U području preciznog prijenosa, kružni kuglični vijci i matice su osnovne komponente. Nezaobilazni su u sistemima napajanja CNC alatnih mašina, linearnim modulima industrijskih robota i pozicionirnim mehanizmima preciznih instrumenata. Za razliku od običnih kliznih vijaka, kružni kuglični vijci zamjenjuju trenje klizanja kotrljanjem kuglica, što ne samo da uvelike poboljšava efikasnost prijenosa već i osigurava izuzetno visoku preciznost pozicioniranja. Kvalitet njihovog kretanja i performansi zaustavljanja direktno određuje radnu stabilnost i vijek trajanja cjelokupne opreme. Kombinirajući praktično iskustvo obrade i primjene, ovaj članak razmatra osnovno kretanje i zaustavljanje znanja sa aspekata strukture procesa, ključnih tačaka preciznog prijenosa i pratećih specifičnih parametara, izbjegavajući prazne teorije i težnju da se uskladi sa spoznajom u stvarnom radu.
I. Struktura procesa: Osnova performansi kretanja i zaustavljanja, svaki detalj utječe na preciznost
Srž procesne strukture kružnogkuglični vijak i kuglična maticaje koordinirani dizajn "vijak + matica + kugla + cirkulacijski uređaj". Tehnologija obrade i strukturni parametri svake komponente direktno su povezani sa glatkoćom, preciznošću i izdržljivošću kretanja i zaustavljanja. Mnogi ljudi u praktičnim primjenama nalaze da među kugličnim vijcima istog modela neki rade glatko bez zaglavljivanja, dok su drugi skloni nenormalnoj buci, zaglavljivanju ili čak preciznom zanosu. To je u suštini zbog razlika u strukturi procesa i preciznosti obrade.
1. Telo zavrtnja: "Okvir" preciznog prenosa, tehnologija određuje osnovnu preciznost
Vijak je jezgro prijenosa, a njegova tehnologija obrade direktno određuje referentnu preciznost prijenosa. Trenutno su glavni materijali za vijke uglavnom SUJ2 visoko-ugljični čelik za ležajeve ili GCr15SiMn čelik. Nakon gašenja i temperiranja, sferoidizirajućeg žarenja i indukcijskog stvrdnjavanja srednje frekvencije, ova vrsta materijala može postići karakteristike "tvrde površine i žilave jezgre" - površinska tvrdoća može dostići HRC58-62, osiguravajući otpornost na habanje staze za trčanje, dok jezgro zadržava dovoljnu otpornost na habanje kada se dugotrajno lomljenje zadrži na izmjeničnom lomljenju. opterećenja (kao što su torzija i savijanje).
Ključna karika za obradu vijka je brušenje staze. Oblik poprečnog -presjeka staze je podijeljen na jedan i dvostruki luk, svaki sa primjenjivim scenarijima. Proces brušenja jednolučne staze s jednim lukom je relativno jednostavan i lako je postići visoku preciznost obrade, ali njegov kontaktni ugao se mijenja s promjenom aksijalnog opterećenja - što je veće opterećenje, veći je kontaktni ugao, a u skladu s tim će se povećati i efikasnost prijenosa i nosivost. Kontaktni ugao staze dvostrukog luka u osnovi ostaje nepromijenjen od 45 stepeni, uz veću operativnu stabilnost. Dno staze za trčanje nije u kontaktu s kuglicama, koje mogu pohraniti ulje za podmazivanje i malu količinu krhotina, smanjujući trenje i habanje. Međutim, korekcija, obrada i inspekcija brusne ploče su teži.
Osim toga, izbor omjera radijusa staze i prečnika kuglice je također ključan. Uobičajeni omjeri usvojeni u kineskoj industriji su 1,04 i 1,11. Ovaj parametar direktno utiče na nosivost - ako je omjer prevelik, kontaktna površina između kuglice i staze trčanja premala, što je sklono koncentraciji naprezanja i ubrzanom habanju; ako je omjer premali, kontaktna površina je prevelika, što će povećati otpor trenja i utjecati na efikasnost prijenosa. Obično, radijus staze se kontroliše na 1,4~1,6 puta veći od prečnika lopte. Nazivni prečnik vijka (prečnik cilindra koji obuhvata centar kugle ispod teoretskog kontaktnog ugla između kuglice i staze) je njegova karakteristična dimenzija. Na primjer, uobičajeni model BSM4020 ima nominalni prečnik od 40 mm, što direktno određuje nosivost i ugradnu dimenziju vijka.
