În domeniul transmisiei de precizie, șuruburile circulare cu bile și piulițele sunt componente de bază. Sunt indispensabile în sistemele de alimentare ale mașinilor-unelte CNC, modulele liniare ale roboților industriali și mecanismele de poziționare ale instrumentelor de precizie. Spre deosebire de șuruburile de alunecare obișnuite, șuruburile circulare cu bile înlocuiesc frecarea de alunecare cu rularea bilelor, ceea ce nu numai că îmbunătățește foarte mult eficiența transmisiei, dar asigură și o precizie de poziționare extrem de ridicată. Calitatea mișcării lor și a performanței de oprire determină în mod direct stabilitatea operațională și durata de viață a întregului echipament. Combinând experiența practică în procesare și aplicare, acest articol discută mișcarea de bază și oprirea cunoștințelor din aspectele structurii procesului, punctele cheie ale transmisiei de precizie și susținerea parametrilor specifici, evitând teoriile goale și străduindu-se să se alinieze cu cunoașterea în funcționarea reală.
I. Structura procesului: Fundamentul mișcării și a opririi performanței, fiecare detaliu afectează precizia
Miezul structurii procesului circularșurub cu bile și piulițăeste designul coordonat al "șurubului + piuliță + bilă + dispozitiv de circulație". Tehnologia de procesare și parametrii structurali ai fiecărei componente sunt direct legați de netezimea, precizia și durabilitatea mișcării și opririi. Mulți oameni găsesc în aplicațiile practice că, printre șuruburile cu bile ale aceluiași model, unele funcționează fără probleme, fără blocare, în timp ce altele sunt predispuse la zgomot anormal, blocare sau chiar derive de precizie. Acest lucru se datorează în esență diferențelor în structura procesului și precizia procesării.
1. Corpul șurubului: „Cadrul” transmisiei de precizie, tehnologia determină precizia de bază
Șurubul este nucleul transmisiei, iar tehnologia sa de procesare determină în mod direct precizia de referință a transmisiei. În prezent, materialele principale pentru șuruburi sunt în mare parte din oțel pentru rulmenți cu crom înalt-SUJ2 sau oțel pentru rulmenți GCr15SiMn. După călire și călire, recoacere cu sferoidizare și întărire prin inducție cu frecvență medie-, acest tip de material poate atinge caracteristicile de „suprafață dură și miez dur” - duritatea suprafeței poate ajunge la HRC58-62, asigurând rezistența la uzură a căii de rulare, în timp ce miezul păstrează o sarcină suficientă la rupere (în alternanță, pentru a evita o duritate suficientă la rupere). torsiune și încovoiere).
Veriga cheie de procesare a șurubului este șlefuirea canalelor. Forma-secțiunii transversale a căii de rulare este împărțită în arc unic și arc dublu, fiecare cu scenarii aplicabile. Procesul de șlefuire a căii de rulare cu arc unic-este relativ simplu și este ușor de obținut o precizie ridicată de prelucrare, dar unghiul său de contact se modifică odată cu modificarea sarcinii axiale - cu cât sarcina este mai mare, cu atât unghiul de contact este mai mare, iar eficiența transmisiei și capacitatea portantă vor crește în consecință. Unghiul de contact al căii de rulare cu arc dublu-rămâne practic 45 de grade neschimbat, cu o stabilitate operațională mai puternică. Partea inferioară a căii de rulare nu este în contact cu bilele, care pot stoca ulei de lubrifiere și o cantitate mică de resturi, reducând frecarea și uzura. Cu toate acestea, corectarea, prelucrarea și inspecția discului de șlefuit sunt mai dificile.
În plus, alegerea raportului dintre raza pistei și diametrul bilei este, de asemenea, crucială. Ratele comune adoptate în industria chineză sunt 1,04 și 1,11. Acest parametru afectează direct capacitatea portantă - dacă raportul este prea mare, aria de contact dintre bilă și calea de rulare este prea mică, ceea ce este predispus la concentrarea tensiunilor și la uzură accelerată; dacă raportul este prea mic, zona de contact este prea mare, ceea ce va crește rezistența la frecare și va afecta eficiența transmisiei. De obicei, raza pistei este controlată la 1,4 ~ 1,6 ori diametrul bilei. Diametrul nominal al șurubului (diametrul cilindrului care cuprinde centrul bilei sub unghiul de contact teoretic dintre bilă și calea de rulare) este dimensiunea caracteristică a acestuia. De exemplu, modelul BSM4020 folosit în mod obișnuit are un diametru nominal de 40 mm, care determină direct capacitatea portantă și dimensiunea de instalare a șurubului.
