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米思米案例库

案例No.0005
案例名称: 大行程　高精度X-Y滑台

滚珠丝杠用挡块

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在此事例中所使用的米思米型号
BSTS1022

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装置总成 案例No_CAD形状 No0005_ASSY
单个零件 案例No_CAD形状_米思米型号 No0005_PARTS_BSSC1505-500

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  3. 要求指定SolidWorks文件的保存地址时，指定保存地址。
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选型依据

超程对策

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可选的尺寸

■滚珠丝杠用挡块（薄壁型）

材质 硬度 适用的精密滚珠丝杠直径 挡块板厚 丝杠轴中心高度
乙醚类聚氨酯 肖氏A90 φ12 15 17
φ15 18 22, 25

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滚珠丝杠

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选型依据

需要中等精度

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风险信息

注意与直线导轨的平行度

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可选的尺寸

■滚珠丝杠（紧凑型螺帽）

丝杠轴 螺帽
材质 硬度 表面处理 丝杠直径 导程 全长 材质 硬度 表面处理
S55C 高频淬火
56～62HRC		 - φ12 4 150-800 SCM420H 渗碳淬火
58～62HRC		 -
φ15 5 150-1200
φ15 10 200-2000

■紧凑型螺帽的特长

  • ・螺帽外径减小。
  • ・可降低直线运动机构的高度。
  • ・行程增大。

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选型步骤

■滚珠丝杠的选型步骤

决定使用条件
（移动物体的重量、进给速度、运行模式、丝杠轴转速、安装姿势（水平或垂直）、寿命时间、定位精度）

　　↓

预选滚珠丝杠的规格
（根据使用条件，预选出滚珠丝杠的精度等级（C3～C10）、丝杠轴径、导程、丝杠轴全长。）

　　↓

确认基本安全性
  • ●容许轴向负载
  • ●容许转速
  • ●寿命

　　↓

根据性能要求进行研讨討
  • ●丝杠轴的刚性
  • ●温度引起的寿命变化

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精度信息

■滚珠丝杠的精度

滚珠丝杠的精度

精度等级：C10

丝杠轴径 导程 轴向间隙 螺旋方向 螺帽嵌入公差 （1）（2） (3) （4）（5）
跳动公差
（最大）		 跳动公差
（最大）		 垂直度公差
（最大）
φ12 4 0.05以下 右 -0.007/-0.020 0.04 0.04 0.01
φ15 5、10 0.10以下 -0.009/-0.025
丝杠轴径 导程 (8)跳动公差（最大）／丝杠轴全长
-125 126-200 201-315 316-400 401-500 501-630 631-800 801-1000 1001-1250 1251-
φ12 4 - 0.12 0.16 0.21 0.27 0.27 0.35 - - -
φ15 5、10 - 0.11 0.13 0.16 0.2 0.25 0.32 0.42 0.55 0.73

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速度·负载(负载信息)

■滚珠丝杠的额定负载

丝杠轴径 导程 基本额定负载
C（动）ｋN C0（静）ｋN
φ12 4 2.79 5.27
φ15 5 4.14 7.06
φ15 10 4.25 7.45

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技术计算

■滚珠丝杠的寿命计算

滚珠丝杠的寿命时间可通过以下公式计算。

滚珠丝杠的寿命计算
  • C：基本动额定负载（N）
  • Pm：轴向平均负载（N）
  • Nm：平均转速（min-1）
  • fw：运行系数
  • 　　无冲击的静态运行 fw＝1.0～1.2
  • 　　正常运行　　　　　　 fw＝1.2～1.5
  • 　　伴随有冲击的运动　　　　　 fw＝1.5～2.0

－基本动态额定负载的定义－
基本动额定负载是指使一组相同的滚珠丝杠运转时，其中90％未发生剥落，旋转寿命达到100万次（106）时的轴向负载。

轴向平均负载、平均转速的计算
需依据运行模式进行计算。
虽然正确求取这运行模式、负载等条件非常困难，但可按寿命与负载大小的3次方成反比的关系，尽量正确求取，扩大滚珠丝杠的选择范围。

