적절한 볼 스크류 직경을 선택하는 방법

올바른 볼 스크류 직경은 축 하중, 스크류 길이, 지지 배열, 회전 속도, 좌굴 저항, 샤프트 강성 및 사용 가능한 설치 공간 등 여러 조건을 함께 확인하여 선택됩니다. 적재 용량만으로는 충분하지 않습니다.

직경이 클수록 일반적으로 샤프트 강성과 좌굴에 대한 저항성이 높아지지만 너트 크기, 지지 베어링 크기, 회전 관성 및 비용도 증가합니다. 따라서 목표는 전체 작동 요구 사항을 안전하게 충족하는 가장 작은 직경을 선택하는 것입니다.

볼 스크류 직경은 무엇을 의미합니까?

볼나사 직경은 일반적으로 모델 지정에 사용되는 공칭 외경을 나타냅니다. 예를 들어:

• SFU1605:공칭 직경 16mm, 리드 5mm;
• SFU2005:공칭 직경 20mm, 리드 5mm;
• SFU2510:공칭 직경 25mm, 리드 10mm;
• SFU3210:공칭 직경 32mm, 리드 10mm.

공칭 직경은 제품 시리즈를 식별하지만 엔지니어링 계산에서는 나사 샤프트 루트 직경이나 나사산 마이너 직경을 사용하는 경우가 많습니다. 루트 직경은 공칭 외부 직경보다 작으며 좌굴, 인장 및 굽힘에 저항하는 샤프트 단면을 더 정확하게 나타냅니다.

축 하중으로 시작

첫 번째 단계는 볼 스크류에 적용되는 최대 축방향 하중을 결정하는 것입니다. 여기에는 움직이는 부품의 정적 중량 이상이 포함되어야 합니다.

축에 따라 설계 하중에는 다음이 포함될 수 있습니다.

• 테이블, 고정 장치 및 공작물의 질량
• 가속 및 감속력;
• 가공, 압착 또는 클램핑 힘;
• 가이드웨이 및 씰의 마찰;
• 수직 또는 경사 축의 중력.
• 작동 중 충격이나 진동;
• 비상 정지 부하.

더 큰 직경의 볼 스크류는 더 큰 너트와 더 높은 동적 및 정적 하중 등급을 갖는 경우가 많지만, 정확한 너트 모델에 대해서는 카탈로그 하중 등급을 확인해야 합니다. 볼 크기, 회로 수, 너트 구조 및 궤도 설계도 정격에 영향을 주기 때문에 직경만으로는 부하 용량을 정의할 수 없습니다.

압축 축의 좌굴 확인

나사 샤프트가 축 압축에 노출되면 길고 가는 샤프트가 재료 강도에 도달하기 전에 옆으로 구부러질 수 있습니다. 이것을 버클링이라고 합니다.

버클링은 다음과 같은 경우에 특히 중요합니다.

• 나사가 하중을 위쪽으로 밀어내는 수직 리프팅 축;
• 프레싱 및 클램핑 메커니즘;
• 긴 스트로크 액추에이터;
• 고정되지 않은 지원 방식
• 최대 압축 또는 충격 부하가 있는 애플리케이션.

좌굴 저항은 나사 뿌리 직경이 증가함에 따라 크게 증가하지만, 비지지 길이가 길어짐에 따라 급격히 감소합니다. 지원 제도도 큰 영향을 미칩니다.

긴 압축 축의 경우 지지 배열을 개선하면 고정되지 않은 설계보다 더 작은 직경이 허용될 수 있습니다. 그러나 최종 값은 지지면 사이의 실제 거리와 최대 압축 하중으로부터 계산되어야 합니다.

임계 속도 확인

회전하는 나사축에는 고유 진동수가 있습니다. 작동 속도가 이 주파수에 가까워지면 샤프트가 진동하거나 휘핑될 수 있습니다. 이 공진이 중요해지는 속도를 나사축 임계 속도라고 합니다.

임계 속도는 주로 다음의 영향을 받습니다.

• 나사 뿌리 직경;
• 베어링 지지대 사이의 거리;
• 지원 배치;
• 직진도 및 설치 정렬;
• 실제 회전 속도.

일반적으로 샤프트 직경이 클수록 임계 속도가 증가합니다. 지지되지 않는 길이가 길어지면 길이가 크게 줄어듭니다. 이것이 바로 작은 직경의 나사가 짧은 축에서는 잘 작동하지만 길고 빠르게 움직이는 시스템에는 적합하지 않을 수 있는 이유입니다.

작동 속도도 너트의 볼 순환 구조의 허용 속도 이하로 유지되어야 합니다. 최종 허용 속도는 샤프트 임계 속도 점검과 너트 또는 DN 한계의 더 낮은 결과를 기준으로 해야 합니다.

