Cum să alegeți tipurile potrivite de șuruburi cu bile

Acest articol explică principalultipuri de șuruburi cu biledupă metoda de fabricație, gradul de precizie, metoda de circulație a bilei, structura piuliței și dimensiunea plumbului. De asemenea, oferă referințe practice de selecție pentru diferite aplicații industriale.

Ce face de fapt un șurub cu bile - și de ce este importantă selecția tipului

Un șurub cu bile transformă mișcarea de rotație în mișcare liniară folosind bile de recirculare care se rostogolesc între un arbore filetat și o piuliță. Deoarece bilele se rostogolesc mai degrabă decât alunecă, un șurub cu bile atinge o eficiență mult mai mare (de obicei 90% sau mai mult) în comparație cu un șurub de plumb tradițional și face acest lucru cu un nivel mult mai ridicat de repetabilitate.

Acestea fiind spuse, nu toate șuruburile cu bile sunt construite în același mod. Un șurub C7 rulat cu o singură piuliță și un cablu de 20 mm se comportă foarte diferit față de un șurub C5 împărțit cu o piuliță dublă și un cablu de 5 mm - chiar dacă ambele au același diametru nominal. Selectarea unei combinații greșite poate însemna să plătiți mai mult decât este necesar sau selectarea unui șurub care nu îndeplinește cerințele de precizie sau de viață.

Secțiunile de mai jos acoperă fiecare dimensiune pe rând.

1. Metoda de fabricație: laminat vs sol

Metoda de fabricație este una dintre cele mai importante moduri de clasificare a șuruburilor cu bile. Afectează direct acuratețea, costul, timpul de producție, calitatea suprafeței și domeniul de aplicare adecvat.

Șurub cu bile rulat

Un șurub cu bile laminate este produs printr-un proces de laminare. Canelura filetului este formată din matrițe de rulare, ceea ce face producția eficientă și rentabilă-. Șuruburile cu bile laminate sunt utilizate pe scară largă în aplicațiile industriale generale, deoarece oferă performanțe stabile de mișcare la un preț mai economic.

Șuruburile cu bile laminate sunt potrivite pentru echipamente de automatizare, mașini de ambalare, mașini de prelucrare a lemnului, routere CNC, imprimante 3D și sisteme generale de transfer sau poziționare în care nu este necesară o precizie ultra-de plumb.

Pentru produsele DLY, șuruburile cu bile-laminate la rece sunt în generalGradul de precizie C7. Acestea sunt adesea selectate atunci când mașina are nevoie de mișcare fiabilă, precizie rezonabilă, livrare mai scurtă și un control mai bun al costurilor.

Șurub cu bile de împământare

Un șurub cu bile șlefuit este produs prin șlefuire de precizie. Acest proces oferă o precizie mai bună a cablurilor, o suprafață mai netedă a căii de rulare și o performanță de mișcare mai stabilă pentru aplicații de înaltă-precizie.

Șuruburile cu bile de șlefuire sunt utilizate în mod obișnuit în mașinile CNC de precizie, mașinile de șlefuit, echipamentele de inspecție, dispozitivele de măsurare, echipamentele semiconductoare și sistemele de poziționare de-înaltă precizie.

Pentru produsele DLY, șuruburile cu bile șlefuite sunt în generalGradul de precizie C5. Acestea sunt selectate atunci când sunt necesare o precizie mai mare de poziționare și un control mai bun al erorilor de plumb.

Cum să decideți: dacă aplicația dvs. necesită repetabilitate pozițională mai bună de ±0,05 mm, solul este cerința de bază. Pentru automatizări generale în care toleranța de poziționare este de ± 0,1 mm sau mai mare, șuruburile laminate oferă o valoare bună, fără a sacrifica fiabilitatea. Evitați supra-specificarea: un șurub de împământare C3 care rulează într-un mediu contaminat sau slab lubrifiat nu va depăși un șurub rulat C7 întreținut corespunzător.

2. După gradul de precizie

Gradul de precizie al șurubului cu bile este legat în principal de precizia plumbului și performanța de poziționare. Clasele de precizie mai înalte sunt utilizate atunci când mașina necesită un control mai strict al poziționării, o repetabilitate mai bună și o eroare mai mică de plumb.

