HEADWAY 滚珠螺杆精度介绍

2-2 轴向间隙与预压设计

预压的目地在消除轴向背隙且降低因轴向力造成的弹性位移，亦可改善滚珠螺杆刚性。因滚珠螺杆承受轴向负荷，针对有预压哥德式为较佳，此牙型具有独特的钢珠，与珠槽接触方式能消除任何可能的轴向背隙并增加刚性。有预压的哥德式牙型负荷方式，如图2-2.1所示。

独特之哥德式牙型珠槽能产生大约45°的钢珠接触角，由外部驱动力及内部预压力产生轴向力Fa能产生两种背隙，一种是钢珠与珠槽间制造所产生的正向背隙Sa，另一种是由垂直于接触点的正向力Fn 所产生的弹性变形△L，由制造余隙所产生背隙能由内部预压力P消除，此种预压力可配合钢珠大小调整预压产生如图2-2.2。弹性变形是由内部预压力和外部负荷产生进而造成失步效应。

图2-2.1

单螺帽滚珠螺杆的预压方法

圖2-2.2

如上图所示在滚珠沟槽内置入较沟槽空间稍大直径的钢珠，使滚珠与沟槽做四点接触的预压方式，适用于轻预压。

技術提示：

过大的预压力将造成摩擦扭矩的大增及温升效应而使得预期寿命减短；但太低的预压力会使得滚珠螺杆刚性不足及增加失步 (lost motion) 的可能性。建议您，于 CNC 工具机的使用上以不超过8% 动负荷为预压力的最大值；于自动化X-Y 平台机构上则以不超过5% 的动负荷为预压力之最大值。

转动有施予预压之滚珠螺杆时，产生之预压扭矩的用语如图2-2.3所示。而预压扭矩变动率的容许范围大致上是以JIS规格为基准，如表2-2.4 所示。

图2-2.3

用语之意义

(1) 预压
为消除螺杆的间隙增大螺杆之刚性而将1 组大1 号的钢珠填入螺帽内，或者使用在螺杆轴方向相互施予位移的两个螺帽而产生的螺杆内部作用力

(2) 预压动扭矩
依所订之预压加诸于滚珠螺杆后，在外部无负载的状态下，连续转动螺杆轴或螺帽所需之动扭矩谓之

(3) 基准扭矩
做为目标所设定的预压动扭矩图2-2.3

(4) 扭矩变动值
做为目标所设定的预压动扭矩的变动值。取相对于基准扭矩的正或负值

(5) 扭矩變動率
相对于基准扭矩的变动值比率

(6) 實扭矩
滚珠螺杆的实测预压动扭矩

(7) 平均實扭矩
螺纹部有效长度内；使螺帽做往复运动所测得之实扭矩的最大与最小值的算术平均数

(8) 实扭矩的变动值
螺纹部有效长度内；使螺帽做往复运动所测得之最大变动值，最小值取相对于实扭矩的正或负值

(9) 实扭矩变动率
相对于平均实扭矩的实扭矩的变动值比率

基准扭矩 kgf.cm		有效螺杆长度 mm
		4000以下								4000以上10000以下
		细长比1:40以下				细长比1:40~1:60				-
		等级				等级				等级
超过	以下	C0	C1	C2、C3	C5	C0	C1	C2、C3	C5	C1	C2、C3	C5
2	4	±35%	±40%	±45%	±55%	±45%	±45%	±55%	±65%	-	-	-
4	6	±25%	±30%	±35%	±45%	±38%	±38%	±45%	±50%	-	-	-
6	10	±20%	±25%	±30%	±35%	±30%	±30%	±35%	±40%	-	±40%	±45%
10	25	±15%	±20%	±25%	±30%	±25%	±25%	±30%	±35%	-	±35%	±40%
25	63	±20%	±15%	±20%	±25%	±20%	±20%	±25%	±30%	-	±30%	±35%
63	100	-	-	±15%	±20%	-	-	±20%	±25%	-	±25%	±30%

表2-2.4

备注：1.细长比是以螺杆轴的螺纹部长度(mm)除螺杆轴外径所得的值谓之。

HEADWAY 滚珠螺杆之轴方向间隙及预压等级表示方法

等级	PO	P1	P2	P3	P4
间隙	有	无	无	无	无
预压	无	无	轻	中	重

预压力计算

1.不附刮刷器。
2.螺杆转速为100rpm。
3.润滑油黏度系数温度在40℃时为61.2~74.8cSt(mm/s)，这是ISOK2001 规范。
4.回流管向上。

基准扭矩 Tρ 的算出

预压滚珠螺杆的基准扭矩 Tρ(kgf.cm) 的计算式如下所示。

Tρ = 0.05 (tanβ)^-0.5‧

Fao ‧ 𝓵

2π

在此， FAO = 预压负荷(kgf)

β = 导程角

𝓵 = 导程(cm)

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