詳細(xì)說明
滾珠絲桿亦稱為球絲桿，導(dǎo)絲桿....等，其包含絲桿、螺帽、循環(huán)系統(tǒng)及鋼珠。滾珠絲桿為工具機(jī)和IT、光電、半導(dǎo)體、醫(yī)療等精密設(shè)備上最常使用的傳動(dòng)元件，其主要功能為將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為線性運(yùn)動(dòng)，或?qū)⑴ぞ剞D(zhuǎn)換為軸向反覆作用力；同時(shí)兼具高精度、可逆性和高效率的特色。HIWIN的滾珠絲桿都能滿足各領(lǐng)域上不同的使用要求。
HIWIN滾珠絲桿為科技、制程技術(shù)、及工程專業(yè)技術(shù)結(jié)合下制造的產(chǎn)品，并且是闡釋HIWIN為 "High-TechWinners”之意義。
HIWIN精確控管制程，不管是研磨級(jí)或轉(zhuǎn)造級(jí)皆嚴(yán)守精確牙型設(shè)計(jì)。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臒崽幚碇瞥桃源_保滾珠絲桿的硬度及耐磨性能，上述的制程式控制管理皆為達(dá)到高負(fù)荷及長壽命之要求。
HIWIN精密絲桿具高順暢和精密定位，且同時(shí)兼?zhèn)涞团ぞ亍⒏邉傂?、超靜音及可預(yù)測之長壽命特性。
HIWIN轉(zhuǎn)造級(jí)絲桿，亦具有高順暢和長壽命及價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)；一般使用在精度較不要求的情況。HIWIN擁有現(xiàn)代化的工廠、專業(yè)技術(shù)的工程師且以高品質(zhì)的制程式控制管理組裝流程及採用高品質(zhì)的材料以符合您的需求。我們很榮幸地能為您提供技術(shù)資料及選用步驟，讓您可從這型錄中挑選出合適的滾珠絲桿。
HIWIN 滾珠絲桿的規(guī)格表示法
HIWIN依據(jù)客戶的藍(lán)圖或規(guī)格來制造您所需要的滾珠絲桿，并提供下列滾珠絲桿的相關(guān)資料：
1. 公稱外徑 6. 精度(導(dǎo)程誤差，幾何公差)
2. 導(dǎo)程 7. 主軸轉(zhuǎn)速
3. 螺牙長度及絲桿總長度 8. 靜額定負(fù)荷、動(dòng)額定負(fù)荷、預(yù)壓扭矩
4. 肩部尺寸 9. 螺帽安全考量
5. 螺帽型式 10. 油孔位置
Super S
FSC：高速化 (F)法蘭型 (S)單螺帽 (C)高速化
FDC：高速化 (F)法蘭型 (D)雙螺帽 (C)高速化
Super T
SFT：(F)法蘭型 (S)單螺帽 (T)Super T
FDT：(F)法蘭型 (D)雙螺帽 (T)Super T
一般型
FSV：(F)法蘭型 (S)單螺帽 (V)迴流管高出螺帽外徑
FSW：(F)法蘭型 (S)單螺帽 (W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
FDV：(F)法蘭型 (D)雙螺帽 (V)迴流管高出螺帽外徑
FDW：(F)法蘭型 (D)雙螺帽 (W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
FSI：(F)法蘭型 (S)單螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
RSI：(R)圓型 (S)單螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
FDI：(F)法蘭型 (D)雙螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
RDI：(R)圓型 (D)雙螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
PFDW：(PF)法蘭對(duì)法蘭型 (D)雙螺帽(W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
PFDI：(PF)法蘭對(duì)法蘭型 (D)雙螺帽(I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
OFS：(O)偏移導(dǎo)程預(yù)壓 (F)法蘭型 (S)單螺帽(W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
OFS:(O)偏移導(dǎo)程預(yù)壓 (F)法蘭型 (S)單螺帽(I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
高導(dǎo)程型
FSH：高導(dǎo)程 (F)法蘭型 (S)單螺帽 (H)端蓋
DFSV：高導(dǎo)程 (D)雙牙口 (F)法蘭型 (S)單螺帽(V)迴流管高出螺帽外徑
