ในด้านการส่งผ่านที่แม่นยำ บอลสกรูและน็อตทรงกลมเป็นส่วนประกอบหลัก สิ่งเหล่านี้ขาดไม่ได้ในระบบฟีดของเครื่องมือกล CNC โมดูลเชิงเส้นตรงของหุ่นยนต์อุตสาหกรรม และกลไกการวางตำแหน่งของเครื่องมือที่มีความแม่นยำ บอลสกรูแบบวงกลมแตกต่างจากสกรูเลื่อนทั่วไปตรงที่แทนที่แรงเสียดทานของการเลื่อนด้วยการกลิ้งของลูกบอล ซึ่งไม่เพียงแต่ปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านอย่างมาก แต่ยังรับประกันความแม่นยำของตำแหน่งที่สูงมากอีกด้วย คุณภาพของการเคลื่อนไหวและประสิทธิภาพการหยุดจะกำหนดความเสถียรในการทำงานและอายุการใช้งานของอุปกรณ์ทั้งหมดโดยตรง บทความนี้ผสมผสานการประมวลผลเชิงปฏิบัติและประสบการณ์การใช้งานเข้าด้วยกัน โดยจะกล่าวถึงการเคลื่อนไหวหลักและการหยุดความรู้จากแง่มุมของโครงสร้างกระบวนการ จุดสำคัญของการส่งผ่านความแม่นยำ และการสนับสนุนพารามิเตอร์เฉพาะ การหลีกเลี่ยงทฤษฎีที่ว่างเปล่า และความพยายามในการปรับให้สอดคล้องกับการรับรู้ในการทำงานจริง
I. โครงสร้างกระบวนการ: รากฐานของการเคลื่อนไหวและการหยุดประสิทธิภาพ ทุกรายละเอียดส่งผลต่อความแม่นยำ
แกนกลางของโครงสร้างกระบวนการแบบวงกลมบอลสกรูและน็อตบอลคือการออกแบบที่ประสานกันของ "สกรู + น็อต + บอล + อุปกรณ์หมุนเวียน" เทคโนโลยีการประมวลผลและพารามิเตอร์ทางโครงสร้างของแต่ละส่วนประกอบเกี่ยวข้องโดยตรงกับความราบรื่น ความแม่นยำ และความทนทานของการเคลื่อนไหวและการหยุด ในการใช้งานจริงหลายๆ คนพบว่าในบรรดาบอลสกรูรุ่นเดียวกัน บางตัวทำงานได้อย่างราบรื่นโดยไม่เกิดการติดขัด ในขณะที่บางตัวมีแนวโน้มที่จะเกิดเสียงรบกวนที่ผิดปกติ การติดขัด หรือแม้แต่การเคลื่อนตัวของความแม่นยำ สาเหตุหลักมาจากความแตกต่างในโครงสร้างกระบวนการและความแม่นยำในการประมวลผล
1. ตัวสกรู: "กรอบ" ของการส่งผ่านที่แม่นยำ เทคโนโลยีกำหนดความแม่นยำขั้นพื้นฐาน
สกรูเป็นแกนหลักของการส่งผ่าน และเทคโนโลยีการประมวลผลจะกำหนดความแม่นยำอ้างอิงของการส่งโดยตรง ปัจจุบัน วัสดุสกรูทั่วไปส่วนใหญ่เป็นเหล็กแบริ่งคาร์บอนโครเมียมสูง SUJ2- หรือเหล็กแบริ่ง GCr15SiMn หลังจากการชุบแข็งและการแบ่งเบาบรรเทา การอบอ่อนแบบทรงกลม และการชุบแข็งด้วยการเหนี่ยวนำความถี่-ปานกลาง วัสดุประเภทนี้สามารถบรรลุคุณลักษณะของ "พื้นผิวแข็งและแกนกลางที่แข็ง" - ความแข็งของพื้นผิวสามารถสูงถึง HRC58-62 ทำให้มั่นใจได้ถึงความต้านทานการสึกหรอของร่องน้ำ ในขณะที่แกนกลางยังคงมีความเหนียวเพียงพอเพื่อหลีกเลี่ยงการแตกหักเมื่ออยู่ภายใต้โหลดสลับในระยะยาว (เช่น การบิดและการโค้งงอ)
