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臺(tái)灣上銀hiwin絲桿導(dǎo)軌技術(shù)資料介紹

一,絲杠
1、DN值定義
    以DmN值來評(píng)定滾珠絲杠高速性,Dm為滾珠絲杠上下滾珠之中心圓直徑(P.C.D),N為絲杠最大回轉(zhuǎn)數(shù),所以DmN值即表示滾珠之公轉(zhuǎn)速度,DmN值即為該滾珠絲杠的設(shè)計(jì)高速極限。
    為方便計(jì),以絲杠外徑D取代Dm。以50ψx 30 滾珠絲杠而 言,當(dāng)絲杠最大回轉(zhuǎn)數(shù)為3000rpm時(shí),DN值可達(dá)15萬,最大進(jìn)給速度為 90 m/min。
    
2、高DN值與高導(dǎo)程的應(yīng)用差異性為何?
    
3、高DN值與高導(dǎo)程的差異性
    .設(shè)計(jì)理念:
    高導(dǎo)程: 以絲杠導(dǎo)程增加,提升進(jìn)給速度
    高DN值: 回轉(zhuǎn)數(shù)與導(dǎo)程之有效平衡考量如精度、動(dòng)靜負(fù)荷、臨界速度、 慣性力誘發(fā)振動(dòng)、溫升等高速化引發(fā)的問題。

4、工具機(jī)與射出機(jī)滾珠絲杠之比較為何?        

工具機(jī) 射出機(jī)
.定位 .負(fù)荷
.一般行程 .短行程(潤滑點(diǎn))
.一般壽命 .耐久性
.表面剝落即不堪使用 .不能傳動(dòng)即不堪使用
.疲勞損壞以螺母為先 .疲勞損壞以絲杠為先

5、自潤式滾珠絲杠之比較
    
    
6、絲杠材質(zhì)及特性為何?
材質(zhì) 滾珠絲杠之絲杠材質(zhì)一般是使用高碳合金鋼(參照下表)等材質(zhì);
特性 高碳合金鋼含碳量達(dá)0.45%以上,適合感應(yīng)熱處理,能使材料具有良好的表面硬度及表面耐磨耗性,滾珠絲杠因此具有優(yōu)良的使用壽命;同時(shí)由于材料的心部未麻田散鐵化而保持變韌鐵組織,抗拉強(qiáng)度高而韌性強(qiáng),故絲杠不易因?yàn)闆_擊性的負(fù)荷而發(fā)生斷裂。

項(xiàng)目 材質(zhì)編號(hào)
BSI DIN AISI JIS
絲杠 EN43C 1.1213 1055 S55C
  1.7225 4140 SCM440H
EN19C 1.7228 4150 SCM445H
螺母 EN34 1.6523 3310 SNCM220(21)
EN36 8620 SCM420H
SCM415H
鋼珠 EN31 1.3505 52100 SUJ2

7、螺母材質(zhì)及特性為何?
材質(zhì) 滾珠絲杠之螺母材質(zhì)一般是使用SCM415H、SCM420H、SNCM220等低碳合金鋼(參照下表)。
特性 低碳合金鋼適合使用滲碳淬火的熱處理硬化方式,使材料具有良好的表面硬度及表面耐磨耗性,滾珠絲杠因此具有良好的使用壽命;同時(shí)由于材料的心部未麻田散鐵化而保持變韌鐵組織,抗拉強(qiáng)度高而韌性強(qiáng)。

項(xiàng)目 材質(zhì)編號(hào)
BSI DIN AISI JIS
絲杠 EN43C 1.1213 1055 S55C
  1.7225 4140 SCM440H
EN19C 1.7228 4150 SCM445H
螺母 EN34 1.6523 3310 SNCM220(21)
EN36 8620 SCM420H
SCM415H
鋼珠 EN31 1.3505 52100 SUJ2

