Kako izbrati prave vrste krogličnih vretenc

Ta članek pojasnjuje glavnovrste krogličnih vretencpo metodi izdelave, stopnji natančnosti, metodi kroženja krogle, strukturi matice in velikosti svinca. Ponuja tudi praktične izbirne reference za različne industrijske aplikacije.

Kaj kroglični vijak pravzaprav počne - in zakaj je izbira vrste pomembna

Kroglični vijak pretvori rotacijsko gibanje v linearno z uporabo krožnih kroglic, ki se kotalijo med navojno gredjo in matico. Ker se kroglice kotalijo in ne drsijo, doseže kroglični vijak veliko večjo učinkovitost (običajno 90 % ali več) v primerjavi s tradicionalnim vodilnim vijakom, in to z veliko višjo stopnjo ponovljivosti.

Kljub temu niso vsi kroglični vijaki izdelani na enak način. Valjani vijak C7 z eno matico in 20-milimetrskim kablom se obnaša zelo drugače od brušenega C5 vijaka z dvojno matico in 5-milimetrskim kablom -, tudi če imata oba enak nazivni premer. Izbira napačne kombinacije lahko pomeni plačilo več, kot je potrebno, ali izbiro vijaka, ki ne izpolnjuje zahtev glede natančnosti ali življenjske dobe.

Spodnji razdelki posebej obravnavajo vsako dimenzijo.

1. Metoda izdelave: valjano ali mleto

Metoda izdelave je eden najpomembnejših načinov za razvrščanje krogličnih vretenc. Neposredno vpliva na natančnost, stroške, čas izdelave, kakovost površine in primeren obseg uporabe.

Valjani kroglični vijak

Valjani kroglični vijak se proizvaja s postopkom valjanja. Žleb za navoj tvorijo matrice za valjanje, zaradi česar je proizvodnja učinkovita in stroškovno-učinkovita. Valjani kroglični vijaki se pogosto uporabljajo v splošnih industrijskih aplikacijah, ker nudijo stabilno delovanje gibanja z bolj ekonomično ceno.

Valjani kroglični vijaki so primerni za opremo za avtomatizacijo, stroje za pakiranje, lesnoobdelovalne stroje, CNC-usmerjevalnike, 3D-tiskalnike in splošne sisteme za prenos ali pozicioniranje, kjer ni potrebna ultra-visoka natančnost svinca.

Za izdelke DLY so na splošno hladno valjani kroglični vijakiC7 razred točnosti. Pogosto so izbrani, ko stroj potrebuje zanesljivo gibanje, primerno natančnost, krajšo dobavo in boljši nadzor nad stroški.

Ozemljeni kroglični vijak

Brušeni kroglični vijak je izdelan z natančnim brušenjem. Ta postopek zagotavlja boljšo natančnost vodila, bolj gladko površino dirkalne steze in stabilnejšo zmogljivost gibanja za visoko-natančne aplikacije.

Ozemljeni kroglični vijaki se pogosto uporabljajo v preciznih CNC strojih, brusilnih strojih, opremi za pregledovanje, merilnih napravah, polprevodniški opremi in visoko{0}}natančnih sistemih za pozicioniranje.

Za izdelke DLY so na splošno brušeni kroglični vijakiC5 razred točnosti. Izberemo jih, kadar je potrebna večja natančnost pozicioniranja in boljši nadzor napake odvoda.

Kako se odločiti: če vaša aplikacija zahteva pozicijsko ponovljivost, boljšo od ±0,05 mm, je osnovna zahteva podlaga. Za splošno avtomatizacijo, kjer je toleranca pozicioniranja ±0,1 mm ali več, ponujajo valjani vijaki dobro vrednost brez žrtvovanja zanesljivosti. Izogibajte se pretiranemu-navajanju: ozemljitveni vijak C3, ki deluje v onesnaženem ali slabo namazanem okolju, ne bo presegel pravilno vzdrževanega valjanega vijaka C7.

2. Z natančnostjo

Stopnja natančnosti s krogličnim vijakom je v glavnem povezana z natančnostjo svinca in zmogljivostjo pozicioniranja. Višji razredi natančnosti se uporabljajo, ko stroj zahteva strožji nadzor pozicioniranja, boljšo ponovljivost in manjšo napako vodila.

