滚珠丝杠副的循环方式有内循环(以圆形反向器和椭圆形反向器为代表)和外循环(以插管为代表)两种。这两种结构也是最常用的结构。这两种结构性能没有本质区别,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。
滚珠在循环过程中,始终与丝杠表面保持接触的循环,叫做内循环。内循环结构的优点是:滚珠丝杠螺母的外形尺寸较小,反向器固定牢靠、刚性好且不易磨损;滚珠丝杠的反向通道短,滚珠数目少,流畅性好,摩擦损失小,传动效率高。其缺点是不能做成多头螺纹的滚珠丝杠副,反向器的回珠槽是三坐标空间曲面,加工较复杂。
滚珠丝杠导程也称螺距,即螺杆每旋转一周螺母直线运动的距离,常见导程有1、2、4、6、8、10、16、20、25、32、40,中小导程现货产品一般只有5、10,大导程一般有1616、2020、2525、3232、4040(4位数前两位指直径,后两位指导程),其规格多数厂家见单生产。导程与直线速度有关,在输入转速一定的情况下,导程越大速度越快。
滚珠丝杠公称直径即丝杠的外径,常见规格有12、14、16、20、25、32、40、50、63、80、100、120,不过请注意,这些规格中,各厂家一般只备16~50的货,也就是说,其直径大部分都是期货(见单生产,货期大约在30~60天之间,日系产品大约是2~2.5个月,欧美产品大约是3~4个月)。公称直径和负载基本成正比,直径越大的负载越大,具体数值可以查阅厂家产品样本。这里只说明两个概念:动额定负荷与静额定负荷,前者指运动状态下的额定轴向负载,后者是指静止状态下的额定轴向负载。设计时参考前者即可。需要注意的是,额定负荷并非最大负荷,实际负荷与额定负荷的比值越小,丝杠的理论寿命越高。推荐:直径尽量选16~63。
外直径(大径):丝杆的外直径又叫大径,与螺纹牙顶相重合的假想圆柱直面,一般称为公称直径。
内直径(小径):内直径与螺纹牙低相重合的假想圆柱直径,在强度计算中作危险剖面的计算直径。
中径:丝杆的中径是指在轴向剖面内牙厚与牙间宽相等处的假想圆柱直径,近似等于螺纹的平均直径。
导程:在同一螺旋线上相邻两牙在中径圆柱面的母线上的对应两点之间的轴承距离称为滚珠丝杆的导程。
根据容许方向负荷方式确定滚珠丝杆直径,由已知的丝杆承受力等于活塞所受力,也就是公式p=F=18430N=1880.61kgf(1kgf=9.8N),由公式,其中σ表示是容许拉伸压缩应力(kgf/mm?),A为螺杆轴牙低直径横面积(mm?),为螺杆轴牙低的计算直径。因此由这些公式可计算出丝杆直径。