分别为 F _ { 1 } 1 F _ { 2 } 、 *s , F _ { n } ，其对应的当量转速和当量负载为：

式中： n _ { m } 一当量转速 ( r / m i n ) （2号 （20 F _ { m } 一当量载荷（ \dot { \mathbf { \xi } } N \dot { \mathbf { \xi } }

转速一定时，负载的变化与时间呈现线性关系，当量负载可采用以下公式估算：

式中： F _ { m i n } —最小轴向负荷（N)（20 F _ { m a x } —最大轴向负荷（N)

2.1.2 预期轴向额定动载荷 C _ { a m }

① 按照滚珠丝杠副预期工作时间计算：

② 按照滚珠丝杠副预期运行距离计算：

式中： C _ { a m } 一预期轴向额定动载荷（N)

L _ { h } 一预期工作时间 （h)\boldsymbol { f } _ { w } 1 载荷系数 (见表1）f _ { a } 1 精度系数 (见表2）f _ { c } 1 可靠性系数（见表3)

式中： L _ { s } 1 预期运行距离（km）

③ 有预加负荷情况下按最大轴向负荷计算：

式中： f _ { e } 一预加负荷系数（见表4）

2.2滚珠丝杠最小底径确定

滚珠丝杠的最小底径直接影响其本身的刚性、轴向额定动静载荷等性能参数，而最小底径的计算需要考虑滚珠丝杠副的最大允许轴向变形量和安装方式。

2.2.1最大允许轴向变形量

① 根据重复定位精度进行计算：

式中： δ _ { m 1 } （20 丨 最大允许轴向变形量（ _ { . \mu m } 号 （204号 δ _ { 1 } 1 重复定位精度（μm) （204号 K _ { 1 } 1 变形参数（取值范围 1 / 3 { ~ } 1 / 4 ⟩

② 根据定位精度进行计算：

式中：8m2 一 最大允许轴向变形量（ { \bf { \dot { \mu } } } _ { \bf { \dot { \mu } } } \mu m ）（204号 δ _ { 2 } 1 定位精度（μm)K2 丨 变形参数 (取值范围1/4～1/5)

在滚珠丝杠副的选型计算过程中，为了保证可靠性，一般选择两者的较小值作为最大轴向变形量。

2.2.2滚珠丝杠副的最小底径

① 滚珠丝杠副的安装方式为固定-支承或固定-自由时，最小底径的计算公式如下：

式中： d _ { 2 m i n } 一最小底径（mm)

F _ { J } 一静摩擦力( \dot { } N ^ { \prime } ）
l _ { s } 一螺母至丝杠固定端支承最大距离（ :mm ）建议取值 l _ { s } = ( 1 . 0 5 { ~ } 1 . 1 ) L _ { u } + ( 1 0 { ~ } 1 4 ) P _ { h }
E 一弹性模量（ E = 2 . 1 x 1 0 ^ { 5 } N /mm ^ { 2 } ; 0
（204号 \mu _ { 0 } 一静摩擦系数。（滑动导轨 \mu _ { 0 } = 0 . 1 { ~ } 0 . 2 ，滚动导轨 \mu _ { 0 } = 0 . 0 1 { ~ } 0 . 0 2 （204

② 滚珠丝杠副安装方式为固定-固定时，最小底径的计算公式如下：

式中： l _ { s } 一 两个固定支承之间的距离(mm)。

3、滚珠丝杠副安装方式的选定

安装方式对滚珠丝杠副的承载能力、刚性和最高转速有较大的影响，列举三种最常用的安装方式：

（1）固定-固定

适用于高转速、高精度场合，该安装方式分别由一对轴承约束轴向和径向自由度，负荷由两组轴承共同承担；也可以使两端的轴承承受反向预拉伸力，从而提高传动刚度。在定位要求高的场合，可以根据受力情况和丝杠热变形趋势设定目标行程补偿值，进一步提高定位精度。此形式结构较复杂，调整较难，在定位精度要求很高时采用。