การเชื่อมโยงการประมวลผลที่สำคัญของสกรูคือการเจียรร่องน้ำ รูปร่างหน้าตัด-ของทางวิ่งแบ่งออกเป็นส่วนโค้งเดี่ยวและส่วนโค้งคู่ โดยแต่ละส่วนมีสถานการณ์ที่เกี่ยวข้อง กระบวนการเจียรของรางน้ำโค้งเดี่ยว-นั้นค่อนข้างง่ายและง่ายต่อการได้รับความแม่นยำในการประมวลผลสูง แต่มุมสัมผัสจะเปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของโหลดตามแนวแกน - ยิ่งโหลดมากขึ้น มุมสัมผัสก็จะยิ่งมากขึ้น และประสิทธิภาพการส่งผ่านและความจุแบริ่งก็จะเพิ่มขึ้นตามไปด้วย มุมสัมผัสของทางวิ่งโค้งคู่-โดยพื้นฐานแล้วยังคงไม่เปลี่ยนแปลง 45 องศา โดยมีความเสถียรในการปฏิบัติงานที่แข็งแกร่งกว่า ด้านล่างของสนามแข่งไม่สัมผัสกับลูกบอล ซึ่งสามารถกักเก็บน้ำมันหล่อลื่นและเศษขยะจำนวนเล็กน้อย ลดการเสียดสีและการสึกหรอ อย่างไรก็ตาม การแก้ไข การประมวลผล และการตรวจสอบล้อเจียรนั้นยากกว่า
นอกจากนี้ การเลือกอัตราส่วนของรัศมีร่องน้ำต่อเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลก็มีความสำคัญเช่นกัน อัตราส่วนทั่วไปที่ใช้ในอุตสาหกรรมของจีนคือ 1.04 และ 1.11 พารามิเตอร์นี้ส่งผลโดยตรงต่อความจุแบริ่ง - หากอัตราส่วนใหญ่เกินไป พื้นที่สัมผัสระหว่างลูกบอลกับสนามแข่งน้อยเกินไป ซึ่งมีแนวโน้มที่จะเกิดความเข้มข้นของความเครียดและการสึกหรอแบบเร่ง หากอัตราส่วนน้อยเกินไป พื้นที่สัมผัสจะใหญ่เกินไป ซึ่งจะเพิ่มความต้านทานการเสียดสีและส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่งผ่าน โดยปกติแล้ว รัศมีของร่องน้ำจะถูกควบคุมที่ 1.4~1.6 เท่าของเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอล เส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสกรู (เส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบที่ล้อมรอบศูนย์กลางลูกปืนภายใต้มุมสัมผัสทางทฤษฎีระหว่างลูกบอลกับรางน้ำ) คือมิติลักษณะเฉพาะ ตัวอย่างเช่น รุ่น BSM4020 ที่ใช้กันทั่วไปมีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ 40 มม. ซึ่งกำหนดความจุแบริ่งและขนาดการติดตั้งของสกรูโดยตรง
2. น็อต: โครงสร้าง "ตัวรองรับและหมุนเวียนลูกบอล" กำหนดความราบรื่นของการเคลื่อนไหวและการหยุด
หน้าที่หลักของน็อตคือการรองรับลูกบอลและรับรู้การเคลื่อนที่เป็นวงกลมของลูกบอลระหว่างรางสกรูและรางน็อตผ่านอุปกรณ์หมุนเวียน การออกแบบโครงสร้างและความแม่นยำในการประมวลผลส่งผลโดยตรงต่อความราบรื่นของการไหลเวียนของลูกบอล หลีกเลี่ยงปัญหาเช่นการติดขัดของลูกบอลและการหลุดออก วัสดุของน็อตมักจะเข้าคู่กับสกรู ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเหล็กลูกปืน SUJ2 ในบางสถานการณ์ที่มีน้ำหนักเบา มีการใช้อลูมิเนียมอัลลอยด์หรือพลาสติกวิศวกรรมที่มีความแข็งแรงสูง- แต่น็อตพลาสติกมีความต้านทานการสึกหรอต่ำ และเหมาะสำหรับสถานการณ์โหลด-เบาและความเร็วต่ำ-เท่านั้น (เช่น เครื่องพิมพ์ 3D)
