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如何設置滾珠絲杠的預緊力？

來源：　　發布：2025/8/20 17:17:03

滾珠絲杠預緊力的設置核心是**平衡定位精度與傳動效率**，預緊力過小會產生反向間隙，影響定位精度；預緊力過大會增加摩擦阻力、導致溫升過高，縮短絲杠壽命。以下是針對不同螺母結構的**可操作預緊力設置方法**，適用于剪板機、折彎機等設備的進給系統：

### 一、預緊力的理論計算依據
滾珠絲杠預緊力 $F_p$ 的取值需參考**額定動載荷 $C_a$**，行業通用標準為：
$$F_p = (0.10 \sim 0.15) \times C_a$$
- **低精度、高負載工況**（如剪板機后擋料粗定位）：取 $0.10 \times C_a$，降低摩擦阻力，避免過載。
- **高精度、低負載工況**（如數控折彎機滑塊定位）：取 $0.15 \times C_a$，消除反向間隙，提升定位穩定性。
- **極限禁忌**：預緊力嚴禁超過 $0.20 \times C_a$，否則會導致滾珠與滾道產生塑性變形，造成永久性失效。

### 二、不同螺母結構的預緊力設置方法
滾珠絲杠常見預緊螺母分為**雙螺母墊片式、雙螺母螺紋式、單螺母變位導程式**，不同結構的調節方式不同：

#### 1. 雙螺母墊片式預緊（最常用，適用于重型設備）
**結構特點**：通過調整兩螺母之間的墊片厚度，使兩螺母產生軸向相對位移，實現滾珠與滾道的過盈配合。
**設置步驟**：
1. **拆卸與清潔**：將絲杠螺母組件從設備上拆下，清理滾珠、滾道表面的油污和鐵屑，確保無異物影響預緊效果。
2. **初始墊片選擇**：根據絲杠公稱直徑選擇初始墊片厚度，例如 $\phi32$ 絲杠初始墊片厚度建議為 $0.15 \sim 0.20\ \text{mm}$。
3. **扭矩測試法調節**
- 將墊片安裝在兩螺母之間，擰緊連接螺栓（扭矩按螺栓規格設定，如M8螺栓扭矩為 $12 \sim 15\ \text{N·m}$）。
- 用扭矩扳手旋轉螺母，測量螺母旋轉時的啟動力矩 $T$，標準啟動力矩計算公式為：
$$T = F_p \times \frac{d_0}{2} \times \mu$$
其中 $\mu$ 為摩擦系數（鋼-鋼摩擦取 $0.003 \sim 0.005$），$d_0$ 為絲杠公稱直徑。
- 若啟動力矩過小（預緊力不足），更換**更厚的墊片**；若啟動力矩過大（預緊力過高），更換**更薄的墊片**，直至啟動力矩符合計算值。
4. **裝機驗證**：將調節好的螺母組件裝回設備，空載運行5-10次，檢查絲杠運行是否平穩、有無異響，反向定位誤差是否在允許范圍內（如C7級絲杠反向誤差≤0.02mm）。

#### 2. 雙螺母螺紋式預緊（適用于需要現場微調的設備）
**結構特點**：兩螺母通過螺紋套筒連接，旋轉套筒可調整兩螺母的軸向相對位置，實現預緊力調節。
**設置步驟**：
1. **標記初始位置**：在螺母與螺紋套筒的連接處做好標記，便于記錄調節量。
2. **分級旋轉調節**：每次旋轉套筒 $1/12 \sim 1/8$ 圈（對應軸向位移為導程的 $1/12 \sim 1/8$），避免調節過量。
3. **手感與扭矩雙重驗證**
- 手動旋轉絲杠，感受阻力是否均勻，無卡滯、無間隙。
- 用扭矩扳手測量螺母啟動力矩，符合理論計算值后，擰緊套筒鎖緊螺栓，防止松動。
4. **批量生產驗證**：連續運行設備進行100次定位循環，若反向誤差穩定，說明預緊力設置合理。

#### 3. 單螺母變位導程式預緊（適用于輕載、高精度設備）
**結構特點**：螺母內部滾道采用變位導程設計，滾珠在滾道內自然形成過盈配合，無需額外調節，出廠時已設定預緊力。
**現場確認方法**：
1. 手動旋轉螺母，感受阻力是否均勻，無明顯間隙感。
2. 裝機后通過激光干涉儀測量反向定位誤差，若誤差超過標準值，需聯系廠家更換螺母，**禁止自行拆解調節**。

### 三、預緊力設置的關鍵注意事項
1. **潤滑條件影響**：調節預緊力前，需確保絲杠與螺母充分潤滑（推薦鋰基潤滑脂），干摩擦會導致啟動力矩測量偏大，造成預緊力設置過高。
2. **溫度補償**：絲杠運行時會產生溫升，導致預緊力增大，因此在室溫下調節的預緊力需預留 $5\% \sim 10\%$ 的余量，避免高溫時預緊力過載。
3. **定期復檢**：
- 新設備運行100小時后，需重新檢查預緊力，防止螺栓松動導致預緊力下降。
- 正常工況下，每運行500小時復檢一次，發現啟動力矩異常時及時調整。
4. **與設備精度匹配**：預緊力需與設備整體精度等級匹配，例如C5級絲杠的預緊力需嚴格按 $0.15 \times C_a$ 設置，C7級絲杠可適當降低至 $0.12 \times C_a$。

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