Основное преимуществорециркуляционный шариковый винт и гайкаэто точная передача. Точность их позиционирования и остановки, эффективность, жесткость и срок службы можно количественно оценить по конкретным параметрам, которые также являются ключевыми показателями, на которые необходимо ориентироваться при фактическом выборе и применении. Говорить о точной передаче без ссылки на параметры — пустые разговоры. В этой статье, в сочетании с общими параметрами практического применения, обсуждаются ключевые моменты точной передачи и то, как эти параметры влияют на позиционирование и эффективность торможения.
1 класс точности: основной количественный показатель точности позиционирования и остановки.
Класс точности является основным количественным показателем для измерения точности позиционирования и остановки ШВП. На международном уровне стандартизированы классы от C0 до C10, где C0 является высшим, а C10 — самым низким. Его следует выбирать в соответствии со сценариями применения: классы от C3 до C5 для прецизионной обработки (например, станки с ЧПУ и прецизионные инструменты) и классы от C7 до C9 для оборудования общей автоматизации (например, сборочные линии и небольшие манипуляторы).
Существует три основных показателя измерения класса точности: точность позиционирования, точность повторного позиционирования и точность опережения. Точность позиционирования относится к фактическому отклонению винта от начальной точки к целевому положению. Точность позиционирования винта класса C3 обычно меньше или равна ±0,003 мм/300 мм, а точность позиционирования винта класса C5 меньше или равна ±0,015 мм/300 мм. Точность повторного позиционирования относится к отклонению многократного возврата в одно и то же положение, при этом класс C3 меньше или равен ±0,001 мм, а класс C5 меньше или равен ±0,005 мм. Этот параметр напрямую определяет согласованность позиционирования оборудования. Например, шариковые винты прецизионных стружкомонтажных устройств должны иметь классы от C3 до C5, в противном случае произойдет смещение при монтаже компонентов, что повлияет на предел текучести.
Точность шага представляет собой отклонение между фактическим расстоянием перемещения гайки за оборот и теоретическим шагом. Чем меньше ошибка опережения, тем выше точность передачи. Общие характеристики выводов включают 5 мм, 10 мм и 20 мм. Например, винт BSM4020 имеет ход 20 мм с погрешностью шага менее или равной ±0,015 мм/300 мм, что соответствует требованиям точности систем подачи станков. Следует отметить, что отклонение при установке повлияет на точность. Если отклонение параллельности между винтом и направляющей превышает 0,02 мм/м, отклонение точности позиционирования увеличится на 0,02 мм/м. Поэтому во время установки требуется калибровка лазерного интерферометра, а также необходимо установить параметры компенсации ошибок для исправления отклонения.
2. Эффективность трансмиссии: важное отражение плавности позиционирования и остановки.
Эффективность передачи ШВП намного выше, чем у обычных скользящих винтов, что также является одним из их основных преимуществ. Эффективность трансмиссии в основном определяется коэффициентом трения между шариками и дорожкой качения, который обычно составляет от 90% до 98%, тогда как у обычных скользящих винтов он составляет всего от 30% до 40%. Чем выше эффективность передачи, тем ниже потребление энергии и тепловыделение оборудования во время работы, а также более плавное позиционирование и остановка, чтобы избежать теплового удлинения винта, вызванного нагревом, и повлиять на точность.
Ключевым параметром, влияющим на эффективность трансмиссии, является коэффициент трения. Коэффициент трения между шариками и дорожкой качения обычно составляет от 0,001 до 0,005, что намного ниже, чем от 0,1 до 0,2 у скользящих винтов, благодаря характеристикам трения качения шариков. Кроме того, на эффективность трансмиссии также влияют шероховатость поверхности шариков, точность шлифования дорожки качения и состояние смазки. Царапины на поверхности шара, неровные дорожки качения или недостаточная смазка приведут к увеличению коэффициента трения, снижению эффективности трансмиссии и даже к аномальному шуму и заеданию. Например, в сценариях работы с высокой-скоростью (например, при подаче шпинделя станка) следует выбирать смазку с высокими смазывающими свойствами и пополнять ее каждые 500 часов работы, чтобы обеспечить стабильную эффективность трансмиссии.
3 Грузоподъемность: основная гарантия устойчивости позиционирования и остановки
Под грузоподъемностью понимают максимальные осевые и радиальные нагрузки, которые можетшариковый винт и шариковая гайкаможет вынести. Основными параметрами являются номинальная динамическая нагрузка (Ca) и номинальная статическая нагрузка (C0a). Под номинальной динамической нагрузкой понимается постоянная осевая нагрузка, которую может выдерживать винт при номинальном сроке службы (1 миллион оборотов), которая определяется изготовителем путем экспериментов и также может быть оценена по формуле (тип внутренней циркуляции: Ca=f1·f2·f3·Dw^1,3·Z^0,7·n^0,3), где Dw — диаметр шарика, Z — общее количество шариков, n — число витков резьбы, f1 (коэффициент материала), f2 (коэффициент угла контакта) и f3 (коэффициент точности) выбираются в соответствии с реальными условиями. Номинальная базовая статическая нагрузка относится к максимальной статической нагрузке, предотвращающей пластическую деформацию между шариками и дорожкой качения, и имеет формулу C0a=f0·Dw^2·Z·cos , где f0 — коэффициент статической нагрузки (2,8–3,5) и угол контакта (обычно 45 градусов).