（1）固定-固定

(2）固定-支承

适用于中转速、高精度的场合。该安装方式一端由一对轴承约束轴向和径向自由度，另一端由单个轴承约束径向自由度，负荷由一对轴承副承担，游动的单个轴承能防止悬臂挠度，并消化由热变形产生的应力。此结构简单，效果良好，应用广泛。

(2）固定-支承

(3）固定-自由

适用于低转速，中精度，轴向长度短的场合。该安装方式一端由一对角接触球轴承约束其轴向和径向的自由度，另一端悬空呈自由状态。固定端可以承受轴向力和径向力，负荷均由一对轴承承担，并且需克服水平安装时重力造成的弯矩。此结构简单，安装调试方便，承载能力小，轴向刚度低，定位精度不可靠。

4、极限载荷的计算

由于滚珠丝杠通常为细长形状，滚珠丝杠副根据其功能基本上是仅接收轴向的负载，故需要分析轴向的负载。主要有以下三种情况：

■滚珠丝杠的压曲强度
■滚珠丝杠由拉伸及压缩应力引起的屈服应力
■滚珠接触部位的永久变形

4.1滚珠丝杠的压曲强度

由于工件自身，工作台等自身的负载对滚珠丝杠的压缩负荷，即轴向许可压缩负载 P =计算公式如下：

式中： P 一轴向许可压缩负载（ \mathbf { \dot { \Omega } } _ { N } ）α 一安全系数（取值 α = 0 . 5 { { . } } ）E 一弹性模量（ E = 2 . 1 x 1 0 ^ { 5 } N /mm ^ { 2 } * ）（20 I — 丝杠断剖面的最小二次力矩 \begin{array} { r } { ( I = / { π d _ { 2 } ^ { 4 } } { 6 4 }mm ^ { 4 } } \end{array} ）d _ { 2 } 一丝杠的最小底径（ ;mm ^ { * } ）L 一安装距离（mm）m = N 一根据滚珠丝杠副的安装方式决定的系数

4.2由拉伸及压缩引起的屈服

滚珠丝杠的拉伸或压缩应力的许可负载的计算公式如下：

式中： P 一拉伸或压缩应力的许可负载（ . N ）\sigma 一许可应力（ \dot { \sigma } = 1 4 7 N /mm ^ { 2 } ）A一丝杠断剖面的面积 \begin{array} { r } { ( A = / { π } { 4 } d _ { 2 } ^ { 2 } (mm ^ { 2 } ) ) } \end{array} d _ { 2 } 一丝杠的最小底径（mm）

4.3滚珠接触部位的永久变形

滚珠接触部位承受的轴向负载过大，则滚珠就会被挤扁，使滚珠滚动面出现凹陷。之后，即使卸除了负载，也不能完全回复原状，而形成了永久的变形。选用时必须使最大轴向负荷远小于轴向额定静载荷。

（1）轴向额定静载荷 ( C _ { o a } ) ：

使滚珠与滚道之间承受最大的接触应力点处，产生0.0001倍滚珠直径的总的永久变形时，所施加的静态轴向载荷。

(2）最大轴向负载（ * F _ { m a x } ：额定静载荷与最大轴向负载的关系如下：

式中： f _ { s } 一安全系数

5、容许转速的计算

滚珠丝杠的转速由移动速度与丝杠的导程来决定。容许转速可以从以下两点分析，这两者的容许转速中低的一方为滚珠丝杠的容许转速。

■滚珠丝杠副产生共振的滚珠螺母或滚珠丝杠的旋转速度■滚珠丝杠副的DN值

5.1临界转速

n _ { c } ：以临界转速的 8 0 % 以下为容许转速。
n _ { c r } ：使滚珠丝杠副产生共振的滚珠螺母或滚珠丝杠的旋转速度。

滚珠丝杠的转数由必要的传送速度与丝杠的导程来决定。当滚珠丝杠副转速过高时会产生共振，影响设备正常运行，为确保设备正常使用，使 n _ { m a x } <= n _ { c } ，计算公式如下：

