关于丝杆的预拉与和预压

软机电 · 发表于 2018-12-28 15:55:29

本帖最后由软机电于 2018-12-28 16:26 编辑

关于丝杆的预拉与和预压，找了很多资料，越看越糊涂，越看越不明白了；
1. 为了防止热变形，提高刚性，到底是预拉还是预压？  预拉和预压有什么区别？
2。见图片里面的说法。由于轴向间隙，产生空回误差，所以需要调隙。
2.1 我就不明白了，丝杆传动怎么样才能准确没有误差？有轴向间隙为什么不可以？消除了轴向间隙丝杆传动就准确了？不消除间隙就不准确？
2.2  预压也好，预拉也罢，是不是改变了丝杆的导程？？这样在一定的温度范围内，丝杆的轴长（导程）就不会变，最终传动的机械距离就不会变，
是这个原理吗？
2.3 实际传动的时候用伺服或者步进电机。机械移动的距离对应的就是丝杆转动的圈数。如果你导程因为温升或者预拉预压改变了，
  那么软件计算出来的旋转圈数（伺服是编码器反馈回来圈数），对应的距离就不再是你设定的距离。是这个原理吗？  所以我们一定要控制
住丝杆的导程。
3. 两种情况：
   3.1丝杆导程不变，但丝杠有轴向间隙（，滚珠和滚道间隙，轴承，安装的因素）。这种情况你搞预拉和预压，消除间隙，必然会影响丝杆导程，这个时候，设定的机械位移，电气控制怎么能控制的准？（电气一定会问你要丝杆导程值）
   3.2  温升带来的变形。预拉或预压后可以抵消。但这个时候你告诉电气的丝杆导程是样本上的标准导程还是预拉预压后的丝杆导程呢？

以上是个人对丝杆轴向间隙，热变形等的疑惑，烦请大家指点，谢谢  (为什么我@ 不了呢？)       @晓昀 @魍者归来 @Cavalier_Ricky @未来第一站 @向宏

kaixuan0808 · 发表于 2018-12-28 17:59:12

本帖最后由 kaixuan0808 于 2018-12-28 18:02 编辑

机床及相似的激光机、雕刻机等行业，因为定位精度要求高，存在预拉、位置补偿等概念；其余自动化行业等，因为定位精度低，不需要预拉等措施。

1. 为了防止热变形，提高刚性，到底是预拉还是预压？  预拉和预压有什么区别？
为了防止热变形，使用的是预拉伸。为了消除丝杠和螺母之间的间隙（即轴向间隙），使用的是预压。
预拉和预压是完全不同的概念，为了不同的目的，使用不同的方式。

2 见图片里面的说法。由于轴向间隙，产生空回误差，所以需要调隙。
2.1 我就不明白了，丝杆传动怎么样才能准确没有误差？有轴向间隙为什么不可以？消除了轴向间隙丝杆传动就准确了？不消除间隙就不准确？
消除轴向间隙是预压。
你可以这样理解，实际制造与理论计算始终有差距，零对零的配合公差是不存在的，丝杠和螺母之间必定存在间隙。
螺母滚珠在丝杠槽内滚动，因为有间隙存在，当丝杠螺母运行到丝杠一端需要反向时，这时就存在了反向间隙。
因为反向间隙，数控系统认为机床移动了，实际机床没动，定位就不准确了。

2.2  预压也好，预拉也罢，是不是改变了丝杆的导程？？这样在一定的温度范围内，丝杆的轴长（导程）就不会变，最终传动的机械距离就不会变，
是这个原理吗？
预压对导程没影响。
预拉使得丝杠伸长，可以说略微加大了丝杠的导程（但数值很小很小）。丝杠在已经预拉伸变长的情况下，这时机器运转产生的温升对丝杠长度的影响就会大大减小。使得机床的定位更为准确。

2.3 实际传动的时候用伺服或者步进电机。机械移动的距离对应的就是丝杆转动的圈数。如果你导程因为温升或者预拉预压改变了，那么软件计算出来的旋转圈数（伺服是编码器反馈回来圈数），对应的距离就不再是你设定的距离。是这个原理吗？  所以我们一定要控制住丝杠的导程。
现在机床都使用伺服电机，预拉影响实际移动的距离，这时数控系统可以设置进行补偿。与丝杠的导程没有任何关系。

