滾珠螺桿製造,銷售,整修,校正園地 欣峰科技股份有限公司專業滾珠螺桿製造,銷售,整修,校正.~服務專線:0921-104029 葉經理

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緒言 　　近幾年，越來越多的滾珠螺桿被用於各式各樣的機器，來滿足高精度與高性能的設備需求，滾珠螺桿成為使 用最廣的傳動元件之一。在 CNC 的機械中，滾珠螺桿增加其定位精度及延長其使用壽命。在傳統的機械上，滾珠 螺桿也逐漸取代愛克姆螺桿。滾珠螺桿通常會搭配預壓力來消除機器運轉時的背隙，但若滾珠螺桿安裝不當時就 無法展現其高精度與較長的壽命。此篇文章主要討論滾珠螺桿的問題與問題的預防，詳述一些測定程序來幫助使 用者找出發生不正常背隙的原因。
滾珠螺桿發生問題的原因與預防 以下敘述三種滾珠螺桿發生問題的主因及其預防方法。 間隙太大 1. 無預壓或預壓不足 無預壓的滾珠螺桿垂直放置時，螺帽會因本身的重量而造成轉動而下滑；無預壓的螺桿會有相當的背隙存在，因此只能用於較小操作阻力的機器，但主要的顧慮是定位精度較不要求。 於不同的應用上決定正確的預壓量，並於出貨前調好預壓；因此當您訂購滾珠螺桿前請確實詳述設備的操作情況。 2. 扭轉位移太大 (1) 材質選用不當。 (2) 熱處理不當、硬化層太薄、硬度分布不均或村質太軟鋼珠、螺帽、螺桿的標準硬度分別為 HRC 62～66、HRC 58～62、HRC 56～62。 (3) 不當的設計/細長比（Slender ratio) 太大…等螺桿的細長比越小剛性越高，細長比的界限必須在60以下，如果細長比太大螺桿會產生自重下垂。如右圖所示的滾珠螺桿只以單側支撐，此種較弱剛性的設計應儘可能避免。 3. 軸承選用不當 通常滾珠螺桿必須搭配斜角軸承，尤其是以高壓力角設計的軸承為較佳的選擇；當滾珠螺桿承受軸向負載時， 一般的深溝滾珠軸承會產生一定量的軸向背隙，因此深溝滾珠軸承並不適用於此。 4. 軸承安裝不當 (1) 若軸承安裝於滾珠螺桿而兩者貼合不確實，在承受軸向負載的情況下會導致背隙的產生，這種情形可能是由於螺桿肩部太長或太短所造成的。 (2) 軸承承靠面與鎖定螺帽Ｖ形牙軸心的垂直度不佳，或兩對應方向的鎖定螺帽面平行度不佳，會導致軸承的傾斜；因此螺桿肩部的鎖定螺帽Ｖ形牙與軸承承靠面必須同時加工， 才能確保垂直度，如果以研磨方式加工更好。 (3) 以兩個鎖定螺帽搭配彈簧墊圈來固定軸承，以防止運轉中鬆脫。 5. 螺帽座或軸承座剛性不足 如果螺帽座或軸承座剛性不足，由於元件本身的重量或機器的荷載會使其產生偏斜。測試說明如 / 圖15-3，此方式用來檢測螺帽座的剛性，類似的測試也可用來檢測軸承座的剛性。 6. 螺帽座或軸承座組裝不當 (1) 由於震動或未加固定銷使得元件鬆脫。以實心鎖取代彈簧銷達到定位的目的。 (2) 因固定螺絲太長或螺帽座螺絲孔太淺使得螺帽固定螺絲無法鎖緊。 (3) 由於震動或缺少彈簧墊圈使得螺帽固定螺絲鬆脫。 7. 支撐座的表面平行度或平面度超公差 不論結合元件表面是研磨或剷花，只要其平行度或平面度超出公差範圍，床台運動時位置的重現精度將較差；因此一部機器中，通常在支撐座與機器本體間以薄墊片來達到調整的目的。 8. 馬達與滾珠螺桿結合不當 (1) 聯軸器結合不牢固或本身剛性不佳，會使螺桿與馬達間產生轉動差（relative rotation）。 (2) 若不適合以齒輪驅動或驅動結構不是剛體，可用時規皮帶來驅動以防止產生滑動。 (3) 鍵的鬆動，或是鍵、鍵槽、輪轂間的任何不當搭配，皆曾使這些元件間產生間隙。 不順暢的作動 1. 