滾珠螺桿選型先確認使用條件、精度等級、導程與初步軸徑，再依支撐方式驗算臨界轉速、容許軸向負荷與壽命；任一項不符合，就調整軸徑、導程或支撐配置後重新驗算。支撐方式不是最後才補上的項目，因為行程決定軸長，軸長決定臨界轉速，臨界轉速要靠軸徑和支撐方式去補，軸徑又回頭影響 DN 值與慣量；一開始就問「1 m 的絲桿直徑多少」，等於跳過了這些條件的來源。NSK 型錄的流程也是先定基本條件，再逐項驗證；本文是總覽，每個面向只講判斷依據和取捨，推導細節連到對應文章。

滾珠螺桿選型流程總覽

順序要決定或驗證的事判斷依據詳細文章
1使用條件負荷、速度、行程、精度、壽命本文
2精度等級與軸向間隙定位精度、重複精度精度等級、滾珠螺桿背隙怎麼量？來源與消除方法
3導程與軸徑馬達最高轉速、快速進給速度轉速計算
4螺帽型式與預壓空間、剛性、溫升螺帽型式、預壓
5安全檢查靜態負荷、允許轉速、壽命滾珠螺桿壽命怎麼算：軸向負荷、Ca 與計算實例
6支撐方式兩端固定、固定－簡支滾珠螺桿支撐方式怎麼選：TAC 軸承配對與預壓、軸承箱
7熱、剛性、扭矩、潤滑溫升、系統剛性、馬達容量單軸模組、滾珠螺桿潤滑指南：油脂選擇、K1 與補脂週期

第一步：把使用條件寫下來

NSK 型錄把使用條件列成負荷、速度、行程、精度、壽命和環境。實務上建議至少寫出下面幾項再開始選：

  • 安裝方向（水平或垂直）與移動質量，決定軸向負荷
  • 最高進給速度與馬達最高轉速，決定導程下限
  • 有效行程，決定軸長
  • 要求的定位精度、重複精度，決定精度等級與預壓
  • 目標壽命與每日運轉時間
  • 環境（無塵、粉塵、切削液），影響密封與潤滑

這些條件常會互相衝突：精度高要預壓，預壓大則溫升高、壽命短。NSK 型錄也直接說這些因素經常互相拉扯，建議多面向評估。所以第一步要先分清楚「必須滿足」和「可以妥協」的項目。

精度等級與軸向間隙

精度等級要從定位精度反推，不宜一律往高選。NSK 型錄的應用對照：直角座標機器人多落在 C5 到 Ct10，加工中心是 C1 到 C5。精度越高，加工與檢驗成本越高，軸長的製造能力也越受限。轉造與研磨兩種製法的差別，見轉造 vs 研磨滾珠螺桿。

型錄有一個很實用的例題：行程 1,000 mm，螺紋長度 = 行程 + 螺帽長 + 餘裕 = 1,000 + 193 + 100 = 1,293，進位為 1,300 mm，要求定位精度 ±0.035 mm / 1,000 mm。查表，這個長度區間 C5 的行程公差是 ±0.054，不符合；C3 是 ±0.029，符合。結論是需要 C3。重點在於精度要求要換算到「螺紋長度」那一段去比，而且 C5 的數字看起來只差一級，實際公差差了將近一倍。

軸向間隙則另外決定。例題中要求重複精度 ±0.005 mm、解析度 0.005 mm / 脈衝，結論是軸向間隙需 0.005 mm 以下，要採用軸向間隙為零的預壓配置。導程精度與軸向間隙是兩項分開的要求：前段的定位精度已決定要用 C3，這裡再加上零軸向間隙，實際型號必須同時符合兩項。背隙與預壓的關係見滾珠螺桿背隙怎麼量？來源與消除方法。

導程與軸徑：由轉速反推

導程先由馬達最高轉速與快速進給速度反推：l ≥ Vmax / Nmax。NSK 型錄例題一：Vmax = 60 m/min、Nmax = 3,000 min⁻¹，導程至少 20 mm。例題二：Vmax = 15,000 mm/min、Nmax = 2,000 min⁻¹，導程下限 7.5 mm，考慮控制解析度後取 8 或 10 mm。

軸徑依用途取捨：

  • 搬運、對剛性不敏感：選符合導程的最小軸徑。型錄例題一就是這樣，導程 20 mm 以上的標準品軸徑落在 15 到 32 mm，取最小的 15 mm。
  • 工具機進給軸、重視剛性：選偏大的軸徑。例題二在 32 到 50 mm 的範圍內挑。

