O fuso de esferas também é chamado de fuso de esferas. Hoje, partindo das características, composição e classificação do fuso de esferas, vários métodos de instalação e parâmetros principais, vamos falar sobre o fuso de esferas em detalhes.
Em relação à introdução do fuso de esferas, o conteúdo da Enciclopédia Baidu é a seguinte explicação:
Os fusos de esferas são ideais para converter movimento rotativo em movimento linear ou movimento linear em movimento rotativo.
O fuso de esferas é o elemento de transmissão mais comumente usado em máquinas de ferramentas e máquinas de precisão. Sua principal função é converter movimento rotativo em movimento linear ou converter torque em força axial repetida. Também possui alta precisão, reversibilidade e alta precisão. Características de eficiência. Devido à sua pequena resistência ao atrito, os fusos de esferas são amplamente utilizados em vários equipamentos industriais e instrumentos de precisão.
Simplificando, um fuso de esferas é um mecanismo que pode ser convertido de movimento rotativo em movimento linear ou de movimento linear em movimento rotativo, mas sua aplicação geralmente é convertida de movimento rotativo em movimento linear.
Características do parafuso de esfera
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1. Pequena perda de fricção e alta eficiência de transmissão
Como há muitas esferas rolando entre o eixo do parafuso e a porca do par de fusos de esferas, maior eficiência de movimento pode ser obtida. Comparado com o par de parafusos deslizantes anterior, o torque de acionamento é menor que 1/3, ou seja, a potência necessária para obter o mesmo resultado de movimento é 1/3 daquela do uso do par de parafusos deslizantes. Muito útil para economizar energia.
2. Alta precisão
Os pares de fusos de esferas geralmente são produzidos continuamente com o mais alto nível de máquinas e equipamentos do mundo, especialmente no ambiente fabril de processos de retificação, montagem e inspeção. A temperatura e a umidade são rigorosamente controladas. Devido ao sistema de gerenciamento de qualidade perfeito, para que a precisão possa ser totalmente garantida.
3. Possibilidade de alimentação de alta velocidade e microalimentação
Como o par de fusos de esferas usa esferas para se mover, o torque inicial é extremamente pequeno e não haverá fenômeno de rastreamento como movimento deslizante, o que pode garantir uma microalimentação precisa.
4. Alta rigidez axial
O par de fusos de esferas pode ser pré-carregado, pois a pré-carga pode fazer com que a folga axial atinja um valor negativo, e assim obter maior rigidez (a pré-carga é adicionada à esfera no fuso de esferas, e quando ela é realmente usada em um dispositivo mecânico, etc., devido à repulsão da bola pode aumentar a rigidez da parte mãe).
5. Não pode ser autotravante, com reversibilidade de transmissão
Composição e classificação do fuso de esferas
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O fuso de esferas é composto por parafuso, porca, esfera de aço, pré-carregador, reversor e coletor de pó. Sua função é converter o movimento rotativo em movimento linear, que é a maior extensão e desenvolvimento do parafuso Acme. O significado deste desenvolvimento é mudar o rolamento do movimento deslizante para o movimento de rolamento. Devido à sua pequena resistência ao atrito, os fusos de esferas são amplamente utilizados em vários equipamentos industriais e instrumentos de precisão.
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Existem muitos tipos de fusos de esferas, aqui listaremos alguns dos mais comuns.
1. Fuso de esferas autolubrificante: O fuso de esferas autolubrificante com dispositivo desengraxante removível não requer sistema e equipamento de tubulação de lubrificação, o que reduz o custo de troca de óleo e tratamento de óleo usado.
2. Fuso de esferas silencioso: Seu princípio é definir um anel espaçador de esferas tipo ranhura especial entre as esferas, que pode suprimir o ruído gerado pela colisão entre as esferas e as esferas, de modo que o fuso de esferas fique mais estável quando for em movimento. Silencioso e suave.
3. Fuso de esferas de alta velocidade: Tem as características de alta aceleração, alta rigidez, alimentação de alta velocidade, baixa vibração e baixo ruído. É usado nas áreas de alimentação rápida de máquinas-ferramentas, centros de corte de alta velocidade para ferramentas abrasivas e centros de corte de carga longitudinal de alta velocidade.
4. Parafuso de esferas de serviço pesado: capaz de suportar grandes cargas axiais, adequado para máquinas totalmente elétricas, compressores de ar, equipamentos de fabricação de semicondutores e equipamentos de fabricação de forjamento, etc.
Há também uma distinção entre hastes de parafuso de grau de laminação e retificação. A precisão das hastes de rosca rolante é relativamente baixa, o que é adequado para ocasiões em que os requisitos de precisão não são muito altos; enquanto as hastes de parafuso de grau de moagem também podem ser vistas em seu nome, e a precisão é relativamente alta. Alto, adequado para ocasiões que exigem alta precisão.
De acordo com o modo de circulação da esfera na porca, ela pode ser dividida em circulação externa, circulação interna e tipo tampa final. Deixe-me falar primeiro sobre o tipo de tampa final. Esta é uma estrutura relativamente antiga, mas suas deficiências são óbvias. Agora ele foi basicamente eliminado e raramente é usado, então vou mencioná-lo aqui.
