Śruba kulowa może wyglądać jak wał śrubowy wyposażony w nakrętkę, ale jej działanie zależy od znacznie bardziej wymagającego procesu produkcyjnego. Należy sprawdzić dokładność prowadzenia, geometrię bieżni, twardość powierzchni, napięcie wstępne i cyrkulację kulek, zanim zespół będzie mógł przekształcić ruch obrotowy w stabilny ruch liniowy.
Theproces produkcji śrub kulowychnie jest identyczny dla każdego produktu. Walcowana śruba kulowa tworzy bieżnię wału poprzez odkształcenie plastyczne, natomiast szlifowana śruba kulowa tworzy ostateczną bieżnię poprzez precyzyjne szlifowanie. Nakrętka, układ powrotny, kulki i końcówki wału również wymagają oddzielnej obróbki i kontroli.
W tym artykule opisano główne etapy produkcji-od przeglądu rysunków i przygotowania materiałów po montaż i testy końcowe-oraz wyjaśniono, jak każdy etap wpływa na produkt końcowyśruba kulowa.
| Etap produkcji | Główna operacja | Co trzeba kontrolować |
|---|---|---|
| 1. Przegląd specyfikacji | Potwierdź wymiary i wymagania dotyczące wydajności | Średnica, skok, długość, dokładność, obciążenie, napięcie wstępne i obróbka końcowa |
| 2. Przygotowanie materiału | Wytnij i przygotuj półfabrykaty wału i nakrętki | Gatunek materiału, prostoliniowość, defekty i naddatek na obróbkę |
| 3. Formacja bieżni | Walcować lub szlifować bieżnię wału; obrobić bieżnię nakrętki | Ołów, profil rowka, średnica podziałowa i stan powierzchni |
| 4. Obróbka cieplna | Utwardź toczne-powierzchnie stykowe | Twardość powierzchni, efektywna głębokość obudowy i zniekształcenia |
| 5. Zakończ obróbkę | Wykończ bieżnie, czopy, występy i gwinty | Bicie, koncentryczność, wykończenie powierzchni i wymiary montażowe |
| 6. Montaż | Zamontuj kulki, zwróć komponenty, uszczelki i smar | Cyrkulacja kulek, napięcie wstępne, luz osiowy i płynny ruch |
| 7. Kontrola | Zmierz wymiary i wydajność funkcjonalną | Dokładność jazdy, moment obrotowy, luz, hałas i identyfikowalność |
1. Przegląd specyfikacji
Produkcja rozpoczyna się zanim jakikolwiek metal zostanie pocięty. Najpierw należy określić wymaganą średnicę wału śruby, nominalny skok, długość gwintu, długość całkowitą, konfigurację nakrętki, interfejs montażowy i geometrię-końca wału.
Wymagania dotyczące wydajności są równie ważne. Producent musi znać wymaganą dokładność pozycjonowania, obciążenie osiowe, prędkość, żywotność, sztywność i dopuszczalny luz osiowy. Warunki te wpływają na trasę produkcji, stopień dokładności, rozmiar kulki, liczbę obciążonych obwodów i metodę napięcia wstępnego.
Na tym etapie należy również potwierdzić obróbkę końcową. Czopy łożysk, występy, gwinty ustalające, rowki wpustowe i gniazda sprzęgła muszą pasować do wybranych zespołów wsporczych i przyłącza silnika. Dokładnie wykonana bieżnia nie jest w stanie skompensować nieprawidłowo określonych końcówek montażowych.
2. Przygotowanie surowca
Wał śruby i nakrętka są przygotowywane jako oddzielne półprodukty, ponieważ spełniają różne funkcje i mogą wymagać różnych materiałów lub reakcji-obróbki cieplnej. W DLY powszechnie stosuje się S55C do wałów śrub kulowych, natomiast 20CrMo do nakrętek. Rzeczywisty materiał należy jednak wybrać zgodnie z projektem produktu i wymaganiami operacyjnymi.