Gradele comune de precizie ale șuruburilor cu bile includ C0, C1, C2, C3, C5, C7 și C10. În general, cu cât numărul de calificare este mai mic, cu atât este mai mare cerința de precizie și costul de producție este mai mare.

Cu toate acestea, o precizie mai mare nu este întotdeauna necesară. Gradul de precizie trebuie să se potrivească cu structura mașinii, precizia ghidajului, suportul rulmentului, suprafața de instalare, sistemul de control, sarcina și mediul de lucru.

3. Metoda de circulație a mingii: Cum se întorc bilele

În interiorul unei piulițe cu șurub cu bile, bilele se deplasează de-a lungul filetului și trebuie returnate continuu la începutul circuitului pentru a permite mișcarea neîntreruptă. Metoda utilizată pentru returnarea bilelor are un efect semnificativ asupra capacității de viteză a șurubului, a nivelului de zgomot, a anvelopei de instalare și a adecvării pentru diferite condiții de încărcare.

Circulație în tub extern

Bilele ies din piuliță printr-un deflector, trec printr-un tub de retur extern montat pe exteriorul corpului piuliței și re{0}}intră în circuit la celălalt capăt. Acesta este un design robust, bine-dovedit, care este ușor de fabricat și de întreținut.

Modelele de tuburi externe suportă bine sarcinile grele, deoarece geometria căii de întoarcere permite dimensiuni mai mari ale bilelor și circuite multiple. Sunt utilizate pe scară largă în axele CNC, mașini de frezat și prese industriale pentru sarcini grele.

Dezavantajul este că tubul de retur extern se adaugă la diametrul exterior al piuliței. La modelele de mașini compacte, acest lucru poate crea probleme de spațiu liber.

Circulația internă

În modelele de circulație internă, bilele sunt returnate prin pasaje prelucrate în corpul piuliței în sine, folosind deflectoare care redirecționează bilele de la sfârșitul unui circuit la începutul următorului fără a părăsi învelișul piuliței.

Acest design are ca rezultat o piuliță mai compactă, cu un diametru exterior mai mic, ceea ce este util acolo unde spațiul de instalare este îngust. Calea internă tinde, de asemenea, să producă o funcționare mai lină, mai redusă-zgomot la viteze moderate.

 

Circulația internă este utilizată în mod obișnuit în mașinile de gravat, sistemele de poziționare medicală și modulele de automatizare compacte.

Returul capacului de capăt (numit și tip-deflector sau-viteză mare)

Modelele de capace de capăt folosesc capace de capăt formate cu precizie la fiecare capăt al piuliței pentru a redirecționa bilele. Această geometrie permite bilelor să se deplaseze la viteze mai mari cu zgomot și vibrații reduse și, de obicei, atinge valori Dm·N mai mari (o măsură combinată a diametrului și vitezei) decât modelele tubulare sau interne.

 

Acesta este designul preferat pentru aplicațiile de-viteză mare: porturi cu-mișcare rapidă, mașini de tăiat cu laser, sisteme de-debit-și-de plasare cu randament ridicat. Designul capacului de capăt se integrează bine și cu garniturile ștergătoare și cu caracteristicile de protecție împotriva prafului.

Retur cu caneluri elicoidale

În modelele cu caneluri elicoidale, calea de întoarcere este integrată direct în corpul piuliței ca o canelură elicoidă care rulează paralel cu filetul. Această geometrie compactă se potrivește șuruburilor miniaturale cu cabluri mici acolo unde metodele convenționale de returnare nu sunt practice.

 

Acest design este utilizat în aplicații de poziționare-fină: șuruburi de precizie cu diametru mic-în dispozitive medicale, sisteme optice și echipamente de manipulare a semiconductoarelor.

4. Structura piuliței: piuliță simplă vs piuliță dublă

Structura piuliței cu bile afectează controlul jocului, rigiditatea, spațiul de instalare, costul și întreținerea. Structurile obișnuite ale piuliței includ modele cu piuliță simplă, piuliță dublă și-pentru stânga/dreapta.

Șurub cu bile cu o singură piuliță

Un șurub cu bile cu o singură piuliță este cea mai comună și mai economică structură. Este compact, ușor de instalat și potrivit pentru multe automatizări standard și mașini industriale generale.

