Wat zijn de basiseigenschappen voor de spindel en moer? Wat zijn de optionele spindel productieprocessen? Hoe te inspecteren de spindel en met welke metrische gegevens? Dit zijn de vragen die u mogelijk heeft wanneer u begint met het ontwerpen van een spindeloverbrenging.
De loodschroef is een eenvoudig maar nauwkeurig mechanisme dat roterende beweging omzet in lineaire beweging. Ze zien er vrij eenvoudig uit. Toch is het belangrijk om de basiskennis erachter te begrijpen. In dit artikel introduceren we de basisconcepten van loodschroeven en moeren, verschillende bewerkingsprocessen, de maatstaven die worden gebruikt om de kwaliteit van loodschroeven te meten en hoe ze te inspecteren.
Inhoudsopgave
Loodschroef vs. kogelomloopspil
Laten we beginnen met het vergelijken van de spindels en kogeloarschroeven. De spindel heeft direct contact met de moer en genereert glijdende wrijving. Terwijl bij de kogeloarschroeven rollen tussen de schroef en moer zitten, dus het is de rollende wrijving tussen de bewegende componenten.
Daarom heeft de rollerscrew minder wrijving en een hogere transmissie-efficiëntie en is hij geschikter voor transmissies met hoge snelheid.
De voordelen van de loodschroeven zijn:
- Veel loodschroeven zijn zelfvergrendelend, Dit betekent dat de lineaire beweging niet kan worden omgezet in een rationele beweging. Soms is zelfvergrendeling vereist in de toepassing.
- De loodschroeven zijn eenvoudiger van structuur, compacter van formaat en lager in kosten.
- Het zijn meer geschikt voor transmissies met een hoog koppel.
De loodschroeven worden veel gebruikt in vizieren, vijzels, persen en lineaire actuatoren.
Soorten schroefdraad voor loodschroeven
De loodschroeven hebben meestal grotere en plattere tanden dan andere schroeven, waardoor ze sterker zijn om koppel of kracht over te brengen. Op basis van verschillende schroefdraadgeometrieën worden de loodschroeven geclassificeerd als
- ACME draad: Het heeft een vergelijkbare geometer als de trapeziumdraad, behalve dat het een schroefdraadhoek van 29° heeft, en ze worden geleverd in inches.
- ISO metrische trapeziumdraad: Het heeft een schroefdraadhoek van 30° en de afmetingen zijn in millimeters.
- Vierkante draad: De flanken van de schroefdraad staan verticaal ten opzichte van de as. Deze wordt gewoonlijk gebruikt voor de overdracht van hoge axiale belasting. De vijzels en vizieren gebruiken allemaal vierkante schroefdraad.
- SchroefdraadDe ene flank is platter dan de andere. Deze wordt normaal gebruikt voor axiale belasting in één richting.
Trapezium- of acme-draad wordt het meest gebruikt vanwege de maakbaarheid, bereikbare precisie, zelfcentrerende eigenschap, overdrachtsefficiëntie en sterkte van de schroefdraadwortels.
Basistermen voor loodschroeven
We hebben de basistermen voor de loodschroeven als volgt samengevat. Voor een beter begrip hebben we de termen in paren gezet (respectievelijk voor buitenschroefdraad en binnenschroefdraad).
- Grootste diameter (d voor Extern, D4 voor intern): De grootste diameter van een schroefdraad. Het is de top van een buitendraad of de onderkant van een binnendraad.
- Diameter steek (d2 voor Extern, D2 voor Intern): Een hypothetische cilinder waarbij de tanddikte gelijk is aan de ruimte. De steekdiameter is kritisch voor de prestaties van loodschroeven.
- Kleine diameter (d3 voor Extern, D1 voor intern): de kleinste diameter van een schroefdraad. Het is de top van een binnendraad of de onderkant van een buitendraad.
- Standplaats (P): de afstand tussen 2 aangrenzende tanden.
- Schroefaanzet: het aantal onafhankelijke draden dat een schroef heeft.