Przychodzący materiał jest sprawdzany pod kątem jego gatunku, wymiarów, wad powierzchniowych i podstawowej prostości. Następnie pręty i odkuwki są cięte z wystarczającym naddatkiem na toczenie,-odkształcenie podczas obróbki cieplnej i końcowe wykończenie.
Wstępne toczenie ustala powierzchnie odniesienia i usuwa nadmiar materiału. W zależności od stanu materiału i metody produkcji,-można zastosować obróbkę odprężającą w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych przed obróbką-o wysokiej dokładności. Pomaga to ograniczyć zniekształcenia w kolejnych operacjach.
3. Formacja bieżni wału śrubowego
Spiralny rowek na wale śruby tworzy jedną stronę bieżni kulki. Skok, profil, średnica podziałowa i konsystencja bezpośrednio wpływają na dokładność ruchu, rozkład obciążenia i moment obrotowy. Dwie popularne ścieżki produkcyjne to walcowanie i szlifowanie.
Produkcja walcowanych śrub kulowych
Podczas walcowania gwintów hartowane matryce dociskają półfabrykat wału i plastycznie przemieszczają materiał, tworząc spiralny rowek. Materiał jest raczej przenoszony niż usuwany. Metoda ta zapewnia wysoką wydajność produkcji i jest szeroko stosowana w przypadku standardowych przemysłowych śrub kulowych.
Aby zachować wymagany profil rowka i skok, należy kontrolować parametry walcowania, takie jak położenie matrycy, ciśnienie, posuw i średnica półwyrobu. Wał może następnie zostać poddany obróbce cieplnej, prostowaniu i wykańczaniu powierzchni zgodnie z określonym planem produkcji.
DLY powszechnie dostarcza-walcowane na zimno śruby kulowe C7 do ogólnego sprzętu CNC, systemów automatyki, maszyn pakujących i innych zastosowań, gdzie ważne jest niezawodne pozycjonowanie i ekonomiczna produkcja.
Produkcja szlifowanych śrub kulowych
W przypadku szlifowanej śruby kulowej wał jest najpierw poddawany-obróbce zgrubnej i-obróbce cieplnej. Utwardzona bieżnia jest następnie wykańczana za pomocą precyzyjnej szlifierki do gwintów-. Szlifowanie usuwa kontrolowaną ilość materiału w celu ustalenia ostatecznej geometrii rowka i dokładności prowadzenia.
Kontrola temperatury jest szczególnie ważna podczas szlifowania precyzyjnego. Ciepło generowane w strefie kontaktu może wpływać na wymiary, natomiast zmiany temperatury otoczenia mogą wpływać na pomiary w-długiej osi. Dlatego też w trakcie całego procesu należy kontrolować-stan ściernicy szlifierskiej, ustawienie maszyny i informacje zwrotne z pomiarów.
Śruby kulowe szlifowane DLY mogą być produkowane z dokładnością C5 dla sprzętu wymagającego ściślejszej kontroli pozycjonowania. Wymaganą dokładność należy określić na podstawie rzeczywistych potrzeb w zakresie przesuwu i pozycjonowania maszyny, a nie samej metody produkcji.
| Przedmiot | Walcowany wał śrubowy | Wał śruby uziemiającej |
|---|---|---|
| Formacja bieżni | Odkształcenie plastyczne za pomocą matryc walcowniczych | Usuwanie materiału poprzez precyzyjne szlifowanie |
| Typowa pozycja procesowa | Rowek jest zazwyczaj formowany przed ostatecznym hartowaniem i wykańczaniem | Końcowy rowek jest szlifowany po hartowaniu |
| Charakterystyka produkcji | Wydajność w przypadku standardowej-produkcji masowej | Dłuższy czas obróbki i pomiaru |
| DLY wspólna dokładność | C7 | C5 |
Dokładna kolejność może się różnić w zależności od materiału, metody hartowania, wymiarów śrub i projektu procesu producenta. „Walcowane” i „szlifowane” opisują sposób wytwarzania bieżni śruby; same w sobie nie definiują każdej cechy ukończonego zespołu.