式中： n _ { c } 一容许转速 ( r / m i n )

（204号α—安全系数（取值 \mathtt { a } = 0 . 8 { : } ）E 一弹性模量（ { E } = 2 . 1 x 1 0 ^ { 5 } N /mm ^ { 2 } * 0（204号 I —丝杠断剖面的最小二次力矩 \begin{array} { r } { ( { I } = / { π d _ { 2 } ^ { 4 } } { 6 4 } (mm ^ { 4 } ) ) } \end{array} d _ { 2 } 一丝杠的最小底径（mm）（204号 L 一安装距离（mm）\rho （ 一材料密度（ \rho = 7 . 6 5 x 1 0 ^ { - 6 }kg /mm ^ { 3 } ）（204号 A 一丝杠断剖面的面积 \begin{array} { r } { ( A = / { π } { 4 } d _ { 2 } ^ { 2 } (mm ^ { 2 } ) ) } \end{array} （204号

f ，：根据滚珠丝杠副的安装方式而决定的系数、临界转速系数

5.2滚珠丝杠副的DN值

当达到最高转速 n _ { m a x } ，滚珠丝杠的节圆直径 d _ { m } x n _ { m a x } 的值，即DN值，其为影响滚珠丝杠副的噪音、工作温度、寿命和循环系统的最大因素。

式中： d _ { m } 一滚珠丝杠的节圆直径（ : \mathsf {mm } ）（204号 n _ { m a x } 一滚珠丝杠副的最高转速 \left( { r / m i n } \right)

6、滚珠螺母型号的选定

经过滚珠丝杠副的精度、导程、预期轴向动载荷及最小底径的选择，可确定螺母的类型和型号的选择。

7、滚珠丝杠副预紧力、行程补偿值和预拉伸力的确定

7.1滚珠丝杠副预紧力的确定

滚珠丝杠副的预紧可增加其自身的轴向刚度和定位精度，而且较大的预紧力可有效降低弹性变形带来的轴向间隙；但过大的预紧力会导致驱动力矩增大，传动效率降低，滚珠丝杠副寿命的降低。

滚珠丝杠副预紧力的计算方法：

式中： F _ { p } 一预紧力（ \mathbf { \bar { \rho } } _ { N } ）∈一 预加载百分比 (见表)C _ { a } 一轴向额定动载荷（ N ）

7.2 滚珠丝杠副行程补偿值的确定

行程补偿值：在有效行程内，目标行程与公称行程之差。滚珠丝杠副的安装方式为固定-固定时，行程补偿值的计算公式如下：

式中： c 1 行程补偿值（mm)\rho （204号 一 线性热膨胀系数（一般取 \rho = 1 2 x 1 0 ^ { - 6 } / ^ { \circ } { C } ) △t丨 滚珠丝杠温度上升值（ ^ { \circ } \mathsf { C } ）L 1 滚珠丝杠螺纹长度（mm）

7.3滚珠丝杠副预拉伸力的确定

滚珠丝杠副在高速条件下运行时，发热量也会随之增加，温度上升而产生的热位移会导致无法满足高精度要求的情况，因此需要对其进行预拉伸。

滚珠丝杠副的安装方式为固定-固定时，预拉伸力的计算公式如下：

式中： \boldsymbol { F } _ { t } 一预拉伸力 （ . N ）（20 d _ { 2 } 一丝杠的最小底径（mm）（204号 E 一弹性模量（ \dot { * } E = 2 . 1 x 1 0 ^ { 5 } N /mm ^ { 2 } * ）

