Was ist eine Kugelumlaufspindel?
Der Kugelgewindetrieb besteht aus einer Schraube und Mutter mit passenden Nuten und Kugellager, die sich zwischen ihnen bewegen. Seine Funktion besteht darin, eine Drehbewegung in eine lineare Bewegung umzuwandeln oder eine lineare Bewegung in eine Drehbewegung umzuwandeln. Kugelgewindetriebe sind das am häufigsten verwendete Übertragungselement in Werkzeugmaschinen und Präzisionsmaschinen und zeichnen sich durch hohe Präzision, Reversibilität und hohen Wirkungsgrad aus. Aufgrund ihres geringen Reibungswiderstands werden Kugelumlaufspindeln häufig in verschiedenen Industrieanlagen und Präzisionsinstrumenten eingesetzt.
Der Unterschied zwischen Kugelumlaufspindel und Leitspindel
Der grundlegende Unterschied zwischen einer Leitspindel und einer Kugelspindel besteht darin, dass eine Kugelspindel ein Kugellager verwendet, um die Reibung zwischen der Mutter und der Leitspindel zu beseitigen, während dies bei einer Leitspindel nicht der Fall ist.
1. Andere Struktur
Es gibt Kugeln in der Kugelumlaufspindel und ein Bogenprofil auf der Spindelwelle. Dieses Profil schwebt entsprechend einem bestimmten Auftriebswinkel (Voreilwinkel) auf der Welle. Die Kugel ist in der Mutter konstruiert und rollt im Bogenprofil der Schraubenwelle, es entsteht also Rollreibung.
Es gibt keine Kugeln in der Trapezschraube, also die Bewegung zwischen Mutter und Schraubenwelle vollständig auf mechanischen Kontakt angewiesen, um Gleiten zu erzeugen, was Gleitreibung ist.
2. Unterschiedliche Übertragungseffizienz
Der Reibungskoeffizient der Rollreibung ist viel niedriger als der der Gleitreibung.
Zum Beispiel zeigen sowohl NSK als auch THK, dass Kugelumlaufspindeln einen Reibungskoeffizienten zwischen 0,003 und 0,01 haben, während Leitspindeln nur einen Reibungskoeffizienten zwischen 0,1 und 0,2 haben.
Als weiteres Beispiel zeigt REXROTH, dass der Reibwert von Kugelgewindetrieben zwischen 0,005 und 0,01 liegt, während der Reibwert von Gewindetrieben zwischen 0,2 und 0,3 liegt.Deshalb beträgt der Übertragungswirkungsgrad der meisten Kugelgewindetriebe bis zu 90 %, einige erreichen sogar mehr als 95 %, während der Übertragungswirkungsgrad der meisten Gewindetriebe weniger als 70 % beträgt.
Die Übertragungseffizienz der Trapezgewindespindel ist gering. Aus energetischer Sicht liegt es an der Gleitreibung, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitsbewegungen, die viel Wärme erzeugen. Wenn die Leitspindel oder Mutter es nicht aushält, "brennt" sie. Die Leitspindel ist nicht für Hochgeschwindigkeitsbetriebsanforderungen geeignet, und ihre maximale Drehzahl übersteigt im Allgemeinen 3000 U/min nicht.
Die Kugelumlaufspindel erzeugt aufgrund der Rollreibung nicht so viel Wärme und die Drehzahl kann sehr hoch werden, z. B. 10.000 U/min.
3. Unterschiedliche Selbsthemmung
Die Theorie zeigt, dass bei einem Übertragungswirkungsgrad der Leitspindel von mehr als 50 % keine Selbsthemmung vorliegt und bei einem Übertragungswirkungsgrad von weniger als 35 % eine Selbsthemmung vorliegt. Daher hat der Kugelgewindetrieb keine Selbsthemmungseigenschaft, während der Trapezgewindetrieb eine gewisse Selbsthemmungseigenschaft hat.
In Bezug auf die Anwendung in Z-Richtung hat die Gewindespindel den Vorteil der Selbsthemmung. In der konkreten Situation müssen natürlich auch Faktoren wie Genauigkeit und Geschwindigkeit berücksichtigt werden.
4. Unterschiedliche Fertigungsmaterialien
Die Kugelumlaufspindel besteht im Allgemeinen aus Edelstahl oder legiertem Stahl, und die Mutter besteht im Allgemeinen aus Kupfer, da Kupfer eine große Last tragen kann und gleichzeitig der Reibungskoeffizient gering ist und a gewisser selbstschmierender effekt, genau wie einige unserer gängigen linearlager, oder planeskateboards, die ebenfalls kupfer verwenden, sind genau der grund.
Die Welle der Trapezgewindespindel besteht ebenfalls aus Edelstahl oder legiertem Stahl. Bei Muttern ist es etwas anders als bei Kugelgewindetrieben. In vielen Fällen verwenden Gewindemuttern nichtmetallische Materialien. Wenn beispielsweise die Belastung gering ist, werden im Allgemeinen synthetische technische Materialien mit niedrigem Reibungskoeffizienten und hoher Temperaturbeständigkeit verwendet, wie Nylon, Rennstahl, PEEK, VESPEL, PET, PPS und andere Materialien, gemischt mit Teflon (PTFE). einen niedrigen Reibungskoeffizienten erreichen, gleichzeitig hat es eine gewisse Hitzebeständigkeit.
5. Verschiedene anwendbare Szenarien
Die Leitspindel hat Gleitreibung, und eine übermäßige Drehzahl erzeugt hohe Hitze auf der Verbindungsoberfläche, was zu erhöhtem Verschleiß führt. Daher eignet sich die Leitspindel für Anwendungen mit geringem Gewicht und niedrigen Drehzahlanforderungen. Gleichzeitig ist die Leitspindel aufgrund ihrer geringeren Genauigkeit oft besser geeignet für Anwendungen, die keine hohe Präzision erfordern, wie z. B. langsame Übertragung, Handhabung usw. Kugelgewindetriebe hingegen haben eine geringe Wärmeentwicklung und hohe Präzision und sind im Allgemeinen besser geeignet für Anwendungen, die eine reibungslose Bewegung, hohe Effizienz, hohe Präzision und langfristige kontinuierliche oder schnelle Bewegung erfordern, wie z. B. Halbleiterausrüstung.
6. Arbeitsleben
Normalerweise ist die Oberflächenreibungskraft der Rollreibung der Kugel gering. Unter der Prämisse verschiedener Reinigungs- und Wartungsarbeiten ist die Lebensdauer des Kugelgewindetriebs länger als die des Trapezgewindetriebs.