Não vamos falar sobre a estrutura específica das nozes de circulação interna e externa. Afinal, não precisamos de fio-máquina, precisamos apenas saber a diferença entre os dois e suas respectivas vantagens e desvantagens.
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Vários métodos de instalação de parafuso de esfera
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Os métodos gerais de instalação são os quatro acima. Você pode escolher o método de instalação da haste de parafuso de acordo com suas próprias condições de trabalho, e diferentes métodos de instalação têm diferentes extremidades da haste de parafuso.
Os principais parâmetros do fuso de esferas
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Quando se trata da seleção do fuso de esferas, precisamos primeiro falar sobre seus parâmetros comuns e, em seguida, podemos começar com esses parâmetros para determinar seu modelo.
1. Diâmetro nominal
Ou seja, o diâmetro externo do parafuso, as especificações comuns são 12, 14, 16, 20, 25, 32, 40, 50, 63, 80, 100, 120, mas observe que entre essas especificações, cada fabricante geralmente apenas prepara 16 ~ 50 Ou seja, a maioria dos outros diâmetros são futuros (consulte a produção do pedido, o prazo de entrega é de cerca de 30 a 60 dias, o produto japonês é de cerca de 2 a 2,5 meses e os produtos europeus e americanos são de cerca de 3~4 meses).
O diâmetro nominal é basicamente proporcional à carga. Quanto maior o diâmetro, maior a carga. Para valores específicos, consulte o catálogo de produtos do fabricante. Apenas dois conceitos são explicados aqui: carga nominal dinâmica e carga nominal estática. O primeiro refere-se à carga axial nominal em movimento e o último refere-se à carga axial nominal em estado estático. O design pode se referir ao primeiro. Deve-se notar que a carga nominal não é a carga máxima, quanto menor a relação entre a carga real e a carga nominal, maior a vida útil teórica do parafuso. Recomendação: tente escolher um diâmetro de 16~63.
2. Liderar
O passo refere-se à distância que a porca se move linearmente quando o parafuso gira uma revolução. Os passos comuns são (unidade: mm): 2, 4, 5, 6, 8, 10, 16, 20, 25, 32, 40. Os parâmetros relacionados ao passo são a velocidade de movimento da porca e o fuso de esferas pode fornecer impulso de linha.
Quanto maior o avanço, mais rápida a velocidade do movimento linear na mesma velocidade. A relação de cálculo específica é: v=ri. Entre eles, v——velocidade de movimento da porca (unidade: mm/s); r——velocidade de rotação da haste do parafuso (unidade: r/s); i——chumbo (unidade: mm).
A relação entre o impulso do avanço e do parafuso: F=(2πTn)/i. Entre eles, F — empuxo do parafuso (unidade: N); T—torque fornecido pelo motor (unidade Nm); n—eficiência de transmissão (a eficiência de transmissão do fuso de esferas é geralmente de 85 por cento ~ 95 por cento); i— - Lead (aqui a unidade é m).
3. Comprimento
Existem dois conceitos de comprimento, um é o comprimento total e o outro é o comprimento da rosca. Alguns fabricantes calculam apenas o comprimento total, mas alguns fabricantes precisam fornecer o comprimento da rosca. Há também duas partes no comprimento da rosca, uma é o comprimento total da rosca e a outra é o curso efetivo. O primeiro refere-se ao comprimento total da peça roscada, e o último refere-se ao comprimento máximo teórico da porca movendo-se em linha reta. Comprimento da rosca=curso efetivo mais comprimento da porca mais margem do projeto (se for necessário instalar uma tampa protetora, o comprimento comprimido da tampa protetora também deve ser considerado. Geralmente calculado de acordo com 1/8 do comprimento máximo da capa protetora).
Ao projetar desenhos, o comprimento total do parafuso pode ser aproximadamente acumulado de acordo com os seguintes parâmetros: comprimento total do parafuso=curso efetivo mais comprimento da porca mais margem do projeto mais comprimento do suporte em ambas as extremidades (largura do rolamento mais contraporca largura mais margem) mais potência Insira o comprimento da conexão (aproximadamente metade do comprimento do acoplamento mais tolerância se estiver usando um acoplamento). Em particular, se o seu comprimento for super longo (maior que 3 metros) ou a proporção for grande (maior que 70), é melhor consultar com antecedência a equipe de vendas do fabricante se ele pode ser produzido. A situação geral é que o comprimento máximo dos produtos convencionais dos fabricantes nacionais é de 3 metros. metros, 16 metros para produtos especiais, 6 metros para produtos regulares de fabricantes estrangeiros e 22 metros para produtos especiais. Claro, isso não significa que os fabricantes nacionais não possam produzir mais longos, mas o preço dos produtos personalizados é escandaloso. Recomendação: Tente escolher um comprimento inferior a 6 metros. Se exceder, é mais econômico usar um pinhão e cremalheira.