8、滚珠丝杠副的传动系统刚度校核

传动系统刚度是指作用于滚珠丝杠副的轴向载荷与其轴向位移的比值，良好的传动系统刚度可以有效提高滚珠丝杠性能特性。

传动系统刚度校核遵循以下几个步骤：滚珠丝杠的轴向刚度、预估传动系统刚度，确定设计要求轴向静刚度 R _ { 0 } ，传动系统刚度校核。

8.1 滚珠丝杠的轴向刚度 R _ { s }

轴向刚度：滚珠丝杠副抵抗轴向变形的能力（单位变形量所需的载荷）。根据不同安装方式的方式计算方法不一样：

8.1.1安装方式为固定-固定时

计算公式如下：

式中： R _ { s 1 } 一滚珠丝杠的拉压刚度 ( N / \mu m { { \dot { } { . } } } ）

（204号 l _ { s } 1 支承点间距离（mm)
（204号 l _ { s 1 } - （204号 螺母至固定端的距离
（20 E 一弹性模量（ E = 2 . 1 x 1 0 ^ { 5 } N /mm ^ { 2 } ）

其中，当滚珠螺母位于行程两端时刚度最大：

当滚珠螺母位置支承中点， \begin{array} { r } { l _ { s 2 } = / { l _ { s } } { 2 } } \end{array} ，刚度最小：

8.1.2安装方式为固定-支承或固定-自由时

计算公式如下：

其中，当滚珠螺母位于固定端有效行程起点处时刚度最大：

当滚珠螺母与固定支承端距离最大时刚度最小：

8.2预估传动系统刚度R

传动系统刚度是滚珠丝杠副的一个刚度的综合参数，由多个具体刚度值决定，计算公式如下：

式中： R 一传动系统刚度（ . N / \mu m { \dot { . } } ）；R _ { s } 一 滚珠丝杠的轴向刚度（ { ~ : ~ } N / \mu m ），按安装方式分为 R _ { s 1 } 或者 * R _ { s 2 } （204号（204号 \boldsymbol { R _ { n u } } 一 滚珠螺母的轴向静刚度 ( N / \mu m ），计算方式可查询国标GB/T17587.4-2008（204 R _ { b } 一 支承轴承的轴向刚度（ . N / \mu m ），可查询轴承样本及相关资料（20 { \boldsymbol { R } } _ { h } 一螺母座及轴承支承座的刚度（ . N / \mu m { \dot { } } ），一般忽略不计

在实际计算过程中，只有前三项对传动刚度影响最大，其它可忽略不计，计算公式可简化为：

8.3 确定设计要求轴向静刚度 R _ { 0 }

数控机床的进给传动系统的综合刚度必须以满足机床的加工精度为设计准则，数控机床反向差值主要取决于摩擦死区误差，摩擦死区误差要小于进给传动系统要求的反向差值和机床的重复定位精度，该情况下，轴向静刚度计算公式为：

式中： R _ { 0 } 一设计要求刚度 \left( N / \mu m \right) ；F _ { 0 } 一进给系统轴向启动导轨静摩擦力（ . N ）；δ _ { 1 } 一机床重复定位精度（ \mathbf { \mu } _ { \mu m } ）。

8.4传动系统刚度校核

预估传动系统刚度 R 与设计要求轴向静刚度 R _ { 0 } 作比较，当 R >= R _ { 0 } 时，刚度校核合格，当 R < R _ { 0 } ，则为刚度校核不合格。

9、滚珠丝杠副的精度校核

滚珠丝杠的安装方式和滚珠螺母的位置不同，滚珠丝杠的轴向刚度是不同的，滚珠丝杠副的传动系统刚度也会改变。滚珠丝杠的精度校核，需先确定滚珠丝杠副传动系统的最大与最小刚度来计算出定位误差，然后再根据其控制系统类型确定所需要的精度参数来进行计算，最后根据GB/T17587.3-2017进行精度的确定。

