一,絲杠:
1、DN值定義
以DmN值來(lái)評(píng)定滾珠絲杠高速性,Dm為滾珠絲杠上下滾珠之中心圓直徑(P.C.D),N為絲杠最大回轉(zhuǎn)數(shù),所以DmN值即表示滾珠之公轉(zhuǎn)速度,DmN值即為該滾珠絲杠的設(shè)計(jì)高速極限。
為方便計(jì),以絲杠外徑D取代Dm。以50ψx 30 滾珠絲杠而 言,當(dāng)絲杠最大回轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm時(shí),DN值可達(dá)15萬(wàn),最大進(jìn)給速度為 90 m/min。
2、高DN值與高導(dǎo)程的應(yīng)用差異性為何?
3、高DN值與高導(dǎo)程的差異性
.設(shè)計(jì)理念:
高導(dǎo)程: 以絲杠導(dǎo)程增加,提升進(jìn)給速度
高DN值: 回轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)程之有效平衡考量如精度、動(dòng)靜負(fù)荷、臨界速度、 慣性力誘發(fā)振動(dòng)、溫升等高速化引發(fā)的問(wèn)題。
4、工具機(jī)與射出機(jī)滾珠絲杠之比較為何?
工具機(jī) | 射出機(jī) |
.定位 | .負(fù)荷 |
.一般行程 | .短行程(潤(rùn)滑點(diǎn)) |
.一般壽命 | .耐久性 |
.表面剝落即不堪使用 | .不能傳動(dòng)即不堪使用 |
.疲勞損壞以螺母為先 | .疲勞損壞以絲杠為先 |
5、自潤(rùn)式滾珠絲杠之比較
6、絲杠材質(zhì)及特性為何?
材質(zhì) | 滾珠絲杠之絲杠材質(zhì)一般是使用高碳合金鋼(參照下表)等材質(zhì); |
特性 | 高碳合金鋼含碳量達(dá)0.45%以上,適合感應(yīng)熱處理,能使材料具有良好的表面硬度及表面耐磨耗性,滾珠絲杠因此具有優(yōu)良的使用壽命;同時(shí)由于材料的心部未麻田散鐵化而保持變韌鐵組織,抗拉強(qiáng)度高而韌性強(qiáng),故絲杠不易因?yàn)闆_擊性的負(fù)荷而發(fā)生斷裂。 |
項(xiàng)目 | 材質(zhì)編號(hào) | |||
BSI | DIN | AISI | JIS | |
絲杠 | EN43C | 1.1213 | 1055 | S55C |
1.7225 | 4140 | SCM440H | ||
EN19C | 1.7228 | 4150 | SCM445H | |
螺母 | EN34 | 1.6523 | 3310 | SNCM220(21) |
EN36 | 8620 | SCM420H | ||
SCM415H | ||||
鋼珠 | EN31 | 1.3505 | 52100 | SUJ2 |
7、螺母材質(zhì)及特性為何?
材質(zhì) | 滾珠絲杠之螺母材質(zhì)一般是使用SCM415H、SCM420H、SNCM220等低碳合金鋼(參照下表)。 |
特性 | 低碳合金鋼適合使用滲碳淬火的熱處理硬化方式,使材料具有良好的表面硬度及表面耐磨耗性,滾珠絲杠因此具有良好的使用壽命;同時(shí)由于材料的心部未麻田散鐵化而保持變韌鐵組織,抗拉強(qiáng)度高而韌性強(qiáng)。 |
項(xiàng)目 | 材質(zhì)編號(hào) | |||
BSI | DIN | AISI | JIS | |
絲杠 | EN43C | 1.1213 | 1055 | S55C |
1.7225 | 4140 | SCM440H | ||
EN19C | 1.7228 | 4150 | SCM445H | |
螺母 | EN34 | 1.6523 | 3310 | SNCM220(21) |
EN36 | 8620 | SCM420H | ||
SCM415H | ||||
鋼珠 | EN31 | 1.3505 | 52100 | SUJ2 |
8、絲杠、螺母及鋼珠其硬度為多少?