- Leiden (L): De afstand die de schroefdraad in één omwenteling aflegt. Dit is gelijk aan de steek vermenigvuldigd met het aantal schroefaanzetten.
Aanduiding van loodschroeven
Met wat hierboven is uitgelegd, is hier een voorbeeld van een loodschroef:
Tr 16*8 (P4) 7H/7e
- Tr: ISO metrische trapeziumdraad.
- 16-Hoofddiameter van zowel de interne schroef (moer) als de externe schroef (staaf) is 18 mm.
- 8-De diameter van de schroef is 8 mm.
- P4-De spoed is 4 mm, wat ook betekent dat deze schroef 2 starts heeft (2*4 mm=8 mm)
- 7H-De tolerantie voor de steekdiameter van de moer is 7H.
- 7e-De tolerantie voor de steekdiameter van de stang is 7e.
Toleranties voor trapeziumschroeven
In tegenstelling tot de IT-graden (IT staat voor International Tolerance) die algemeen worden gebruikt voor toleranties bij machinale bewerking, hebben de loodschroeven een ander systeem voor het definiëren van hun maattoleranties. De referentienormen zijn als volgt:
- ISO 2901 : 1993, ISO Metrische Trapeziumschroefdraad – Basisprofiel en Maximum Materiaalprofiel
- ISO 2902 : 1977, ISO Metrische Trapeziumschroefdraad – Algemeen Plan
- ISO 2903 : 1993, ISO Metrische Trapeziumschroefdraad – Toleranties
- ISO 2904: 1977, ISO Metrische Trapeziumschroefdraad – Basismaten
Tip:.
Raak niet in de war met de IT-kwaliteitstolerantie die het meest wordt gebruikt in andere technische gebieden.
Bijvoorbeeld, bij IT-rang betekent de Φ22 H7/js6 eigenlijk:
- Φ22 H7-Φ22 +0,021/0 voor het gat;
- Φ22 js7-Φ22 +/-0,065 voor de staaf.
Bij loodschroeven betekent Tr22*5 7H*7e:
- 7H-19.500~19.875 voor D2 (de steekdiameter voor de moer);
- 7e-19,114~19,394 voor d2 (de steekdiameter voor de staaf).
De 7H en 7e verwijzen alleen naar de tolerantieklassen voor de flankdiameter (7H voor de binnendraad D2 en 7e voor de buitenste schroefdraad d2). De toleranties voor de grote en kleine diameter worden op andere manieren gedefinieerd. Laten we het hier opsplitsen: Ti
- De grootste diameter van de buitenschroefdraad (d)-altijd 4u
- De kleine diameter van de binnendraad (D1)-altijd 4H
- Steekdiameter voor extern (d2) en Interne draden (D2Er zijn verschillende opties.
Aanbevolen tolerantieklassen voor flankdiameter:
Hier verwijzen “Normaal” en “Lang” naar de lengte van de aangrijping.
“Medium” kan worden gekozen voor de gebruikelijke toepassing. Wanneer er bewerkingsmoeilijkheden zijn of voor lagere overbrengingsvereisten, kan “grof” worden geselecteerd.
Buitendiameter voor inwendige schroefdraad (D4)—alleen de minimumafmeting is gedefinieerd. Dit is waarschijnlijk omdat de D4 minder belangrijk is. Ondertussen, aangezien binnendraad (op de moer) gewoonlijk wordt gesneden door een CNC-machine, wordt de geometrie van het tandprofiel bepaald door de vorm van de frees, dus de D4 kan niet te groot zijn zonder een limiet.
- Kleine diameter voor de externe schroef (d3)-het zal dezelfde rang zijn van de steekdiameter d2, maar de tolerantieklasse zal “h” zijn. Bijvoorbeeld, als de d2 8e is, dan is de d3 moet 8h zijn.
Voor elke specifieke trapeziumschroefdraad is er een online rekenmachine waarmee u gemakkelijker hun toleranties kunt verkrijgen.
