第一部分:滾動滾珠絲杠和地滾珠絲杠的比較

在一個高水平,研磨和滾動球螺絲似乎在廣泛的機械應用中幾乎相同的功能。然而,滾道表麵與典型螺釘/螺母係統中發現的傳統機器螺紋非常相似,但因用於創建這些特征的製造工藝而有所區別。除了使旋轉運動成為可能的硬化球軸承,滾珠絲杠係統由兩個基本部件組成導螺杆具有外螺紋的球螺母和具有內螺紋的球螺母。掌握用於製造這些部件的兩種不同的製造工藝是理解滾動滾珠絲杠和研磨滾珠絲杠的強度和局限性的關鍵。

滾磨

滾珠絲杠螺紋是通過推動每個未切割的棒材坯通過旋轉刀具模具在單一操作。這個過程背後的驅動原理是一個冷加工變形過程,在這個過程中,毛坯材料實際上是通過滾動模具成形的,這些模具旨在形成絲杠和球螺母的內外螺紋。雖然滾動模具有各種各樣的形狀和尺寸,以軋製各種螺紋尺寸,但內部和外部螺紋的變形原理是相同的。軋製過程是非常高效的,因為沒有材料從被切割的坯料中物理去除,就像在任何切割或磨削過程中一樣。該工藝在整個行業中得到廣泛應用,因為它可以很容易地實現自動化,以實現高產量。

滾絲杆法
滾動滾珠絲杠螺紋是通過在一次操作中通過旋轉刀具模具推動每個未切割的棒材坯料而產生的。

相反,地腳螺釘螺紋是通過磨損過程製造的,通常發生在水平設置中,材料坯料在兩個加工中心之間的長軸上旋轉,而極硬的磨料刀具旨在一次切割幾個螺紋,從切割的坯料中雕刻出螺紋。絲杠和球螺母的內螺紋和外螺紋切削也采用類似的工藝。這種漸進磨料加工工藝要求在磨削前將材料坯料切割到最終長度。不同的刀具尺寸和風格被用來磨內部和外部螺紋,但概念過程是相同的。

地滾珠絲杠
研磨螺紋是通過磨損過程製造的,這種磨損過程通常發生在水平設置中,其中材料坯在兩個加工中心之間的長軸上旋轉。

優勢與局限

滾動螺紋通常比地麵螺紋具有更強的強度,這是由於在滾動過程中產生螺紋的材料中誘導的大塑性變形所實現的顯著材料強化。滾動螺紋是更具成本效益的選擇,因為它們可以在自動滾軋機設置中快速製造。因為軋製過程被認為是“一次性”的過程,在軋製螺紋中的任何製造錯誤幾乎是不可能修複的。滾動螺紋也往往具有比研磨螺紋更粗糙的表麵表麵,這可能是特別有問題的,因為粗糙的表麵螺紋可以導致降低機械效率,由於滾動球軸承中遇到的更高的滾動摩擦。粗糙的表麵光潔度也有助於整體降低滾珠絲杠係統的耐磨性。

最後,由於模具磨損,滾珠絲杠係統特別容易受到尺寸變形的影響。這些誤差來源可能導致球/螺母係統具有過大的間隙,這是由於軸承直徑和螺杆軸螺紋之間的不匹配而發生的,而且它還急劇降低了可以實現的位置精度。

相反,螺紋磨削過程本質上比滾壓過程更費時,部分原因是切削操作所需的專用磨削工具。這意味著與滾動滾珠絲杠相比,地麵滾珠絲杠的“現貨”價格明顯更高。然而,對於成本較高的工藝來說,有一個顯著的好處,因為與材料坯料的中心線相關的研磨螺紋可以保持更嚴格的公差,因為每個螺紋一次研磨一個。由於這些原因,地滾珠絲杠幾乎隻用於要求高精度和可重複性的應用場合。

滾珠絲杆
滾動滾珠絲杠(左)和研磨滾珠絲杠(右)的輪廓

最後,還有最後一個需要注意的是,這兩種類型的滾珠絲杠通常采用的熱處理和/或外殼硬化方法。在研磨螺紋中,在螺紋被研磨到毛坯上之前,材料坯料通常要進行表麵硬化。由於表麵硬化表麵太硬,無法進行滾動操作,隻有在螺紋被滾壓後,滾壓螺紋才會經曆類似的表麵硬化過程。這種滾軋後熱處理的主要缺點是,由於螺紋幾何形狀中本質上不可預測的材料膨脹率,它可能導致軋製螺紋變形。

結論

滾動滾珠絲杠係統的成本通常比地滾珠絲杠低得多,而且在大多數應用中都應該是可靠的。滾動滾珠絲杠和研磨滾珠絲杠都有各種長度、直徑和負載能力,以適應廣泛的應用。然而,如果需要非常高的位置精度,以高度的可重複性,它可能比選擇精密地滾珠絲杠係統的成本更值得。工程師在為任何給定的機器應用在兩者之間進行選擇時,必須仔細考慮這些區別。

作者簡介

Carlicia Layosa

Carlicia是MISUMI的產品營銷工程師。她擁有伊利諾伊大學芝加哥分校的機械工程學士學位和能源工程碩士學位。她是SOLIDWORKS認證員工,Marketo認證專家,對教育和培訓充滿熱情。

關於“第一部分:滾動滾珠絲杠和地滾珠絲杠的比較

  1. 所以…為什麼不折中一下呢?它似乎是一個中間地帶將滾動,後硬化螺紋,然後精磨精度。研磨操作的設置費用是否排除了這種選擇的任何節省?

    1. 我也是這麼想的。我能想到的唯一答案是,研磨過程必須是一個主動的過程,在切割發生時測量切割尺寸。這將是補償切割過程中磨削表麵磨損的唯一方法。如果是這樣的話,那麼它將花費大約相同的時間來磨預滾螺釘,因為它將磨空坯。滾動螺絲隻是一個額外的步驟,它取代了粗加工,需要另一件設備。

    2. 建議的選項是可能的,聽起來像一個混合螺絲,這可能會在中間的準確性,但需要通過這兩個過程。在相當長的一段時間裏,研磨或軋製是行業標準,但根據製造商的不同,還有其他不太常見的程序。目前,三umi隻提供滾輪或地麵的選擇,但隨著行業的變化,並不是說我們未來可能不會提供其他選擇。

  2. 我們是否有可能創建混合螺絲製造工藝,該工藝將最初的螺紋略微過大,然後將過大的螺紋接地到實際的螺紋。這可以增加兩種工藝的優勢,如滾壓強度和接地操作的更小公差。如果我有什麼愚蠢的想法,請告訴我

    1. 迪尼希,你說對了。為了精確起見,混合螺杆可能會在兩者之間纏繞,但需要經曆這兩個過程。研磨或滾動是行業標準和更常見的選擇,但根據製造商的不同,還有其他不太常見的程序。MISUMI目前隻提供滾動或研磨的選擇,但隨著行業的變化,這並不是說我們未來可能不會提供其他選擇。

  3. 我正在一個小木屋裏為電梯建造一個三角形的平台升降機。我需要三個長96的滾珠絲杠千斤頂。我還需要與他們一起的硬件1滾滾珠絲杠(法蘭)和每3/4″杆的軸承支架。

    我沒有很多錢,我需要把成本降低

  4. 很酷的是,地麵螺紋是用磨損工藝製造的。我哥哥一直在告訴我,他需要一些新的緊固件,因為他很快就要開始一個項目了。我將與他分享這些信息,以便他能夠找到具有正確線程的文件。

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