4. Produkcja nakrętek kulkowych
Nakrętka kulkowa to nie tylko gwintowana tuleja. Zawiera wewnętrzną spiralną bieżnię i system powrotny, który prowadzi każdą kulkę od końca jednego obciążonego obwodu z powrotem do punktu początkowego.
Produkcja nakrętek obejmuje zazwyczaj przygotowanie półfabrykatu, toczenie, wiercenie elementów montażowych i smarowanie, obróbkę bieżni wewnętrznej, obróbkę-ścieżki powrotnej, obróbkę cieplną i obróbkę wykańczającą. Należy kontrolować wymiary kołnierzy i położenie-otworów montażowych, ponieważ określają one położenie nakrętki na stole maszyny lub w obudowie nakrętki.
Konstrukcje powrotu wewnętrznego, powrotu-końca i zewnętrznej-rury powrotnej wymagają różnych operacji obróbki i montażu. Niezależnie od konstrukcji przejście między obciążoną bieżnią a ścieżką powrotną musi umożliwiać kulkom cyrkulację bez uderzeń, zakleszczeń i nietypowych dźwięków.
5. Obróbka cieplna i prostowanie
Bieżnie śrub i nakrętek wielokrotnie przenoszą skoncentrowane obciążenia kontaktowe. Dlatego ich powierzchnie robocze wymagają wystarczającej twardości i głębokości hartowania, aby wytrzymać zużycie i zmęczenie kontaktowe, podczas gdy rdzeń elementu musi zachować odpowiednią wytrzymałość.
Temperatura-obróbki cieplnej, głębokość nagrzewania, warunki chłodzenia i odpuszczanie muszą być kontrolowane w zależności od materiału i projektu. Kontrola może obejmować{{2}pomiar twardości powierzchni, weryfikację-warstwy hartowanej i badanie metalograficzne próbek procesowych.
Ogrzewanie i chłodzenie mogą powodować wygięcie długiego wału śruby. Prostość sprawdza się po obróbce cieplnej, a w razie potrzeby przeprowadza się kontrolowane prostowanie. Nadmierna korekta może wprowadzić nowe naprężenia szczątkowe, dlatego prostowanie należy przeprowadzić łącznie z powtarzającymi się pomiarami bicia.
6. Bieżnia i wał-Wykończenie końcowe
Po utwardzeniu bieżnia i powierzchnie referencyjne poddawane są operacjom wykończeniowym wymaganym dla wybranej ścieżki produkcyjnej. Śruby szlifowane poddawane są precyzyjnemu szlifowaniu gwintów, podczas gdy śruby walcowane mogą być poddawane prostowaniu, polerowaniu lub innym operacjom wykończeniowym bez przekształcania walcowanego rowka w szlifowany rowek.
Końce wałów są obrabiane pod kątem łożysk stałych i podpartych, nakrętek zabezpieczających i sprzęgieł silników. Do ważnych cech zalicza się-średnicę gniazda łożyska, położenie osadzenia, wymiary gwintu, wykończenie powierzchni i koncentryczność z bieżnią śruby.
Słaba koncentryczność czopa może powodować wibracje i cykliczne obciążenia, nawet jeśli sama bieżnia jest dokładna. Dlatego obróbkę końcową należy sprawdzać jako część funkcjonalnego zespołu śruby kulowej, a nie traktować ją jako niepowiązaną operację drugorzędną.
7. Wybór i montaż piłek
Przed montażem wał ślimakowy, nakrętka, kulki i elementy powrotne są czyszczone w celu usunięcia cząstek ściernych, wiórów i pozostałości po obróbce. Zanieczyszczenia wprowadzone na tym etapie mogą uszkodzić gotowe bieżnie już w pierwszych cyklach roboczych.
Precyzyjne kulki są wybierane według stopnia średnicy i dopasowywane do zmierzonego stanu bieżni. Są one ładowane do obwodów nakrętek, po czym instalowane są elementy powrotne, uszczelki lub wycieraczki. Następnie nakrętkę przenosi się na wał śruby za pomocą tulei montażowej lub w inny kontrolowany sposób, aby zapobiec ucieczce kulek.