2. Matica: "Nosač za smještaj i kruženje kuglica", struktura određuje glatkoću kretanja i zaustavljanja
Osnovna funkcija matice je da smjesti kuglice i realizuje kružno kretanje kuglica između kliznog puta vijka i putanje matice kroz uređaj za cirkulaciju. Njegov strukturni dizajn i preciznost obrade direktno utiču na glatkoću cirkulacije kuglice, izbegavajući probleme kao što su zaglavljivanje i opadanje lopte. Materijal matice je obično usklađen sa vijkom, uglavnom nosivim čelikom SUJ2. U nekim lakim scenarijima koristi se legura aluminijuma visoke{4}}kosti ili inženjerska plastika, ali plastične matice imaju slabu otpornost na habanje i prikladne su samo za male-opterećenje i niske-scenerije (kao što su 3D štampači).
Ključna struktura matice je uređaj za cirkulaciju, koji se dijeli na unutrašnju cirkulaciju i vanjsku cirkulaciju. Ovo je takođe suštinska razlika koja utiče na performanse pokreta i zaustavljanja. Kuglice unutrašnje cirkulacijske matice nikada ne napuštaju površinu vijka tokom procesa cirkulacije, a ostvaruju cirkulaciju kroz povratnik (kuglični povratni uređaj) u bočnom otvoru matice. Matica je obično opremljena sa 3~6 povratnika, koji su ravnomjerno raspoređeni duž obima, razmaknuti za 60 stepeni ~120 stepeni. Postoje tri tipa povratnika: spljošteni, kružni i matrični. Među njima, plutajući povratnik (zadržavajući razmak od 0,01~0,015 mm sa montažnom rupom i ostvaruje samo-pozicioniranje kroz lisnatu oprugu) ima najbolju prilagodljivost. Može se automatski spojiti s ulazom i izlazom iz žlijeba za povratak kuglice, pouzdaniji je pri velikim-brzinama i pogodan je za visoko{14}}precizne i visoko{15}}osjetljive sisteme napajanja, ali ne i za teško-opterećenje i velike-cerijere olova.
Kuglice vanjske cirkulacijske matice će napustiti stazu klizanja vijaka kada se vraćaju i ostvariti cirkulaciju kroz čahuru, kanilu ili uređaj za krajnji poklopac. Njegova strukturna veličina je relativno velika, a nosivost je jača, što je pogodno za velike-teške-mašinske alate i druge scenarije. Međutim, put cirkulacije kuglice je dug, buka tokom rada je relativno velika, a preciznost je nešto niža od one kod unutrašnje cirkulacije. Broj radnih okreta vanjske cirkulacije obično je 1,5 zavoja, 2,5 zavoja ili 3,5 okreta, a maksimum ne prelazi 4,5 okreta. Previše okreta će uzrokovati smetnje između loptica i uticati na glatkoću kretanja i zaustavljanja.
3. Kuglice: "Medijum" prenosa, specifikacije i preciznost određuju efikasnost prenosa
Kuglice su jezgro prijenosnog medija koji povezuje vijak i maticu. Njihova tačnost dimenzija, hrapavost površine i materijal direktno utiču na efikasnost prenosa i stopu habanja. Materijal kuglice je uglavnom GCr15 čelik za ležaj, koji je prošao gašenje, brušenje i poliranje. Hrapavost površine treba kontrolisati na Ra0,02~0,05μm, a tolerancija dimenzija treba da dostigne nivo G3~G5, kako bi se izbegla neujednačena sila i zaglavljivanje uzrokovano nedoslednim veličinama kuglica.
Odabir prečnika kuglice usklađen je sa nominalnim prečnikom vijka i veličinom staze. Na primjer, za vijak nominalnog prečnika od 40 mm, uobičajeni prečnik kuglice je 6~8 mm. Broj kuglica je povezan s brojem redova i okreta matice. Što je veći ukupan broj kuglica, to je jača nosivost, ali previše kuglica će povećati međusobno trenje i uticati na efikasnost prijenosa. Obično je broj redova kuglica unutrašnje cirkulacijske matice 3~6 redova, a vanjska cirkulacija se podešava prema zahtjevu ležaja. Na primjer, broj redova će se povećati u scenarijima velikog-opterećenja, ali ga treba kontrolirati u razumnom rasponu kako bi se izbjegle smetnje.