導程越大，同轉速下進給越快，但推力和解析度吃虧；導程小則解析度好，轉速需求較高。導程和軸徑暫定後，要回頭用臨界轉速與 DN 值核對，算法和實例見導程與轉速計算。

螺帽型式與預壓

螺帽有法蘭型、圓筒型等外形，選擇看安裝空間：圓形截面的螺帽可以直接插入圓孔，管式循環的螺帽外徑小，但循環管會突出，殼體要預留凹槽。法蘭、圓筒與雙螺帽怎麼選，見螺帽型式。

預壓的取捨是剛性對摩擦與溫升。NSK 的建議：預壓量約為最大軸向負荷的 1/3，但上限以不超過 Ca 的 8% 為準。型錄另依用途列了建議範圍：搬運與機器人類用軸向間隙或 0.01 Ca 以下，半導體等高精度定位 0.01–0.03 Ca，中高速切削的工具機 0.03–0.05 Ca，要求高剛性的中低速設備 0.05–0.07 Ca。型錄指出，外力約為預壓的 3 倍時，有預壓螺帽的變形量約為無預壓的一半。另外預壓螺桿的起動扭矩是動態扭矩的 2 到 2.5 倍，選馬達時不要漏掉。預壓方式與剛性取捨見預壓完全指南。

三道安全檢查

軸徑與導程暫定後，型錄要求驗三件事：

  • 靜態負荷：挫曲、拉壓降伏、接觸點永久變形，取最小值。細長螺桿多半是挫曲先到頂。
  • 允許轉速：臨界轉速與 DN 值取小。臨界轉速隨支撐間距平方衰減，長行程最容易卡在這。
  • 壽命：用額定動負荷 Ca 算疲勞壽命，負荷加倍壽命只剩八分之一。

三項都要過，缺一不可。靜態與壽命的完整算法見滾珠螺桿壽命怎麼算：軸向負荷、Ca 與計算實例。這三項沒過關時，先調整軸徑與支撐，精度等級和這三項無關，升級也救不回來。

支撐方式：長度與轉速決定

支撐方式直接改變臨界轉速和挫曲負荷。NSK 型錄的係數：臨界轉速 f，固定－固定 21.9、固定－簡支 15.1；挫曲 m，固定－固定 19.9、固定－簡支 10.0。同樣的軸徑和長度，兩端固定的允許轉速約是固定－簡支的 1.45 倍，挫曲負荷約 2 倍。

取捨在安裝與熱伸長。鋼的熱膨脹約每公尺每度 12 µm，兩端固定時軸受熱無處可伸，型錄建議以預拉伸吸收，預拉量約相當於 2 到 3 度的溫升。判斷原則：行程短、轉速不高、負荷小，固定－簡支夠用，好安裝也便宜；行程長、轉速高或負荷大，才上兩端固定，並接受較高的安裝要求。固定端需要配對的止推斜角軸承，見滾珠螺桿支撐方式怎麼選：TAC 軸承配對與預壓。

標準軸端對應的支撐座是 NSK 的 WBK 系列，例如軸徑 8、10 mm 對應 WBK08-01A，怎麼選見軸承箱 WBK 選型。

熱、剛性、扭矩

這三項是 NSK 流程裡最後核對的項目。

熱：伸長量 ΔL = 12.0×10⁻⁶ × 溫升 × 軸長。螺桿長 1 m、升溫 3 度，伸長約 36 µm，對 C3 等級的行程公差已有影響。對策有避免過度預壓、選對潤滑、預拉伸、補償量與閉迴路控制，高速高精度場合可用中空軸冷卻。

剛性：系統剛性是螺桿軸、螺帽、支撐軸承和安裝座的串聯，1/KT = 1/KS + 1/KN + 1/KB + 1/KH，最軟的那一項決定整體。只加粗螺桿而軸承座剛性不足，效果有限。

扭矩：一般驅動扭矩 Ta = Fa × l / (2π × η)，Ta 單位 N·cm、Fa 為軸向負荷（N）、l 為導程（cm），效率 η 取 0.9 到 0.95，另加預壓的拖曳扭矩與軸承摩擦。