PFDW：高導(dǎo)程 (PF)法蘭型，壓縮式預(yù)壓 (D)雙螺帽 (W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
(F)法蘭型 (D)雙螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
(R)圓型 (D)雙螺帽 (I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
(PF)法蘭對(duì)法蘭型 (D)雙螺帽(W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
(PF)法蘭對(duì)法蘭型 (D)雙螺帽(I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
(O)偏移導(dǎo)程預(yù)壓 (F)法蘭型 (S)單螺帽(W)迴流管在螺帽外徑內(nèi)
(O)偏移導(dǎo)程預(yù)壓 (F)法蘭型 (S)單螺帽(I)內(nèi)循環(huán)迴流蓋
HIWIN依據(jù)客戶的藍(lán)圖或規(guī)格來制造您所需要的滾珠絲槓，并提供下列滾珠絲槓的相關(guān)資料：
1. 公稱外徑 6. 精度(導(dǎo)程誤差，幾何公差)
2. 導(dǎo)程 7. 主軸轉(zhuǎn)速
3. 螺牙長度及絲槓總長度 8. 靜額定負(fù)荷、動(dòng)額定負(fù)荷、預(yù)壓扭矩
4. 肩部尺寸 9. 螺帽安全考量
5. 螺帽型式 10. 油孔位置
HIWIN 滾珠絲桿之特色及應(yīng)用
滾珠絲桿的特性
HIWIN滾珠絲桿在使用上有很多的優(yōu)點(diǎn)，舉凡高效率、可逆性、零背隙、高剛性，導(dǎo)程精度高及其他多項(xiàng)優(yōu)點(diǎn)，與傳統(tǒng)艾克姆絲槓(ACME)相比較，如圖2.1；滾珠絲槓在絲槓與螺帽間，加入鋼珠。將傳統(tǒng)絲槓的滑動(dòng)磨擦傳動(dòng)以鋼珠滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)取代。以大大降低磨擦損耗，有助于維持高效率及高精度。下列詳述HIWIN滾珠絲桿的各項(xiàng)特性及優(yōu)點(diǎn)。
(1) 高效率及可逆性
由于滾珠絲桿的絲桿軸及螺帽均是點(diǎn)接觸之滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以其效率可高達(dá)90％以上。因此其傳動(dòng)扭矩僅只有傳統(tǒng)導(dǎo)絲桿的1/3，由圖2.2可看出滾珠絲桿的機(jī)械效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)導(dǎo)絲桿。
HIWIN 滾珠絲桿在牙型表面採以超精密加工，以降低珠槽與鋼珠間的接觸摩擦；又鋼珠與珠槽間為點(diǎn)接觸之滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，有低摩擦力及高運(yùn)轉(zhuǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。故可降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)力要求，進(jìn)而降低成本。
HIWIN以高精度測試儀器并依循標(biāo)準(zhǔn)測試步驟以確保滾珠絲桿的效率。
(1) 高效率及可逆性
由于滾珠絲桿的絲桿軸及螺帽均是點(diǎn)接觸之滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)，所以其效率可高達(dá)90％以上。因此其傳動(dòng)扭矩僅只有傳
統(tǒng)導(dǎo)絲桿的1/3，由圖2.2可看出滾珠絲桿的機(jī)械效率遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)導(dǎo)絲桿。
HIWIN 滾珠絲桿在牙型表面採以超精密加工，以降低珠槽與鋼珠間的接觸摩擦；又鋼珠與珠槽間為點(diǎn)接觸之滾
動(dòng)運(yùn)動(dòng)，有低摩擦力及高運(yùn)轉(zhuǎn)效率的優(yōu)點(diǎn)。故可降低電機(jī)驅(qū)動(dòng)力要求，進(jìn)而降低成本。
HIWIN以高精度測試儀器并依循標(biāo)準(zhǔn)測試步驟以確保滾珠絲桿的效率。
HIWIN精密絲桿具高順暢和精密定位，且同時(shí)兼?zhèn)涞团ぞ亍⒏邉傂?、超靜音及可預(yù)測之長壽命特性。