运行模式示例- (T1+T2+T3=100%)

运行模式 运行模式 转速 时间比例
A P1N N1min-1 ｔ1％
B P2N N2min-1 ｔ2％
C P3N N1min-1 ｔ3％

-计算公式-

计算公式

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直线导轨

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在此事例中所使用的米思米型号
SV2R-MX28-640-WC

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选型依据

直進精度要

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风险信息

需要进行二轴平行调整、防止导轨偏移

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可选的尺寸

■直线导轨（中负载用・普通间隙・双滑块・带润滑装置・标准滑块）

材质 硬度 总高度 滑轨长度
碳素钢（SCM等合金钢） 58HRC～ 24 160-1480
28 220-1960
33 220-1960

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选型步骤

■直线导轨的选型步骤

决定使用条件
（移动物体的重量、进给速度、运行模式、寿命时间）

　　↓

预选直线导轨的规格
（根据使用条件，预选出直线导轨的负载类型、总高、导轨长度。）

　　↓

确认基本安全性
  • ●容许负载
  • ●寿命
  • ●预压负载

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精度信息

■预压与精度基准(中负载用・普通间隙・普通级)

预压与精度基准

(μm）

H的尺寸容差 ±100
H的配合误差 20
W2的尺寸容差 ±100
W2的配合误差 h34・28 20
h43 30

(μm）

  滑轨长度
-250 251-400 401-500 501-630 631-800 801-1000 1001-1250 1251-1600 1601-2000
移动平行度 7 12 14 18 21 23 25 27 28.5

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速度·负载(负载信息)

■直线导轨的额定负载(中负载用・普通间隙・普通级)

总高度 基本额定负载 静态容许力矩
C（动）ｋN C0（静）ｋN "MA・MB
N・m		 "Mc
N・m
24 5.0 8.23 33 57
28 7.2 12.1 58 135
33 11.7 19.6 109 225

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技术计算

■直线导轨的寿命计算

●寿命

直线导轨在承受负载并进行直线往复运动时，由于重复应力经常作用于滚动体（钢珠）或滚动面（滑轨）上，因此会出现被称为材料疲劳性剥落的鳞状损伤。发生这一最初剥落之前的总移动距离被称作直线导轨的寿命。

●额定寿命

额定寿命是指在相同条件下，分别使一群相同的直线导轨移动时，其中90％不发生剥落而达到的总行走距离。额定寿命可根据基本动态额定负载与施加在直线导轨上的负载按下列公式求出。

实际使用直线导轨时，首先应进行负载计算。要通过计算求出直线往复运动中的负载并不容易，因为运动过程中存在振动或冲击，并且还要充分考虑振动或冲击相对于直线导轨的分布状况。

  • L： 额定寿命(km)
  • fH： 硬度系数（参见图-1）
  • fT： 温度系数（参见图-2）
  • fC： 接触系数（参见表-1）
  • fW： 负载系数（参见表-2）
  • C： 基本动额定负载（N）
  • P： 作用负载（N）

●硬度系数（fH）

使用直线导轨时，即使是滚珠接触的轴也必须具有充分的硬度。如果达不到适当的硬度，容许负载将减小，从而缩短使用寿命。
请用硬度系数补偿额定寿命。
硬度系数

●温度系数（fT）

如果直线导轨的温度超过100℃，直线导轨与轴的硬度就会下降，容许负载会减小到低于常温使用时的负载，寿命也随之缩短。
请用温度系数补偿额定寿命。
＊请在各产品页码的耐热温度范围内使用直线导轨。
温度系数

●接触系数（fC）

实际使用直线导轨时，通常在1个轴上使用2个以上的直线导轨。在这种情况下，施加在各直线导轨上的负载因加工精度而异，不会成为均衡负载。其结果，每个直线导轨的容许负载会因每个轴上的直线导轨数量而异。
请用表-1的接触系数补偿额定寿命。