3. 两种情况：
3.1丝杆导程不变，但丝杠有轴向间隙（，滚珠和滚道间隙，轴承，安装的因素）。这种情况你搞预拉和预压，消除间隙，必然会影响丝杆导程，这个时候，设定的机械位移，电气控制怎么能控制的准？（电气一定会问你要丝杆导程值）
3.2  温升带来的变形。预拉或预压后可以抵消。但这个时候你告诉电气的丝杆导程是样本上的标准导程还是预拉预压后的丝杆导程呢
如果你读懂了上面所说的意思，并且了解了数控系统对机床定位的补偿功能，你可以知道该问题的答案。

未来第一站 · 发表于 2018-12-28 21:36:20

楼主主要是吧丝杠螺母副的消隙结构与丝杠传动机构的预紧混淆了。

破碎重组 · 发表于 2018-12-28 21:53:21

|kaixuan0808发表于 12-28 17:59 本帖最后由 kaixuan0808 于 2018-12-28 18:02 编辑 0 K4 E/ D% A* a6 t
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机床及相似的激光机、雕刻机等行业，因为定位精度要求高，存在预拉、位置补偿等概念；其余自动化行业等，因为定位精度低，不需要预拉等措施。 
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3 i1 X/ M1 D6 Y& P( I" s 1. 为了防止热变形，提高刚性，到底是预拉还是预压？ 预拉和预压有什么区别？ 8 p& \) d7 |# N: g" n( q* g8 S
为了防止热变形，使用的是预拉伸。 为了消除丝杠和螺母之间的间隙（即轴向间隙），使用的是预压。 0 r# }0 D2 _6 [- \0 M
预拉和预压是完全不同的概念，为了不同的目的，使用不同的方式。 
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2 见图片里面的说法。由于轴向间隙，产生空回误差，所以需要调隙。 
6 g4 G% S1 p0 `. R5 T6 l3 d2 K 2.1 我就不明白了，丝杆传动怎么样才能准确没有误差？有轴向间隙为什么不可以？消除了轴向间隙丝杆传动就准确了？不消除间隙就不准确？ 0 q& s+ |& o9 v8 p
消除轴向间隙是预压。 2 ?- Z" c+ [) X$ j
你可以这样理解，实际制造与理论计算始终有差距，零对零的配合公差是不存在的，丝杠和螺母之间必定存在间隙。 
/ [6 W; [% O" b! m螺母滚珠在丝杠槽内滚动，因为有间隙存在，当丝杠螺母运行到丝杠一端需要反向时，这时就存在了反向间隙。 
" K5 R* x4 r/ A: e* S9 B因为反向间隙，数控系统认为机床移动了，实际机床没动，定位就不准确了。 : V; |6 t5 i' u% r ~
 
5 M% ]5 {7 @% f( o# n4 n* g, O1 O2.2 预压也好，预拉也罢，是不是改变了丝杆的导程？？这样在一定的温度范围内，丝杆的轴长（导程）就不会变，最终传动的机械距离就不会变， & k, M1 r8 H. X1 }" v
是这个原理吗？ 
9 y6 V; E( G1 A/ X8 z1 ]预压对导程没影响。 
) J- ^. N# I- d) \/ H预拉使得丝杠伸长，可以说略微加大了丝杠的导程（但数值很小很小）。丝杠在已经预拉伸变长的情况下，这时机器运转产生的温升对丝杠长度的影响就会大大减小。使得机床的定位更为准确。 
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$ ~$ x" A) {/ u: D$ x+ D2.3 实际传动的时候用伺服或者步进电机。机械移动的距离对应的就是丝杆转动的圈数。如果你导程因为温升或者预拉预压改变了，那么软件计算出来的旋转圈数（伺服是编码器反馈回来圈数），对应的距离就不再是你设定的距离。是这个原理吗？ 所以我们一定要控制住丝杠的导程。 2 \% M& t% J# Y! `
现在机床都使用伺服电机，预拉影响实际移动的距离，这时数控系统可以设置进行补偿。与丝杠的导程没有任何关系。 g" r0 W1 i4 {5 l' o( p7 O3 {
 