HIWIN轉(zhuǎn)造級(jí)絲桿，亦具有高順暢和長壽命及價(jià)格便宜的優(yōu)點(diǎn)；一般使用在精度較不要求的情況。HIWIN擁有現(xiàn)代化的工廠、專業(yè)技術(shù)的工程師且以高品質(zhì)的制程式控制管理組裝流程及採用高品質(zhì)的材料以符合您的需求。我們很榮幸地能為您提供技術(shù)資料及選用步驟，讓您可從這型錄中挑選出合適的滾珠絲桿。
(2) 零背隙及高剛性
CNC 工具機(jī)、IT及半導(dǎo)體設(shè)備對(duì)于傳動(dòng)絲桿的要求為零背隙、最小彈性變形(高剛性)及高順暢感，經(jīng)由我們的特別設(shè)計(jì)可以達(dá)成此一要求。圖2.3為歌德式牙型詳圖。滾珠絲桿采用施加預(yù)壓力，來達(dá)到CNC機(jī)臺(tái)的重現(xiàn)性及全行程的高剛性。但過大的預(yù)壓力，會(huì)增加操作扭矩。如此增加的磨擦扭矩將會(huì)產(chǎn)生熱及降低預(yù)期壽命。透過我們特別的設(shè)計(jì)及制程，提供給您最佳化的滾珠絲桿 -- 零背隙和低熱損失。
一般建議預(yù)壓力不超過8％動(dòng)負(fù)荷C (106 revs)，若要更詳細(xì)資料請(qǐng)與HIWIN連絡(luò)。
(3) 高導(dǎo)程精度
HIWIN 滾珠絲桿精度等級(jí)依循ISO， JIS 及DIN標(biāo)準(zhǔn)制造亦可依顧客需求生產(chǎn)所須精度等級(jí)。採用精密雷射量測儀器來保證滾珠絲桿精度并隨每支研磨級(jí)滾珠絲桿均附上導(dǎo)程精度表，予以100％品質(zhì)保證。
(4) 壽命預(yù)測
不同于傳統(tǒng)導(dǎo)絲槓的壽命取決接觸面之磨耗；HIWIN 滾珠絲桿則取決于材料的疲勞破壞。為確保HIWIN 滾珠絲桿在預(yù)期壽命之可靠度，不管設(shè)計(jì)、材質(zhì)、熱處理及制程等皆採以最嚴(yán)格的專業(yè)考量。滾珠絲桿的預(yù)期壽命必須考慮設(shè)計(jì)品質(zhì)及制程等幾項(xiàng)的安全因子，但最主要以動(dòng)負(fù)荷(C)為依據(jù)。而影響動(dòng)負(fù)荷的基本因素為 -牙型精度、材料特性及表面硬度。一般建議在軸向平均負(fù)載計(jì)算下，至少應(yīng)達(dá)到1×106 revs。高品質(zhì)的滾珠絲桿，必需達(dá)到在統(tǒng)計(jì)學(xué)上的B級(jí)壽命(亦即90%的絲桿均達(dá)到所設(shè)計(jì)的壽命)，有50％的滾珠絲桿壽命超過設(shè)計(jì)壽命值的2~4倍。
(5)低起動(dòng)扭矩及順暢度
傳統(tǒng)導(dǎo)絲桿因?yàn)槭墙饘倥c金屬間的面接觸，所以為克服起動(dòng)摩擦力，則必須採以較高的起動(dòng)扭力。然而滾珠絲桿是由鋼珠滾動(dòng)接觸，只須很小的起動(dòng)扭力即可克服摩擦力。HIWIN採用最佳的牙型設(shè)計(jì)係數(shù)(形狀係數(shù))及專業(yè)制造技術(shù)達(dá)成最佳真實(shí)牙型。且HIWIN使用牙型測量設(shè)備，來監(jiān)測每一制程中的牙型。如此可確保符合設(shè)定之扭力范圍。
HIWIN亦使用電腦量測，以精確量測出滾珠絲槓的摩擦扭矩
(6) 靜音
高品質(zhì)機(jī)械設(shè)備于快速進(jìn)給及重負(fù)荷操作下，依然必須要求低噪音。
HIWIN嚴(yán)格控管循環(huán)系統(tǒng)及牙型設(shè)計(jì)，組裝技術(shù)，并嚴(yán)密檢測表面精密加工及尺寸，以達(dá)到低噪音的目標(biāo)。
(7) 短交期
HIWIN以最快速的制程安排及庫存滾珠絲桿以達(dá)到短交期的目標(biāo)。
(8) 優(yōu)于氣、液壓致動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)
若致動(dòng)器中採用滾珠絲桿取代傳統(tǒng)的汽壓或液壓驅(qū)動(dòng)可得到許多的優(yōu)點(diǎn)如:不會(huì)滲漏，不須過濾，省能源及重現(xiàn)
為全電式射出成型機(jī)構(gòu)，以取代傳統(tǒng)複雜的油壓驅(qū)動(dòng)。
特征
高效率及可逆性、零背隙及高剛性、高導(dǎo)程精度壽命可預(yù)測、低起動(dòng)扭矩及順暢度、靜音短交期優(yōu)于氣液壓致動(dòng)器的優(yōu)點(diǎn)
應(yīng)用
CNC機(jī)械： CNC加工中心、CNC車床、CNC銑床、CNC放電加工機(jī)、CNC磨床、CNC線切割機(jī)、CNC鉆孔機(jī)、專用機(jī)…等等
精密工具機(jī)： 銑床、磨床、放電加工機(jī)、刀具磨床、齒輪加工機(jī)、鉆床、刨床
電子機(jī)械： 量測儀器、x-y平臺(tái)、醫(yī)學(xué)設(shè)備、工廠自動(dòng)化設(shè)備、PCB鉆孔機(jī)、IC封裝機(jī)、半導(dǎo)體設(shè)備、工廠自動(dòng)化設(shè)備…等