4. Forma de noz
Existem muitos tipos de nozes nas amostras de produtos de vários fabricantes, e as primeiras letras no modelo geral indicam o tipo de porca. De acordo com a forma do flange, há flange aproximadamente redondo, flange de acabamento simples, flange de acabamento duplo e sem flange. De acordo com o comprimento das porcas, existem porcas simples e porcas duplas (observe que não há diferença de carga e rigidez entre porcas simples e porcas duplas. Não dê ouvidos aos discursos do pessoal de vendas do fabricante. A principal diferença entre porcas simples e porcas duplas é que as últimas podem ser ajustadas, as primeiras não, e o preço e o comprimento das últimas são aproximadamente o dobro das primeiras). Quando o tamanho da instalação e o desempenho permitirem, o projetista deve tentar escolher a forma convencional ao selecionar, de modo a evitar o problema de tempo de entrega de peças de reposição durante a manutenção. Recomendação: escolha porcas duplas para ação frequente e manutenção de alta precisão, e porcas duplas e simples para outras ocasiões. Recomendação: Tente escolher a porca simples do flange de dupla aresta de circulação interna como forma de porca.
5. Precisão
Parafuso de esferas, de acordo com a classificação doméstica, os graus de precisão são P1, P2, P3, P4, P5, P7, P10, Japão, Coréia do Sul e Taiwan Província da China adotam graus JIS, ou seja, C{{ 14}}, C1, C2, C3, C5, C7, C10; os padrões dos países europeus adotam IT0, IT1, IT2, IT3, IT4, IT5, IT7, IT10.
Geralmente, nossa empresa compra fusos de esferas de Taiwan, que são relativamente econômicos, seguidos pelos japoneses.
A maneira de expressar a precisão é: não importa o comprimento do fuso de esferas, pegue qualquer seção de 300 mm e o erro estará dentro da precisão representada pelo grau. A precisão representada por cada grau é a seguinte.
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De um modo geral, máquinas comuns adotam graus C7 e C10, equipamentos CNC geralmente adotam graus C5 e C3 (existem mais C5 e a maioria das máquinas-ferramentas domésticas CNC são graus C5), equipamentos de fabricação de aviação, projeção de precisão e equipamentos de medição de três coordenadas geralmente adotam Precisão C3, C2.
Além disso, os graus C7 e C10 são geralmente fabricados por laminação, e os graus C5 e superiores são fabricados por retificação.
Para resumir, o grau de precisão do fuso de esferas comumente usado em projetos não padronizados é C7 (fabricado pelo método de laminação ou algumas pessoas chamam de transformação), enquanto o grau de precisão do fuso de esferas tem requisitos mais altos, C5 (fabricado pelo método de moagem) também é suficiente. Claro, ainda temos que dizer que precisamos analisar questões específicas em detalhes.
6. Grau de pré-carga
Também é chamado de pré-carga. Em relação à pré-carga, não precisamos saber a força de pré-carga específica e o método de pré-carga. Só precisamos escolher o grau de pré-carga de acordo com a amostra do fabricante. Quanto maior o nível de pré-carga, mais apertado é o ajuste entre a porca e o parafuso; pelo contrário, quanto mais baixo o nível, mais solto ele é.
Os princípios a serem seguidos são: grande diâmetro, porcas duplas, alta precisão e grande torque de acionamento. Quando as condições acima ocorrem na aplicação da haste do parafuso, o nível de pré-carga pode ser selecionado mais alto, caso contrário, o nível de pré-carga pode ser selecionado mais baixo.
seleção
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Depois de entender os principais parâmetros das hastes de parafuso acima, podemos selecionar o tipo de acordo com nossos próprios requisitos.
Etapa 1: De acordo com os cenários de aplicação de vários parafusos de parafuso mencionados na "Classificação de fusos de esferas" acima, determine o tipo de parafuso de parafuso adequado para suas próprias condições de trabalho; ao mesmo tempo, você também pode determinar o nível de precisão do parafuso (geralmente C7) e o grau de pré-carga;
Passo 2: Determine o diâmetro do eixo do fuso de esferas de acordo com o tamanho da carga;
Passo 3: Determine o avanço de acordo com a velocidade de deslocamento exigida pela carga; depois de determinar o avanço, determine o torque a ser fornecido pelo motor de acionamento de acordo com a relação entre impulso e avanço.
Os detalhes são os seguintes: o objeto se move verticalmente para cima e para baixo, o peso é de 60 kg e a velocidade de movimento necessária é de 1 m/s.
1) Se você escolher um servo motor como drive, a velocidade nominal é 3000r/min=50r/s, de acordo com a fórmula: v=ri, determine que o avanço seja 20;
2) Em seguida, calcule o tamanho da carga: suponha que o tempo de aceleração e desaceleração do servo motor seja definido como 0,3s, então a aceleração é de 3,3m/s² e a carga F=600 mais 60*3.3=798N (a força de atrito é ignorada aqui);
3) De acordo com a fórmula: F=(2πTn)/i, tomando 90% de n, T≈2,82N·m é calculado e o torque nominal do servo motor de 1kW é 3,18N·m, que atende aos requisitos.
Acima, o modelo do fuso de esferas é basicamente determinado. Finalmente, de acordo com o curso que você precisa usar e o método de instalação do parafuso mencionado acima, você pode determinar o comprimento do parafuso.
