▲滾珠絲杠
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滾珠絲杠是由螺桿、螺母,、鋼球,、預(yù)壓片、反向器,、防塵器組成,。它的功能是將旋轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動,是將軸承從滑動動作變成滾動動作,。
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1898年,,人們首次嘗試在螺帽與螺桿之間加入鋼珠,將傳統(tǒng)螺桿的滑動接觸轉(zhuǎn)換成滾動接觸,;以滾動摩擦取代滑動摩擦,,將螺帽內(nèi)的鋼珠回轉(zhuǎn)運(yùn)動轉(zhuǎn)為線性運(yùn)動,將扭矩轉(zhuǎn)換成軸向反復(fù)作用力,,以此來改善傳統(tǒng)螺桿定位不佳及易損害的情況,。
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滾珠絲杠是由德克薩斯州的Rudolph G. Boehm發(fā)明,于1929年被授予美國專利,。
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當(dāng)滾珠絲杠作為主動體時(shí),,螺母就會隨絲桿的轉(zhuǎn)動角度按照對應(yīng)規(guī)格的導(dǎo)程轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動,被動工件可以通過螺母座和螺母連接,,從而實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的直線運(yùn)動,。
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滾珠絲杠組件是金屬的,通常是鋼制的,,由內(nèi)螺紋螺母和螺桿組成,,螺母的螺旋槽與螺桿的螺旋槽相匹配。
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在凹槽內(nèi)部,,包含在螺母里的是許多由鉻鋼制成的小球,。當(dāng)滾珠在螺母中循環(huán)時(shí),滾珠在螺桿下方提供平穩(wěn)運(yùn)動,,導(dǎo)流板或返回系統(tǒng)保持球并使它們通過螺母循環(huán),。
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與電機(jī)一起使用時(shí),滾珠絲杠的效率高達(dá)90%,。它們相當(dāng)精確,,每英尺幾千分之一英寸的精度。許多行業(yè)都使用滾珠絲杠進(jìn)行精確控制,,包括航空航天,,計(jì)算機(jī),電子,汽車和醫(yī)療行業(yè),。
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滾珠絲杠也經(jīng)常用于制造過程,,在機(jī)器人、自動化裝配線,、材料處理設(shè)備,、輸送機(jī)、機(jī)床,、電線控制和精密裝配設(shè)備中都很常見,。
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滾珠絲杠組件是由螺桿和螺母組成,每個(gè)都帶有匹配的螺旋槽,,滾珠在這些槽之間滾動,,提供螺母和螺桿之間的唯一接觸。
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當(dāng)螺桿或螺母旋轉(zhuǎn)時(shí),,滾珠被偏轉(zhuǎn)器偏轉(zhuǎn)到螺母的球返回系統(tǒng)中,,并且它們以連續(xù)的路徑穿過返回系統(tǒng)到達(dá)滾珠螺母的相對端。然后滾珠從返回系統(tǒng)退出到滾珠絲杠和螺母螺紋滾道中,,以便在閉合回路中再循環(huán),。
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滾珠螺母決定滾珠絲杠組件的負(fù)載和壽命。滾珠螺母回路中的螺紋數(shù)量與滾珠絲杠上的螺紋數(shù)量之比,,決定滾珠螺母將比滾珠螺桿更快地達(dá)到疲勞失效(磨損)的程度,。
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滾珠螺母包含兩類滾珠返回方式,外循環(huán)式和內(nèi)循環(huán)式,。
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外循環(huán)式:滾珠通過返回管回到回路的相對端,,滾珠返回管突出于滾珠螺母的外徑之上。
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▲外循環(huán)式滾珠螺母
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內(nèi)循環(huán)式:滾珠通過或沿著螺母壁返回,,低于滾珠螺母的外徑。
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▲內(nèi)循環(huán)式滾珠螺母
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內(nèi)循環(huán)式有一個(gè)旋轉(zhuǎn)回路(如上圖所示),,滾珠被迫通過返回系統(tǒng)爬過螺桿上的螺紋頂部,,這被稱為交叉偏轉(zhuǎn)器型內(nèi)部返回系統(tǒng)。在交叉偏轉(zhuǎn)器類型的滾珠螺母中,,滾珠僅使軸旋轉(zhuǎn)一圈,,并且回路由螺母(C)中的球偏轉(zhuǎn)器(B)封閉,允許滾珠在點(diǎn)處的相鄰凹槽之間交叉( A)和(D),。
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▲內(nèi)循環(huán)式滾珠螺母
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當(dāng)長滾珠絲杠高速旋轉(zhuǎn)時(shí),,一旦長細(xì)比達(dá)到該軸尺寸的自然諧波,它就會開始振動,。這稱為臨界速度,,可能對滾珠絲杠的使用壽命非常不利。(安全運(yùn)行速度不應(yīng)超過螺桿臨界速度的80%)
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▲旋轉(zhuǎn)球螺母組件
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有些應(yīng)用需要更長的軸長和高速,這都是需要旋轉(zhuǎn)滾珠螺母組件的地方,。
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滾珠絲杠原本只有英國,、美國、德國,、日本等先進(jìn)工業(yè)國家能夠量產(chǎn),。自1982年開始,何豐精密公司在臺中縣潭子設(shè)廠生產(chǎn)滾珠絲杠,,正式開啟臺灣自己生產(chǎn)此類高精度零件的時(shí)代,。
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1989年何豐改制并更名為上銀科技(HIWIN)。上銀已成為全球第三大滾珠絲桿,、線性滑軌等精密機(jī)械業(yè)者(前兩名是日本廠商THK和NSK),。
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滾珠絲桿市場占有率第二的是日本NSK公司,成立于1916年,,NSK在軸承領(lǐng)域穩(wěn)居日本首位,,同時(shí)在全世界也位居前列。NSK滾珠絲桿被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體制造業(yè),,機(jī)床,,注塑機(jī)以及其他普通產(chǎn)業(yè)。