8、絲杠、螺母及鋼珠其硬度為多少?
    研磨級(jí)絲杠、螺母:58~62HRC
    轉(zhuǎn)造級(jí)絲杠、螺母:56~62HRC
    鋼珠:62~66HRC
9、滾珠絲杠何時(shí)需要預(yù)壓?預(yù)壓對(duì)有何優(yōu)缺點(diǎn)?
    A. 機(jī)器精度要求高,而機(jī)器的背隙上限值小的時(shí)侯(如配合直線導(dǎo)軌使用可以使機(jī)器的反向運(yùn)動(dòng)背隙接近于零)。
    B. 優(yōu)點(diǎn): 消除背隙;消除背隙可使機(jī)械傳動(dòng)的精度更為穩(wěn)定,且機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)的剛性提高。
       缺點(diǎn): 降低機(jī)械效率,預(yù)壓若過大會(huì)產(chǎn)生溫升問題及壽命降低,所以滾珠絲杠的預(yù)壓必須設(shè)定在一合理范圍內(nèi)。
10、滾珠絲杠的預(yù)壓產(chǎn)生方式有哪幾種設(shè)計(jì)?其差異為何?
A. 1.單螺母預(yù)壓:(包含過大鋼珠預(yù)壓方式、導(dǎo)程偏移預(yù)壓方式)
2.雙螺母預(yù)壓:(包含:拉伸預(yù)壓方式、壓縮預(yù)壓方式)
B. 1.過大鋼珠預(yù)壓方式:(以鋼珠大小,調(diào)整預(yù)壓)
特征:鋼珠與珠槽四點(diǎn)接觸,適用于輕預(yù)壓. 
 2.導(dǎo)程偏移預(yù)壓方式:(加大節(jié)距或縮小節(jié)距) 
特征:在螺母節(jié)距上作δ值的偏移來取代傳統(tǒng)雙螺母預(yù)壓方式,此方式較適用于中輕預(yù)壓,最好將預(yù)壓力設(shè)計(jì)在5%動(dòng)負(fù)荷以下。 3.拉伸預(yù)壓方式
特征:使用一過厚的預(yù)壓片將兩個(gè)螺母外張方式達(dá)到預(yù)壓之效果,此為HIWIN精密級(jí)滾珠絲杠最常使用的方式。 
 4.壓縮預(yù)壓 
特征:由較薄的預(yù)壓片,再以螺栓將兩螺母鎖緊一起,達(dá)到預(yù)壓之效果。

11、滾珠絲杠之潤滑油脂如何選用?
    一般建議以軸承潤滑油為滾珠絲杠之潤滑油,如要使用油脂則建議以鋰皂基的油脂。油品的黏度選用是依操作速度、工作溫度及負(fù)荷的情形來做選擇。高速時(shí),建議使用的潤滑油為40℃時(shí)的黏度指數(shù)范圍32~68 cSt (ISO VG 32~68)(DIN 51519)。低速時(shí),建議使用的潤滑油為40℃時(shí)的黏度指數(shù)范圍在90 cSt (ISO VG 90)以上。
    用于高速且重負(fù)載的時(shí)后,必須以強(qiáng)制冷卻來降低溫度,且可藉由中空絲杠通入冷卻油或水來達(dá)到冷卻效果。

潤滑方式 檢查與添加的守則
˙每周檢查油量及去污
˙潤滑油臟污時(shí)建議更換潤滑油
油脂 ˙每2~3個(gè)月檢查是否有臟污的碎屑混入
˙油脂臟污時(shí),清除舊有油脂并更換新油脂
˙每年更換油脂


12、常用的油嘴及接頭有哪些?在設(shè)計(jì)需要考慮哪些因素?
    A. 公制有M6、M8*1P,英制則為1/8"PT。
    B. 設(shè)計(jì)考慮因素:1.空間考量。2.注油位置最好于法蘭上方或上方45度角位置,以提供注油的最好效果(油品可以由于重力而進(jìn)入螺母內(nèi)部)。