: P9 Y3 D+ b! m% w6 O+ V3. 两种情况： 
6 x4 x ?3 j6 g: f5 L, r3.1丝杆导程不变，但丝杠有轴向间隙（，滚珠和滚道间隙，轴承，安装的因素）。这种情况你搞预拉和预压，消除间隙，必然会影响丝杆导程，这个时候，设定的机械位移，电气控制怎么能控制的准？（电气一定会问你要丝杆导程值） 
4 U! S/ I' N) K; I9 m. ]6 J' c; I3.2 温升带来的变形。预拉或预压后可以抵消。但这个时候你告诉电气的丝杆导程是样本上的标准导程还是预拉预压后的丝杆导程呢 
. @# z, A9 z; m' v7 X如果你读懂了上面所说的意思，并且了解了数控系统对机床定位的补偿功能，你可以知道该问题的答案。 
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大神我服你了，你的解答招招致命，切中要害

晓昀 · 发表于 2018-12-28 23:17:04

先收藏了，明天静下心看看。

风刃 · 发表于 2018-12-29 08:39:34

首先，做机械的，认真学过机械的，或者是学过千分卡游标卡尺的，都知道误差是不可以消除的，测量和实际是存在误差的，一切手段只能说是减小误差
第二，楼主锁贴的图都是说丝杠制造厂家丝杠本身消隙，通过这些手段来减小丝杠与螺母间的传动间隙，提高丝杠本身的传动精度，比如重复定位精度，反向间隙等等，这些和大家所说的丝杠预拉与预压概念没有直接关系
第三，丝杠副运动后会发热，材料都有热变形特性，一般设计适合应用一端固定一端轴向游动，既能解决了过定位问题又能让丝杠热变形自由伸长。
一根细长丝杠仍然是一端固定一端轴向游动，如果没有预拉，可能会产生径向刚度不够，发生变形肯定对传动不利。预拉变形后由于应力存在，可以减小部分热变形的。对于短粗的丝杠，采用预压也可以减少安装间隙，这种安装方式我倒是很少见的，都是因为应力存在而预变形了，减小了热变形。
第四，丝杠导程都有本身固有精度，预拉预压变形都是很小的变形，而且很多控制也是相对位置控制，一般应用半闭环控制（伺服电机编码器）足够了，在要求很高的领域，是需要配备闭环控制的，比如行程方向加光栅尺，在工件上直接加仪表等终端测量，在实际行程上测量，才算是真的闭环控制，才代表设备的最高精度。

kaixuan0808 · 发表于 2018-12-29 08:56:13

风刃发表于 2018-12-29 08:39
: j5 p1 C4 Y) ^4 `首先，做机械的，认真学过机械的，或者是学过千分卡游标卡尺的，都知道误差是不可以消除的，测量和实际是存 ...

我理解的预拉和预压和你有些不一样，建议可找本THK或NSK或HIWIN的丝杠手册看看。
预拉是对丝杠的预拉伸，预压是为消除间隙的预紧。

风刃 · 发表于 2018-12-29 09:05:38

kaixuan0808 发表于 2018-12-29 08:56
$ p2 O/ ]; i% c( b$ n6 Z我理解的预拉和预压和你有些不一样，建议可找本THK或NSK或HIWIN的丝杠手册看看。# O3 W1 M/ L9 a, M6 }3 S
预拉是对丝杠的预拉伸 ...

很好理解，一种是丝杠安装使用的精度手段
一种丝杠制造本身的消隙，这个就不能简单用预压来说，楼主已经贴出来就有几种方式。一般机床上用比较多是双螺母垫片调整消除间隙，但是THK供国内是没这种的，比较遗憾

金卯刀-劉 · 发表于 2018-12-29 09:09:06

目前滚珠丝杆厂家调整间隙基本不用这些方法，就是硬干——量尺寸定做滚珠，寿命包1年（(⊙﹏⊙)b）

kaixuan0808 · 发表于 2018-12-29 09:12:23

金卯刀-劉发表于 2018-12-29 09:092 Q* u- P6 m6 b9 A* ?! G& L
目前滚珠丝杆厂家调整间隙基本不用这些方法，就是硬干——量尺寸定做滚珠，寿命包1年（(⊙﹏⊙)b）

机床上的滚珠丝杠调整间隙都用上述方式。
接触过的NSK,THK,HIWIN,PMI都如此。

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