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工科分享 | 傳動界的關鍵部件,沒有它很多精密設備都用不了!
來源:https://mp.weixin.qq.com/s/pFTBXs1geqSYIXYuy8HzNg | 作者:廣東工科機電有限公司 | 發布時間: 2022-05-09 | 452 次瀏覽 | 分享到:





在傳動界,滾珠絲桿是不可或缺的關鍵機械部件。它是工具機械和精密機械上最常使用的傳動元件,其主要功能是將旋轉運動轉換成線性運動,由于具有很小的摩擦阻力,滾珠絲杠被廣泛應用于各種工業設備和精密儀器。



01


滾珠絲杠是由螺桿、螺母、鋼球、預壓片、反向器、防塵器組成。它的功能是將旋轉運動轉化成直線運動,是將軸承從滑動動作變成滾動動作。




1898年,人們首次嘗試在螺帽與螺桿之間加入鋼珠,將傳統螺桿的滑動接觸轉換成滾動接觸;以滾動摩擦取代滑動摩擦,將螺帽內的鋼珠回轉運動轉為線性運動,將扭矩轉換成軸向反復作用力,以此來改善傳統螺桿定位不佳及易損害的情況.






當滾珠絲杠作為主動體時,螺母就會隨絲桿的轉動角度按照對應規格的導程轉化成直線運動,被動工件可以通過螺母座和螺母連接,從而實現對應的直線運動.滾珠絲杠組件是金屬的,通常是鋼制的,由內螺紋螺母和螺桿組成,螺母的螺旋槽與螺桿的螺旋槽相匹配。





在凹槽內部,包含在螺母里的是許多由鉻鋼制成的小球。當滾珠在螺母中循環時,滾珠在螺桿下方提供平穩運動,導流板或返回系統保持球并使它們通過螺母循環。






與電機一起使用時,滾珠絲杠的效率高達90%。它們相當精確,每英尺幾千分之一英寸的精度。許多行業都使用滾珠絲杠進行精確控制,包括航空航天,計算機,電子,汽車和醫療行業。滾珠絲杠也經常用于制造過程,在機器人、自動化裝配線、材料處理設備、輸送機、機床、電線控制和精密裝配設備中都很常見。




02


滾珠絲杠組件是由螺桿和螺母組成,每個都帶有匹配的螺旋槽,滾珠在這些槽之間滾動,提供螺母和螺桿之間的唯一接觸。




當螺桿或螺母旋轉時,滾珠被偏轉器偏轉到螺母的球返回系統中,并且它們以連續的路徑穿過返回系統到達滾珠螺母的相對端。然后滾珠從返回系統退出到滾珠絲杠和螺母螺紋滾道中,以便在閉合回路中再循環。

滾珠螺母決定滾珠絲杠組件的負載和壽命。滾珠螺母回路中的螺紋數量與滾珠絲杠上的螺紋數量之比,決定滾珠螺母將比滾珠螺桿更快地達到疲勞失效(磨損)的程度。



▲外循環式滾珠螺母



滾珠螺母包含兩類滾珠返回方式,外循環式和內循環式。外循環式:滾珠通過返回管回到回路的相對端,滾珠返回管突出于滾珠螺母的外徑之上。內循環式:滾珠通過或沿著螺母壁返回,低于滾珠螺母的外徑。



內循環式有一個旋轉回路(如上圖所示),滾珠被迫通過返回系統爬過螺桿上的螺紋頂部,這被稱為交叉偏轉器型內部返回系統。在交叉偏轉器類型的滾珠螺母中,滾珠僅使軸旋轉一圈,并且回路由螺母(C)中的球偏轉器(B)封閉,允許滾珠在點處的相鄰凹槽之間交叉( A)和(D)。



▲內循環式滾珠螺母


當長滾珠絲杠高速旋轉時,一旦長細比達到該軸尺寸的自然諧波,它就會開始振動。這稱為臨界速度,可能對滾珠絲杠的使用壽命非常不利。(安全運行速度不應超過螺桿臨界速度的80%)有些應用需要更長的軸長和高速,這都是需要旋轉滾珠螺母組件的地方。

03



滾珠絲杠原本只有英國、美國、德國、日本等先進工業國家能夠量產。自1982年開始,何豐精密公司在臺中縣潭子設廠生產滾珠絲杠,正式開啟臺灣自己生產此類高精度零件的時代。


滾珠絲桿市場占有率第二的是日本NSK公司,成立于1916年,NSK在軸承領域穩居日本首位,同時在全世界也位居前列。NSK滾珠絲桿被廣泛應用于半導體制造業,機床,注塑機以及其他普通產業。

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