Modelele cu o singură piuliță sunt potrivite atunci când aplicația necesită o mișcare stabilă, dar nu necesită o rigiditate extrem de ridicată sau un control strict al jocului.

Când o singură piuliță este alegerea potrivită:

• 
  Aplicații standard de poziționare cu cerințe moderate de precizie
  Aplicații în care o cantitate mică de joc axial este acceptabilă sau compensată de sistemul de control
  Modele-sensibile la costuri, unde nu este necesară rigiditatea dublă-piuliță
  Spațiul-axelor limitate unde lungimea piuliței trebuie redusă la minimum

Seria SFU este o piuliță cu flanșă cu o singură-piuliță, cu întoarcere bilă a capacului de capăt, potrivită pentru o gamă largă de aplicații CNC și de automatizare. Este disponibil în diametre de la 12 mm la 80 mm cu cabluri de la 4 mm la 20 mm.

Șurub cu piuliță dublă

Un șurub cu bile cu piuliță dublă folosește două piulițe pentru a aplica preîncărcare și pentru a îmbunătăți rigiditatea. Este adesea selectat atunci când sunt necesare un control mai bun al jocului și o stabilitate mai mare a poziționării.

Structurile cu piulițe duble sunt potrivite pentru mașini CNC, axe de poziționare de precizie, sisteme de-încărcări grele și aplicații în care rigiditatea axială este importantă. De obicei, necesită mai mult spațiu de instalare și costuri mai mari decât modelele cu piulițe simple.

Când piulița dublă este alegerea potrivită:

• 
  Aplicații în care jocul trebuie să fie zero sau aproape de -zero: axe CNC de-înaltă precizie, mașini de șlefuit, echipamente EDM
  Axele supuse sarcinilor inversoare unde jocul ar cauza eroare de poziție în punctul de inversare
  Cerințe de-rigiditate ridicate în cazul în care ansamblul șurubului cu bile face parte din calea sarcinii structurale
  Axe verticale în care greutatea sarcinii creează o preîncărcare susținută în jos pe cursa de retur

Ce piuliță dublă nu fixează: preîncărcarea împotriva jocului crește frecarea și generează mai multă căldură. O piuliță dublă supraîncărcată sau insuficient lubrifiată se va uza mai repede decât o piuliță simplă dimensionată corect. Selectarea piuliței duble ar trebui să se bazeze pe cerințele de rigiditate și joc, nu pe presupunerea că mai multă preîncărcare este întotdeauna mai bună.

Șurub cu bile cu piuliță -stânga/dreapta

O structură cu șurub cu bile- stânga/dreapta poate crea direcții de mișcare opuse pe același arbore șurub. Acest design este adesea folosit în mecanismele care necesită deschidere și închidere sincronizată sau mișcare simetrică.

Aplicațiile tipice includ dispozitive de prindere, mecanisme de centrare, dispozitive de reglare și echipamente speciale de automatizare.

5. Selectarea clientului potențial: potrivirea vitezei, forței și rezoluției

Plumbul este distanța axială pe care o parcurge piulița la fiecare rotație completă a șurubului. Are un efect direct asupra a trei lucruri: viteza liniară realizabilă, forța de tracțiune disponibilă și rezoluția de poziționare.

 

Viteză: Pentru o anumită viteză a motorului, un cablu mai mare produce o viteză liniară mai mare. Dacă axa dvs. trebuie să se miște cu 1.000 mm/s și motorul funcționează la 3.000 rpm, avansul minim necesar este: 1.000 mm/s × 60 ÷ 3.000 rpm=20mm.

 

Forță: Pentru același cuplu motor, un cablu mai mic produce o forță mai mare. Un șurub de 5 mm produce de patru ori mai multă forță decât un șurub de 20 mm antrenat de același motor, deoarece avantajul mecanic este mai mare.

 

Rezoluție: un cablu mai mic înseamnă o poziționare mai fină per pas de motor sau număr de codificator. Acest lucru contează în aplicațiile în care rezoluția sistemului de control trebuie să fie strânsă.

Șurub cu bile de plumb mic

Șuruburile cu bile de plumb mici au, de obicei, un avans sub 5 mm. Sunt potrivite pentru aplicații care necesită poziționare fină, forță mare și control mai bun la viteză mai mică.