表-1.接触系数
1根轴上组装的轴承数量接触系数fc

1 1.00
2 0.81
3 0.72
4 0.66
5 0.61

●负载系数（fW）

计算作用于直线导轨的负载时，除了物体的重量之外，还必须正确地求出运动速度所产生的惯性力或力矩负载以及它们与时间的变化关系等。但在往复运动中，除了经常重复起动与停止之外，还要考虑到振动、冲击等因素，很难进行正确的计算。
因此，可使用表-2所示的负载系数以简化寿命计算。

表-2.负载系数

使用条件 fw
没有外部冲击与振动，速度也较慢时 15m/min以下 1.0-1.5
没有特别明显的冲击与振动，速度为中速时 60m/min以下 1.5-20
有外部冲击与振动，速度为高速时 60m/min以上 2.0-3.5

●作用负载P的计算方法

在滑块单体上施加力矩负载时，根据以下计算公式将力矩负载换算为作用负载。
  • P : 作用负载(N)
  • F : 向下负载(N)
  • Co : 静态额定负载(N)
  • MA: 静态容许力矩上下摆动方向(N.m)
  • MC: 静态容许力矩滚动方向(N.m)
  • Lp : 上下摆动方向的负载点距离(m)
  • Lr : 滚动方向的负载点距离(m)

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设计理念1：灵活使用外购品以降低成本

安装直线导轨时，灵活使用外购的高度调节块，可减少设计工时。
灵活将外购的滚珠丝杠和滚珠丝杠用支架组件当作标准件使用，可减少设计工时。

※在上述案例设备示意图中，米思米零件表中刊载的产品用蓝色标示（详细介绍的主要零件为深蓝色）。
有预想的工件时用黄色标示。

特点

  • 中负载、中低速型X-Y滑台组件示例。
  • 大多构件都由外购零件构成。

设计要点

  • 选用滚珠丝杠、直线导轨时，应探讨以下条件后再决定。
  • 设定使用条件
    （动作速度、行程、负载、安装空间、安装姿势、使用频率、精度、工作环境、强度、寿命等）⇒技术计算
    1. 滚珠丝杠的选型
    2. 驱动马达扭矩的计算
  • 根据上述结果，进行其他设备（丝杠支座组件、高度调整块）的详细选型。
  • 駆进行驱动马达的计算，选择设备（链轴器）。

    ■适用于伺服马达的联轴器

    Type SCXW SCXWK
    SCPW SCPS    		 CPAWN
    CPAHN    		 CPSW_ _ CPSW_
    CPSH_ _ CPSH_    		 MCSLC_ _
    MCSSC_ _    		 CPDW CPDT
    外观照片
    零背隙 ○ ○ ○ ○ ○
    高扭转刚性 ◎ ◎ ◎ ○ △
    高扭矩 ◎ ○ ◎ ○ △
    容许偏角 双衬型 ○ △ △ ◎ ○
    单衬型 ○ △ △ △ △
    許容偏心 双衬型 ○ △ △ △ △
    单衬型 × × × × ×
    惯性力矩 ○ ○ △ ○ ○
    电绝缘性 × × × × △
  • 还需要降低成本时，请同时探讨多种外购品的规格，设计最佳的机构。

    ■零件的价格对比

    零件编号 名称 规格 型号 价格
    对比
    12
    13    		 直线导轨高度调整块 高精度型(宽度尺寸公差：±0.05) ABETA24-520-10 1
    ABETE24-520-10
    经济型(宽度尺寸公差：普通) ALGBE24-520　（2本） 0.49
    7 支座组件固定侧-1 固定侧矮型(轴高=36) BSV10S 1
    固定侧经济型(轴高=43) BSWE10S 0.8
  • 由于活动部有电线，因此在布线、保护电线（安装电缆保护链）时也需要注意。
  • リ直线导轨的安装面精度差时，会发生滑动不畅等现象，因此应注意零件的精度和刚性。
  • 机构的结构复杂时，还需要考虑维护性（考虑加油）。

    为了方便加注润滑脂，在滚珠丝杠上配备弯管型注油嘴，在直线导轨上配备朝外的注油嘴。

  • 还需要考虑活动部的安全措施(滚珠丝杠护罩等)。请根据需要安装行程用原点传感器、±限位传感器等。

    调整等时，为了防止设备因超程而损坏，使用聚氨酯挡块。

  • 需要注意直线导轨和滚珠丝杠的安装精度（平行度）。(否则会缩短滚珠丝杠的适用寿命)