13、何謂靜負(fù)荷?
    滾珠絲杠在靜止?fàn)顟B(tài),滾珠和軌道接觸面都不致產(chǎn)生大于萬分之一(0.0001)鋼珠直徑之塑性變形量時(shí),滾珠絲杠之最大可承受負(fù)荷。
14、高防塵滾珠絲杠的使用時(shí)機(jī)為何?
    HIWIN特殊設(shè)計(jì)的高防塵滾珠絲杠,使用多層防塵材料緊密包覆絲杠,所以塵屑不易進(jìn)入,而能達(dá)到高防塵效果;其適用在較高塵屑的工作環(huán)境,例如:木工業(yè)、橡塑膠…等。
15、什么時(shí)機(jī)應(yīng)設(shè)計(jì)配珠?配珠有何優(yōu)缺點(diǎn)?
    A. 設(shè)計(jì)時(shí)機(jī):于機(jī)構(gòu)空間不足使用單螺母預(yù)壓方式時(shí),為了提升其動(dòng)作特性,一般建議以1:1配珠。
    B. 優(yōu)點(diǎn):能提升其動(dòng)作特性,減少相鄰鋼珠間之相互摩擦。
       缺點(diǎn):減低絲杠動(dòng)負(fù)荷。

16、絲杠中空使用時(shí)機(jī)為何?有何優(yōu)點(diǎn)?
    A. 一般較適合于絲杠溫升要求較嚴(yán)格的機(jī)器。使用中空絲杠,由于可以通油或水來冷卻絲杠,故絲杠本身不易發(fā)熱,可有效控制溫度,達(dá)到精度穩(wěn)定目的。
    B. 中空滾珠絲杠具有重量減輕之優(yōu)點(diǎn),因此絲杠比較不易因自重而下垂過大,而且由于絲杠之慣量減少,使馬達(dá)之驅(qū)動(dòng)扭力降低;另一方面,由于絲杠的中空部份可以使冷卻劑流經(jīng)而達(dá)到降低絲杠溫度之用,因此絲杠的溫度可以得到較佳的控制。
17、滾珠絲杠安裝時(shí)應(yīng)注意那些事項(xiàng)?
     滾珠絲杠為精密的機(jī)械零組裝,所以在安裝時(shí)需注意下列事項(xiàng):
    (1)滾珠絲杠必須保持干凈及擦拭清潔,不使異物進(jìn)入螺母內(nèi)。
    (2)不可任意敲打,并保持外觀不碰撞傷。
    (3)安裝面的表面修整及清潔要徹底。
    (4)合宜的公差及精確的校正。
    (5)適宜的潤滑。
    (6)不可將絲杠與螺母分離。
    (7)最好在絲杠兩端加裝防撞器,以避免運(yùn)轉(zhuǎn)超過行程極限而損傷滾珠絲杠。
    (8)使用保護(hù)套來保護(hù)滾珠絲杠,并且防塵。
18、軸承背對(duì)背組合【DB】有何優(yōu)缺點(diǎn)?
    優(yōu)點(diǎn):作用點(diǎn)間的距離較大,剛性較佳。
    缺點(diǎn):較易受幾何精度影響。
19、軸承面對(duì)面組合【DF】有何優(yōu)缺點(diǎn)?
    優(yōu)點(diǎn):較易組裝,幾何精度影響較小。
    缺點(diǎn):作用點(diǎn)間的距離較小,剛性較差。
20、絲杠一般的預(yù)拉量為何?
   一般以1米長約0.02~0.03mm為預(yù)拉值。

 二,導(dǎo)軌
    1.基準(zhǔn)軌與從動(dòng)軌之差異
    基準(zhǔn)軌滑塊側(cè)邊基準(zhǔn)面是要作為床臺(tái)安裝承靠面,因此其滑塊成控制〈從動(dòng)軌滑塊成對(duì)寬度差不保證〉。基準(zhǔn)軌上有刻上MA之記號(hào)

    2.何謂預(yù)壓?何謂摩擦阻力?
    遇壓力是存在軌道與鋼珠之間的內(nèi)力總合,目的是為了提升剛性法直接量測(cè),而遇壓力與摩擦力之間呈線性相關(guān),因此遇壓力的范圍去定義。為了量測(cè)準(zhǔn)確性須在不裝刮油片狀況下量測(cè)。
    摩擦阻力是推動(dòng)一個(gè)滑塊所需的力量,摩擦力來源包含預(yù)壓力、在負(fù)荷。
    3.如何計(jì)算驅(qū)動(dòng)直線導(dǎo)軌所需推力?
    在直線導(dǎo)軌不受軸向負(fù)荷的情況下,所需推力相當(dāng)于摩擦力,摩擦力F之計(jì)算方式如下〈如直線導(dǎo)軌受軸向外力,則需加減該項(xiàng)外力值〉:
    