Nakłada się smar w określonej ilości i nakrętka przesuwa się w zakresie użytkowym. Potwierdza to, że kulki płynnie przechodzą zarówno przez obciążone rowki, jak i drogę powrotną.
8. Napięcie wstępne i luz osiowy
Rozmiar kulki i dopasowanie bieżni określają początkowy luz osiowy lub napięcie wstępne. W zależności od konstrukcji nakrętki napięcie wstępne można uzyskać za pomocą powiększonych kulek, konstrukcji-z przesuniętym podziałką, podkładek dystansowych lub układu podwójnej-nakrętki.
Napięcie wstępne usuwa lub zmniejsza luz osiowy i zwiększa sztywność, ale więcej nie oznacza automatycznie lepiej. Nadmierne napięcie wstępne zwiększa moment tarcia, wytwarzanie ciepła i wewnętrzne naprężenia kontaktowe. Niewystarczające napięcie wstępne może spowodować utratę ruchu w przypadku obciążenia cofającego.
Dlatego też prawidłowy cel musi opierać się na zachowaniu pozycjonowania, sztywności, prędkości, temperaturze i oczekiwanej żywotności. Zmontowaną nakrętkę sprawdza się pod kątem ruchu osiowego i spójności momentu obrotowego, a nie ocenia jedynie na podstawie tego, jak mocno pasuje do wału.
9. Kontrola końcowa
Kontrola końcowa łączy proces produkcyjny z rzeczywistą wydajnością śruby kulowej. Plan kontroli zależy od stopnia dokładności, wymiarów, rodzaju nakrętki i wymagań klienta.
| Przedmiot kontroli | Zamiar | Wykryto możliwy problem |
|---|---|---|
| Pomiar ołowiu i drogi | Sprawdź ruch liniowy powodowany obrotem wału | Skumulowany błąd przewodu lub lokalne wahania podróży |
| Luz osiowy | Potwierdź stan luzu lub napięcia wstępnego | Nieprawidłowe dopasowanie kulek lub regulacja napięcia wstępnego |
| Dynamiczny moment obrotowy | Ocenić opór podczas skoku roboczego | Lokalne wąskie miejsca,-zakłócenia lub zanieczyszczenia ścieżki powrotnej |
| Bicie wału | Sprawdź prostoliniowość i-wyrównanie powierzchni odniesienia | Zniekształcenie-obróbki cieplnej lub niedokładna obróbka końcowa |
| Twardość i hartowana głębokość | Sprawdź obróbkę cieplną bieżni | Niewystarczające utwardzenie lub niespójna obróbka |
| Kontrola hałasu i cyrkulacji | Potwierdź stabilny powrót piłki | Zwróć-defekty komponentów, gruz lub uszkodzone kule |
ISO 3408 zawiera uznaną na całym świecie terminologię i koncepcje akceptacji dla śrub kulowych. Obowiązujące elementy kontroli i tolerancje powinny być wyraźnie określone na rysunku, specyfikacji zakupu lub umowie o inspekcję, a nie zakładane na podstawie ogólnego opisu produktu.
10. Czyszczenie, konserwacja i identyfikowalność
Gotowa śruba kulowa musi pozostać czysta po kontroli. Odsłonięte powierzchnie są zabezpieczone przed korozją, a zespół jest pakowany tak, aby zapobiec uderzeniom, zanieczyszczeniu i zgięciu podczas transportu. Długie wały wymagają odpowiedniego podparcia wewnątrz opakowania.
Identyfikacja produktu powinna łączyć zespół z dokumentacją dotyczącą-materiału, obróbki cieplnej, przetwarzania i kontroli. Ta identyfikowalność jest ważna podczas potwierdzania niestandardowej specyfikacji lub badania problemu z wydajnością po instalacji.
