一、外循环滚珠丝杠的定义与结构

外循环滚珠丝杆（External Recirculation Ball Screw）通过外部导管（Return Tube）引导滚珠完成循环路径，滚珠在运动过程中会短暂脱离丝杠螺纹表面，形成开放式的循环系统。

• 核心结构：

  • 外部导管：安装在螺母外侧，将滚珠从螺纹终点导回起点，形成循环回路。

  • 滚珠路径：路径较长，滚珠需通过导管多次换向，摩擦阻力略高。

• 与内循环的对比：

  特性	外循环	内循环
  循环方式	外部导管循环	螺母内部反向器循环
  结构紧凑性	体积较大（需外置导管）	更紧凑，螺母直径小
  承载能力	更高（适合重载场景）	较低（受反向器强度限制）
  适用转速	中低速（DN值一般<6万）	较高（DN值可达7万~10万）
  精度稳定性	受导管变形影响，长期精度易波动	高（滚珠路径短，温升低）

二、外循环滚珠丝杠的优缺点

优点

1. 高承载能力：可布置更多滚珠，承受更大轴向载荷（典型承载范围10~50kN）。

2. 结构简单：导管设计易于加工，制造成本较低。

3. 维护便捷：导管可拆卸，便于清洁和更换滚珠。

4. 抗冲击性：适合重载、振动较大的工况（如冲压设备、工程机械）。

缺点

1. 体积较大：外置导管导致螺母尺寸增加，占用空间多。

2. 噪音与温升：滚珠路径长，摩擦阻力高，高速运行时噪音和温升明显。

3. 精度限制：导管变形可能影响长期精度（一般适用于C7/C10级）。

三、典型应用场景

1. 重工业设备：冲压机床、注塑机的合模机构，需承受高负载冲击。

2. 工程机械：盾构机的推进系统、起重机升降机构。

3. 自动化生产线：大型物料搬运设备（如汽车焊接线输送装置）。

4. 低成本场景：对精度要求不高的通用机械（如普通机床进给轴）。

四、选型关键参数

1. 额定动载荷（Ca）与静载荷（Coa）：

   • 需满足实际负载的1.2~1.5倍安全系数，外循环丝杠的Ca值通常高于内循环。

2. 导程选择：

   • 重载场景建议选择大导程（如10~20mm），以提高传动效率。

3. DN值限制：

   • 外循环DN值一般控制在5万以下（例如：丝杠直径32mm，转速≤1500rpm）。

4. 润滑方式：

   • 推荐油润滑（如ISO VG68润滑油），降低高速运行时的摩擦温升。

五、主流品牌与产品示例

六、选型注意事项

1. 导管防护：避免外部冲击或异物碰撞导管，否则易导致滚珠卡死。

2. 安装对中：需保证丝杠与导轨平行度（误差≤0.05mm/m），防止偏载磨损。

3. 润滑周期：油润滑需定期补充（建议每100km行程检查一次）。

4. 经济性权衡：

   • 轧制丝杠（精度C7/C10）成本低，适合普通机械；

   • 磨制丝杠（精度C5）适用于需兼顾精度与负载的场景。

总结

外循环滚珠丝杠凭借高承载、低成本、易维护的优势，广泛应用于重工业与通用机械领域，但需接受其体积大、精度较低的局限性。选型时需重点关注负载能力、导程、DN值，并优先选择轧制工艺降低成本。对于高精度需求场景，建议结合磨制丝杠或改用内循环结构。