Како одабрати праве типове кугличних вијака

Овај чланак објашњава главневрсте кугличних вијакаметодом производње, степеном прецизности, методом циркулације кугле, структуром матице и величином олова. Такође даје практичне референце за одабир за различите индустријске примене.

Шта куглични вијак заправо ради - и зашто је избор типа битан

Куглични вијак претвара ротационо кретање у линеарно кретање помоћу куглица које се котрљају између навојне осовине и матице. Пошто се куглице котрљају, а не клизе, куглични вијак постиже много већу ефикасност (обично 90% или више) у поређењу са традиционалним водећим завртњем, и то са много већим нивоом поновљивости.

Међутим, нису сви куглични вијци изграђени на исти начин. Умотани Ц7 завртањ са једном навртком и оловком од 20 мм понаша се веома другачије од уземљеног Ц5 завртња са двоструком навртком и оловком од 5 мм - чак и ако оба имају исти номинални пречник. Одабир погрешне комбинације може значити плаћање више него што је потребно или одабир завртња који не испуњава услове за тачност или живот.

Одељци испод покривају сваку димензију редом.

1. Метода производње: ваљани наспрам млевених

Метода производње је један од најважнијих начина за класификацију кугличних вијака. То директно утиче на тачност, цену, време производње, квалитет површине и погодан опсег примене.

Роллед Балл Сцрев

Ваљани куглични вијак се производи поступком ваљања. Жлеб навоја се формира помоћу калупа за ваљање, што производњу чини ефикасном и исплативом-. Ваљани куглични вијци се широко користе у општим индустријским апликацијама јер нуде стабилне перформансе кретања уз економичнију цену.

Ваљани куглични вијци су погодни за опрему за аутоматизацију, машине за паковање, машине за обраду дрвета, ЦНЦ рутере, 3Д штампаче и опште системе за пренос или позиционирање где није потребна ултра-висока прецизност олова.

За ДЛИ производе, хладно{0}}ваљани куглични вијци су углавномЦ7 степен тачности. Често се бирају када је машини потребно поуздано кретање, разумна прецизност, краћа испорука и боља контрола трошкова.

Гроунд Балл Сцрев

Брушени куглични вијак се производи прецизним брушењем. Овај процес обезбеђује бољу прецизност електроде, глаткију површину стазе и стабилније перформансе кретања за апликације високе{1}}ности.

Куглични завртњи се обично користе у прецизним ЦНЦ машинама, машинама за брушење, опреми за инспекцију, мерним уређајима, полупроводничкој опреми и системима за позиционирање високе{0}}ности.

За ДЛИ производе, уземљени куглични завртњи су углавномЦ5 степен тачности. Они се бирају када је потребна већа прецизност позиционирања и боља контрола грешке електроде.

Како одлучити: Ако ваша апликација захтева поновљивост положаја бољу од ±0,05 мм, тло је основни захтев. За општу аутоматизацију где је толеранција позиционирања ±0,1 мм или шира, ваљани завртњи нуде добру вредност без жртвовања поузданости. Избегавајте претерано-навођење: Ц3 завртањ за уземљење који ради у контаминираном или слабо подмазаном окружењу неће имати бољи учинак од правилно одржаваног Ц7 замотаног завртња.

2. По степену прецизности

Оцена прецизности кугличног завртња се углавном односи на прецизност оловке и перформансе позиционирања. Виши нивои прецизности се користе када машина захтева строжу контролу позиционирања, бољу поновљивост и мању грешку вођења.

Уобичајени разреди тачности кугличних вијака укључују Ц0, Ц1, Ц2, Ц3, Ц5, Ц7 и Ц10. Уопштено говорећи, што је мањи број разреда, то је већи захтев за прецизношћу и већи је производни трошак.

Међутим, већа прецизност није увек неопходна. Степен тачности треба да одговара структури машине, тачности водича, носачу лежаја, површини уградње, управљачком систему, оптерећењу и радном окружењу.

3. Метода циркулације лопте: како се лоптице враћају

Унутар матице са кугличним завртњем, куглице путују дуж навоја и морају се непрекидно враћати на почетак кола да би се омогућило непрекидно кретање. Метода која се користи за враћање куглица има значајан утицај на брзину завртња, ниво буке, инсталациони омотач и погодност за различите услове оптерећења.

Спољашња циркулација цеви

Куглице излазе из матице кроз дефлектор, путују кроз спољну повратну цев монтирану на спољашњој страни тела матице и поново-улазе у коло на другом крају. Ово је робустан, добро{2}}проверен дизајн који је једноставан за производњу и сервис.

Дизајн спољних цеви добро подноси велика оптерећења јер геометрија повратног пута омогућава веће величине куглица и вишеструка кола. Широко се користе у тешким-ЦНЦ секирама, машинама за глодање и индустријским пресама.

