En kugleskruesamling konverterer en motors roterende bevægelse til kontrolleret lineær bevægelse. Det er meget udbredt i CNC-maskiner, automationsudstyr, industrirobotter, målesystemer og andre maskiner, der kræver effektiv og repeterbar positionering.
Udtrykkene "kugleskruepar" og "kugleskrue- og møtrikpar" bruges nogle gange til at beskrive kombinationen af skrueaksel og kuglemøtrik. I international ingeniør- og indkøbskommunikation er "ball screw assembly" eller "ball screw and nut assembly" generelt mere naturligt.
Driftsresultatet afhænger ikke af skrueakslen alene. Raceway-nøjagtighed, kuglecirkulation, møtrikfrigang eller forspænding, støtte-lejearrangement, smøring og installationsjustering skal fungere sammen som ét transmissionssystem.
Hovedkomponenter i en kugleskruesamling
Skrue aksel
Skrueakslen indeholder en spiralformet løbebane, der bestemmer den nominelle diameter, ledning og retning af lineær bevægelse. Når skruen roterer, bestemmer ledningen den teoretiske lineære vandring, der produceres af hver omdrejning.
Akselenderne er normalt bearbejdet til støttelejer, låsemøtrikker, koblinger og andre monteringskomponenter. Slut-bearbejdningsdimensioner skal matche det valgte støttearrangement og maskinstruktur.
Kuglemøtrik
Kuglemøtrikken indeholder matchende indvendige løbebaner og et recirkulationssystem. Den kan bruge en flange, cylindrisk krop eller en anden monteringsform i henhold til den tilgængelige installationsplads.
Enkelte-møtrikker og dobbelte-møtrikker er tilgængelige til forskellige krav til frigang og stivhed. Den korrekte konfiguration bør vælges i henhold til belastning, hastighed, positioneringskrav og acceptabelt drivmoment i stedet for at antage, at en højere forspænding altid er bedre.
Recirkulerende bolde
Stålkugler ruller mellem skruen og møtrikkens løbebaner. Efter at have rejst gennem den belastede kontaktzone, vender de tilbage gennem en intern, ekstern eller ende-cirkulationsvej og-går de igen ind i racerbanen.
Denne kontinuerlige cirkulation erstatter meget af den glidende kontakt, der findes i en konventionel blyskrue med rullekontakt, hvilket reducerer friktionen og forbedrer den mekaniske effektivitet.
Returnering af komponenter, tætninger og smøredele
Returrør, indvendige deflektorer eller endehætter leder kuglerne gennem recirkulationsvejen. Tætninger hjælper med at begrænse indtrængen af støv og partikler, mens smøreporte tillader fedt eller olie at nå de indvendige kontaktflader.
Beskadigelse, forkert montering eller forurening i disse områder kan forårsage unormal støj, afbrudt kuglecirkulation eller øget driftsmodstand.
Hvordan roterende bevægelse bliver til lineær bevægelse
I et typisk drivarrangement roterer motoren skrueakslen gennem en kobling, mens kuglemøtrikken er fastgjort til et bevægeligt bord. Fordi møtrikken ikke kan rotere frit, bevæger den sig langs den spiralformede løbebane, når skruen drejer.
Arrangementet kan også vendes. I nogle systemer forbliver skruen aksialt fast, mens møtrikken roterer, eller skruen bevæger sig, mens møtrikken forbliver i et fast hus. Det passende arrangement afhænger af kørelængde, hastighed, inerti, installationsplads og maskindesign.
Den teoretiske lineære vandring bestemmes af skrueledningen. For eksempel giver en 5 mm ledning 5 mm teoretisk vandring for hver fuldstændig omdrejning. Den faktiske positioneringsydelse afhænger også af ledningsnøjagtighed, aksial frigang, elastisk deformation, termisk ændring og nøjagtigheden af driv- og kontrolsystemet.
Faktorer, der bestemmer transmissionsydelse
Blypræcision
Ledningsnøjagtighed beskriver, hvor tæt den faktiske lineære vandring følger den specificerede vandring over en given skruelængde. Den krævede nøjagtighedsgrad skal vælges i henhold til maskinens positioneringsbehov.
