그만큼볼 스크류 지지 베어링 배열나사의 위치, 축 추력이 기계 구조에 전달되는 방식, 샤프트가 회전, 편향, 진동 및 열팽창에 반응하는 방식을 결정합니다. 지지 베어링이 잘못 선택되거나 설치된 경우 고정밀 연삭 볼 나사라도 예상되는 위치 결정 성능을 제공할 수 없습니다.
가장 일반적인볼 스크류 베어링 배열고정-고정, 고정-부동, 고정-자유입니다. 각 구성은 축 강성, 허용 속도, 좌굴 저항, 열적 거동, 설치 난이도 및 비용의 다양한 균형을 제공합니다.
볼나사 지지 베어링 배열의 역할은 무엇입니까?
볼 스크류 지지 베어링 배열은 회전 스크류 샤프트를 찾아 지지합니다. 주요 기능은 다음과 같습니다:
- 축 방향 및 반경 방향으로 나사 위치 지정
- 축 추력을 기계 구조로 전달
- 안정적인 회전중심 유지
- 원치 않는 축 변위 제한
- 피드 시스템의 축 강성 증가
- 샤프트 편향 및 진동 제어
- 열팽창 수용 또는 제어
지지 베어링은 일반적으로 기계 테이블의 주요 방사형 하중이나 전복 모멘트를 전달하지 않습니다. 이러한 하중은 일반적으로 선형 가이드웨이에 의해 지지되어야 하며, 볼 스크류는 하중을 이동하는 데 필요한 축방향 힘을 제공합니다.
연삭 볼 나사에서 베어링 지지가 중요한 이유
전조 볼 스크류와 연삭 볼 스크류 모두에 동일한 지지 원리가 적용됩니다. 그러나 베어링 간격, 샤프트 끝 런아웃, 하우징 변형 및 오정렬로 인해 나사의 엄격한 리드 정확도 이점이 감소될 수 있으므로 정밀 연삭 볼 나사를 사용할 때 베어링 선택 및 설치가 더욱 중요해집니다.
전체 볼 스크류 축의 위치 결정 성능은 여러 관련 요소에 따라 달라집니다.
- 볼스크류 리드 정도
- 볼 너트 예압 또는 축방향 클리어런스
- 지지 베어링 강성과 예압
- 축단 가공정도
- 베어링 시트 및 하우징 정확도
- 나사, 너트 및 선형 가이드웨이 간의 정렬
- 작동 중 열팽창
- 피드백 및 제어방법
고정밀 연삭 볼 나사는 과도한 베어링 간격이나 잘못된 설치 정렬을 보상할 수 없습니다.
볼 스크류 시스템의 고정 엔드 베어링
고정 끝은 볼 스크류의 축 위치를 설정합니다. 일반적으로 양방향으로 축 하중을 전달할 수 있는 일치하는 한 쌍의 앵귤러 콘택트 베어링을 사용합니다. 하중, 속도, 강성 및 서비스 수명 요구 사항에 따라 목적에 맞게 설계된 볼 스크류 지지 베어링을 선택할 수도 있습니다.
베어링 예압은 내부 틈새를 줄이고 축 강성을 높이는 데 도움이 됩니다. 그러나 과도한 예압은 마찰, 작동 토크, 발열 및 베어링 마모를 증가시킬 수 있습니다. 따라서 예압은 단순히 가능한 한 높게 만드는 것이 아니라 실제 작동 요구 사항과 일치해야 합니다.
일반적인 고정측 지지 장치에는 BK, FK 및 EK 유형이 포함됩니다. 적절한 단위는 나사 직경, 가공된 샤프트 끝단 치수, 장착 방향 및 필요한 강성에 따라 다릅니다.
볼 스크류 시스템의 플로팅 엔드 베어링
에이플로팅 베어링 배열이는 반드시 나사 끝이 지지되지 않은 상태로 남아 있다는 의미는 아닙니다. 대부분의 고정 부동 시스템에서 부동 끝단에는 축 이동을 허용하면서 나사의 회전 정렬을 유지하는 방사형 베어링이 포함되어 있습니다.
이러한 축방향 자유도 덕분에 양쪽 끝이 단단히 구속되어 있을 때 발생할 수 있는 추가 내부 힘을 생성하지 않고 온도 변화에 따라 나사가 팽창하거나 수축할 수 있습니다.
BF, FF 및 EF는 BK, FK 및 EK 고정측 장치와 함께 사용되는 일반적인 부동측 지원 장치입니다. 예를 들어, BK/BF는 표준 볼 스크류 조립품에 자주 사용되는 조합입니다.
플로팅 엔드는 의도치 않게 나사를 축 방향으로 고정하는 방식으로 설치되어서는 안 됩니다. 그렇지 않으면 시스템이 잘못 조립된 고정-고정 배열처럼 작동하고 나사 온도가 상승함에 따라 과도한 부하가 발생할 수 있습니다.
고정-고정 볼스크류 베어링 배열
고정-고정 볼 스크류 베어링 배열에서는 스크류의 양쪽 끝이 축 구속을 제공합니다. 두 베어링 그룹 사이에 나사의 장력이 올바르게 가해지면 이 구성은 높은 축 강성과 샤프트 편향에 대한 더 큰 저항을 제공합니다.