研磨級(jí)絲杠、螺母:58~62HRC
轉(zhuǎn)造級(jí)絲杠、螺母:56~62HRC
鋼珠:62~66HRC
9、滾珠絲杠何時(shí)需要預(yù)壓?預(yù)壓對(duì)有何優(yōu)缺點(diǎn)?
A. 機(jī)器精度要求高,而機(jī)器的背隙上限值小的時(shí)侯(如配合直線導(dǎo)軌使用可以使機(jī)器的反向運(yùn)動(dòng)背隙接近于零)。
B. 優(yōu)點(diǎn): 消除背隙;消除背隙可使機(jī)械傳動(dòng)的精度更為穩(wěn)定,且機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的剛性提高。
缺點(diǎn): 降低機(jī)械效率,預(yù)壓若過(guò)大會(huì)產(chǎn)生溫升問(wèn)題及壽命降低,所以滾珠絲杠的預(yù)壓必須設(shè)定在一合理范圍內(nèi)。
10、滾珠絲杠的預(yù)壓產(chǎn)生方式有哪幾種設(shè)計(jì)?其差異為何?
A. |
1.單螺母預(yù)壓:(包含過(guò)大鋼珠預(yù)壓方式、導(dǎo)程偏移預(yù)壓方式) 2.雙螺母預(yù)壓:(包含:拉伸預(yù)壓方式、壓縮預(yù)壓方式) |
B. |
1.過(guò)大鋼珠預(yù)壓方式:(以鋼珠大小,調(diào)整預(yù)壓) 特征:鋼珠與珠槽四點(diǎn)接觸,適用于輕預(yù)壓. 2.導(dǎo)程偏移預(yù)壓方式:(加大節(jié)距或縮小節(jié)距) 特征:在螺母節(jié)距上作δ值的偏移來(lái)取代傳統(tǒng)雙螺母預(yù)壓方式,此方式較適用于中輕預(yù)壓,最好將預(yù)壓力設(shè)計(jì)在5%動(dòng)負(fù)荷以下。 3.拉伸預(yù)壓方式 特征:使用一過(guò)厚的預(yù)壓片將兩個(gè)螺母外張方式達(dá)到預(yù)壓之效果,此為HIWIN精密級(jí)滾珠絲杠較常使用的方式。 4.壓縮預(yù)壓 特征:由較薄的預(yù)壓片,再以螺栓將兩螺母鎖緊一起,達(dá)到預(yù)壓之效果。 |
11、滾珠絲杠之潤(rùn)滑油脂如何選用?
一般建議以軸承潤(rùn)滑油為滾珠絲杠之潤(rùn)滑油,如要使用油脂則建議以鋰皂基的油脂。油品的黏度選用是依操作速度、工作溫度及負(fù)荷的情形來(lái)做選擇。高速時(shí),建議使用的潤(rùn)滑油為40℃時(shí)的黏度指數(shù)范圍32~68 cSt (ISO VG 32~68)(DIN 51519)。低速時(shí),建議使用的潤(rùn)滑油為40℃時(shí)的黏度指數(shù)范圍在90 cSt (ISO VG 90)以上。
用于高速且重負(fù)載的時(shí)后,必須以強(qiáng)制冷卻來(lái)降低溫度,且可藉由中空絲杠通入冷卻油或水來(lái)達(dá)到冷卻效果。
潤(rùn)滑方式 | 檢查與添加的守則 |
油 |
˙每周檢查油量及去污 ˙潤(rùn)滑油臟污時(shí)建議更換潤(rùn)滑油 |
油脂 |
˙每2~3個(gè)月檢查是否有臟污的碎屑混入 ˙油脂臟污時(shí),清除舊有油脂并更換新油脂 ˙每年更換油脂 |
12、常用的油嘴及接頭有哪些?在設(shè)計(jì)需要考慮哪些因素?
A. 公制有M6、M8*1P,英制則為1/8"PT。
B. 設(shè)計(jì)考慮因素:1.空間考量。2.注油位置最好于法蘭上方或上方45度角位置,以提供注油的較好效果(油品可以由于重力而進(jìn)入螺母內(nèi)部)。
13、何謂靜負(fù)荷?