2. Piuliță: „Carrier pentru acomodarea și circulația bilelor”, structura determină netezimea mișcării și opririi
Funcția de bază a piuliței este de a găzdui bilele și de a realiza mișcarea circulară a bilelor între calea de rulare a șurubului și calea de rulare a piuliței prin dispozitivul de circulație. Designul său structural și precizia de procesare afectează în mod direct fluiditatea circulației mingii, evitând probleme precum blocarea și căderea mingii. Materialul piuliței se potrivește de obicei cu șurubul, mai ales din oțel pentru rulmenți SUJ2. În unele scenarii ușoare, se utilizează aliaje de aluminiu de înaltă-rezistență sau plastic tehnic, dar piulițele din plastic au o rezistență redusă la uzură și sunt potrivite numai pentru scenarii de-încărcare ușoară și de viteză redusă- (cum ar fi imprimantele 3D).
Structura cheie a piuliței este dispozitivul de circulație, care este împărțit în circulație internă și circulație externă. Aceasta este, de asemenea, diferența de bază care afectează mișcarea și oprirea performanței. Bilele piuliței de circulație internă nu părăsesc niciodată suprafața șurubului în timpul procesului de circulație și realizează circulația prin dispozitiv de returnare (dispozitiv de returnare a bilei) în orificiul lateral al piuliței. O piuliță este de obicei echipată cu 3 ~ 6 dispozitive de întoarcere, care sunt distribuite uniform de-a lungul circumferinței, eșalonate cu 60 de grade ~ 120 de grade. Există trei tipuri de returnatori: oblati, circulari și matrici. Dintre acestea, dispozitivul de returnare plutitor (care păstrează un spațiu de potrivire de 0,01~0,015 mm cu orificiul de montare și realizează auto-poziționarea printr-un arc lamelar) are cea mai bună adaptabilitate. Se poate andoca automat cu intrarea și ieșirea canelurii de întoarcere a bilei, este mai fiabil la operațiuni cu viteză mare-și este potrivit pentru sisteme de alimentare cu-precizie înaltă și-sensibilitate ridicată, dar nu și pentru scenarii de-sarcină grea și-conducție mare.
Bilele piuliței de circulație exterioară vor părăsi calea de rulare a șurubului la întoarcere și vor realiza circulația printr-un manșon, canulă sau dispozitiv de capac de capăt. Dimensiunea sa structurală este relativ mare, iar capacitatea portantă este mai puternică, ceea ce este potrivit pentru mașinile-unelte grele-la scară mare și alte scenarii. Cu toate acestea, traseul de circulație a bilei este lung, zgomotul în timpul funcționării este relativ mare, iar precizia este puțin mai mică decât cea a tipului de circulație internă. Numărul de spire de lucru ale circulației externe este de obicei de 1,5 spire, 2,5 spire sau 3,5 spire, iar maximul nu depășește 4,5 spire. Prea multe viraje vor cauza interferențe între mingi și vor afecta fluiditatea mișcării și oprirea.
3. Mingi: „Mediul” transmisiei, specificațiile și precizia determină eficiența transmisiei
Bilele sunt mijlocul de transmisie care conectează șurubul și piulița. Precizia lor dimensională, rugozitatea suprafeței și materialul afectează direct eficiența transmisiei și rata de uzură. Materialul bilei este în mare parte din oțel pentru rulmenți GCr15, care a suferit călire, șlefuire și lustruire. Rugozitatea suprafeței trebuie controlată la Ra0.02 ~ 0.05μm, iar toleranța dimensională trebuie să atingă nivelul G3 ~ G5, astfel încât să se evite forța neuniformă și blocajele cauzate de dimensiunile inconsecvente ale bilelor.
Selectarea diametrului bilei este corelată cu diametrul nominal al șurubului și cu dimensiunea canalului de rulare. De exemplu, pentru un șurub cu un diametru nominal de 40 mm, diametrul bilei utilizat în mod obișnuit este de 6 ~ 8 mm. Numărul de bile este raportat la numărul de rânduri și de spire ale nucii. Cu cât numărul total de bile este mai mare, cu atât capacitatea portantă este mai mare, dar prea multe bile vor crește frecarea reciprocă și vor afecta eficiența transmisiei. De obicei, numărul de rânduri de bile ale piuliței de circulație internă este de 3 ~ 6 rânduri, iar circulația externă este ajustată în funcție de cererea rulmentului. De exemplu, numărul de rânduri va crește în scenariile de-încărcări grele, dar trebuie controlat într-un interval rezonabil pentru a evita interferența.