리드를 선택하지 않고 직경을 선택하지 마십시오

볼나사 직경과 리드는 함께 선택해야 합니다. 리드는 한 번의 회전 동안 너트가 이동하는 거리를 결정합니다.

필요한 나사 회전 속도는 다음을 통해 추정할 수 있습니다.

이 관계에서 선형 속도는 초당 미터로 표시되고, 리드는 회전당 밀리미터로, 회전 속도는 분당 회전수로 표시됩니다.

예를 들어, 동일한 선형 속도에 도달하려면 10mm 리드 스크류에는 5mm 리드 스크류 회전 속도의 절반이 필요합니다. 따라서 더 큰 리드는 나사를 임계 속도 미만으로 유지하는 데 도움이 될 수 있지만 모터 토크, 위치 결정 해상도 및 너트 구조도 변경됩니다.

이것이 바로 샤프트 직경을 늘리는 것이 속도 문제에 대한 유일한 답이 아닌 이유입니다. 가능한 해결책은 다음과 같습니다:

• 더 큰 리드를 선택합니다.
• 샤프트 직경 증가;
• 지지되지 않는 길이를 줄입니다.
• 고정지지에서 고정고정지지로 변경;
• 긴 스트로크 축에 회전 너트 구조를 사용합니다.
• 필요한 최대 속도를 줄입니다.

직경이 클수록 정확도가 향상됩니까?

직경이 클수록 샤프트 강성이 증가하고 하중 시 탄성 변형이 감소할 수 있습니다. 이는 특히 길거나 무거운 나사에서 전체 축이 보다 안정적인 위치를 유지하는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 나사 직경은 리드 정확도를 직접적으로 정의하지 않습니다. 리드 정확도는 다음에 따라 달라집니다.

• 볼스크류 정확도 등급;
• 압연 또는 연삭 제조 공정;
• 리드 오류 검사 및 보상;
• 지지력 강성;
• 너트 예압 및 축방향 클리어런스;
• 열팽창;
• 설치 정렬;
• 기계 피드백 및 제어 시스템.

적절하게 제조된 16mm 정밀 볼 스크류는 더 큰 저정확도 스크류보다 더 나은 위치 정확도를 제공할 수 있습니다. 따라서 강도, 강성 및 속도를 고려하여 직경을 선택해야 하며, 위치 요구 사항에 따라 정확도 등급을 선택해야 합니다.

DLY는 일반적으로 일반 자동화를 위한 롤링 C7 볼 스크류를 공급하며 적합한 응용 분야에 연삭 C5 이상의 정확도 옵션을 제공할 수 있습니다. 선택한 정밀도와 사용 가능한 길이는 실제 모델에 대해 확인되어야 합니다.

샤프트 강성과 축 변형을 고려

나사가 좌굴에 대해 안전한 경우에도 축 하중에 따라 늘어나거나 압축될 수 있습니다. 이러한 탄성 변형은 위치 오류에 영향을 미치고 축 강성에 영향을 미칩니다.

루트 직경이 클수록 샤프트 단면적이 커지고 일반적으로 동일한 하중과 길이에서 축 변형이 줄어듭니다.

이는 특히 다음과 관련이 있습니다.

• 정밀 가공 축;
• 높은 축방향 하중을 받는 긴 나사;
• 예압 볼 스크류 시스템;
• 방향이 자주 바뀌는 축;
• 높은 서보 강성을 요구하는 애플리케이션.

전체 시스템 강성에는 볼 너트, 지지 베어링, 커플링, 너트 브래킷 및 기계 구조도 포함됩니다. 나사 직경만 늘리면 유연한 너트 시트나 작은 크기의 지지 베어링이 수정되지 않습니다.

너트 및 지지 장치 치수 확인

나사 직경이 클수록 더 큰 볼 너트와 일반적으로 더 큰 지지 베어링이 필요합니다. 직경을 늘리기 전에 기계에 다음을 위한 충분한 공간이 있는지 확인하십시오.

• 너트 외경 및 플랜지 치수;
• 너트 장착 볼트 패턴;
• 고정측 베어링 유닛;
• 지지측 베어링 유닛;
• 커플링 보어 및 모터 연결;
• 축단 가공 치수;
• 보호 커버 또는 벨로우즈;
• 전체 스트로크에 걸쳐 여유 공간.

교체 작업의 경우 직경이 더 크면 너트 브래킷, 베어링 시트 및 모터 장착 플레이트를 재설계해야 할 수도 있습니다. 전체 설치 인터페이스를 확인하지 않고 직접 업그레이드로 간주해서는 안 됩니다.

일반적인 직경 선택 방향

이 표는 초기 참조일 뿐입니다. 이는 부하 용량 차트가 아니며 실제 루트 직경, 지지되지 않는 길이, 속도 및 너트 등급을 기반으로 한 계산을 대체해서는 안 됩니다.