米思米零件表

  • 下载米思米零件表（CSV）
  • 确认案例中的零件位置
  • 下载CAD数据(选择单个零件)

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    No. 零件名称 下载CAD数据(选择单个零件)
    2D/DXF(V12)
    		3D/STEP(AP203)
    		3D/SolidWorks®<=2012
    1 滚珠丝杠用挡块-1
    2 滚珠丝杠-1
    3 直线导轨-1
    4 直线导轨高度调整块-1
    5 直线导轨高度调整块-2
    6 联轴器-1
    7 支座组件固定侧-1
    8 支座组件支持侧-1
    9 滚珠丝杠螺帽BKT
    10 滚珠丝杠-2
    11 直线导轨-2
    12 线导轨高度调整块-3
    13 直线导轨高度调整块-4
    14 滚珠丝杠用挡块-2
    15 联轴器-2
    16 支座组件固定侧-2
    17 支座组件支持侧-2
    18 滚珠丝杠螺帽BKT

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    案例库
    CAD形状    		 案例库
    CAD文件名    		 具体案例
    (在案例No,5中，单个零件编号为
    BSSC1505-500时)
    装置总成 案例No_CAD形状 No0005_ASSY
    单个零件 案例No_CAD形状_米思米型号 No0005_PARTS_BSSC1505-500

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    关于SolidWorks的宏文件

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    (在案例No,5中，单个零件编号为
    BSSC1505-500时)
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    关于设备总成CAD数据的用途

    总装图为构想阶段的组装图，用于对构造进行说明。因此，详细的零件形状并非考虑了各种条件的形状。套用部分内容时，请变更为符合客户使用条件的规格。

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No. 零件名称 示意图 米思米型号 数量 参考价格
(単位:元)		 小计金额(単位:元)
米思米零件表刊载的合计金额 16495.25
参考交货期 2013-2014
FA工厂自动化用零件目录
1 滚珠丝杠用挡块-1 BSTS1022

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 2 149.13 298.26 9天 仅网页刊登
2 滚珠丝杠-1 BSSC1505-500

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 1 897.32 897.32 13天 499
3 直线导轨-1 SV2R-MX28-640-WC

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 2 1319.47 2638.94 13天 379
4 直线导轨高度调整块-1 ABETA28-640-15

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 1 1874.74 1874.74 13天 441
5 直线导轨高度调整块-2 ABETE28-640-15

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 1 1660.20 1660.20 13天 441
6 联轴器-1 CPDW32-10-11

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 1 345.00 345.00 11天 760
7 支座组件固定侧-1 BSV10S

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 1 600.26 600.26 9天 546
8 支座组件支持侧-1 BUV10

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 1 225.38 225.38 9天 546
9 滚珠丝杠螺帽BKT BNFA1510C-25

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 1 283.42 283.42 11天 550
10 滚珠丝杠-2 BSSC1204-455

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 1 915.77 915.77 13天 495
11 直线导轨-2 SV2R-MX24-520-WC

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 2 1148.86 2297.72 13天 379
12 线导轨高度调整块-3 ABETA24-520-10

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 1 1379.65 1379.65 13天 441
13 直线导轨高度调整块-4 ABETE24-520-10

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 1 1305.94 1305.94 13天 441
14 滚珠丝杠用挡块-2 BSTS8

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 2 122.73 245.46 9天 仅网页刊登
15 联轴器-2 CPDW25-8-8

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 1 279.00 279.00 1天 760
16 支座组件固定侧-2 BSV8S

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 1 747.75 747.75 1天 546
17 支座组件支持侧-2 BUV8

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 1 232.95 232.95 9天 546
18 滚珠丝杠螺帽BKT BNFA1204C-20

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 1 267.49 267.49 11天 550

关于米思米零件表

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※铝合金型材等部分产品未标出参考价格（也不保含在“米思米零件表刊载的总计金额”中）。确定实际设计中使用的型号后，请另行询价。

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