Skupni razredi natančnosti krogličnega vretena vključujejo C0, C1, C2, C3, C5, C7 in C10. Na splošno velja, da manjša kot je številka razreda, višja je zahteva po natančnosti in višji so stroški izdelave.

Vendar večja natančnost ni vedno potrebna. Stopnja natančnosti se mora ujemati s strukturo stroja, natančnostjo vodila, nosilno podporo, namestitveno površino, krmilnim sistemom, obremenitvijo in delovnim okoljem.

3. Metoda kroženja žogic: Kako se žogice vračajo

Znotraj matice s krogličnim vijakom se kroglice premikajo vzdolž navoja in jih je treba nenehno vračati na začetek tokokroga, da se omogoči neprekinjeno gibanje. Metoda, ki se uporablja za vračanje kroglic, pomembno vpliva na zmogljivost polža za hitrost, raven hrupa, namestitveni ovoj in primernost za različne pogoje obremenitve.

Zunanja cevna cirkulacija

Kroglice izstopijo iz matice skozi deflektor, potujejo skozi zunanjo povratno cev, nameščeno na zunanji strani telesa matice, in ponovno -vstopijo v vezje na drugem koncu. To je robustna, dobro-preizkušena zasnova, ki je enostavna za izdelavo in servisiranje.

Oblike zunanjih cevi dobro prenesejo velike obremenitve, ker geometrija povratne poti omogoča večje velikosti kroglic in več krogov. Pogosto se uporabljajo v težkih-CNC oseh, rezkalnih strojih in industrijskih stiskalnicah.

Pomanjkljivost je, da zunanja povratna cev poveča zunanji premer matice. Pri kompaktnih konstrukcijah strojev lahko to povzroči težave z odmikom.

Notranja cirkulacija

Pri zasnovah z notranjim kroženjem se kroglice vrnejo skozi prehode, obdelane v samo telo matice, z uporabo deflektorjev, ki preusmerijo kroglice s konca enega tokokroga na začetek naslednjega, ne da bi zapustili ovoj matice.

Rezultat te zasnove je bolj kompaktna matica z manjšim zunanjim premerom, kar je uporabno, če je prostor za namestitev tesen. Notranja pot prav tako zagotavlja bolj gladko in manj{1}}hrupno delovanje pri zmernih hitrostih.

Notranje kroženje se pogosto uporablja v gravirnih strojih, medicinskih sistemih za pozicioniranje in kompaktnih modulih za avtomatizacijo.

Povratni končni pokrov (imenovan tudi deflektorski-tip ali visoka-hitrost)

Končni pokrovi uporabljajo natančno oblikovane končne pokrove na vsakem koncu matice za preusmeritev kroglic. Ta geometrija omogoča, da kroglice potujejo pri višjih hitrostih z zmanjšanim hrupom in vibracijami, običajno pa dosega višje vrednosti Dm·N (kombinirano merilo premera in hitrosti) kot cevne ali notranje zasnove.

To je prednostna zasnova za-aplikacije visoke hitrosti: hitro-premikajoče se platforme, stroji za lasersko rezanje, visoko{2}}pretočne sisteme izbir-in-postavitev. Zasnove končnih pokrovčkov se dobro ujemajo tudi s tesnili brisalcev in funkcijami za zaščito pred prahom.

Helical Groove Return

Pri izvedbah spiralnega utora je povratna pot integrirana neposredno v telo matice kot spiralni utor, ki poteka vzporedno z navojem. Ta kompaktna geometrija ustreza miniaturnim vijakom z majhnimi vodniki, kjer običajne metode vračanja niso praktične.

Ta zasnova se uporablja pri finem-pozicioniranju: natančni vijaki majhnega-premera v medicinskih napravah, optičnih sistemih in opremi za ravnanje s polprevodniki.

4. Struktura matice: enojna matica v primerjavi z dvojno matico

Struktura kroglične matice vpliva na nadzor zračnosti, togost, prostor za namestitev, stroške in vzdrževanje. Običajne strukture matice vključujejo enojno matico, dvojno matico in levo/desno{1}}matico.

Kroglični vijak z eno matico

Kroglični vijak z eno matico je najpogostejša in najbolj ekonomična struktura. Je kompakten, enostaven za namestitev in primeren za številne standardne avtomatske in splošne industrijske stroje.

Zasnove z eno matico so primerne, kadar aplikacija potrebuje stabilno gibanje, vendar ne zahteva izjemno visoke togosti ali strogega nadzora zračnosti.

Ko je ena matica prava izbira:

• 
  Standardne aplikacije za določanje položaja z zahtevami zmerne natančnosti
  Aplikacije, kjer je majhna osna razdalja sprejemljiva ali jo kompenzira krmilni sistem
  Stroškovno-občutljive zasnove, kjer dvojna -togost matice ni potrebna
  Prostor{0}}omejene osi, kjer mora biti dolžina matice čim manjša

Serija SFU je zasnova z eno-matico s prirobnico in povratno kroglo na končnem pokrovu, ki je primerna za široko paleto aplikacij CNC in avtomatizacije. Na voljo je v premerih od 12 mm do 80 mm z vodniki od 4 mm do 20 mm.

Kroglični vijak z dvojno matico

Kroglični vijak z dvojno matico uporablja dve matici za prednapetost in izboljšanje togosti. Pogosto se izbere, ko sta potrebna boljši nadzor zračnosti in večja stabilnost položaja.

Strukture z dvojno matico so primerne za CNC-stroje, osi za natančno pozicioniranje, sisteme za težke-obremenitve in aplikacije, kjer je osna togost pomembna. Običajno zahtevajo več prostora za namestitev in višje stroške kot modeli z eno matico.

Kdaj je dvojna matica prava izbira:

• 
  Aplikacije, kjer mora biti zračnost enaka ali blizu-ničle: visoko{1}}natančne CNC osi, brusilni stroji, oprema za EDM
  Osi, ki so izpostavljene vzvratnim obremenitvam, pri katerih bi zračnost povzročila napako položaja na točki obračanja
  Visoke-zahteve glede togosti, kjer kroglični vijak tvori del poti strukturne obremenitve
  Navpične osi, kjer teža bremena ustvarja trajno prednapetost navzdol pri povratnem hodu

Česa dvojna matica ne popravi: Prednapetost proti zračnosti poveča trenje in ustvari več toplote. Preobremenjena ali nezadostno namazana dvojna matica se obrabi hitreje kot pravilno dimenzionirana enojna matica. Izbira dvojne matice mora temeljiti na zahtevah glede togosti in zračnosti, ne pa na predpostavki, da je večja prednapetost vedno boljša.

Levo/desno{0}}kroglični vijak z matico

Levo/desno{0}}struktura s krogličnim vijakom lahko ustvari nasprotne smeri gibanja na isti gredi vijaka. Ta oblika se pogosto uporablja v mehanizmih, ki zahtevajo sinhronizirano odpiranje in zapiranje ali simetrično gibanje.

Tipične aplikacije vključujejo vpenjalne naprave, mehanizme za centriranje, nastavitvene naprave in posebno opremo za avtomatizacijo.

5. Izbira vodila: ujemanje hitrosti, sile in ločljivosti

Vodenje je osna razdalja, ki jo matica prepotuje na polni obrat vijaka. Ima neposreden učinek na tri stvari: dosegljivo linearno hitrost, razpoložljivo potisno silo in ločljivost pozicioniranja.

Hitrost: Za določeno hitrost motorja večji vod povzroči večjo linearno hitrost. Če se mora vaša os premikati s hitrostjo 1.000 mm/s in vaš motor deluje s 3.000 RPM, je minimalni zahtevani premik: 1.000 mm/s × 60 ÷ 3.000 RPM=20 mm.

Sila: pri enakem navoru motorja manjši vod povzroči večji potisk. 5 mm vodilni vijak proizvede štirikrat več potiska kot 20 mm vodilni vijak, ki ga poganja isti motor, ker je mehanska prednost večja.

Ločljivost: manjši vod pomeni natančnejše pozicioniranje na korak motorja ali število dajalnikov. To je pomembno pri aplikacijah, kjer mora biti ločljivost nadzornega sistema nizka.

Majhen svinčeni kroglični vijak

Majhni svinčeni kroglični vijaki imajo navadno premik pod 5 mm. Primerni so za aplikacije, ki zahtevajo natančno pozicioniranje, velik potisk in boljši nadzor pri nižji hitrosti.