Jak produkcja wpływa na wydajność
Żadna pojedyncza operacja nie decyduje o jakości śruby kulowej. Ostateczna wydajność wynika z interakcji dokładności bieżni, integralności powierzchni, głębokości utwardzenia, prostoliniowości wału, geometrii nakrętki, dopasowania kulek, projektu cyrkulacji i czystości montażu.
- Dokładność pozycjonowaniazależy głównie od kontroli i pomiaru ołowiu w zakresie efektywnego skoku.
- Sztywność i luzzależą od geometrii bieżni, doboru kulek i napięcia wstępnego.
- Płynna pracawymaga spójnych rowków, dokładnego krążenia kulek i czystego montażu.
- Żywotnośćzależy od jakości materiału, obróbki cieplnej, rozkładu obciążenia, smarowania i warunków pracy.
- Wysoka-stabilność prędkościzależy od prostości wału,{{0}dokładności montażu czopu, wyważenia i-konstrukcji systemu powrotnego.
Wniosek
Kompletny proces produkcji śrub kulowych obejmuje przegląd specyfikacji, przygotowanie materiału, formowanie bieżni, obróbkę cieplną, precyzyjne wykończenie, produkcję nakrętek, ładowanie kulek, regulację napięcia wstępnego i kontrolę końcową. Walcowane i szlifowane śruby kulowe wykorzystują różne ścieżki produkcyjne-bieżni, ale oba wymagają skoordynowanej kontroli wału, nakrętki, kulek i układu powrotnego.
Przy zamówieniu standardowym lubniestandardowa śruba kulowajasno określone wymagania dotyczące dokładności, obciążenia, prędkości, napięcia wstępnego i-obróbki końcowej pozwalają producentowi wybrać odpowiednią i możliwą do sprawdzenia ścieżkę produkcji.
Często zadawane pytania
Jak produkowane są gwinty śrub kulowych?Bieżnia wału śrubowego jest zwykle wytwarzana przez walcowanie gwintów lub precyzyjne szlifowanie. Walcowanie tworzy rowek poprzez odkształcenie plastyczne, podczas gdy szlifowanie usuwa materiał z hartowanego wału, tworząc ostateczną geometrię rowka.
Nie. Precyzyjnie szlifowane śruby kulowe są po hartowaniu poddawane końcowemu szlifowaniu gwintu. Walcowana śruba kulowa zachowuje bieżnię utworzoną w wyniku walcowania i może być poddawana późniejszej obróbce cieplnej, prostowaniu i wykańczaniu powierzchni, nie stając się szlifowaną śrubą kulową.
Obróbka cieplna nadaje tocznym-powierzchniom stykowym twardość i głębokość hartowania niezbędną do przeciwstawienia się zużyciu i zmęczeniu stykowemu. Wybrany proces musi również kontrolować odkształcenia i zachować wystarczającą wytrzymałość rdzenia.
Napięcie wstępne można uzyskać za pomocą wybranych średnic kulek,-nakrętki z przesuniętym podziałką, podkładek dystansowych lub konstrukcji podwójnej-nakrętki. Metoda zależy od konstrukcji nakrętki oraz wymaganej sztywności, momentu obrotowego i charakterystyki luzu osiowego.
Ważne informacje obejmują średnicę wału, skok, długość całkowitą i gwintowaną, stopień dokładności, typ nakrętki, wymagania dotyczące napięcia wstępnego lub{0}}luzu osiowego, rysunek-końcowej obróbki, obciążenie, prędkość i środowisko pracy.
Referencje
- ISO 3408, Śruby kulowe-terminologia, warunki akceptacji i powiązane specyfikacje.
- Ogólne zasady inżynieryjne dotyczące produkcji walcowanych i szlifowanych śrub kulowych, obróbki cieplnej, montażu i kontroli.
Obsługa specyfikacji śrub kulowych
Aby uzyskać pomoc dotyczącą śrub kulowych walcowanych C7, śrub kulowych szlifowanych C5, napięcia wstępnego lub niestandardowej obróbki-końca wału,skontaktuj się z DLYNaexport@dlybearing.com .