    其中:
    F:摩擦力(kgf)
    S:刮油片阻力(kgf)
     :摩擦力系數(shù)(直線導(dǎo)軌的摩擦系數(shù)約為0.01)
    P:預(yù)壓力(kgf)
    W:運(yùn)動(dòng)垂直方向負(fù)荷(kgf)
    4.直線導(dǎo)軌適用環(huán)境?
    一般件:
    金屬端蓋:可耐 ,瞬間
    特殊環(huán)境,低溫、潔凈室、真空、食品業(yè)等需求請(qǐng)事先與HIWIN連絡(luò)。
    5.直線導(dǎo)軌潤滑油選用
    油脂
    
    潤滑油
    

    6.導(dǎo)軌安裝螺絲扭力值

    
    注:螺栓等級(jí)12.9

三,KK
    1.為何使用U型導(dǎo)軌?
    導(dǎo)引導(dǎo)軌與底座結(jié)合,成為U型結(jié)構(gòu)體稱“U型導(dǎo)軌”,有省空間、高剛性、高精度與簡化零件功能,可提供相對(duì)的輕量化,成為高精密定位平臺(tái)。省空間:雖然組裝介面的尺寸與同類產(chǎn)品相當(dāng),但是,HIWIN的U型導(dǎo)軌外型則更為縮小,具有更小的空間,如此的安排可讓U型導(dǎo)軌的重心落在底面上。剛性強(qiáng):透過有限元素法之最佳化設(shè)計(jì), U型導(dǎo)軌的剛性亦可同時(shí)獲得提升。高精密定位平臺(tái):精密制造之U型導(dǎo)軌與滾珠絲杠,透過軌道與軸承之剛性,達(dá)到精密定位目的。
    2.如何連接馬達(dá)?
    驅(qū)動(dòng)馬達(dá)可選擇市場上伺服與步進(jìn)馬達(dá),各廠牌外形及尺寸些微差異,連結(jié)方式為使用馬達(dá)連接法蘭,安裝于精密線性模組上,經(jīng)由連軸器直結(jié)方式,帶動(dòng)滾珠絲杠而使滑臺(tái)移動(dòng);亦可選擇回轉(zhuǎn)型馬達(dá)連接法蘭,使用齒型皮帶移動(dòng)滑臺(tái)。低慣量伺服馬達(dá)非常適合使用于精密線性模組,可有高速度與高精度;在使用步進(jìn)馬達(dá)時(shí),搭配微步進(jìn)之驅(qū)動(dòng)器,相對(duì)的提高解析度,可得低單價(jià)與高精密定位。
    3.如何安裝?
    精簡之標(biāo)準(zhǔn)模組設(shè)計(jì)與安裝界面,使用線性模組相當(dāng)容易,將相關(guān)工件鎖固,不需經(jīng)復(fù)雜之調(diào)整程序,即可架設(shè)高精度線性傳動(dòng)應(yīng)用。為了讓使用者更方便的安裝,在U型導(dǎo)軌及滑座上均安排有供組裝之承靠面,讓組裝的精度要求可以輕易達(dá)成。
    

    4.如何計(jì)算解析度及運(yùn)動(dòng)速度?
    由滾珠絲杠與使用馬達(dá)決定,公式如下:
    
    R : 解析度(mm)
    L : 滾珠絲杠導(dǎo)程(mm)
    P : 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)每一轉(zhuǎn)脈波數(shù)(pulse/r)
    e : 減速比

    如 L=10mm, P=10,000 pulse/r,e=1
    而得解析度為0.001mm=1μm
    
    

    V : 運(yùn)動(dòng)速度m/min
    L : 滾珠絲杠導(dǎo)程(mm)
    N : 驅(qū)動(dòng)馬達(dá)旋轉(zhuǎn)速度(r/min)
    e : 減速比

    如 L=10mm, N=3,000 r/min,e=1
    而得運(yùn)動(dòng)速度為30m/min=500mm/sec

    

 

 

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