Aplicațiile tipice includ reglarea de precizie, ridicarea axei Z-, echipamente medicale, instrumente de laborator și etape mici de poziționare.

Șurub cu bile cu plumb mediu

Șuruburile cu bile cu plumb mediu au de obicei un pas între 5 mm și 20 mm. Ele oferă un echilibru între viteză, forță și precizie de poziționare.

Acest tip este utilizat pe scară largă în mașini CNC, echipamente de automatizare, mașini de ambalare, mașini pentru prelucrarea lemnului și sisteme de mișcare industriale generale.

Șurub cu bile cu plumb mare

Șuruburile cu bile de plumb mari au, de obicei, un pas de peste 20 mm. Sunt utilizate atunci când este necesară o viteză liniară mare.

Șuruburile mari sunt potrivite pentru transfer cu viteză mare-, sisteme de alimentare cu cursă lungă-, încărcare și descărcare și axe de automatizare rapide. Cu toate acestea, rezoluția poziționării și împingerea ar trebui verificate cu atenție atunci când se utilizează un cablu mai mare.

Considerent important pentru axele verticale:Pe o axă verticală, gravitația acționează continuu asupra sarcinii. Un șurub cu plumb mare-se poate antrena înapoi-sub gravitație atunci când motorul nu menține cuplul - aceasta este o proprietate fizică a geometriei plumbului, nu un defect. Orice axă verticală care utilizează un cablu de peste aproximativ 10–12 mm ar trebui evaluată pentru riscul de deplasare înapoi-și, dacă conducerea înapoi-este o problemă, proiectarea trebuie să includă o frână de motor sau o contrabalansare mecanică. Aceasta este o cerință de siguranță, nu doar o considerație de performanță.

Ghid de selecție rapidă pentru diferite tipuri de șuruburi cu bile

După înțelegerea diferitelor tipuri de șuruburi cu bile, următorul pas este să potriviți tipul cu cerințele reale ale mașinii. Tabelul de mai jos oferă o referință practică.

Referință tip șurub cu bile DLY

Rechizite DLYșuruburi cu bile rulate, șuruburi cu bile șlefuite, piulițe simple, piulițe duble,unitati suportși prelucrarea finală personalizată pentru mașini CNC, echipamente de automatizare, mașini de ambalare, echipamente medicale și sisteme industriale de mișcare.

Pentru șuruburile cu bile DLY, șuruburile cu bile-latate la rece sunt în generalGradul de precizie C7, iar șuruburile cu bile de împământare sunt în generalGradul de precizie C5. Materialul arborelui șurubului cu bile esteS55C, iar materialul piuliței este20CrMo.

Atunci când alegeți tipul potrivit de șurub cu bile, diametrul, plumbul, gradul de precizie, structura piuliței, metoda de circulație, preîncărcare, unitățile de susținere, prelucrarea finală, sarcina, viteza și spațiul de instalare trebuie revizuite împreună.

Concluzie

Există multe tipuri de șuruburi cu bile și fiecare tip este proiectat pentru cerințe diferite ale mașinii. Șuruburile cu bile laminate sunt potrivite pentru o mișcare generală rentabilă-, în timp ce șuruburile cu bile șlefuite sunt utilizate pentru o mai mare precizie și o mai bună acuratețe a cablului. Șuruburile cu bile C7 sunt comune în echipamentele de automatizare și industriale generale, în timp ce șuruburile cu bile C5 sunt mai potrivite pentru CNC de precizie, sisteme de inspecție și axele de poziționare de-înaltă precizie.

Metoda de circulație a bilei, structura piuliței și dimensiunea plumbului afectează, de asemenea, selecția finală. Circulația externă poate fi utilizată pentru sisteme de sarcină mai mari sau mai grele-, circulația internă este utilă pentru structuri compacte, întoarcerea capacului de capăt susține o mișcare lină și cu viteză-înaltă, iar piulițele duble ajută la îmbunătățirea rigidității și a controlului jocului atunci când este aplicată preîncărcare adecvată.

Tipul potrivit de șurub cu bile trebuie selectat în funcție de sarcină, viteză, precizie, cursă, spațiu de instalare, rigiditate, cost și mediu de lucru. În loc să alegeți doar un parametru, este mai bine să revizuiți sistemul complet de mișcare înainte de a confirma modelul final.