輸送機(jī)械： Robort Stage、材料搬送設(shè)備、核能反應(yīng)器，高度致動(dòng)器…等
航太工業(yè)： 飛機(jī)襟翼、機(jī)場負(fù)載設(shè)備
其它： 如天線使用的致動(dòng)器、閥門開關(guān)裝置…等
HIWIN 滾珠絲桿的分類
標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲桿
HIWIN建議您在設(shè)計(jì)時(shí)，採用標(biāo)準(zhǔn)常用規(guī)格的滾珠絲桿，然而高導(dǎo)程或微小滾珠絲桿或其他特殊規(guī)格的滾珠絲桿，皆可依您需求來提供，表3.1為標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲桿軸徑與導(dǎo)程的配對(duì)表。
螺帽型式
HIWIN滾珠絲桿的螺帽根據(jù)滾珠絲桿循環(huán)迴流系統(tǒng)可分為 : Super S、Super T、外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)及端蓋式，各循環(huán)方式的特長如下所示。
滾珠循環(huán)設(shè)計(jì)的種類
3. HIWIN 滾珠絲桿的分類
(1) Super S
a. 用途：
CNC機(jī)械、精密機(jī)床、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子機(jī)械、高速化機(jī)械。
b. 特色：
(a) 低噪音 (與一般品比較下降5 ~ 7dB)
迴流單元的設(shè)計(jì)，可吸收鋼珠衝擊所產(chǎn)生的噪音，而大幅降低噪音值。
(b) 省空間輕量化設(shè)計(jì)
螺帽外徑較一般型式縮減18%~32%。
(c) Dm-N最高可達(dá)220,000
迴流單元的設(shè)計(jì)，強(qiáng)化迴流結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，
其Dm-N值最高可達(dá)220,000。
(d) 高加減速度
特有迴流單元的路徑與強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使受運(yùn)動(dòng)鋼珠衝擊值下降，故可承受瞬間高加減速度2g的操作環(huán)境。
(e) 精度
精密級(jí)以JIS C0 ~ C7，轉(zhuǎn)造級(jí)以C6 ~ C10。
c. 性能：
規(guī)格：2R40-40K4-DFSC-1200-1600-0.008
導(dǎo)程：40mm
加速度：1g (9.8m / sec2)
Dm-N值：120,000
d. 型號(hào)：
一般型
F(法蘭型)， PF(法蘭對(duì)法蘭)， R(圓型)， S(單螺帽)， D(雙螺帽)， V(迴流管高出螺帽外徑)，
W(迴流管在螺帽外徑內(nèi))， I(內(nèi)循環(huán)迴流蓋)， O(偏移導(dǎo)程預(yù)壓)， H(端蓋)， C(高速化)
HIWIN 滾珠絲桿的設(shè)計(jì)及選用
滾珠絲桿選用和安裝的重要觀念
(1) 滾珠絲桿必須保持徹底的清潔并且用防銹油作好防護(hù)， 應(yīng)特別注意不可使尖銳物或刀具撞擊牙型表面及不可讓任何鐵屑進(jìn)入螺帽內(nèi)部；而且組裝軸端外徑亦不可碰撞擦傷，如圖4.1。
(2) 選擇精度等級(jí)適用的滾珠絲桿請(qǐng)參考表4.5，依組裝標(biāo)準(zhǔn)程式安裝，換言之，使在CNC 工具機(jī)上的精密研磨級(jí)滾珠絲桿，必須精確的校正及選用合適的精密軸承組合。
轉(zhuǎn)造級(jí)滾珠絲桿適用于精度較不高的場合，如包裝機(jī)械…等，即可選用精度較不高的支撐軸承組合。特別重要是，避免軸承支撐座與螺帽的偏心，造成負(fù)荷的不均，如圖4.3。不均勻負(fù)載含徑向力及扭矩，參圖4.3(a)，皆可能造成故障及壽命減低，如圖4.3(b)。
(3) 為使?jié)L珠絲桿達(dá)到最高壽限，HIWIN 建議您使用含有潤滑劑之軸承用油，但油中含石墨及二硫化鉬(MoS2)除外，油脂必須保持填注于鋼珠及珠槽上。油浴式或滴油式給油法皆可，但以直接給油到螺帽內(nèi)為佳，如圖4.2。
(4) 特別注意，當(dāng)安裝滾珠絲桿于機(jī)械上，請(qǐng)勿敲打螺帽或彎管，同時(shí)不可讓螺帽與絲桿分離或過行程-螺帽部份行程離開絲桿，如圖4.3，若是如此會(huì)造成鋼珠脫離珠槽。
(5) 選擇合適的軸端支撐軸承組合，在CNC工具機(jī)上，建議採用斜角軸承(斜角: 60°)，如圖4.4。