Een voorbeeld: de tolerantie voor een tegengestelde schroef en moer, Tr20*4-8H*8e (8H voor de binnendraad en 8e voor de buitendraad)
Een voorbeeld: de tolerantie voor een tegengestelde schroef en moer, Tr20*4-8H*8e (8H voor de binnendraad en 8e voor de buitendraad)
Als we nu de tolerantiebanden voor de buitenste en binnenste schroeven samenvoegen, zien ze er als volgt uit:
Uit de bovenstaande afbeeldingen kunnen we concluderen dat:
- Er zijn spelingen tussen de schroefstang en de moer op de hoofddiameter, de kleine diameter en de steekdiameter (of de flanken);
- De speling tussen de flanken is het kleinst. Het zijn de flanken die met elkaar in contact komen wanneer de schroefstaaf met de moer wordt gemonteerd. Dit betekent ook dat de steekdiameter en de flankhoeken de meest kritieke maatstaven zijn voor de goede werking van loodschroeven en moeren.
Nauwkeurigheid en rechtheid van lood
Nauwkeurigheid leiden: De spoednauwkeurigheid of spoedafwijking betekent het verschil tussen de werkelijke lineaire afstand en de theoretische lineaire afstand die de helix (of de schroef) aflegt. Het wordt meestal beschreven door afwijking per meter of foot. Bijvoorbeeld: 1,2 mm/meter of 0,01″/foot. Uiteraard, hoe beter de spoednauwkeurigheid, hoe nauwkeuriger de lineaire beweging die u van de spindel krijgt.
Rechtheid van de spindel: Omdat de meeste spindels dunne en lange stukken zijn, is het onvermijdelijk dat ze licht gebogen zijn. Bij de productie van spindels moet de tolerantie voor rechtheid worden gespecificeerd. Deze wordt ook gegeven als de afwijking per lengte-eenheid (of de totale onderdeellengte). Bijvoorbeeld: 1,5 mm/meter, 0,005″/foot, of 1,2 mm over de totale onderdeellengte.
De kromming van de afgewerkte schroefstaven is deels afkomstig van de ruwe stalen staven en deels van het bewerkingsproces zelf. Om de rechtheid van de loodschroeven te verbeteren, wordt aanbevolen om zowel de ruwe stalen staven als de afgewerkte loodschroeven recht te maken. Gewoonlijk kan bij de meeste bewerkingsprocessen een rechtheid van 0,15-0,3 mm per meter worden bereikt.
De ruwe stalen staven die in goede staat worden geleverd, kunnen worden bewerkt zonder ze voor te richten, wat veel kosten bespaart. Het is belangrijk om de stalen staven van een goede leverancier te betrekken.
Als de stalen staven te veel gebogen zijn, bijvoorbeeld meer dan 1 mm/meter, veroorzaakt dit overmatige spanning en hitte tijdens het schroefwalsproces en kunnen er gebreken aan het oppervlak ontstaan, zoals groeven en schillen.
Productiemethoden voor loodschroeven
1. Schroefwalsen
Schroefwalsen is een koud vervormingsproces waarbij 2 rollen (of soms 3 rollen) in de staafvoorraad knijpen om de schroefdraad te vormen. Het is de populairste productiemethode voor loodschroeven.
Tijdens het schroefwalsproces wordt de hoofddiameter van de schroef groter geperst dan de diameter van de staf (terwijl de kleine diameter kleiner wordt). Het is dus van cruciaal belang dat de diameter van de staf nauwkeurig is en binnen de vereiste tolerantie valt.
Voordelen:
- Hoge efficiëntie en lage prijs. De schroeftanden worden meestal in één of soms twee gangen gevormd, dus de productiviteit ligt ver voor op andere fabricageprocessen.
- Het oppervlak is vrij glad en wordt tijdens het koudvervormingsproces gehard. De korrels van de microstructuur blijven intact (bij draaien of frezen worden de korrels weggesneden), dus de gewalste draden zijn harder en sterker en hebben een betere slagvastheid en slijtvastheid.
- De rolmatrijzen zijn duurzaam. Ze zijn meestal goed voor duizenden productiedelen, wat ook de productiekosten per stuk verlaagt.
Nadeel:
1. De loodnauwkeurigheid is minder dan bij andere bewerkingsprocessen, maar nog steeds goed voor veel toepassingen.
In tegenstelling tot draaien of wervelen, wordt het werkstuk bij het walsen van schroefdraad vrij naar voren geduwd door het rollen van de spiraalvormige lijnen van de walsmatrijzen. Tegelijkertijd veroorzaakt het persen een lichte vervorming in de lengterichting. Zelfs als elke steek 0,1% van de normaal afwijkt (zoals 0,004 mm op een steek van 4 mm), wat niet veel lijkt, kan dit zich vertalen in een afwijking van 1 mm op een spanwijdte van 1 meter.
2. Schroefwalsen kan alleen worden gebruikt voor de productie van grote hoeveelheden. Vanwege de hogere initiële gereedschapskosten en de noodzaak om de diameter van de staaf nauwkeurig te bepalen. Daarom wordt aanbevolen om de maten schroefdraad te gebruiken die de fabrikant op dat moment produceert.
3. De schouders aan de 2 uiteinden (voor montage en verbinding met de aangedreven as) moeten kleiner zijn dan de kleine diameter van de schroef. Anders blijven er groeven over na het bewerken van de 2 uiteinden.
Draaien
Turing is de meest traditionele maar effectieve productiemethode voor loodschroeven. Het maakt gebruik van een gevormd snijgereedschap dat de vorm van de schroefdraadtanden heeft om de schroefdraad te snijden.
Er is geen beperking voor de grootte van de schouders. Als ze groter zijn dan de kleine schroef van de schroef, is het aan te raden om te draaien of andere processen te gebruiken om de hoofdschroef te produceren.
Draadsnijden (planeetdraad frezen)
Net als draaien is schroefdraad wervelen een ander metaalverwijderingsproces. De wervelring heeft meerdere snijpunten gemonteerd op de binnendiameter, draait met een hoge snelheid en snijdt de draden op de voorraadstaaf (het werkstuk) die draait en naar voren beweegt (aanvoeren) met een veel lagere snelheid. Bij elke omwenteling beweegt het werkstuk met een afstand van LEAD naar voren.
Inspectiemethoden voor loodschroeven en moeren
Uiteraard kunnen we een schuifmaat of micrometer gebruiken om de buitendiameter van de schroefstangen (d) of de binnendiameter van de moeren (D1) te controleren, maar dat is zeker niet voldoende. Hier zijn de inspectieapparaten en inspectiemethoden om de spindels en moeren te controleren:
Go-No go meters
De go-no go kalibers kunnen worden gebruikt voor het controleren van de flankdiameters (d2 en D2) van zowel de schroefstangen als de moeren. Ze zijn eenvoudig en snel te gebruiken.
We kunnen echter geen kwantitatief resultaat krijgen met go-no go kalibers, dus we zullen niet weten of de afmetingen binnen de geoptimaliseerde zone vallen. Ondertussen kunnen in de praktijk soms beide d2 en D2 beide groter of kleiner worden gemaakt, zodat ze nog steeds goed bij elkaar passen. In dat geval zal de go-no go kaliber niet erg nuttig zijn.
3-draadsmethode voor het meten van de steekdiameter
De 3-draads methode is de contactmeetmethode (wat betekent dat het meetapparaat direct contact heeft met het te meten object) om de flankdiameter van schroeven te controleren. Er wordt gebruikgemaakt van een schijfmicrometer en 3 draden (of pennen genoemd) om de meting uit te voeren. Deze 3 draden moeten exact dezelfde diameter hebben. 2 draden worden aan één kant van de schroef geplaatst en de andere draad wordt aan de andere kant geplaatst. Met behulp van de schijfmicrometer om de M-waarde te controleren, kan de flankdiameter worden afgeleid uit de volgende formules:
- α: de flankhoek,
- P: toonhoogte
- d2 : steekdiameter van de buitendraad
- dD:: diameter van de draad
Let op dD hoeft niet de exacte waarde te zijn die door deze formule wordt berekend, zolang ze maar dicht genoeg in de buurt komen, en nogmaals, deze 3 draden moeten precies dezelfde diameter hebben.
Wanneer we de waarde berekenen door de flankhoek (α) met specifieke getallen (60°, 30° en 29°) in te vullen, kunnen de formules worden als volgt vereenvoudigd：
| flankhoek (α) | Formule | |
| 60° (niet gebruikelijk) | M=d2+3dD-0.866P | dD=0.577P |
| 30° (ISO metrisch) | M=d2+4.864dD-1.886P | dD=0.518P |
| 29° (ACME) | M=d2+4.994dD-1.933P | dD=0.516P |
Hier is een voorbeeld voor het berekenen van de meting voor Tr22*5:
De diameter van de draad (dD) moet 0,518*5=2,59 mm zijn, maar we kunnen in plaats daarvan de Ø2,5 mm draden gebruiken.
Aangezien M=d2+4.864dD-1,886P, dan d2=M-4,864dD+1,886P.
Wanneer de aflezing van M=22,05, dan d2=19.22.
Schroefprofielprojector (ook bekend als optische vergelijker)
Dit is een contactloos inspectie-instrument, het kan niet worden gebruikt om binnenschroeven te controleren. Het projecteert het schroefprofiel op het scherm met een veel groter beeld, zodat je de oppervlakteafwerking nauwkeurig kunt bekijken en kunt controleren of er gebreken zijn zoals krassen, schillen, enz. Je kunt ook de buiten-, spoed- en binnendiameter en de flankhoek van een buitenschroef meten, maar je moet het profiel punt voor punt handmatig vastleggen, dus het proces is vrij tijdrovend en soms niet zo nauwkeurig als het niet goed wordt bediend.
Om het tandprofiel correct te projecteren, moet de voorschroef gekanteld worden met de helixhoek (θ) zodat de tanden verticaal naar de cameralens wijzen. Daarom is de schroefprofielprojector in zoverre anders dan andere projectoren dat de kop van de projector in de gewenste hoek ten opzichte van de werktafel kan worden gedraaid.
Profilometer
De profilometer kan gebruikt worden om de oppervlakteruwheid te controleren en ook om oppervlakteprofielen te controleren.
Het heeft een diamanten punt die op en neer beweegt met het profiel mee wanneer de monsterschroef horizontaal beweegt. Hij registreert zijn reis met nauwkeurige 2-dimensionale gegevens. Deze gegevens kunnen ook in een grafiek worden weergegeven om het meetresultaat te visualiseren.
In de praktijk worden de spelingen tussen de buiten- en binnendraad vaak iets groter gemaakt dan de ISO-normen. Dit betekent dat de steekdiameter d2 kan kleiner zijn en D2 groter kan zijn. Bovendien kunnen de buitendiameter van de draadstangen (d) en de binnendiameter van de moeren (D4) enigszins buiten de toleranties vallen. De steekdiameters zijn immers kritischer voor hun prestaties. Het hangt er allemaal van af hoe ze presteren in hun werkelijke toepassing wat betreft nauwkeurigheid en levensduur. U moet de balans tussen productiekosten en kwaliteit bewaken, maar u hoeft zich niet strikt aan de normen te houden.
Er zijn verschillende soorten fabrikanten van leidspindels op de markt; sommige beschikken over geavanceerde productie- en inspectieapparatuur en worden goed beheerd, terwijl andere kleine werkplaatsen zijn, maar hun prijzen verschillen 2 tot 3 keer. Afhankelijk van de hoeveelheid die u aanschaft en de eisen van uw toepassing hoeft u niet altijd de hoogste prijs te kiezen. Het gaat erom de juiste toleranties voor elk inspectiepunt te kiezen. Als u hier niet veel ervaring mee hebt, staan wij voor u klaar!
Reacties zijn gesloten.