Недостатак је што спољна повратна цев додаје спољашњи пречник матице. Код компактних дизајна машина, ово може створити проблеме са зазором.

Унутрашња циркулација

У дизајну унутрашње циркулације, кугле се враћају кроз пролазе који су машински обрађени у само тело матице, користећи дефлекторе који преусмеравају куглице са краја једног круга на почетак следећег без напуштања омотача матице.

Овај дизајн резултира компактнијом навртком са мањим спољним пречником, што је корисно тамо где је простор за уградњу тесан. Унутрашња путања такође има тенденцију да произведе глаткији рад са нижим-шумом при умереним брзинама.

Унутрашња циркулација се обично користи у машинама за гравирање, медицинским системима за позиционирање и компактним модулима за аутоматизацију.

Повратни поклопац (такође се зове дефлектор-тип или велика{1}}брзина)

Дизајн завршних капица користи прецизно обликоване завршне поклопце на сваком крају матице за преусмеравање куглица. Ова геометрија омогућава куглицама да путују већим брзинама са смањеном буком и вибрацијама и обично постижу веће вредности Дм·Н (комбинована мера пречника и брзине) од цеви или унутрашњег дизајна.

Ово је пожељни дизајн за апликације велике{0}}брзине: брзо-покретне порталне платформе, машине за ласерско сечење,-системе за хватање-и-и-високог протока. Дизајн завршних капица такође се добро интегрише са заптивкама брисача и функцијама заштите од прашине.

Повратак спиралног жлеба

У дизајну спиралних жлебова, повратна путања је интегрисана директно у тело матице као спирални жлеб који иде паралелно са навојем. Ова компактна геометрија одговара минијатурним шрафовима са малим проводницима где конвенционалне методе враћања нису практичне.

Овај дизајн се користи у апликацијама за фино{0}}позиционирање: прецизни завртњи малог-пречника у медицинским уређајима, оптичким системима и опреми за руковање полупроводницима.

4. Структура матице: једнострука матица наспрам дупла матица

Структура кугличне матице утиче на контролу зазора, крутост, простор за уградњу, цену и одржавање. Уобичајене структуре навртки укључују једноструке, двоструке навртке и лево/десно{1}}навртке.

Куглични вијак са једном навртком

Куглични вијак са једном навртком је најчешћа и економична структура. Компактан је, једноставан за инсталацију и погодан за многе стандардне аутоматизације и опште индустријске машине.

Дизајн са једном навртком је погодан када је апликација потребна стабилно кретање, али не захтева изузетно велику крутост или строгу контролу зазора.

Када је један орах прави избор:

• 
  Стандардне апликације за позиционирање са умереним захтевима за прецизношћу
  Примене где је мала количина аксијалног зазора прихватљива или надокнађена контролним системом
  Конструкције{0}}осетљиве на трошкове где није потребна двострука-крутост матице
  Осе са{0}}ограниченим простором где дужина матице мора бити минимизирана

Серија СФУ је дизајн са прирубницом са једном-навртком са повратном куглицом завршног поклопца, погодан за широк спектар ЦНЦ апликација и апликација за аутоматизацију. Доступан је у пречникима од 12 мм до 80 мм са проводницима од 4 мм до 20 мм.

Куглични вијак са двоструком навртком

Куглични вијак са двоструком навртком користи две матице за примену преднапрезања и побољшање крутости. Често се бира када је потребна боља контрола зазора и већа стабилност позиционирања.

Двоструке навртке су погодне за ЦНЦ машине, прецизне осе за позиционирање, системе за тешко{0}}оптерећење и апликације где је аксијална крутост важна. Обично захтевају више простора за инсталацију и веће трошкове од дизајна са једном матицом.

Када је дупла матица прави избор:

• 
  Апликације у којима зазор мора бити нула или близу-нуле: високо-ЦНЦ осе, машине за брушење, ЕДМ опрема
  Осовине подложне реверзним оптерећењима где би зазор проузроковао грешку положаја у тачки преокрета
  Високи{0}}захтеви за крутост где склоп кугличастих завртња чини део путање оптерећења конструкције
  Вертикалне осе где тежина терета ствара трајно предоптерећење наниже при повратном ходу

Шта двострука навртка не поправља: ​​Предоптерећење против зазора повећава трење и ствара више топлоте. Преоптерећена или недовољно подмазана двострука навртка ће се истрошити брже од једноструке матице одговарајуће величине. Избор двоструке навртке треба да се заснива на захтевима за крутост и зазор, а не на претпоставци да је веће предоптерећење увек боље.

Лево/десно{0}}куглични завртањ са навртком

Лево/десно{0}}структура са кугличним завртњем може да створи супротне смерове кретања на истој осовини завртња. Овај дизајн се често користи у механизмима који захтевају синхронизовано отварање и затварање или симетрично кретање.

Типичне примене укључују стезне уређаје, механизме за центрирање, уређаје за подешавање и специјалну опрему за аутоматизацију.

