滾珠螺桿預壓方式

為求達到高定位精度,一般方法有消除滾珠螺桿的間隙到零。
另一方法即為提高剛性以減低承受軸向負荷時的彈性變形量,此兩種方法均可藉由對滾珠螺桿施加預壓來達成。

預壓方法

雙螺帽滾珠螺桿的預壓方法

在兩個螺帽的中間放入預壓片施加預壓可分為下面兩種 :
如上圖所示,根據預壓力的大小選擇相對厚度的預壓片放入螺帽之間,施加預壓力,由於螺帽 A、B 產生伸張負荷,故稱為伸張預壓力。
單螺帽滾珠螺桿的預壓方法

如上圖所示在滾珠溝槽內置入較溝槽空間稍大直徑的鋼珠,
使滾珠與溝槽做四點接觸的預壓方式,適用於輕預壓。

雙螺帽預壓力與彈性變形

雙螺帽之定位預壓 A、B 乃藉由預壓力 Fao,組合後在各個螺帽之彈性變形量為 a0。在此狀態將外部負荷 Fa 加於螺帽 A 時,雙螺帽之螺帽 A、螺帽 B 之彈性變形為 :

這時加於螺帽 A、螺帽 B 之負荷是
註 : FA 與 FB 方向相反


定位預壓變形

亦即 Fa 乃藉螺帽 B 之變形減少而被緩衝吸收,結果螺帽 A 之彈性變形變小,此效果一直會持續到因受到外部負荷而產生之彈性變形 a1 等於 a0,而螺帽 B 之預壓消失為止。 軸向負荷與彈性變形之關係式如下所示 :


彈性變形曲線

所以我們推薦預壓力為最大軸向負荷的 1/3。過大的預壓力,對壽命、散熱會帶來不良影響。最大預壓力定為基本動額定負荷的 10% 。

彈性變形曲線圖所示,有預壓的滾珠螺桿和無預壓的滾珠螺桿之彈性變形曲線,當施加預壓力的 3 倍之軸向負荷時,有預壓的滾珠螺桿其彈性變形只有無預壓滾珠螺桿的 1/2。

滾珠螺桿預壓扭矩

轉動施有預壓之滾珠螺桿時,所產生之預壓扭矩的名詞如下圖所示。
預壓扭矩變動率的容許範圍是以 JlS 規格規基準,如下表扭矩變動率的容許範圍所示。

預壓
目的是為了消除滾珠螺桿的背隙和增加剛性 。
預壓扭矩
依所定之預壓加於滾珠螺桿後,在外部無負載的狀態下,連續轉動螺桿或螺帽所需之扭矩 。
基準扭矩
為一目標值。即在目標中所設定的預壓扭矩 。
扭矩變動值
基準扭矩的變動值,有正負之分 。
扭矩變動率
基準扭矩和扭矩變動值的比率 。
實扭矩
滾珠螺桿實際測量所得之預壓扭矩 。
平均實扭矩
有效螺紋長度內,螺帽做往復運動所測得之最大富扭矩與最小實扭矩做算術平均數所得之值。
實扭矩變動值
有效螺紋長度內,螺帽做往復運動所測得之最大變動值,相對於平均實扭矩有正負之分 。
實扭矩變動率
平均實扭矩和實扭矩變動值的比率 。

扭矩變動率的容許範圍 :

基 準 扭 矩
kgf.cm
有效螺紋長度 mm
4000以下 4000以(含)以上10000以下
細長比 1 : 40 以下 細長比 1 : 40 ~ 1 : 60 以下  
等級 等級 等級
超過 以下(包含) C0 C1 C2,C3 C5 C0 C1 C2,C3 C5 C1 C2,C3 C5
2 4 ± 30% ± 35% ± 40% ± 50% ± 40% ± 40% ± 50% ± 60%      
4 6 ± 25% ± 30% ± 35% ± 40% ± 35% ± 35% ± 40% ± 45%      
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 ± 10% ± 15% ± 20% ± 25% ± 20% ± 20% ± 25% ± 30%   ± 30% ± 35%
63 100   ± 15% ± 15% ± 20%         ± 20% ± 25%   ± 25% ± 30%