(6) 在絲桿兩端應(yīng)該安裝防撞器或不出牙設(shè)計(jì)以避免螺帽過行程，導(dǎo)致絲桿的破壞，如圖4.5。
(7) 滾珠絲桿建議使用伸縮式之保護(hù)套來保護(hù)，以避免受到環(huán)境中塵?；蜩F屑的污染。若有碎屑或異物進(jìn)入螺帽內(nèi)，則會(huì)造成絲桿只剩十分之一壽命。採以伸縮式須要在法蘭上加螺紋孔以固定之，如圖4.6。此項(xiàng)特殊之需
求，請(qǐng)告知HIWIN。
(8) 若您選用內(nèi)循環(huán)或端蓋式循環(huán)的滾珠絲桿，則其一端螺紋必須出牙且肩部最大尺寸，必須小于根徑0.5~1.0mm，若要求肩部尺寸大于根徑亦可，但將有螺紋線留于肩部上便于螺帽裝入。如圖4.7。
(9) 滾珠絲桿熱處理時(shí)于靠近肩部加工的螺紋牙部份有10～20mm長度須保持軟化，以便于加工肩部。此區(qū)域會(huì)標(biāo)示“ O”記號(hào)于HIWIN圖面上，如圖4.8。如您有特殊之要求請(qǐng)與HIWIN聯(lián)繫。
(10) 過大的預(yù)壓力將造成摩擦扭矩的大增及溫昇效應(yīng)而使得預(yù)期壽命的減短。但太低的預(yù)壓力，會(huì)使得滾珠絲桿剛性不足及增加失步(lost motion)的可能性。于CNC工具機(jī)的使用上，HIWIN建議您，以不超過8％動(dòng)負(fù)荷
為預(yù)壓力的最大值；于自動(dòng)化 X-Y平臺(tái)機(jī)構(gòu)以不超過5％動(dòng)負(fù)荷為預(yù)壓力的最大值。
(11) 當(dāng)您需要與絲桿軸分離并再組合時(shí)，必須透過一個(gè)外徑小于絲桿根徑0.2～0.4 mm的管子，參考公式M37接于絲桿出牙的一端，將螺帽旋出，套內(nèi)管中參照?qǐng)D4.9。
(12) 圖4.10表示軸端承靠面的逃槽；軸端支撐軸承必須有一倒角才能正確的定位，同時(shí)維持適當(dāng)?shù)闹倍?，HIWIN建議您採用DIN 509的逃槽尺寸，如詳圖4.11。
滾珠絲桿先選用流程
HIWIN可生產(chǎn)高達(dá)C6級(jí)精密級(jí)轉(zhuǎn)造滾珠絲桿。唯幾何公差不同于精密研磨級(jí)滾珠絲桿(參考第6章) 。因?yàn)榻z桿外徑并未研磨，制造程序和研磨級(jí)滾珠絲桿有所不同。第7章為HIWIN轉(zhuǎn)造滾珠絲桿詳細(xì)介紹。
(1) 精度等級(jí)
高精度滾珠絲桿從用于精密量測、航空設(shè)備到運(yùn)輸包裝設(shè)備等有很多的應(yīng)用領(lǐng)域。品質(zhì)及精度等級(jí)可由下述特性分類：導(dǎo)程誤差、表面粗糙度、幾何公差、背隙、預(yù)壓力變動(dòng)范圍、溫升及噪音
HIWIN精密研磨級(jí)滾珠絲桿分為7個(gè)等級(jí)。一般說來HIWIN精密研磨級(jí)滾珠絲桿是由所謂"V300"來定義，但與轉(zhuǎn)造級(jí)滾珠絲桿的等級(jí)分類略有不同(轉(zhuǎn)造級(jí)請(qǐng)參考第7章)。圖4.12為依據(jù)滾珠絲桿精度所繪制的導(dǎo)程測定圖。相同的DIN精度等級(jí)如表4.2所示。從圖形中，各項(xiàng)規(guī)范數(shù)值，可由表4.2所示由精度來決定。圖4.14為HIWIN依照DIN標(biāo)準(zhǔn)量測的結(jié)果。HIWIN規(guī)格的精度等級(jí)滾珠絲桿請(qǐng)參照表4.2所示。相關(guān)的國際規(guī)范如表4.3所示。工具機(jī)的定位精度±ep是由V300決定。符合各種機(jī)器使用的精度表如表4.5所示。這是在不同應(yīng)用領(lǐng)域中選用適當(dāng)?shù)臐L珠絲桿之參考圖表。
(2) 軸向馀隙(背隙)
若滾珠絲桿軸向馀隙為零，則必然存在預(yù)壓力，同時(shí)採以預(yù)壓扭矩為量測依據(jù)。
HIWIN滾珠絲桿標(biāo)準(zhǔn)軸向馀隙如表4.4所示。在CNC工具機(jī)所使用之零背隙滾珠絲槓如剛性不足會(huì)造成失步現(xiàn)象。請(qǐng)與HIWIN連絡(luò)以決定最佳背隙或剛性值。
(3) 幾何公差
選用正確精度等級(jí)的滾珠絲桿以符合機(jī)器需求是極為重要的。表4.6和圖4.15幫助您以精度等級(jí)規(guī)范幾何公差。
預(yù)壓方式