滾珠絲杠在靜止?fàn)顟B(tài),滾珠和軌道接觸面都不致產(chǎn)生大于萬(wàn)分之一(0.0001)鋼珠直徑之塑性變形量時(shí),滾珠絲杠之最大可承受負(fù)荷。
14、高防塵滾珠絲杠的使用時(shí)機(jī)為何?
HIWIN特殊設(shè)計(jì)的高防塵滾珠絲杠,使用多層防塵材料緊密包覆絲杠,所以塵屑不易進(jìn)入,而能達(dá)到高防塵效果;其適用在較高塵屑的工作環(huán)境,例如:木工業(yè)、橡塑膠…等。
15、什么時(shí)機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)配珠?配珠有何優(yōu)缺點(diǎn)?
A. 設(shè)計(jì)時(shí)機(jī):于機(jī)構(gòu)空間不足使用單螺母預(yù)壓方式時(shí),為了提升其動(dòng)作特性,一般建議以1:1配珠。
B. 優(yōu)點(diǎn):能提升其動(dòng)作特性,減少相鄰鋼珠間之相互摩擦。
缺點(diǎn):減低絲杠動(dòng)負(fù)荷。
A. 一般較適合于絲杠溫升要求較嚴(yán)格的機(jī)器。使用中空絲杠,由于可以通油或水來(lái)冷卻絲杠,故絲杠本身不易發(fā)熱,可有效控制溫度,達(dá)到精度穩(wěn)定目的。
B. 中空滾珠絲杠具有重量減輕之優(yōu)點(diǎn),因此絲杠比較不易因自重而下垂過(guò)大,而且由于絲杠之慣量減少,使馬達(dá)之驅(qū)動(dòng)扭力降低;另一方面,由于絲杠的中空部份可以使冷卻劑流經(jīng)而達(dá)到降低絲杠溫度之用,因此絲杠的溫度可以得到較佳的控制。
17、滾珠絲杠安裝時(shí)應(yīng)注意那些事項(xiàng)?
滾珠絲杠為精密的機(jī)械零組裝,所以在安裝時(shí)需注意下列事項(xiàng):
(1)滾珠絲杠必須保持干凈及擦拭清潔,不使異物進(jìn)入螺母內(nèi)。
(2)不可任意敲打,并保持外觀不碰撞傷。
(3)安裝面的表面修整及清潔要徹底。
(4)合宜的公差及精確的校正。
(5)適宜的潤(rùn)滑。
(6)不可將絲杠與螺母分離。
(7)最好在絲杠兩端加裝防撞器,以避免運(yùn)轉(zhuǎn)超過(guò)行程極限而損傷滾珠絲杠。
(8)使用保護(hù)套來(lái)保護(hù)滾珠絲杠,并且防塵。
18、軸承背對(duì)背組合【DB】有何優(yōu)缺點(diǎn)?
優(yōu)點(diǎn):作用點(diǎn)間的距離較大,剛性較佳。
缺點(diǎn):較易受幾何精度影響。
19、軸承面對(duì)面組合【DF】有何優(yōu)缺點(diǎn)?
優(yōu)點(diǎn):較易組裝,幾何精度影響較小。
缺點(diǎn):作用點(diǎn)間的距離較小,剛性較差。
20、絲杠一般的預(yù)拉量為何?
一般以1米長(zhǎng)約0.02~0.03mm為預(yù)拉值。
二,導(dǎo)軌
1.基準(zhǔn)軌與從動(dòng)軌之差異
基準(zhǔn)軌滑塊側(cè)邊基準(zhǔn)面是要作為床臺(tái)安裝承靠面,因此其滑塊成控制〈從動(dòng)軌滑塊成對(duì)寬度差不保證〉?;鶞?zhǔn)軌上有刻上MA之記號(hào)
2.何謂預(yù)壓?何謂摩擦阻力?
遇壓力是存在軌道與鋼珠之間的內(nèi)力總合,目的是為了提升剛性法直接量測(cè),而遇壓力與摩擦力之間呈線性相關(guān),因此遇壓力的范圍去定義。為了量測(cè)準(zhǔn)確性須在不裝刮油片狀況下量測(cè)。
摩擦阻力是推動(dòng)一個(gè)滑塊所需的力量,摩擦力來(lái)源包含預(yù)壓力、在負(fù)荷。
3.如何計(jì)算驅(qū)動(dòng)直線導(dǎo)軌所需推力?
在直線導(dǎo)軌不受軸向負(fù)荷的情況下,所需推力相當(dāng)于摩擦力,摩擦力F之計(jì)算方式如下〈如直線導(dǎo)軌受軸向外力,則需加減該項(xiàng)外力值〉:
其中:
F:摩擦力(kgf)
S:刮油片阻力(kgf)
:摩擦力系數(shù)(直線導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)約為0.01)
P:預(yù)壓力(kgf)
W:運(yùn)動(dòng)垂直方向負(fù)荷(kgf)
4.直線導(dǎo)軌適用環(huán)境?
一般件:
金屬端蓋:可耐 ,瞬間
特殊環(huán)境,低溫、潔凈室、真空、食品業(yè)等需求請(qǐng)事先與HIWIN連絡(luò)。
5.直線導(dǎo)軌潤(rùn)滑油選用
油脂
潤(rùn)滑油
6.導(dǎo)軌安裝螺絲扭力值
注:螺栓等級(jí)12.9
三,KK
1.為何使用U型導(dǎo)軌?
導(dǎo)引導(dǎo)軌與底座結(jié)合,成為U型結(jié)構(gòu)體稱“U型導(dǎo)軌”,有省空間、高剛性、高精度與簡(jiǎn)化零件功能,可提供相對(duì)的輕量化,成為高精密定位平臺(tái)。省空間:雖然組裝介面的尺寸與同類產(chǎn)品相當(dāng),但是,HIWIN的U型導(dǎo)軌外型則更為縮小,具有更小的空間,如此的安排可讓U型導(dǎo)軌的重心落在底面上。剛性強(qiáng):透過(guò)有限元素法之較好化設(shè)計(jì), U型導(dǎo)軌的剛性亦可同時(shí)獲得提升。高精密定位平臺(tái):精密制造之U型導(dǎo)軌與滾珠絲杠,透過(guò)軌道與軸承之剛性,達(dá)到精密定位目的。
2.如何連接馬達(dá)?
驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可選擇市場(chǎng)上伺服與步進(jìn)馬達(dá),各廠牌外形及尺寸些微差異,連結(jié)方式為使用馬達(dá)連接法蘭,安裝于精密線性模組上,經(jīng)由連軸器直結(jié)方式,帶動(dòng)滾珠絲杠而使滑臺(tái)移動(dòng);亦可選擇回轉(zhuǎn)型馬達(dá)連接法蘭,使用齒型皮帶移動(dòng)滑臺(tái)。低慣量伺服馬達(dá)非常適合使用于精密線性模組,可有高速度與高精度;在使用步進(jìn)馬達(dá)時(shí),搭配微步進(jìn)之驅(qū)動(dòng)器,相對(duì)的提高解析度,可得低單價(jià)與高精密定位。
3.如何安裝?
精簡(jiǎn)之標(biāo)準(zhǔn)模組設(shè)計(jì)與安裝界面,使用線性模組相當(dāng)容易,將相關(guān)工件鎖固,不需經(jīng)復(fù)雜之調(diào)整程序,即可架設(shè)高精度線性傳動(dòng)應(yīng)用。為了讓使用者更方便的安裝,在U型導(dǎo)軌及滑座上均安排有供組裝之承靠面,讓組裝的精度要求可以輕易達(dá)成。
4.如何計(jì)算解析度及運(yùn)動(dòng)速度?
由滾珠絲杠與使用馬達(dá)決定,公式如下:
R : 解析度(mm)
L : 滾珠絲杠導(dǎo)程(mm)
P : 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)每一轉(zhuǎn)脈波數(shù)(pulse/r)
e : 減速比
如 L=10mm, P=10,000 pulse/r,e=1
而得解析度為0.001mm=1μm
V : 運(yùn)動(dòng)速度m/min
L : 滾珠絲杠導(dǎo)程(mm)
N : 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度(r/min)
e : 減速比
如 L=10mm, N=3,000 r/min,e=1
而得運(yùn)動(dòng)速度為30m/min=500mm/sec