Valsede kugleskruer er almindeligt anvendt i generel industriel automatisering, mens jordkugleskruer vælges, når applikationen kræver strammere blynøjagtighed og mere kontrolleret bevægelsesydelse.
Aksial frigang og forspænding
Aksial frigang påvirker vendingsnøjagtigheden, når bevægelsesretningen ændres. Forspænding kan reducere spillerum og øge stivheden, men det øger også intern belastning, driftsmoment og varmeudvikling.
Forspændingstilstanden bør derfor matche applikationen. Generelt transportudstyr, præcisionspositioneringssystemer og tunge maskinakser kan kræve forskellige møtrikstrukturer og forspændingsniveauer.
Belastning og stivhed
Skruens diameter, ledning, møtriktype, kuglekontaktdesign og støttearrangement påvirker aksial belastningskapacitet og systemstivhed. Dynamisk belastning, statisk belastning, acceleration, driftscyklus og påkrævet levetid bør tages i betragtning ved valg.
En skrue, der kun er valgt efter diameter, giver muligvis ikke den nødvendige levetid eller stivhed. Den fuldstændige driftstilstand skal evalueres.
Hastighed og ikke-understøttet længde
Efterhånden som skruelængden og rotationshastigheden øges, bliver akselvibrationer og kritiske-hastighedsgrænser vigtigere. Lange skruer kan kræve en større akseldiameter, et andet lejearrangement, reduceret rotationshastighed eller en alternativ drivstruktur.
Lodrette applikationer skal også kontrolleres for aksial belastning og risiko for knækning. Massen, der flyttes, og den retning, som skruen er installeret i, kan ændre valgresultatet.
Supportenheder er en del af det komplette drev
Selvom støttelejer ikke er en del af selve skruen-og-møtrikparret, er de afgørende for den færdige bevægelsesakse. Den faste ende kontrollerer normalt aksial position og understøtter trykbelastning, mens den understøttede ende hjælper med at opretholde akslens justering og tillader passende termisk adfærd.
BK/BF, FK/FF og EK/EF er almindelige understøttede-enhedskombinationer. Den korrekte serie og størrelse skal passe til akslens-endebearbejdning og installationsarrangement.
DLY leverer matchendekugleskrue støtteenhederog kan bearbejde akselender i henhold til godkendte tegninger eller støtte-enhedsdimensioner.
Installationsnøjagtighed forbliver afgørende
En kugleskrue med høj-nøjagtighed kan ikke kompensere for dårlig installation. Hvis skrueakslen, støtteenhederne, møtrikhuset og det lineære styresystem ikke er justeret korrekt, kan enheden udvikle ujævn modstand, vibrationer, varme eller for tidligt slid.
Under installationen skal mekanismen bevæges langsomt gennem sin vandring, før den endelige bolt tilspændes. Løbende drejningsmoment og modstand bør forblive nogenlunde konsistente uden lokal binding.
Kuglemøtrikken bør ikke drejes af skrueakslen uden en overføringsbøsning. Ellers kan de recirkulerende kugler falde ud eller forlade deres korrekte positioner inde i møtrikken.
Valg af en komplet kugleskruesamling
De vigtigste oplysninger, der kræves til valget, omfatter skruediameter, ledning, total længde, slaglængde, nøjagtighedsgrad, møtriktype, aksial belastning, hastighed, monteringsretning og aksel-endemål. Tegninger er særligt vigtige, når samlingen skal passe til eksisterende støtteenheder eller udskifte en installeret skrue.
DLY forsyningerkugleskruesamlingeri SFU, SFA, SFE, SFY, DFU, DFI og andre konfigurationer. C7 rullede kugleskruer er tilgængelige til generelle industrielle applikationer, mens jordkugleskruer kan leveres til projekter, der kræver højere blynøjagtighed.
Standard og kundetilpasset endebearbejdning er tilgængelig til støtteenheder, låsemøtrikker, koblinger og motorforbindelser. Kugleskruelængder på op til 6 meter kan evalueres i henhold til diameter, nøjagtighed, forarbejdning og transportkrav.
Har du brug for en kugleskrue og møtrik til en ny maskine eller udskiftning?
Send DLY skruediameter, ledning, længde, slaglængde, belastning, hastighed, krav til nøjagtighed og aksel-endetegning til teknisk bekræftelse.
Kontakt DLY