預(yù)壓的目地在消除軸向背隙且降低因軸向力造成的彈性位移，亦可改善滾珠絲桿剛性(避免失步)。因滾珠絲桿承受軸向負(fù)荷，針對(duì)有預(yù)壓牙型的設(shè)計(jì)以歌德式為佳。此牙型具有獨(dú)特的鋼珠與珠槽接觸方式能消除任何可能的軸向背隙并能增加剛性。有預(yù)壓歌德式牙型負(fù)荷方式如圖4.16所示。獨(dú)特之歌德式牙型珠槽能產(chǎn)生大約45°的鋼珠接觸角。由外部驅(qū)動(dòng)力及內(nèi)部預(yù)壓力產(chǎn)生軸向力Fa能產(chǎn)生兩種背隙，一種是鋼珠與珠槽間制造馀隙所產(chǎn)生的正向背隙Sa。另一種是由垂直于接觸點(diǎn)的正向力Fn所產(chǎn)生的彈性變形Δl。由制造馀隙所產(chǎn)生背隙能由內(nèi)部預(yù)壓力P消除，此種預(yù)壓力可藉由雙螺帽、偏移節(jié)距的單螺帽或以鋼珠大小調(diào)整預(yù)壓的單螺帽產(chǎn)生。彈性變形是由內(nèi)部預(yù)壓力和外部負(fù)荷產(chǎn)生進(jìn)而造成失步效應(yīng)。
(1) 雙螺帽預(yù)壓方式
此預(yù)壓藉由兩螺帽間之預(yù)壓片產(chǎn)生，圖4.17。
“拉伸預(yù)壓”是由過大的預(yù)壓片有效的擠壓分開螺帽。“壓縮預(yù)壓”是由過小預(yù)壓片，再以螺栓將兩螺帽拉在一起。拉伸預(yù)壓是HIWIN精密級(jí)滾珠絲桿最常使用的方式。然而也能依您的需求制造壓縮預(yù)壓滾珠絲桿。滾珠絲桿
預(yù)拉必然增加剛性，但請(qǐng)告訴HIWIN您設(shè)計(jì)的預(yù)拉量為多少(建議每公尺0.02mm~0.03mm，但應(yīng)該用T值作補(bǔ)償) 。
(2) 單螺帽預(yù)壓方式
單螺帽有兩種預(yù)壓方式其中一種稱為"過大鋼珠預(yù)壓方式"。此種方式內(nèi)容的鋼珠比珠槽空間大(過大鋼珠)使鋼珠產(chǎn)生4點(diǎn)接觸，如圖4.18所示。另一種稱為"導(dǎo)程偏移預(yù)壓方式"如圖4.19所示。在螺帽節(jié)距上有δ值的偏移。這種方式用來取代傳統(tǒng)雙螺帽預(yù)壓方式，并在較短螺帽長度及較小預(yù)壓力下?lián)碛休^高剛性。然而此方式不適用于太高預(yù)壓力。最好將預(yù)壓力設(shè)計(jì)在5%動(dòng)負(fù)荷以下。
標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲槓
HIWIN建議您在設(shè)計(jì)時(shí)，採用標(biāo)準(zhǔn)常用規(guī)格的滾珠絲槓，然而高導(dǎo)程或微小滾珠絲槓或其他特殊規(guī)格的滾珠絲
槓，皆可依您需求來提供，表3.1為標(biāo)準(zhǔn)滾珠絲槓軸徑與導(dǎo)程的配對(duì)表。
3.2 螺帽型式
HIWIN滾珠絲槓的螺帽根據(jù)滾珠絲槓循環(huán)迴流系統(tǒng)可分為 : Super S、Super T、外循環(huán)、內(nèi)循環(huán)及端蓋式，各循
環(huán)方式的特長如下所示。
3.2.1 滾珠循環(huán)設(shè)計(jì)的種類
3. HIWIN 滾珠絲槓的分類
(1) Super S
a. 用途：
CNC機(jī)械、精密機(jī)床、產(chǎn)業(yè)機(jī)械、電子機(jī)械、高
速化機(jī)械。
b. 特色：
(a) 低噪音 (與一般品比較下降5 ~ 7dB)
迴流單元的設(shè)計(jì)，可吸收鋼珠衝擊所產(chǎn)生的噪
音，而大幅降低噪音值。
(b) 省空間輕量化設(shè)計(jì)
螺帽外徑較一般型式縮減18%~32%。
(c) Dm-N最高可達(dá)220,000
迴流單元的設(shè)計(jì)，強(qiáng)化迴流結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，
其Dm-N值最高可達(dá)220,000。
(d) 高加減速度
特有迴流單元的路徑與強(qiáng)度設(shè)計(jì)，使受運(yùn)動(dòng)鋼
珠衝擊值下降，故可承受瞬間高加減速度2g的
操作環(huán)境。
(e) 精度
精密級(jí)以JIS C0 ~ C7，轉(zhuǎn)造級(jí)以C6 ~ C10。
c. 性能：
規(guī)格：2R40-40K4-DFSC-1200-1600-0.008
導(dǎo)程：40mm
加速度：1g (9.8m / sec2)
Dm-N值：120,000
滾珠絲桿的失效分析
近幾年，越來越多的滾珠絲桿被用于各式各樣的機(jī)器，來滿足高精度與高性能的設(shè)備需求，滾珠絲桿成為使用最廣的傳動(dòng)元件之一。在CNC的機(jī)械中，滾珠絲桿增加其定位精度及延長其使用壽命。在傳統(tǒng)的機(jī)械上，滾珠絲桿也逐漸取代愛克姆絲桿。滾珠絲桿通常會(huì)搭配預(yù)壓力來消除機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的背隙，但若滾珠絲桿安裝不當(dāng)時(shí)就無法展現(xiàn)其高精度與較長的壽命。此篇文章主要討論滾珠絲桿的問題與問題的預(yù)防，詳述一些測定程序來幫助使用者找出發(fā)生不正常背隙的原因。
滾珠絲桿發(fā)生問題的原因于預(yù)防
