滚珠螺杆购买前言

发表时间: 2018-08-16 09:52:23

作 者: 深圳市汇奥德技术有限公司

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滚珠螺杆又叫球螺杆、导螺杆等等,其包含螺杆、螺帽、循环系统和滚珠等。滚珠螺杆为各类机床、自动化设备、电子、IT 、医疗、光电等精密设备上常用的传动元件,其主要功能是将往复的圆周运动转换成往复的直线运动,将马达的圆周转矩转换成直线的推拉力,并且具有高速度、高精度、传动效率高、具有可逆性的特点,所以在现代化生产、检测等环节上运用十分广泛。


滚珠螺杆系列



★ 前言

  滚珠螺杆又叫球螺杆、导螺杆等等,其包含螺杆、螺帽、循环系统和滚珠等。滚珠螺杆为各类机床、自动化设备、电子、IT 、医疗、光电等精密设备上常用的传动元件,其主要功能是将往复的圆周运动转换成往复的直线运动,将马达的圆周转矩转换成直线的推拉力,并且具有高速度、高精度、传动效率高、具有可逆性的特点,所以在现代化生产、检测等环节上运用十分广泛。


★ 滚珠螺杆的特性

  滚珠螺杆在使用上有很多优点,比如有高刚性、可逆性、零背隙、高效率、高精度等,他与传统螺杆比较(如下图)即是在螺母中加入滚珠,变老式螺杆的滑动摩擦为滚珠螺杆的滚珠滚动摩擦,大大降低了摩擦损耗,即有助于减少摩擦力有保证了高效率和高精度。

    


1、高效率及可逆性:滚珠螺杆点接触滚动运动,所以其传动效率可高达90%以上,其传动扭矩只有传统螺杆的1/3;

2、零背隙及高刚性:现代化生产设备对于传动螺杆的要求为零背隙、高刚性及高度顺畅,而现代滚珠螺杆的设计和生产均能满足这一客户需求,如下图歌德型牙槽设计。


3、 高导程精度:现代生产的滚珠螺杆大都依循欧美德日等发达工业化国家的精度等级标准,并采用高精密激光检测仪器来确保产品质量


4、寿命预测性:由于科技的发展,很多先进的实验室技术直接应用到生产中,故在充足的实验数据支撑下,可以根据实际使用的具体数据计算出滚珠螺杆的使用寿命并预先做出改善;


5、低启动扭矩及顺畅性:由于滚珠螺杆变传统的面面接触摩擦为滚动点点接触摩擦,大大降低了摩擦力,故大大减小了启动扭矩,也增大了顺畅性


6、低噪音


7、优于气动、液压元器件:相对于气动液动元件,滚珠螺杆结构简单、携带安装方便,不会出现渗漏、不需要过滤且刚性好,速度快且稳定性好。


★ 滚珠螺杆循环系统种类


★ 滚珠螺杆的选用和安装

1、清洁与保养:滚珠螺杆必须保持彻底的清洁并用防锈油做好防护,特别注意不得使用尖锐物或刀具撞击牙型表面和不得使任可异物进入螺帽内部,且组装轴外径也不可碰撞擦伤;也要注意不可将螺帽与螺杆分离或过行程,特别注意避免滚珠的脱落(万一脱落不得强制装回,请务必与厂家联系)。


2、选型与组装:选择精度等级适用的滚珠丝杠是一个系统复杂的过程,需要进行详细的设计计算,组装必须按标准执行,其精密等级需求必须考虑与之配套使用的精密轴承组合,特别要注意的是,组装过程要避免轴承支撑座与螺母间的偏心,会造成负荷的不均,产生不均匀的负载会含有径向力及扭矩,这都可能造成故障和降低使用寿命。

● 选型要领:选择滚珠螺杆时,首先要尽可能的搞清楚运转条件再决定设计选型,这是最基本的原则。选型时的要素包括负荷重量、冲程、导程、力矩、定位精度、重复定位精度、刚性、螺帽孔径等等,各个要素之间关联紧密,一个变动都会引起其他要素的改变,所以必须注意各要素之间的平衡。


3、润滑:使用滚珠螺杆必须要保证有充分的润滑,否则会发生滚珠与螺杆槽表面的金属间的直接接触,导致摩擦与损耗加剧,最终造成故障和使用寿命缩短。

● 润滑剂的选择和使用:一般保养上,润滑脂会随着转速的增加导致摩擦力矩直线增加,超过3~5 米/分钟时,则以油润滑为佳。建议选取轴承润滑油作为直线螺杆润滑油,油脂则建议用锂皂基的油脂,油品的粘度选用依据速度、温度和负载情况而定,高速低负载选用粘度低的油品(温度40度时粘度32~68CST ),低速高负载这用高粘度油品(温度40度时,粘度90CST以上),至于高速且重负载则必须采用强制冷却来降温,比如油浴;

● 润滑剂的检测和补充:

润滑油:注意每周检查油量及去污;发现油脏或被污染后必须更换新油;每15分钟注油一次,油量(CC)=螺杆外径(MM)/(56~60) 

油脂:每2~3个月检测其状况,比如量的大小、有无异物、是否变质等;发现异物必须清理;出现脏或变质,请清除旧油脂并及时更换新油脂;注入间隔时间为2月/次或100KM行程时,注入量为螺帽容量的1/2。


4、轴端轴承组合选择:根据实际情况选择合适的轴端轴承组合,在精密设备上,固定端轴承一般应选择角接触轴承组合;


5、超行程防护装置:在螺杆两端应安装防撞装置或不出牙设计以避免螺帽超行程,导致螺杆顺坏;


6、伸缩式保护套安装:可以在滚珠螺杆上安装伸缩式保护套,以避免滚珠槽落入异物或其他污染物;


7、轴端直径设计:若使用内循环或端盖式循环的滚珠螺杆,其轴端直径应小于螺杆根径0.5~1.0毫米;


8、轴端加工尺寸要求:因轴端需要精加工,故其加工端需要退火软化处理,其尺寸应在靠近肩部10~20毫米,用‘●’表示;


9、预压力选择:过大的预压力会加大摩擦扭矩及升温而影响使用寿命,过低的预压力又会造成滚珠螺杆的刚性不足及增大失可能。一般情况下,建议中重载时取8%、中预压取6%~8%、中轻预压取4%~6%、轻预压4%以下,预压最重不能超过10%的动载荷,这样能获得最佳的寿命和较低的温升效应;


10、分离管应用:在不得不分离螺帽和螺杆时,必须使用小于螺杆根径0.2~0.4毫米的管子进行旋出;


11、轴端轴承跳槽设计:为保证组合精度及轴端肩部与轴承内环充分接触,轴端肩部应使用跳槽设计;


图示一:



图示二:



图示三:



图示四:



★ 滚珠螺杆的专业术语

1、精度等级:主要由以下特性决定:导程误差、表面光洁度、几何公差、背隙、预压力变动范围、温升及噪音等;


2、轴向间隙(背隙):即螺母与螺杆之间的间隙,也叫反向间隙,可以采用增加预压的方式解决,预压越大精度越高,但磨损越大,所需驱动力就越大,寿命越短:反之则精度越低;


3、几何公差:是指直线螺杆和螺帽的形位公差,如螺杆的同心度、圆跳动肩部的垂直度、平面度及螺杆螺帽的配合公差,不同精度等级有着不同的公差标准,如下图



4、预压:预压的日的是消除背隙且降低因轴向力而造成的弹性位移,也可改善滚珠螺杆的刚性(避免失步)。滚珠螺杆主要承受轴向负荷,其牙型主要是哥德式为主。双螺帽的预压方式主要有‘拉伸预压’和‘压缩预压’;单螺帽主要有‘过大钢珠预压’和‘导程偏移预压’。



5、刚性:机械刚度的指标,滚珠螺杆的刚性取决于螺杆与螺帽间之轴向负荷滚珠与槽的接触刚性及螺杆轴的刚性,在组装成机械后,支撑轴承刚性及机台安装等情况必须纳入考虑。


6、基本额定动负荷:动负荷是指一批相同规格螺杆,经过运行100万次后,90%的滚珠螺杆其螺纹轨道或钢珠表面没有产生疲劳损坏(剥离或点蚀)时的轴向负荷;


7、基本定格轴方向静负荷:滚珠螺杆在静止状态时,其滚珠和滚珠槽接触面所承受的最大塑性形变量,不大于滚珠直径0.01%(万分之一)的轴向负荷;


8、制造能量:滚珠螺杆极限的加工长度是由螺杆的外径与精度等级而定,越高精度的滚珠螺杆其直度的要求越高,因此细长比越大加工越困难且刚性也越差;


9、热处理:材料的刚性主要以热处理结果为依据,比如动、静负荷值就是以材料表面硬度为HRC60度为基准,如硬度发生变化则在此基础上进行修正;一般热处理方式如下:



10、温升:滚珠螺杆运动时必然会产生温升,温升会影响到机械传动系统的精度,特别是高速且高精度的机械,比如:施加预压力在螺杆螺帽,必然会增大螺牙的摩擦扭矩,工作时温度会上升,同时温升又会造成部品的热膨胀,进一步又会加大温升:有效的润滑可以适当降低温升,但过于粘稠的润滑剂会加大摩擦扭矩增大温升:温升对预拉有影响,滚珠螺杆温升时,热应效应会使螺杆伸长,使螺杆的长度变的不稳定(其伸长量可用公式△L=ll.6*10-6*△T*Ls计算,△T为温升温度,Ls为螺杆总长)。


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