5. Избор електроде: Усклађивање брзине, силе и резолуције

Олово је аксијално растојање које матица прелази по пуном обртају завртња. Има директан утицај на три ствари: достижну линеарну брзину, расположиву силу потиска и резолуцију позиционирања.

Брзина: За дату брзину мотора, већи вод производи већу линеарну брзину. Ако ваша оса мора да се креће брзином од 1.000 мм/с, а мотор ради на 3.000 о/мин, минимална потребна оловка је: 1.000 мм/с × 60 ÷ 3.000 о/мин=20 мм.

Сила: За исти обртни момент мотора, мањи вод производи већи потисак. Водећи вијак од 5 мм производи четири пута већи потисак од оловног завртња од 20 мм који покреће исти мотор, јер је механичка предност већа.

Резолуција: Мањи одвод значи финије позиционирање по кораку мотора или броју енкодера. Ово је важно у апликацијама где резолуција контролног система мора бити чврста.

Мали оловни куглични вијак

Мали оловни куглични завртњи обично имају олово испод 5 мм. Погодни су за апликације које захтевају фино позиционирање, велики потисак и бољу контролу при нижим брзинама.

Типичне примене обухватају прецизно подешавање, подизање З-осе, медицинску опрему, лабораторијске инструменте и мале степенице за позиционирање.

Средњи оловни куглични вијак

Средњи оловни куглични завртњи обично имају олово између 5 мм и 20 мм. Они обезбеђују равнотежу између брзине, потиска и тачности позиционирања.

Овај тип се широко користи у ЦНЦ машинама, опреми за аутоматизацију, машинама за паковање, машинама за обраду дрвета и општим индустријским системима кретања.

Велики оловни куглични вијак

Велики оловни куглични завртњи обично имају олово изнад 20 мм. Користе се када је потребна велика линеарна брзина.

Велики водећи завртњи су погодни за велике{0}}брзине преноса, дуге-системе за храњење, утовар и истовар и брзе аутоматске осе. Међутим, резолуцију позиционирања и потисак треба пажљиво проверити када користите већи провод.

Важно разматрање за вертикалне осе:На вертикалној оси гравитација непрекидно делује на терет. Велики-главни завртањ може да се врати назад-под дејством гравитације када мотор не држи обртни момент - ово је физичко својство геометрије електроде, а не дефект. Било која вертикална оса која користи провод изнад приближно 10–12 мм треба да се процени за ризик од-повратне вожње, а ако је вожња уназад-забрињавајућа, дизајн мора да садржи моторну кочницу или механичку противтежу. Ово је безбедносни захтев, а не само разматрање перформанси.

Водич за брзи избор за различите типове кугличних вијака

Након разумевања различитих типова кугличних вијака, следећи корак је усклађивање типа са стварним захтевима машине. Табела испод даје практичну референцу.

Референца типа ДЛИ кугличног завртња

ДЛИ залихеваљани куглични вијци, мљевени куглични вијци, једноструке навртке, двоструке навртке,јединице за подршку, и прилагођена крајња обрада за ЦНЦ машине, опрему за аутоматизацију, машине за паковање, медицинску опрему и индустријске системе за кретање.

За ДЛИ кугличне завртње, хладно{0}}ваљани куглични завртњи су углавномЦ7 степен тачности, а уземљени куглични завртњи су генералноЦ5 степен тачности. Материјал осовине кугличног вијка јеS55C, а материјал кугличне матице је20ЦрМо.

Приликом одабира правог типа кугличног завртња, пречник, олово, степен тачности, структуру матице, метод циркулације, предоптерећење, потпорне јединице, крајњу машинску обраду, оптерећење, брзину и простор за уградњу треба прегледати заједно.

Закључак

Постоји много типова кугличних вијака, а сваки тип је дизајниран за различите захтеве машина. Ваљани куглични завртњи су погодни за -исплативо опште кретање, док се млевени куглични завртњи користе за већу прецизност и бољу тачност вођења. Ц7 куглични вијци су уобичајени у аутоматизацији и општој индустријској опреми, док су куглични завртњи Ц5 погоднији за прецизне ЦНЦ, системе за инспекцију и осе за позиционирање високе{5}}ности.

Начин циркулације куглице, структура матице и величина оловке такође утичу на коначни избор. Спољашња циркулација може да се користи за веће или теже-системе оптерећења, унутрашња циркулација је корисна за компактне структуре, повратак крајњег поклопца подржава глатко и брзо-померање, а двоструке навртке помажу у побољшању крутости и контроле зазора када се примени одговарајуће предоптерећење.

Одговарајући тип кугличног завртња треба изабрати према оптерећењу, брзини, тачности, ходу, простору за уградњу, крутости, цени и радном окружењу. Уместо да бирате само по једном параметру, боље је прегледати комплетан систем кретања пре него што потврдите коначни модел.