โครงสร้างสำคัญของน็อตคืออุปกรณ์หมุนเวียนซึ่งแบ่งออกเป็นการไหลเวียนภายในและการไหลเวียนภายนอก นี่คือความแตกต่างหลักที่ส่งผลต่อการเคลื่อนไหวและการหยุด บอลของน็อตหมุนเวียนภายในจะไม่หลุดออกจากพื้นผิวของสกรูในระหว่างกระบวนการหมุนเวียน และรับรู้การไหลเวียนผ่านตัวส่งคืน (อุปกรณ์ส่งคืนบอล) ที่รูด้านข้างของน็อต น็อตมักจะติดตั้งตัวส่งคืน 3 ~ 6 ตัวซึ่งกระจายเท่า ๆ กันตามเส้นรอบวง โดยเซไป 60 องศา ~ 120 องศา ตัวส่งคืนมีสามประเภท: ทรงโค้ง ทรงกลม และเมทริกซ์ ในบรรดาผลิตภัณฑ์เหล่านั้น ตัวส่งกลับแบบลอยตัว (โดยรักษาระยะห่างพอดี 0.01~0.015 มม. พร้อมรูยึดและการวางตำแหน่งตัวเอง-ผ่านแหนบ) มีความสามารถในการปรับตัวได้ดีที่สุด สามารถเชื่อมต่อกับทางเข้าและทางออกของร่องส่งลูกกลับได้โดยอัตโนมัติ มีความน่าเชื่อถือมากกว่าที่การทำงานที่ความเร็วสูง- และเหมาะสำหรับระบบป้อนที่มีความแม่นยำสูงและความไวสูง- แต่ไม่เหมาะสำหรับ-ภาระหนักและ-สถานการณ์ตะกั่วที่มาก
บอลของน็อตหมุนเวียนภายนอกจะออกจากร่องน้ำสกรูเมื่อกลับมา และทำให้เกิดการหมุนเวียนผ่านปลอก ท่อแคนนูลา หรืออุปกรณ์ฝาปิดปลาย ขนาดโครงสร้างค่อนข้างใหญ่ และความสามารถในการรับน้ำหนักก็แข็งแกร่งขึ้น ซึ่งเหมาะสำหรับเครื่องมือกลงานหนัก-ขนาดใหญ่-และสถานการณ์อื่นๆ อย่างไรก็ตามเส้นทางการไหลเวียนของลูกบอลนั้นยาว เสียงระหว่างการทำงานค่อนข้างใหญ่ และความแม่นยำจะต่ำกว่าประเภทการหมุนเวียนภายในเล็กน้อย จำนวนรอบการทำงานของการหมุนเวียนภายนอกมักจะอยู่ที่ 1.5 รอบ, 2.5 รอบ หรือ 3.5 รอบ และสูงสุดไม่เกิน 4.5 รอบ การเลี้ยวมากเกินไปจะทำให้เกิดการรบกวนระหว่างลูกบอลและส่งผลต่อความราบรื่นของการเคลื่อนไหวและการหยุด
3. ลูกบอล: "สื่อกลาง" ของการส่งผ่าน ข้อมูลจำเพาะ และความแม่นยำเป็นตัวกำหนดประสิทธิภาพการส่งผ่าน
บอลเป็นสื่อส่งผ่านหลักที่เชื่อมต่อสกรูและน็อต ความแม่นยำของมิติ ความหยาบผิว และวัสดุส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพการส่งผ่านและอัตราการสึกหรอ วัสดุลูกปืนส่วนใหญ่เป็นเหล็กแบริ่ง GCr15 ซึ่งผ่านการชุบแข็ง เจียร และขัดเงาแล้ว ความหยาบของพื้นผิวต้องได้รับการควบคุมที่ Ra0.02~0.05μm และค่าเผื่อมิติต้องถึงระดับ G3~G5 เพื่อหลีกเลี่ยงแรงที่ไม่สม่ำเสมอและการติดขัดที่เกิดจากขนาดลูกบอลที่ไม่สอดคล้องกัน
การเลือกเส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลจะจับคู่กับเส้นผ่านศูนย์กลางระบุของสกรูและขนาดร่องน้ำ ตัวอย่างเช่น สำหรับสกรูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางระบุ 40 มม. เส้นผ่านศูนย์กลางลูกบอลที่ใช้กันทั่วไปคือ 6 ~ 8 มม. จำนวนลูกสัมพันธ์กับจำนวนแถวและรอบของน็อต ยิ่งจำนวนลูกรวมมากเท่าไหร่ ความสามารถในการรับน้ำหนักก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น แต่จำนวนลูกมากเกินไปก็จะเพิ่มแรงเสียดทานซึ่งกันและกันและส่งผลต่อประสิทธิภาพการส่งผ่าน โดยปกติ จำนวนแถวลูกปืนของน็อตหมุนเวียนภายในคือ 3 ~ 6 แถว และการหมุนเวียนภายนอกจะถูกปรับตามความต้องการของตลับลูกปืน ตัวอย่างเช่น จำนวนแถวจะเพิ่มขึ้นในสถานการณ์-การโหลดจำนวนมาก แต่จำเป็นต้องควบคุมภายในช่วงที่เหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวน