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精机产品・技术报告:高负载驱动用滚珠丝杠HTF系列

1.HTF系列的特点和技术

  • 1.超高负载
    针对高负载用途特殊设计的内部规格,和本公司标准品相比,额定载荷大幅提高。
  • 2. 优异的耐久性
    采用超高载荷容量,且对螺母内的负载分布进行了均一化设计改善(专利申请中),并选定了高负载用润滑脂,大幅提高来耐久性。
  • 3. 针对使用条件的选型技术
    针对高载荷,小行程等使用条件,滚珠丝杠选型和寿命计算等技术水平显著提高,公海赌赌船jcjc710可对选型方案详细计算分析。
  • 4. 丰富的系列组合
    在轴径45~140mm,导程10~25mm范围内的组合中,同有34种标准规格。
    ◆精度等级(JIS):C5、Ct7级
    同时,可以对应高摩擦力矩传递所需的各种轴端形状(键槽,角型花键,复杂花键,直齿齿轮等)
    非标准规格请与公海赌赌船jcjc710联系。

1.1超高负载容量

表1.HTF系列和标准系列的比较

随着高载荷用特殊的沟槽形状/尺寸使用及钢球径增大,额定载荷大幅提高。

1.2螺母内负载分布的均一化

  • (1) 螺母内负载钢球的分布状态一般存在3次元的不平衡,因此负载分布会产生不均匀的状态。
    →对策[1-1][1-2]:通过对钢球循环的配列进行最优化设计,螺母内的钢球分布接近对称,由此实现了负载分布均一化。
  • (2) 高载荷情况下,丝杠轴、螺母的轴向伸缩不能忽略,受此影响负载分布不均匀。
    →対策[2] :为了使丝杠轴、螺母各自的影响相互抵消,丝杠轴、螺母的刚度达到平衡的同时,通过将施加给两者的载荷作用点作用于相反侧,实现了负载分布的均一化。

负载分布均一化的对策[1-1]

通过将钢球循环管的设计为180 °相位分布,达到了径向载荷平衡。

图1 对策[1-1]的效果:有效圈数的上下平衡(以2.5圈X3列为例)

负载分布的均一化对策[1-2]

通过将钢球循环管在轴向的分布设计为左右对称,达到了偏转力矩平衡。

图1:对策[1-1] [1-2]组合的效果:钢球循环管的分布和负载平衡

负载分布的均一化对策[2]

如下图(A)所示,丝杠轴、螺母的负载作用点设置到相反侧,丝杠轴和螺母的轴向伸缩影响就会相互抵消。

图3 对策[2]的效果:载荷作用点和负载分布的关系

负载分布的比较计算举例
对各钢球的负载进行解析、计算,如图所示为与以螺母中心作为原点的轴方向钢球位置的关系。 

图4 负载分布的均一化对策效果<轴径:100mm,导程:20mm,2.5圈X4列>

负载分布的比较计算举例(2)
针对减小尺寸的可能,进行计算

2.驱动装置的清洁度评价方法

◆实验样品

(丝杠轴径80mm、导程20mm、2.5卷X3列)

  • TP0:SFT8020-7.5 (以往规格、标准润滑脂)
  • TP1:HTF8020-7.5 (HTF规格、标准润滑脂)
  • TP2:HTF8020-7.5 (HTF规格、高载荷用润滑脂)

◆实验条件

  • 最大轴向载荷:289kN
  • 行程:50mm
  • 最大接触面压
    以往规格:2340MPa
    HTF规格:2220MPa

◆负载条件

负载条件

◆实验装置

实验装置

◆实验结果

运行循环次数

  • TP0(以往规格,标准润滑脂):寿命120万次循环
  • TP1(HTF规格,标准润滑脂):寿命420万次循环
  • TP2(HTF规格,高载荷用润滑脂):寿命1100万次循环,无异常
实验结果

◆结论

  • HTF规格实现了以往规格3倍以上的耐久性。
  • 正确的选用润滑脂有助于提高耐久性。
结论

3.高速化的对应

HTF规格: dm・N值~70000  (注) dm : 钢球节圆直径(mm)、N : 转速(rpm)

表2:容许进给速度

4.HTF系列用途举例

目前为止已经实现了较困难的高负载领域的电动化。
应用实例:

  • 电动射出成型机(射出轴、合模轴)
  • IC集成电路压力机
  • 打孔机
  • 伺服汽缸
  • 弯曲机、切断机