传动刚度变化引起的定位误差计算公式如下：

式中： δ _ { k } 一定位误差（mm）

9.1对于开环控制系统控制的滚珠丝杠副

精度参数计算公式如下：

9.2对于半闭环控制系统

精度参数计算公式如下：

式中： δ _ { d } 一定位精度（mm）（204号 δ _ { 3 0 0 } 一300mm定位精度（mm）

9.3 对于闭环控制系统

具体取决于光栅、数控系统、滚珠丝杠副接触刚度、扭转刚度等参数，系统补偿后的定位精度可大大提高。

10、滚珠丝杠副寿命的计算

滚珠丝杠副的寿命L：在一套滚珠丝杠副中，滚珠丝杠、滚珠螺母或滚珠的材料出现首次疲劳现象之前，滚珠螺母相对滚珠丝杠旋转所能达到的转数。

滚珠丝杠副的额定寿命 L _ { 1 0 } ：一套滚珠丝杠副在相同条件下运转的近似于相同的一组滚珠丝杠副而言，不发生疲劳现象的概率为 9 0 % 时所能达到的规定寿命。

寿命L与额定寿命 L _ { 1 0 } 的计算公式分别如下：

式中： C _ { a } 一轴向额定动载荷（ \mathbf { \Delta } * \mathbf { \nabla } N ）

F _ { a } 一轴向负载（ . \ d { N } ）L _ { t } 一寿命时间（h)\boldsymbol { f } _ { \boldsymbol { w } } 一负载系数（见表）n 一转数 (r/min)

11、电机的选型计算

11.1 计算动态预紧转矩 (基准扭矩) T _ { p 0 } （204号

动态预紧转矩 T _ { p 0 } ：有预加载荷的滚珠丝杠副，在无外部载荷作用下，不计密封件的摩擦力矩，使滚珠螺母相对滚珠丝杠转动所需的转矩，其计算公式如下：

式中： T _ { p 0 } 一动态预紧扭矩 ( N * m ）

F _ { a 0 } 一预紧力（ ⟨ k N _ { } ）
（204号 d _ { m } 一节圆直径 ⟨mm ⟩
\varphi （204号 一导程角(°）
k （20 一滚珠丝杠的转矩系数， \begin{array} { r } { k = / { 0 . 0 5 } { sqrt { t a n \varphi } } } \end{array}

11.2计算最大动态预紧转矩Tpmax

动态预紧转矩的变动量 \Delta { T _ { p } } ：滚珠丝杠与滚珠螺母相对连续转动时，实际动态预紧转矩会以理论动态预紧转矩上下波动，允许波动的范围称为动态预紧转矩的变动量 \Delta { T _ { p } } ，具体数值可见表，其中 L _ { u } / d _ { 0 } 指长径比。

最大动态预紧转矩为波动值达到最大的动态预紧转矩，其计算公式如下：

11.3计算驱动扭矩 T

驱动扭矩 T ：滚珠丝杠克服工作台质量与工件质量及切削阻力产生的轴向载荷和驱动螺母往复运动所需的力矩，计算公式可分为以下两种情况：

11.3.1匀速的驱动扭矩 T _ { 1 }

（1）回转运动变为直线运动为正传动，驱动扭矩 { \bf \nabla } _ { T _ { 1 } } 计算公式如下：

式中： F _ { a } 一轴向工作载荷（ * k \mathbf { N } ）； F _ { a } = F + F _ { b }

\boldsymbol { F } _ { b } 一工作台轴向力； F _ { b } = \mu m g （204号
\eta _ { p } 一正传动效率；
\varphi （204号 一导程角；
\mu ^ { \prime } （204 一当量摩擦系数， \mu ^ { \prime } = 0 . 0 0 2 5 { ~ } 0 . 0 0 3 5 。

