Inden for præcisionstransmission er cirkulære kugleskruer og møtrikker kernekomponenter. De er uundværlige i fødesystemerne til CNC-værktøjsmaskiner, lineære moduler af industrirobotter og positioneringsmekanismer for præcisionsinstrumenter. Til forskel fra almindelige glideskruer erstatter cirkulære kugleskruer glidende friktion med rulning af kugler, hvilket ikke kun i høj grad forbedrer transmissionseffektiviteten, men også sikrer ekstrem høj positioneringsnøjagtighed. Kvaliteten af deres bevægelse og standsning bestemmer direkte driftsstabiliteten og levetiden for hele udstyret. Ved at kombinere praktisk bearbejdning og anvendelseserfaring diskuterer denne artikel kernebevægelsen og standsning af viden fra aspekterne af processtruktur, nøglepunkter for præcisionstransmission og understøttelse af specifikke parametre, undgå tomme teorier og stræber efter at tilpasse sig kognitionen i den faktiske drift.
I. Processtruktur: Grundlaget for bevægelse og standsning af ydeevne, enhver detalje påvirker præcision
Kernen i processtrukturen af cirkulærkugleskrue og kuglemøtriker det koordinerede design af "skrue + møtrik + kugle + cirkulationsanordning". Bearbejdningsteknologien og de strukturelle parametre for hver komponent er direkte relateret til glatheden, præcisionen og holdbarheden af bevægelse og stop. Mange mennesker oplever i praktiske applikationer, at blandt kugleskruer af samme model fungerer nogle problemfrit uden at klemme, mens andre er tilbøjelige til unormal støj, jamming eller endda præcisionsdrift. Dette skyldes hovedsageligt forskelle i processtruktur og behandlingspræcision.
1. Skruelegeme: "Rammen" for præcisionstransmission, teknologi bestemmer grundlæggende præcision
Skruen er kernen i transmissionen, og dens behandlingsteknologi bestemmer direkte transmissionens referencepræcision. På nuværende tidspunkt er de almindelige skruematerialer for det meste SUJ2 høj-carbon chrombærende stål eller GCr15SiMn bærende stål. Efter bratkøling og temperering, sfæroidiserende udglødning og medium-induktionshærdning, kan denne type materiale opnå egenskaberne som "hård overflade og sej kerne" - overfladehårdheden kan nå HRC58-62, hvilket sikrer slidstyrken af løbebanen til at undgå, at kernen bliver slidt i lang tid til at undgå, at kernen bliver slidt. vekslende belastninger (såsom torsion og bøjning).
Skruens nøglebearbejdningsled er løbebaneslibning. Racewayens tværsnitsform er opdelt i enkeltbue og dobbeltbue, hver med relevante scenarier. Slibningsprocessen for enkelt-bueløbsbanen er relativt enkel, og det er nemt at opnå høj behandlingspræcision, men dens kontaktvinkel ændres med ændringen af aksial belastning - jo større belastningen er, jo større kontaktvinklen er, og transmissionseffektiviteten og bæreevnen vil også stige tilsvarende. Kontaktvinklen på den dobbelte-buebane forbliver stort set 45 grader uændret med stærkere driftsstabilitet. Bunden af løbebanen er ikke i kontakt med kuglerne, som kan opbevare smøreolie og en lille mængde affald, hvilket reducerer friktion og slid. Korrektion, bearbejdning og inspektion af slibeskiven er imidlertid vanskeligere.
Derudover er valget af forholdet mellem løbebaneradius og kuglediameter også afgørende. De almindelige forhold, der anvendes i Kinas industri, er 1,04 og 1,11. Denne parameter påvirker direkte bæreevnen -, hvis forholdet er for stort, kontaktområdet mellem kuglen og løbebanen er for lille, hvilket er tilbøjeligt til stresskoncentration og accelereret slid; hvis forholdet er for lille, er kontaktarealet for stort, hvilket vil øge friktionsmodstanden og påvirke transmissionseffektiviteten. Normalt styres løbebanens radius til 1,4 ~ 1,6 gange kuglens diameter. Skruens nominelle diameter (diameteren af cylinderen, der omslutter kuglens centrum under den teoretiske kontaktvinkel mellem kuglen og løbebanen) er dens karakteristiske dimension. For eksempel har den almindeligt anvendte BSM4020-model en nominel diameter på 40 mm, hvilket direkte bestemmer skruens bæreevne og monteringsdimension.