以下敘述三種滾珠絲桿發(fā)生問題的主因及其預(yù)防方法。
間隙太大
1. 無預(yù)壓或預(yù)壓不足
無預(yù)壓的滾珠絲桿垂直放置時(shí)，螺帽會(huì)因本身的重量而造成轉(zhuǎn)動(dòng)而下滑；無預(yù)壓的絲桿會(huì)有相當(dāng)?shù)谋诚洞嬖?，因此只能用于較小操作阻力的機(jī)器，但主要的顧慮是定位精度較不要求。上銀于不同的應(yīng)用上決定正確的預(yù)壓量，并于出貨前調(diào)好預(yù)壓；因此當(dāng)您訂購滾珠絲桿前請(qǐng)確實(shí)詳述設(shè)備的操作情況。
2. 扭轉(zhuǎn)位移太大
(1) 熱處理不當(dāng)、硬化層太薄、硬度分佈不均或材質(zhì)太軟鋼珠、螺帽、絲桿的標(biāo)準(zhǔn)硬度分別為HRC 62~66、HRC 58~62、HRC 56~62。
(2) 不當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)??細(xì)長比(Slender ratio)太大…等絲桿的細(xì)長比越小剛性越高，細(xì)長比的界限必須在60以下(精度與細(xì)長比的關(guān)係參考表4.10)，如果細(xì)長比太大絲槓會(huì)產(chǎn)生自重下垂。如圖A.1所示的滾珠絲桿只以單側(cè)支撐，此種較弱剛性的設(shè)計(jì)應(yīng)盡可能避免。
3. 軸承選用不當(dāng)
通常滾珠絲桿必須搭配斜角軸承，尤其是以高壓力角設(shè)計(jì)的軸承為較佳的選擇；當(dāng)滾珠絲桿承受軸向負(fù)載時(shí)，一般的深溝滾珠軸承會(huì)產(chǎn)生一定量的軸向背隙，因此深溝滾珠軸承并不適用于此。
4. 軸承安裝不當(dāng)
(1) 若軸承安裝于滾珠絲桿而兩者貼合不確實(shí)，在承受軸向負(fù)載的情況下會(huì)導(dǎo)致背隙的產(chǎn)生，這種情形可能是由于絲桿肩部太長或太短所造成的。
(2) 軸承承靠面與鎖定螺帽V形牙軸心的垂直度不佳，或兩對(duì)應(yīng)方向的鎖定螺帽面平行度不佳，會(huì)導(dǎo)致軸承的傾斜；因此絲桿肩部的鎖定螺帽V形牙與軸承承靠面必須同時(shí)加工，才能確保垂直度，如果以研磨方式加工更好。
(3) 以兩個(gè)鎖定螺帽搭配彈簧墊圈來固定軸承，以防止運(yùn)轉(zhuǎn)中松脫。
5. 螺帽座或軸承座剛性不足
如果螺帽座或軸承座剛性不足，由于元件本身的重量或機(jī)器的荷載會(huì)使其產(chǎn)生偏斜。測試說明如圖A.4，此方式用來檢測螺帽座的剛性，類似的測試也可用來檢測軸承座的剛性。
6. 螺帽座或軸承座組裝不當(dāng)
(1) 由于震動(dòng)或未加固定銷使得元件松脫。以實(shí)心銷取代彈簧銷達(dá)到定位的目的。
(2) 因固定螺絲太長或螺帽座螺絲孔太淺使得螺帽固定螺絲無法鎖緊。
(3) 由于震動(dòng)或缺少彈簧墊圈使得螺帽固定螺絲松脫。
7. 支撐座的表面平行度或平面度超公差
不論結(jié)合元件表面是研磨或剷花，只要其平行度或平面度超出公差范圍，床臺(tái)運(yùn)動(dòng)時(shí)位置的重現(xiàn)精度將較差；因此一部機(jī)器中，通常在支撐座與機(jī)器本體間以薄墊片來達(dá)到調(diào)整的目的。
8. 電機(jī)與滾珠絲桿結(jié)合不當(dāng)
(1) 聯(lián)軸器結(jié)合不牢固或本身剛性不佳，會(huì)使絲桿與電機(jī)間產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)差(relative rotation)。
(2) 若不適合以齒輪驅(qū)動(dòng)或驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)不是剛體，可用時(shí)規(guī)皮帶來驅(qū)動(dòng)以防止產(chǎn)生滑動(dòng)。
(3) 鍵的松動(dòng)，或是鍵、鍵槽、輪轂間的任何不當(dāng)搭配，皆會(huì)使這些元件間產(chǎn)生間隙。
不順暢的作動(dòng)
1. 絲桿加工的問題
(1) 絲桿或螺帽珠槽表面粗糙。
(2) 鋼珠、絲桿或螺帽真圓度超出公差范圍。
(3) 絲桿或螺帽的導(dǎo)程誤差或節(jié)圓直徑超出公差范圍。
(4) 迴流管組裝不當(dāng)。
(5) 鋼珠大小或硬度不均。
以上的問題不該在高品質(zhì)的產(chǎn)品中發(fā)生才是。
2. 異物進(jìn)入鋼珠軌道
(1) 包裝材料阻礙鋼珠軌道：出貨時(shí)以許多的材料及防鏽袋來包裝滾珠絲桿，如果在包裝或排列的時(shí)候未依適當(dāng)?shù)?程序來執(zhí)行，異物或其他的物體可能會(huì)阻礙鋼珠軌道，導(dǎo)致鋼珠的滑動(dòng)而非正常滾動(dòng)甚至卡死。
