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滚珠丝杆的特性

滚珠丝杆再使用上有很多的优点,举凡高效性、可逆性、零背隙、高刚性,导程精度高及其他多项优点,与传统艾克姆丝杆(ACME)相比较,如图2.1;滚珠丝杆再螺杆与螺帽间,加入钢珠。将传统丝杆的滑动摩擦传动以钢珠滚动运动取代。以大大降低摩擦损耗,有助于维持高效率及高精度。下列详述滚珠丝杆的各项特性及优点。

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图2.1滚珠丝杆艾克姆丝杆的比较

( 1 )高效性及可逆性

由于滚珠丝杆的螺杆轴及螺帽均是点接触及滚动运动,所以其效率可高达90%以上。因此其传动扭矩仅只有传统导丝杆的1/3,由图2.2可看出滚珠丝杆的机械效率远高于传统导丝杆。

滚珠丝杆再牙型表面采以超精密加工,以降低珠槽与钢珠间的接触摩擦;又钢珠与珠槽间为点接触至滚动运动,有低于摩擦力及高运转效率的优点。故可降低马达驱动力要求,进而降低成本。

以高精度测试仪器并依循标准测试步骤以确保滚珠丝杆的效率。

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(2) 零背隙及高刚性

CNC工具机、IT及半导体设备对于传动丝杆的要求为零背隙、最小弹性变形(高刚性)及高顺畅感,经由我们的特别设计可以达成为此一要求。图2.3为歌德式牙型详图。滚珠丝杆采用施加预压力,来达到CNC机台的重现性及全行程的高刚性。但过大的预压力,会增加操作扭矩。如此增加的摩擦扭矩将会产生热及降低预期寿命。透过我们特别的设计及制程,提供给你最佳化滚珠丝杆——零背隙和低热损失。

一般建议预压力不超过8%动负荷

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(3)高导程精度

滚珠丝杆精度等级依循ISOJISDIN标准制造亦可依顾客需求生产所须精度等级。采用精度雷射量测仪器来保证滚珠丝杆精度并随每支研磨级滚珠丝杆均附上导程精度表,予以100%品质保证。

(4)寿命预测

不同意传统导丝杆的寿命取决于接触面之磨耗;滚珠丝杆则取决于材料的疲劳破坏。为确保滚珠丝杆再预期寿命之可靠度,不管设计、材质、热处理及制程等皆采以最严格的专业考量。滚珠丝杆的预期寿命必须考虑设计品质及制程等几项的安全因子,但最主要以动负荷(c)为依据。

而影响动负荷的基本因素为——牙型精度、材料特性及表面硬度。一般建议在轴向平均负载计算下,至少应达到1x10 revs。高品质的滚珠丝杆,必需达到在统计学上的B级寿命(亦即90%的丝杆均达到所设计的寿命),有50%的滚珠丝杆寿命超过设计寿命值得2~4倍。

(5)低启动扭矩及顺畅度

传统导丝杆因为是金属与金属间的面接触,所以为克服起动扭力。然而滚珠丝杆是由钢珠滚动接触,只须很小的起动扭力即可克服摩擦力。

采用最佳的牙型设计系数(形状系数)及专业制造技术达成最佳真实牙型。且使用牙型测量设备,来检测每一制程中的牙型。如此可确保符合设定之扭力范围。图2.44为一检测的实例。

亦使用电脑测量,以精确量测出滚珠丝杆的摩擦扭矩图2.55为典型的“位置-扭矩”量测图形。

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图2.5 滚珠丝杆预压扭矩检测图

点击次数: 更新时间:2015-03-05