2. Møtrik: "Bæreren til at rumme og cirkulere bolde", strukturen bestemmer glatheden af bevægelse og stop
Møtrikkens kernefunktion er at rumme kuglerne og realisere kuglernes cirkulære bevægelse mellem skruebanen og møtrikken gennem cirkulationsanordningen. Dets strukturelle design og forarbejdningspræcision påvirker direkte boldcirkulationens glathed og undgår problemer som boldstop og fald af. Materialet på møtrikken er normalt matchet med skruen, for det meste SUJ2-lejestål. I nogle letvægtsscenarier bruges høj-aluminiumslegering eller teknisk plast, men plastmøtrikker har dårlig slidstyrke og er kun egnede til scenarier med let-belastning og lav-hastighed (såsom 3D-printere).
Nøglestrukturen af møtrikken er cirkulationsanordningen, som er opdelt i intern cirkulation og ekstern cirkulation. Dette er også den kerneforskel, der påvirker bevægelsen og standsning af ydeevnen. Kuglerne på den interne cirkulationsmøtrik forlader aldrig skruens overflade under cirkulationsprocessen, og realiserer cirkulation gennem returneren (kuglereturanordningen) i sidehullet på møtrikken. En møtrik er normalt udstyret med 3 ~ 6 returnere, som er jævnt fordelt langs omkredsen, forskudt med 60 grader ~ 120 grader. Der er tre typer returnere: oblate, cirkulær og matrix. Blandt dem har den flydende returner (bevarer en pasform på 0,01~0,015 mm med monteringshullet og realiserer selv{11}}positionering gennem en bladfjeder) den bedste tilpasningsevne. Den kan automatisk docke med indløbet og udgangen af kuglens returrille, er mere pålidelig ved høj-hastighedsdrift og er velegnet til høj-præcisions- og{15}}højfølsomhed feedsystemer, men ikke til tung-belastning og store-ledningsscenarier.
Kuglerne på den eksterne cirkulationsmøtrik vil forlade skruens løbebane, når de returneres, og realiserer cirkulation gennem en muffe, kanyle eller endedæksel. Dens strukturelle størrelse er relativt stor, og dens bæreevne er stærkere, hvilket er velegnet til store-tunge-værktøjsmaskiner og andre scenarier. Kuglens cirkulationsvej er dog lang, støjen under driften er relativt stor, og præcisionen er lidt lavere end for den interne cirkulationstype. Antallet af arbejdsomdrejninger af ekstern cirkulation er normalt 1,5 omdrejninger, 2,5 omdrejninger eller 3,5 omdrejninger, og det maksimale overstiger ikke 4,5 omdrejninger. For mange drejninger vil forårsage interferens mellem bolde og påvirke smidigheden af bevægelse og stop.
3. Bolde: "Medium" af transmission, specifikationer og præcision bestemmer transmissionseffektiviteten
Kugler er kernetransmissionsmediet, der forbinder skruen og møtrikken. Deres dimensionelle nøjagtighed, overfladeruhed og materiale påvirker direkte transmissionseffektiviteten og slidhastigheden. Kuglematerialet er for det meste GCr15-lejestål, som har gennemgået bratkøling, slibning og polering. Overfladeruheden skal kontrolleres ved Ra0,02~0,05μm, og dimensionstolerancen skal nå G3~G5-niveau for at undgå ujævn kraft og fastklemning forårsaget af inkonsekvente kuglestørrelser.
Valget af kuglediameter matches med skruens nominelle diameter og løbebanestørrelsen. For eksempel, for en skrue med en nominel diameter på 40 mm, er den almindeligt anvendte kuglediameter 6 ~ 8 mm. Antallet af kugler er relateret til antallet af rækker og omdrejninger af møtrikken. Jo mere det samlede antal kugler er, jo stærkere er bæreevnen, men for mange kugler vil øge den gensidige friktion og påvirke transmissionseffektiviteten. Normalt er antallet af kuglerækker af den interne cirkulationsmøtrik 3 ~ 6 rækker, og den eksterne cirkulation justeres i henhold til lejebehovet. Antallet af rækker vil f.eks. blive øget i scenarier med stor{10}}belastning, men det skal kontrolleres inden for et rimeligt område for at undgå interferens.