(2) 加工碎屑進(jìn)入軌道：滾珠絲桿若未安裝刮刷器，加工碎屑或灰塵的堆積會(huì)阻礙鋼珠軌道，造成順暢度不佳、精度降低及減少使用壽命。
3. 過行程
過行程會(huì)造成迴流管的損傷及凹陷，甚至斷裂，而造成鋼珠無法正常運(yùn)轉(zhuǎn)；在這惡劣的運(yùn)轉(zhuǎn)條件下，可能造成絲桿或螺帽珠槽表面的剝離。過行程發(fā)生的原因可能發(fā)生于機(jī)臺(tái)設(shè)定、極限開關(guān)失效或撞車，為預(yù)防造成滾珠絲桿進(jìn)一步的損壞，重新安裝前滾珠絲桿須經(jīng)制造商的重新檢修。
4. 迴流管損壞
迴流管在安裝時(shí)受到嚴(yán)重的撞擊，迴流管可能造成凹陷及引發(fā)前述相同的問題。
5. 偏心
如果螺帽座與軸承座不同心時(shí)會(huì)產(chǎn)生徑向負(fù)荷，兩者偏心量太大時(shí)會(huì)造成絲槓彎曲，甚至偏心的情況，不足以造成明顯的絲桿彎曲時(shí)，異常磨耗仍持續(xù)不斷發(fā)生，并使絲槓精度迅速降低；而螺帽設(shè)定的預(yù)壓力越高偏心精度的要求越高。
6. 螺帽與螺帽座結(jié)合不當(dāng)
螺帽安裝時(shí)傾斜或偏心會(huì)造成異常負(fù)載，使電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生電壓不穩(wěn)。
7. 搬運(yùn)時(shí)造成滾珠絲槓的損壞
碎裂
1. 鋼珠破裂
鋼珠最常用的材質(zhì)是鉻鉬鋼，若要使一顆直徑3.175mm(1/8吋)的鋼珠破裂，約須1400kg(3080磅)~1600kg(3520磅)。滾珠絲槓有、無潤滑于作動(dòng)時(shí)溫升差異明顯，此溫升可能造成鋼珠破裂或損壞因此造成螺帽或絲桿珠槽的損壞。因此設(shè)計(jì)過程中須考慮潤滑油的補(bǔ)充，如無法使用自動(dòng)潤滑系統(tǒng)，必須將潤滑油的補(bǔ)充計(jì)劃列入保養(yǎng)手冊(cè)。
2. 迴流管凹陷或斷裂
螺帽過行程或迴流管受到撞擊會(huì)造成迴流管的凹陷或斷裂，因此阻礙鋼珠的循環(huán)路徑，使得鋼珠變成滑動(dòng)而非正常滾動(dòng)，最后造成迴流管斷裂。
3. 滾珠絲桿肩部斷裂
(1) 不當(dāng)設(shè)計(jì)：絲桿肩部應(yīng)避免銳角設(shè)計(jì)，以減少局部應(yīng)力集中。圖A.2說明部份絲桿肩部適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)。
(2) 絲桿軸頸彎曲：軸承承靠面與鎖定螺帽V形牙軸心的垂直度不佳，或兩對(duì)應(yīng)方向的鎖定螺帽面平行度不佳，皆會(huì)導(dǎo)致絲桿肩部的彎曲或斷裂；因此在鎖定螺帽鎖緊的前后，絲桿肩部偏擺量(圖A.3)不得超過0.01mm(0.004
吋)。
(3) 徑向力或反覆應(yīng)力(fluctuating stress)：安裝絲桿時(shí)造成的偏心會(huì)產(chǎn)生異常的交變剪應(yīng)力并使?jié)L珠絲桿提早損壞。
探查引起異常背隙的位置
下列的量測步驟，用來探查滾珠絲桿裝置中發(fā)生異常背隙的位置。
1. 將一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的鋼珠固定在絲桿其中一端的中心孔中，轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿并以掛表式量表量測此鋼珠在軸向的變動(dòng)量(如圖A.4(a))；若軸承、螺帽及螺帽座皆已徹底安裝固定，此一位變動(dòng)量不得超過0.003mm (0.00012吋)。
2. 轉(zhuǎn)動(dòng)絲桿并以掛錶式量錶量測軸承座與軸承座基座的變動(dòng)量(如圖A.4(b))，如有任何變動(dòng)量，則表示其中有軸承固定不完全或安裝不夠徹底。
3. 檢查床臺(tái)與螺帽座的相對(duì)變動(dòng)量(如圖A.4(c))。
4. 檢查螺帽座與螺帽法蘭的相對(duì)變動(dòng)量(如圖A.4(d))。
當(dāng)上述所有的檢查皆無問題，但背隙問題仍存在，請(qǐng)與HIWIN工程人員聯(lián)繫，可能必須提高絲桿的剛性或預(yù)壓力。
一般型
F(法蘭型)， PF(法蘭對(duì)法蘭)， R(圓型)， S(單螺帽)， D(雙螺帽)， V(迴流管高出螺帽外徑)，
W(迴流管在螺帽外徑內(nèi))， I(內(nèi)循環(huán)迴流蓋)， O(偏移導(dǎo)程預(yù)壓)， H(端蓋)， C(高速化)
吳女士 13527953137
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