Introduktion

Kulskruvär en linjär rörelseteknik som omvandlar rotationsrörelse till linjär rörelse. Den används ofta i maskiner som kräver hög positioneringsnoggrannhet och hög lastkapacitet.

Innan du följer steg-för-metoder för att välja en kulskruv är det bra att först förstå lite grundläggande information. Detta kommer att göra varje steg i urvalsprocessen mycket enklare.

Kulskruvar är inte bara en kombination av storlek och modell. Faktorer som kulskruvbly, kulskruvförspänning, lastkapacitet och tillverkningsmetoder påverkar alla den slutliga prestandan. Utan att förstå dessa grundläggande begrepp kan urvalsprocessen lätt bli en mekanisk matchning av parametrar snarare än ett väl-informerat beslut.

När dessa grunder väl är förstått blir valet av en kulskruv inte en komplicerad beräkning, utan en mer logisk och säker beslutsprocess-.

Struktur, typer och grundläggande parametrar för kulskruv

En kulskruv består av en fast axel och en kulmutter monterad på den. Skruven kan drivas av en motor, kugghjul, remskivor eller ett handhjul. De flesta kulskruvar är gjorda av stål och tillverkas vanligtvis med två huvudmetoder.

Valsade kulskruvarär den mest använda typen. De tillverkas genom att trycka in en ouppvärmd ämnesaxel i ett munstycke och forma de nödvändiga gängorna genom en deformationsprocess.

Precisionsslipade kulskruvartillverkas genom att ta bort material för att skapa gängprofilen.

ground-vs-rolled-ball-screw-comparison — Precisionsslipad kulskruv och rullad kulskruv

Fördelar med rullade kulskruvar:

Materialet komprimeras snarare än skärs, vilket resulterar i mer hållbara trådar
Värmebehandling efter valsning förbättrar materialets styrka
Snabbare produktion leder till lägre kostnader

Fördelar med precisionsslipad kulskruv:

Värmebehandling utförs före slipning
Jämnare gängytor minskar friktionen mellan skruven och kulmuttern
Högre precision

Båda typerna kan tillverkas i olika längder, kulskruvsdiameter, belastningskapacitet och toleranser, och kan tillverkas med vänster- eller högergänga-.

Kulskruvsänden hänvisar till skruvens bearbetade ändar, som används för att ansluta drivenheter eller stödlager. Alternativen för bearbetning av kulskruvar varierar beroende på applikationskrav.

När du beställer en kulskruv måste följande nyckelparametrar anges:

Kulskruvens diameter (d)
Kulskruvsledning (I)
Kuldiameter (D)

Dessa uttrycks vanligtvis som: d × I × D

Till exempel: 12 × 10R × 2
Detta innebär en kulskruvsdiameter på 12 mm, en höger-kulskruvsledning på 10 mm per varv och en kuldiameter på 2 mm.

Nyckelfaktorer som påverkar kulskruvens prestanda och val

Kulmuttern fungerar som den rörliga komponenten när kulskruven roterar och bär den belastning som kräver linjär rörelse. Inuti kulmuttern kommer kulorna i kontakt med skruven och bildar ett nästan friktionsfritt gränssnitt. Recirkulationssystemet återför kulorna från kulmutterns ände till framsidan, vilket skapar en kontinuerlig slinga. Eftersom kulorna är placerade mellan kulmuttern och skruven kan kulmuttern inte tas bort och är förmonterad på fabriken.

Vinkelkontakt axialkullager

Vinkelkontaktaxialkullager är speciallager som är designade för att motstå höga axiella belastningar och används vanligtvis i den fasta änden av en kulskruv.

Glapp

Glapp hänvisar till det lilla spelet mellan kulorna och kulmuttern, eller mellan kulorna och kulskruven, vilket tillåter en liten fri rörelse. En kulskruv kan levereras med kulskruvförspänning, vilket minskar glappet avsevärt.

Kulskruvstödenheter

Kulskruvstödenheter(även känd som lagerhusenhet) är installerade i ändarna av kulskruven och innehåller lager som tillåter mjuk rotation. När de väl har installerats förblir de fasta. Dessa enheter finns i stål eller aluminium och finns i olika storlekar. Det fasta-ändstödet ger högre styvhet och är idealiskt för drivsidan, medan det flytande-ändstödet används på den icke-drivna sidan.

Det finns två vanliga lagertyper som används i kulskruvstödsystem:

Vinkelkontaktaxialkullager för fasta-ändar
Spårkullager för applikationer med flytande-ändar

Låsmuttrar används för att säkra lagerenheten i stödenheten.

Positioneringsnoggrannhet

Positioneringsnoggrannhet definieras som skillnaden mellan kulmutterns faktiska rörelse och den teoretiska rörelsen beräknad genom att multiplicera kulskruvens ledning med antalet skruvrotationer.

Kulskruv förladdning

Kulskruvens förspänning appliceras för att minska glappet. Olika förspänningsgrader (P0, P1, P2, P3, P4) finns tillgängliga, och vissa kulmuttrar tillåter justering av kulskruvens förspänning.

Stop Nut

En säkerhetsmutter (stoppmutter) är ansluten till kulmuttern. I vertikala applikationer, om kulskruven slutar rotera, hjälper kulorna till att hålla kulmuttern på plats. I händelse av fel griper stoppmuttern in i skruvgängan för att förhindra att kulmuttern faller.

Smörjenhet

En smörjenhet installerad på kulmuttern ger kontinuerlig smörjning, vilket förlänger livslängden. Med detta system kan det hända att det inte krävs smörjning förrän efter fem år eller 300 miljoner varv.

Dynamisk belastningsbetyg

Dynamisk belastningsklass hänvisar till den axiella belastningen under vilken 90 % av kulskruvarna kan arbeta i över en miljon varv.

Statisk belastningsbetyg

Statisk belastning är den axiella belastningen som orsakar permanent deformation av kulorna, definierad som 0,0001 gånger kulans diameter.

Bearbetningstyp med kulskruv

Formen på kulskruvens ände definierar kulskruvens bearbetningstyp. De vänstra och högra ändarna kan ha olika konfigurationer, inklusive kilspår, skiftnyckel, mitthål, insexhylsor eller invändiga gängor.

Ball-screw-shaft-end-machining-options — Bearbetningstyp med kulskruv

Stelhet

Styvhet anger hur mycket en kulskruv motstår elastisk deformation under belastning.

Spänning

Böjning uppstår när tryckaxiella krafter får skruvaxeln att böjas. Detta påverkas av acceleration, friktion, vikt och processkrafter som verkar på kulskruven.

Slutsats

Sammanfattningsvis är valet av en kulskruv inte bara en fråga om att matcha mått. Det är ett systematiskt beslut baserat på en tydlig förståelse av struktur, prestandaparametrar och applikationskrav.

Först efter att ha full förståelse för dessa nyckelbegrepp kan du noggrant utvärdera olika typer av kulskruvar och välja den lämpligaste lösningen för din utrustning.

Om du redan har en gedigen förståelse för dessa grunder är nästa steg att gå vidare med detaljerade beräkningar av kulskruvar baserat på dina specifika arbetsförhållanden. För anpassade projekt kommer detaljerade parametrar eller ritningar att hjälpa till att uppnå mer exakt och effektivt urvalsstöd.