（2）直线运动变为回转运动为逆传动，驱动扭矩 T _ { 1 } ^ { ' } 计算公式如下：

11.3.2 加速的驱动扭矩 T _ { 2 }

加速驱动滚珠丝杠副时所需的最大转矩可由以下公式得出：

1)水平使用时：

2)垂直使用时：

式中：ω一电动机的角加速度 (rad/s²)J _ { L } 一对电动机施加的惯性转矩 (kg / m ^ { 2 } ）J _ { G 1 } 一齿轮1的惯性转矩 \ :kg / m ^ { 2 } \ : ）（204号 J _ { G 2 } 一齿轮2的惯性转矩 (kg / m ^ { 2 } ）（20 J _ { s } 一 滚珠丝杠的惯性转矩 (kg / m ^ { 2 } ）（204 J _ { u } 一联轴器的惯性转矩（ :kg / m ^ { 2 } ）一 惯量比安全系数，取值 2\~8 (精密机床推荐选取3以下)

11.3.3滚珠丝杠、齿轮等圆柱体的惯性转矩

计算公式如下：

式中： J _ { b } 一圆柱体惯性矩 (kg *cm ^ { 2 } ）
\rho 一 材料密度 (kg /cm ^ { 3 } ）
（204号 D 一圆柱体直径（cm）
L 一圆柱体长度（ _ {cm } ）

11.4电机的选型

(1）电机额定转速大于等于电机最大工作转速， N _ { m } \ge N （2）电机额定转矩大于等于匀速的驱动扭矩， T _ { N } \ge \big ( T _ { p m a x } + T _ { 1 } + T _ { u } \big ) i （3）电机峰值转矩大于等于加速的驱动扭矩， T _ { N m a x } >= \left( T _ { p m a x } + T _ { 2 } + T _ { u } \right) i （4）电机转动惯量Jm≥。 注： T _ { u } 为支承轴承的摩擦力矩，具体数据可咨询相关厂家。

12、滚珠丝杠副的使用注意事项

12.1润滑

润滑的目的是在相互接触的表面之间施加润滑剂形成润滑膜，减少摩擦磨损。润滑的效果会直接影响滚珠丝杠副温升。常见的润滑剂可以分为两大类：润滑油和润滑脂。

（1）润滑油

滚珠丝杠副在高速轻中载的情况下通常使用 4 0 ^ { \circ } \mathsf { C } 时粘度指数范围为32～68cst的润滑油，低速重载时通常使用 4 0 ^ { \circ } \mathsf { C } 时粘度指数为90cst以上的润滑油。设备在工作时使用集中润滑供油系统定时定量对滚珠丝杠副注入润滑油，使滚珠丝杠副运行润滑可靠，摩擦系数小，具有良好的冷却和清洗作用。

(2）润滑脂

凯特公司滚珠丝杠副的螺母在出厂前预先注入2号锂基脂，油脂粘附性好，不易流失。建议设备在工作时使用集中润滑供油系统注入00，0或1号锂基脂。特别注意使用的润滑脂不得含有石墨、二硫化钼等固体润滑成分。

12.2密封

滚珠螺母如果有污物或者异物进入，会加剧滚珠丝杠副的磨损，导致滚珠丝杠副的寿命降低。凯特公司滚珠丝杠副在出厂时已标配迷宫式密封圈。建议用户在使用环境中增加丝杠风琴套、盔甲防护罩、气密保护等措施，防止污物或异物入侵。

12.3安装使用注意事项

（1）滚珠丝杠副在安装时需保证两端轴承支承座孔与螺母座孔同心，不允许在不同心情况下强行安装，自然同心状态可保证滚珠丝杠副受力均匀，防止产生倾覆力。

（2）滚珠螺母在安装过程中尽量靠近支承轴承处；(3）滚珠螺母在有效行程内运行时，需在行程两端配置限位，以避免螺母越程脱离滚珠丝杠而使滚珠脱落。如发生滚珠螺母脱离滚珠丝杠或滚珠脱落，请与本公司联络。

HTPM滚珠丝杠副的订货编号

注：1、可批量供应P2级及以上滚珠丝杠副;2、默认提供右旋丝杠；3、如有特殊定制化需求，请与本公司联系。

\bullet HTPM滚珠丝杠副系列产品

1、外循环（端返式）滚珠丝杠副

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