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滚珠丝杠

07模具设计与制造（4）班殷勇

一．滚珠丝杠简介

近年来,我国的数控机床发展很快，产量上有了一个大的飞跃，2003年数控金属切削机

床产量达三万六千多台，是2000年一万四千多台的2.6倍。但是，我国机床工业的整体发

展水平和西方发达国家的差距不但没有缩小，反而有进一步拉大的趋势。这一状况已经严重

影响和制约了我国关键工业部门的快速发展。为此，在2004年初，国务院领导着重批示了

关于加快发展国产数控机床的要求，而对于数控机床的关键核心传动部件——滚珠丝杠副的

发展，也相应地提上了重要日程。

滚珠丝杠是将回转运动转化为直线运动，或将直线运动转化为回转运动的理想产品。它

主要由螺杆、螺母和滚珠组成。广泛应用于数控机床，电子设备，自动化设备，激光设备，

医疗器械等领域。

我国滚珠丝杠的发展起步于1964年，当时主要是对日本等先进产品技术进行模仿和创

新，并逐渐形成具有中国特色的产品工艺格局。近几年来，各行各业对加工设备自动化的要

求越来越高，尤其是国产主机整体的产业化，促进了当前市场需求的扩大。这给滚珠丝杠带

来了空前的发展机遇。随着我国加入WTO以后，国内快速发展的应用市场导致全球各先进

制造厂家纷纷进军中国，产品的竞争提前进入国际化。这对我国国内企业来说，既是一种机

遇，也是一种考验。

目前世界上生产滚珠丝杠的厂商主要有德国博士力士乐·（BOSCH-REXROTH）滚珠丝杠，

德国布里斯（BLIS）滚珠丝杠，德国A·曼内斯曼(A·MANNESMANN)滚珠丝杠，日本NSK滚珠

丝杠、日本THK滚珠丝杠、日本黑田精工(KURODA)滚珠丝杠、南京工艺装备制造厂滚珠丝

杠（商标“中国艺工”），汉江机床厂滚珠丝杠，台湾上银HIWIN滚珠丝杠、台湾ABBA滚珠

丝杠、韩国SBC滚珠丝杠等。

二．滚珠丝杠的原理

图（1）滚珠丝杠的原理示意图

工作原理：在丝杠和螺母上加工有弧形的螺旋槽，当他们套装在一起时便形成螺旋滚道，

并在滚道内装满滚珠，如图（1）。而滚珠则沿滚道滚动，并经回珠管做周而复始的循环运动。

回珠管两端还起挡珠的作用，以防滚珠从滚道滚出。当滚珠丝杠作为主动体时，螺母就会随

丝杆的转动角度按照对应规格的导程转化成直线运动，被动工件可以通过螺母座和螺母连接，

从而实现对应的直线运动。

三．滚珠丝杠的结构

滚珠丝杠副的结构传统分为内循环结构(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循

环结构(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构，在结构性能上没有本质区别，

只是内循环结构安装连接尺寸小；外循环结构安装连接尺寸大。目前，滚珠丝杠副的结构已

有10多种，但比较常用的主要有：内循环结构，外循环结构，端盖结构，盖板结构等。

四．滚珠丝杠的特点

1、与滑动丝杠副相比驱动力矩为1/3

由于滚珠丝杠副的丝杠轴与丝杠螺母之间有很多滚珠在做滚动运动,所以能得到较高的

运动效率。与过去的滑动丝杠副相比驱动力矩为其1/3以下,即达到同样运动结果所需的动

力为使用滑动丝杠副的1/3。在省电方面很有帮助。

2、高精度的保证

滚珠丝杠副是用日本制造的世界最高水平的机械设备连贯生产出来的，特别是在研削、

组装、检查各工序的工厂环境方面,对温度、湿度进行了严格的控制，由于完善的品质管理

体制使精度得以充分保证。

3、微进给可能

滚珠丝杠副由于是利用滚珠运动,所以启动力矩极小,不会出现滑动运动那样的爬行现象,

能保证实现精确的细微进给。

4、无侧隙、刚性高

滚珠丝杠副可以加预压,由于预压力可使轴向间隙达到负值,进而得到较高的刚性(滚珠

丝杠内通过给滚珠加预压力,在实际用于机械装置时,由于滚珠的斥力可使丝杠螺母部位的刚

性增强)。

5、高速进给可能

滚珠丝杠由于运动效率高、发热小、所以可实现高速进给。

五．滚珠丝杠的支撑方式

滚珠丝杠有四种基本支撑方式，在重载的情况下，丝杠的支撑方式直接影响临界速度，

以及丝杠所允许承受的轴向载荷和转速的大小。

1．一端固定一段支撑

这是比较典型的安装方式，适用于中、高速，及中、高精度的设备，如图（2）；

2．两端固定

适用于中速和高精度的设备，