Tipične aplikacije vključujejo natančno nastavitev, dviganje osi Z-, medicinsko opremo, laboratorijske instrumente in majhne stopnje za pozicioniranje.

Srednji svinčeni kroglični vijak

Srednji svinčeni kroglični vijaki imajo običajno premik med 5 mm in 20 mm. Zagotavljajo ravnovesje med hitrostjo, potiskom in natančnostjo pozicioniranja.

Ta tip se pogosto uporablja v CNC strojih, opremi za avtomatizacijo, pakirnih strojih, lesnoobdelovalnih strojih in splošnih industrijskih sistemih gibanja.

Veliki svinčeni kroglični vijak

Veliki svinčeni kroglični vijaki imajo navadno premik nad 20 mm. Uporabljajo se, kadar je potrebna velika linearna hitrost.

Veliki svinčeni vijaki so primerni za visoko{0}}prenos, dolg-hod dovajanja, nakladalne in razkladalne sisteme ter hitre avtomatske osi. Vendar je treba ločljivost pozicioniranja in potisk skrbno preveriti pri uporabi večjega kabla.

Pomemben premislek za navpične osi:Na navpični osi gravitacija neprekinjeno deluje na breme. Velik-žilni vijak se lahko-poganja nazaj pod gravitacijo, ko motor ne vzdržuje navora - to je fizična lastnost geometrije vodila in ne napaka. Pri vsaki navpični osi, ki uporablja vodilo nad približno 10–12 mm, je treba oceniti tveganje za-vožnjo nazaj, in če je vožnja nazaj-zaskrbljujoča, mora zasnova vključevati motorno zavoro ali mehansko protiutež. To je varnostna zahteva, ne le vidik učinkovitosti.

Vodnik za hitro izbiro različnih vrst krogličnih vijakov

Po razumevanju različnih vrst krogličnih vretenc je naslednji korak uskladitev vrste z dejanskimi zahtevami stroja. Spodnja tabela daje praktične reference.

Referenca tipa krogličnega vijačenja DLY

DLY zalogevaljani kroglični vijaki, brušeni kroglični vijaki, enojne matice, dvojne matice,podporne enote, in prilagojeno končno obdelavo za CNC stroje, opremo za avtomatizacijo, pakirne stroje, medicinsko opremo in industrijske gibalne sisteme.

Za kroglična vretena DLY so na splošno hladno valjana kroglična vretenaC7 razred točnosti, in brušena kroglična vretena so na splošnoC5 razred točnosti. Material gredi krogličnega vijaka jeS55C, in material kroglične matice je20CrMo.

Pri izbiri pravega tipa krogličnega vretena je treba skupaj pregledati premer, vodilo, stopnjo natančnosti, strukturo matice, način kroženja, prednapetost, podporne enote, končno obdelavo, obremenitev, hitrost in prostor za namestitev.

Zaključek

Obstaja veliko vrst krogličnih vretenc in vsaka vrsta je zasnovana za različne zahteve stroja. Valjani kroglični vijaki so primerni za stroškovno{1}}učinkovito splošno gibanje, brušeni kroglični vijaki pa se uporabljajo za večjo natančnost in boljšo natančnost vodila. Kroglični vijaki C7 so pogosti v avtomatizaciji in splošni industrijski opremi, medtem ko so kroglični vijaki C5 bolj primerni za precizne CNC, nadzorne sisteme in visoko-natančne pozicionirne osi.

Metoda kroženja krogle, struktura matice in velikost svinca prav tako vplivajo na končno izbiro. Zunanje kroženje se lahko uporablja za sisteme z večjimi ali težjimi-obremenitvami, notranje kroženje je uporabno za kompaktne strukture, povratna kapa podpira gladko in-hitro gibanje, dvojne matice pa pomagajo izboljšati togost in nadzor zračnosti, ko je uporabljena ustrezna prednapetost.

Pravi tip krogličnega vretena je treba izbrati glede na obremenitev, hitrost, natančnost, hod, prostor za namestitev, togost, stroške in delovno okolje. Namesto da izbirate le po enem parametru, je bolje pregledati celoten sistem gibanja, preden potrdite končni model.