Podstawową zaletąśruba i nakrętka z recyrkulacją kulowąjest precyzyjna przekładnia. Ich dokładność pozycjonowania i zatrzymania, wydajność, sztywność i żywotność można określić ilościowo za pomocą konkretnych parametrów, które są również kluczowymi wskaźnikami, na których należy się skupić przy rzeczywistym wyborze i zastosowaniu. Mówienie o precyzyjnym przełożeniu bez odwoływania się do parametrów to pusta gadka. W połączeniu z typowymi parametrami w zastosowaniach praktycznych, w tym artykule omówiono kluczowe punkty precyzyjnej przekładni oraz wpływ tych parametrów na wydajność pozycjonowania i zatrzymywania.
1 Klasa dokładności: Podstawowy ilościowy wskaźnik dokładności pozycjonowania i zatrzymywania
Klasa dokładności jest podstawowym wskaźnikiem ilościowym służącym do pomiaru dokładności pozycjonowania i zatrzymywania śrub kulowych. Standaryzowane na szczeblu międzynarodowym w klasach od C0 do C10, gdzie C0 jest najwyższe, a C10 najniższe. Należy go dobierać zgodnie ze scenariuszami zastosowania: gatunki od C3 do C5 do obróbki precyzyjnej (takie jak obrabiarki CNC i instrumenty precyzyjne) oraz gatunki od C7 do C9 do ogólnego sprzętu automatyki (takiego jak linie montażowe i małe manipulatory).
Istnieją trzy podstawowe wskaźniki pomiarowe klasy dokładności: dokładność pozycjonowania, dokładność powtarzania pozycjonowania i dokładność wyprowadzenia. Dokładność pozycjonowania odnosi się do rzeczywistego odchylenia śruby od punktu początkowego do pozycji docelowej. Dokładność pozycjonowania śruby klasy C3 jest zwykle mniejsza lub równa ± 0,003 mm/300 mm, a śruby gatunku C5 mniejsza lub równa ± 0,015 mm/300 mm. Dokładność powtarzanego pozycjonowania odnosi się do odchylenia wynikającego z wielokrotnego powrotu do tej samej pozycji, przy klasie C3 mniejszej lub równej ± 0,001 mm i klasie C5 mniejszej lub równej ± 0,005 mm. Parametr ten bezpośrednio określa spójność pozycjonowania sprzętu. Na przykład śruby kulowe precyzyjnych elementów mocujących wióry muszą posiadać klasę od C3 do C5, w przeciwnym razie wystąpi przesunięcie mocowania elementu, które wpłynie na współczynnik plastyczności.
Dokładność skoku odnosi się do odchylenia pomiędzy rzeczywistą odległością ruchu nakrętki na obrót a teoretycznym skokiem. Im mniejszy błąd odprowadzenia, tym większa dokładność transmisji. Typowe specyfikacje ołowiu obejmują 5 mm, 10 mm i 20 mm. Na przykład śruba BSM4020 ma skok 20 mm z błędem skoku mniejszym lub równym ± 0,015 mm/300 mm, co może spełnić wymagania dokładności systemów podawania obrabiarek. Należy zauważyć, że odchylenie instalacji będzie miało wpływ na dokładność. Jeżeli odchylenie równoległości pomiędzy śrubą a szyną prowadzącą przekracza 0,02 mm/m, odchylenie dokładności pozycjonowania wzrośnie o 0,02 mm/m. Dlatego podczas instalacji wymagana jest kalibracja interferometru laserowego i ustawienie parametrów kompensacji błędów w celu skorygowania odchylenia.
2 Wydajność transmisji: ważne odzwierciedlenie płynności pozycjonowania i zatrzymywania
Sprawność przekładni śrub kulowych z recyrkulacją jest znacznie wyższa niż w przypadku zwykłych śrub przesuwnych, co jest również jedną z ich podstawowych zalet. Sprawność przekładni zależy głównie od współczynnika tarcia pomiędzy kulkami a bieżnią, który zwykle waha się od 90% do 98%, podczas gdy w przypadku zwykłych śrub ślizgowych wynosi tylko 30% do 40%. Im wyższa wydajność przekładni, tym niższe zużycie energii i wytwarzanie ciepła przez sprzęt podczas pracy oraz tym płynniejsze pozycjonowanie i zatrzymywanie, aby uniknąć wydłużenia termicznego śruby spowodowanego ciepłem i wpływającego na dokładność.
Kluczowym parametrem wpływającym na skuteczność przekładni jest współczynnik tarcia. Współczynnik tarcia pomiędzy kulkami a bieżnią wynosi zwykle od 0,001 do 0,005, czyli jest znacznie niższy niż 0,1 do 0,2 w przypadku śrub ślizgowych, dzięki właściwościom tarcia tocznego kulek. Ponadto chropowatość powierzchni kulek, dokładność szlifowania bieżni i stan smarowania również będą miały wpływ na wydajność przekładni. Zadrapania na powierzchni kulki, szorstkie bieżnie lub niewystarczające smarowanie doprowadzą do wzrostu współczynnika tarcia, spadku wydajności przekładni, a nawet nietypowego hałasu i zakleszczenia. Na przykład w scenariuszach pracy-z dużymi prędkościami (takimi jak posuw wrzeciona obrabiarki) należy wybrać smar o wysokiej wydajności smarowania i uzupełniać go co 500 godzin pracy, aby zapewnić stabilną wydajność przekładni.
3 Nośność: podstawowa gwarancja stabilności pozycjonowania i zatrzymania
Nośność odnosi się do maksymalnych obciążeń osiowych i promieniowychśruba kulowa i nakrętka kulkowamoże znieść. Podstawowymi parametrami są podstawowa nośność dynamiczna (Ca) i podstawowa nośność statyczna (C0a). Podstawowa nośność dynamiczna odnosi się do stałego obciążenia osiowego, jakie może wytrzymać śruba w okresie trwałości znamionowej (1 milion obrotów), które ustala producent na podstawie eksperymentów i które można oszacować również ze wzoru (typ obiegu wewnętrznego: Ca=f1·f2·f3·Dw^1,3·Z^0,7·n^0,3), gdzie Dw to średnica kulki, Z to całkowita liczba kulek, n to liczba zwojów gwintu, a f1 (współczynnik materiałowy), f2 (współczynnik kąta zwilżania) i f3 (współczynnik dokładności) dobierane są zgodnie z rzeczywistymi warunkami. Podstawowe obciążenie statyczne odnosi się do maksymalnego obciążenia statycznego zapobiegającego odkształceniu plastycznemu pomiędzy kulkami a bieżnią, a wzór to C0a=f0·Dw^2·Z·cos , gdzie f0 jest współczynnikiem obciążenia statycznego (2,8~3,5) i jest kątem zwilżania (zwykle 45 stopni).