螺桿要和線性滑軌（線軌、線性導軌）一起搭成單軸模組，剛性與精度要整體考慮，見單軸模組設計要點與線性滑軌選型指南。NSK 滑塊可看 NH15AN。

潤滑與維護

螺帽內的潤滑劑會隨行程逐漸排出，使用環境也會讓潤滑劑混入雜質，NSK 型錄要求定期補充。無塵、真空或長期免維護的場合，潤滑單元值得評估，見滾珠螺桿潤滑指南：油脂選擇、K1 與補脂週期。上線後出現噪音、溫升或背隙變大，見失效排查。

標準品或客製

NSK 的建議是先看標準品能否滿足，因為標準品的供貨與價格較有利。標準品有規定的軸徑、導程與行程組合，例如軸徑 15 mm、導程 20 mm 的標準品行程可到 700 mm。超出組合，例如型錄選型例題中要求 C3、而標準品沒有這個等級，或軸長超長，就走客製。

製造能力也有上限，與精度等級連動：軸徑 40 mm 的螺桿，C0 最長 2,000 mm，C3 到 3,400 mm，C5 到 3,800 mm；軸徑 20 mm 則是 C0 850 mm、C3 1,400 mm、C5 1,900 mm。長行程又要高精度時，軸長常是第一個碰到的限制。客製需求怎麼盤點，見滾珠螺桿客製化指南：詢價規格、軸端加工與影響交期的因素。

把流程串起來：一個完整例子

用 NSK 型錄的第二個選型例題走一遍：工作台快速進給 15 m/min，馬達最高 2,000 min⁻¹，行程 1,000 mm，要求 C3 精度，重視剛性。

  1. 導程 ≥ 15,000 / 2,000 = 7.5 mm，取 10 mm（轉速 1,500 min⁻¹）。
  2. 重視剛性，軸徑選偏大的 32 到 50 mm 範圍；因 C3 標準品沒有，改走以標準品為基礎的客製。
  3. 例題最後選 ZFT4010-10（軸徑 40 mm，牙底徑 34.4 mm），支撐間距 1,300 mm、兩端固定。型錄驗臨界轉速時，L 取螺帽走到行程端時的長度 1,200 mm：臨界轉速 = 21.9 × 34.4 / 1,200² × 10⁷ ≈ 5,230 min⁻¹，遠高於 1,500；保守一點直接拿 1,300 mm 算，也還有約 4,458 min⁻¹。DN 值 = 40 × 1,500 = 60,000，低於管式循環的 70,000。
  4. 目標壽命 20,000 h，算出導程 10 mm 需要 Ca 約 31,100 N 以上；ZFT4010-10 的 Ca 為 61,200 N，型錄算得壽命約 152,000 h，有很大餘裕。

轉速兩項都有餘裕，意味著這個軸徑對轉速而言偏保守，選它是為了剛性。這就是取捨：把轉速餘裕換成剛性與壽命。如果現場反而卡在轉速，就得反過來，縮短支撐間距或換較小軸徑，剛性要跟著重新評估。

材質與環境

NSK 標準螺桿軸與螺帽的硬度為 HRC 58 以上。環境有腐蝕或特殊要求時，不鏽鋼材質（SUS440C、SUS630）與表面處理可依需求評估，供應範圍請洽詢，不同尺寸與系列能否對應需另行確認。粉塵多、有切削液的場合要看密封與防塵，這部分連同潤滑方式請在詢價時一併說明。

常見選型錯誤

  • 先選軸徑再想導程：導程由轉速與進給決定，順序顛倒會反覆修改。
  • 只算等速負荷：要確認加減速、外部負載等各種工況下的最大軸向負荷，用於靜態與挫曲檢查；疲勞壽命則依各運轉階段的負荷與轉速計算平均負荷。
  • 預壓越大越好：預壓過大，溫升與摩擦升高，壽命縮短。
  • 精度等級一律往高選：精度每升一級，成本與可製作長度都受影響，要以定位精度反推。
  • 忘了螺紋長度不等於行程：螺紋長度還要加螺帽長與餘裕。

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條件整理好之後，可以直接透過詢價表單送出，我們依條件回覆建議型號與配置。拿順是 NSK 台灣代理，也可先看 NSK 螺桿列表、PSS1520N1D0879。

選型流程出自 NSK 型錄 Precision Machine Components（E3162）的 B 篇：選型流程 B17、製造長度 B25、精度與熱膨脹 B39–B40、靜態負荷 B44–B46、轉速 B47–B50、壽命 B53–B55、預壓 B56 與 B61、選型例題 B87–B96。