실용적인 선택 순서

1. 이동 조건을 정의합니다.스트로크, 선형 속도, 가속도, 듀티 사이클 및 장착 방향을 확인하십시오.
2. 최대 축방향 하중을 계산합니다.중력, 관성, 가공력, 마찰 및 충격을 포함합니다.
3. 초기 리드를 선택합니다.필요한 속도, 모터 속도 및 위치 결정 분해능의 균형을 맞추십시오.
4. 초기 직경을 선택합니다.사용 가능한 카탈로그 모델과 설치 공간 제한을 활용하세요.
5. 버클링을 확인하세요.루트 직경, 압축 하중, 유효 길이 및 지지 배열을 사용하십시오.
6. 임계 속도를 확인하십시오.사용 속도가 허용 축 속도 이하인지 확인하십시오.
7. 너트 속도 제한을 확인하십시오.선택한 너트의 볼 순환 또는 DN 제한을 검토하십시오.
8. 동적 및 정적 하중 정격을 확인하십시오.영구 궤도 변형에 대한 수명과 저항성을 확인하십시오.
9. 강성과 변형을 확인하십시오.나사, 너트, 베어링 및 장착 구조를 포함합니다.
10. 공간을 확인하고 가공을 종료합니다.너트 플랜지, 지지 장치, 커플링 및 샤프트 끝 도면을 확인하십시오.

검사에 실패하면 자동으로 다음으로 큰 직경으로 이동하지 마십시오. 먼저 리드, 지지대 배열 또는 회전 구조를 변경하는 것이 더 나은 솔루션인지 결정하십시오.

일반적인 직경 선택 실수

• 운반 중량으로만 선택:가속도, 가공력 및 설치 방향도 축방향 하중을 생성합니다.
• 작은 나사가 항상 더 빠르게 작동한다고 가정합니다.긴 작은 직경의 나사는 임계 속도 제한이 낮을 수 있습니다.
• 직경이 클수록 리드 정확도가 높아진다고 가정합니다.정도 등급과 제조 공정은 별도로 선택해야 합니다.
• 루트 직경을 무시합니다.엔지니어링 계산에서는 공칭 외경을 맹목적으로 사용해서는 안 됩니다.
• 지원 방법 무시:고정되지 않은 구조와 고정된 고정 구조는 속도와 좌굴 성능이 매우 다릅니다.
• 리드 전 직경 선택:리드는 주어진 선형 속도에 필요한 회전 속도를 결정합니다.
• 샤프트만 확인:너트 등급, 지지 베어링 및 장착 강성이 실제 한계가 될 수 있습니다.
• 관성을 확인하지 않고 크기를 늘리는 경우:샤프트가 클수록 더 큰 모터 가속 토크가 필요할 수 있습니다.

직경 확인을 위해 어떤 정보를 보내야 합니까?

적합한 볼 스크류 직경을 확인하려면 다음을 제공하십시오.

• 수평, 수직 또는 경사 설치;
• 이동 질량;
• 외부 가공, 압착 또는 클램핑 힘;
• 최대 가속 및 감속;
• 필요한 유효 스트로크;
• 베어링 지지대 사이의 예상 거리;
• 필요한 선형 속도;
• 선호하는 리드 또는 모터 최대 속도;
• 정확성 및 반복성 요구 사항
• 예상 듀티 사이클 및 서비스 수명
• 사용 가능한 설치 공간;
• 서포트 유닛 배치 및 최종 가공 도면.

일반적인 직경과 리드 조합의 경우 DLY를 검토하세요.직선 운동 볼 스크류 범위.

긴 샤프트가 높은 선형 속도로 작동해야 하는 경우 더 큰 리드 또는 대체 구조가 필요할 수 있습니다. DLY 보기고속 볼 스크류 옵션그리고회전너트 볼스크류 구조.

최종 선정 원칙

볼스크류 직경은 하나의 단순한 규칙이 아닌 전체 작동 조건에서 선택해야 합니다. 직경은 충분한 부하 용량, 좌굴 저항, 임계 속도 및 강성을 제공하는 동시에 기계에 꼭 맞고 모터 및 지지 베어링에 실용적이어야 합니다.

직경이 크다고 해서 자동으로 더 정확해지는 것은 아니며, 직경이 작다고 해서 자동으로 더 빨라지는 것도 아닙니다. 결과는 나사 길이, 리드, 지지 배열, 너트 구조 및 작동 속도에 따라 달라집니다.

DLY 모델 확인을 위해 하중, 스트로크, 속도, 설치 방향, 지지 배열, 정확도 요구 사항 및 최종 가공 도면을 보내십시오. 이러한 세부 사항을 통해 견적 전에 직경과 리드를 함께 확인할 수 있습니다.

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