軸承安裝不當 (1) 螺桿或螺帽珠槽表面粗糙。 (2) 鋼珠、螺桿或螺帽真圓度超出公差範圍。 (3) 螺桿或螺帽的導程誤差或節圓直徑超出公差範圍。 (4) 迴流管組裝不當。 (5) 鋼珠大小或硬度不均。 以上的問題不該在高品質的產品中發生才是。 2. 異物進入鋼珠軌道 (1) 包裝材料阻礙鋼珠軌道：出貨時以許多的材料及防鏽袋來包裝滾珠螺桿，如果在包裝或排列的時候未依適當的程序來執行，異物或其它的物體可能會阻礙鋼珠軌道，導致鋼珠的滑動而非正常滾動甚至卡死。 (2) 加工碎屑進入軌道：滾珠螺桿若未安裝刮刷器，加工碎屑或灰塵的堆積會阻礙鋼珠軌道，造成順暢度不佳、精度降低及減少使用壽命。 3. 過行程 過行程會造成迴流管的損傷及凹陷，甚至斷裂，而造成鋼珠無法正常運轉；在這惡劣的運轉條件下，可能造成螺桿或螺帽珠槽表面的剝離。過行程發生的原因可能發生於機台設定、極限開關失效或撞車，為預防造成滾珠螺桿進一步的損壞，重新安裝前滾珠螺桿須經製造商的重新檢修。 4. 迴流管損壞 迴流管在安裝時受到嚴重的撞擊，迴流管可能造成凹陷及引發前述相同的問題。 5. 偏心 如果螺帽座與軸承座不同心時會產生徑向負荷﹒兩者偏心量太大時會造成螺桿彎曲，甚至偏心的情況，不足以造成明顯的螺桿彎曲時，異常磨耗仍持續不斷發生，並使螺桿精度迅速降低；而螺帽設定的預壓力越高偏心精度的要求越高。 6. 螺帽與螺帽座結合不當 螺帽安裝時傾斜或偏心會造成異常負載，使馬達運轉時產生電壓不穩。 7. 搬運時造成滾珠螺桿的損壞 碎裂 1. 鋼珠破裂 鋼珠最常用的材質是鉻鋇鋼，若要使一顆直徑 3.175mm (1/8吋) 的鋼珠破裂，約須 1400kg (3080磅) ~ 1600kg (3520磅)。 滾珠螺桿有、無潤滑於作動時溫升差異明顯，此溫升可能造成鋼珠破裂或損壞因此造成螺帽或螺桿珠槽的損壞。 因此設計過程中須考慮潤滑油的補充，如無法使用自動潤滑系統，必須將潤滑油的補充計劃列入保養手冊。 2. 迴流管凹陷或斷裂 螺帽過行程或迴流管受到撞擊會造成迴流管的凹陷或斷裂，因此阻礙鋼珠的循環路徑，使得鋼珠變成滑動而非正常滾動，最後造成迴流管斷裂。 3. 滾珠螺桿肩部斷裂 (1) 不當設計 螺桿肩部應避免銳角設計，以減少局部應力集中。/ 圖15-1 說明部份螺桿肩部適當的設計。 (2) 螺桿軸頸彎曲 軸承承靠面與鎖定螺帽Ｖ形牙軸心的垂直度不佳，或兩對應方向的鎖定螺帽面平行度不佳，皆會導致螺桿肩部的彎曲或斷裂； 因此在預定螺帽鎖緊的前後，螺桿肩部偏擺量 / 圖15-2 不得超過0.01mm（0.004吋）。 (3) 徑向力或反覆應力 (Fluctuating stress) 安裝螺桿時造成的偏心，會產生異常的交變剪應力，並使滾珠螺桿提早損壞。
圖15-1 螺桿肩部設計 圖15-2 螺桿肩部偏擺
探查引起異常背隙的位置 下列的量測步驟：用來探查滾珠螺桿裝置中發生異常背隙的位置。 (1) 將一標準規格的鋼珠固定在螺桿其中一端的中心孔中，轉動螺桿並以掛錶式量錶量測此鋼珠在軸向的變動量 / 如圖15-3 (a) 若軸承、 螺帽及螺帽座皆已徹底安裝固定，此一位變動量不得超過 0.003mm (0.00012吋) 。 (2) 轉動螺桿並以掛錶式量錶量測軸承座與軸承座基座的變動量 / 如圄15-3 (b)， 如有任何變動量，則表示其中有軸承固定不完全或安裝不夠徹底。 (3) 檢查床台與螺帽座的相對變動量 / 如圖15-3 (c)。 (4) 檢查螺帽座與螺帽法蘭的相對變動量 / 如圖15-3 (d) 。當上述所有的檢查皆無問題，但背隙問題仍存在， 請與工程人員聯繫，可能必須提高螺桿的剛性或預壓力。
圖15-3 發生異常背隙的位置