더 강한 끝단 구속은 나사의 임계 속도 잠재력을 증가시킬 수도 있습니다. 따라서 고정-고정 지지대는 긴 나사, 고속 축, 정밀 공작 기계 및 높은 동적 강성을 요구하는 응용 분야에 자주 고려됩니다.
고정-고정 지지의 장점
- 높은 축 강성
- 압축 시 좌굴에 대한 저항력 향상
- 더 높은 임계 속도 잠재력
- 길거나 무거운 나사를 더 잘 제어할 수 있습니다.
- 높은 동적 및 정밀 이송 축에 적합
설치 고려 사항
두 베어링 그룹은 정확하게 정렬되어야 합니다. 설치 오류로 인해 비정상적인 토크, 진동, 열, 과도한 내부 부하 및 조기 베어링 마모가 발생할 수 있습니다.
열팽창도 고려해야 합니다. 양쪽 끝이 구속되어 있기 때문에 나사 온도가 증가하면 축방향 힘이 추가로 생성될 수 있습니다. 정밀 기계는 계산된 나사 초기 장력, 온도 제어, 위치 보상 또는 기타 공학적 방법을 사용하여 이 효과를 관리할 수 있습니다.
제어되지 않은 베어링 틈새는 축 강성과 반전 정확도를 감소시킬 수 있으므로 적절한 열 설계의 대체품으로 사용해서는 안 됩니다.
고정-부동 볼 스크류 베어링 배열
에서고정 및 부동 베어링 배열, 고정 끝은 나사의 축 위치를 제어하고 축 추력을 전달합니다. 플로팅 엔드는 열팽창으로 인한 축방향 이동을 허용하면서 나사를 반경 방향으로 지지합니다.
이 구성은 플로팅 엔드가 여전히 반경 방향으로 지지되기 때문에 고정 지지 배열이라고도 합니다. 따라서 "부동 끝단"과 "지지 끝단"이라는 용어는 기존 볼 스크류 조립체의 동일한 기능을 설명하는 경우가 많습니다.
고정-부동 배열은 강성, 속도 성능, 열 자유도, 설치 허용 오차 및 비용의 실질적인 균형을 제공합니다. CNC 장비, 산업 자동화, 선형 모듈, 핸들링 시스템 및 기타 기계 축에 널리 사용됩니다.
고정-부동 지지의 장점
- 고정되지 않은 배열보다 더 나은 샤프트 지지력
- 고정 끝단에서 제어된 축 위치 지정
- 플로팅 엔드에서 축방향 열 이동 허용
- 고정-고정 지지대보다 낮은 설치 감도
- 많은 표준 기계 축에 적합
축 강성과 임계 속도 잠재력은 일반적으로 올바르게 설계된 고정-고정 배열보다 낮습니다. 그러나 많은 중간 길이 및 중간 속도의 볼 스크류 시스템에 적합합니다.
고정-자유 볼스크류 베어링 배열
고정-자유 배열에서는 나사의 한쪽 끝만 지지되고 축 방향으로 위치합니다. 다른 쪽 끝은 지원되지 않는 상태로 유지됩니다.
이 배열은 기계적으로 간단하며 나사가 자유롭게 확장될 수 있습니다. 그러나 세 가지 구성 중에서 굽힘 및 진동에 대한 저항이 가장 낮습니다. 임계 속도와 압축 부하 성능도 제한됩니다.
고정되지 않은 지지대는 일반적으로 짧은 나사, 저속 메커니즘, 경부하 및 최대 강성보다 컴팩트한 구조가 더 중요한 응용 분야에 사용됩니다.
고정-자유 배열을 고정-부동 배열과 혼동해서는 안 됩니다. 고정-부동 시스템의 부동 끝 부분에는 일반적으로 레이디얼 베어링 지지대가 있는 반면, 고정-자유 시스템의 자유 끝 부분은 그렇지 않습니다.
베어링 배열이 임계 속도에 미치는 영향
회전하는 볼 스크류는 작동 속도가 임계 속도에 도달하면 진동하기 시작할 수 있습니다. 임계 속도는 나사 루트 직경, 비지지 길이, 엔드 베어링 배열, 설치 정확도 및 회전 속도의 영향을 받습니다.
일반적인 비교로서:
- 고정-고정은 가장 강력한 끝단 구속과 가장 높은 임계 속도 잠재력을 제공합니다.
- 고정-부동은 적당한 구속을 제공하며 많은 기존 기계 축에 적합합니다.
- 고정-자유는 최소한의 제한을 제공하며 일반적으로 더 짧고 느린 나사로 제한됩니다.
작업 속도는 계산된 임계 속도 미만으로 안전하게 유지되어야 합니다. 볼 순환 한계, 베어링 속도, 윤활, 발열 및 볼 스크류의 DN 값도 고려해야 합니다. 임계 속도는 작동 속도의 유일한 제한이 아닙니다.
배열이 좌굴에 미치는 영향
볼스크류가 하중을 밀 때, 나사축의 일부가 압축될 수 있습니다. 길고 가는 나사는 나사-너트 조립품이 공칭 동적 하중 용량에 도달하기 전에 휘어질 수 있습니다.
지지 조건은 좌굴 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 고정-고정 지지대는 일반적으로 고정-부동 또는 고정-자유 지지보다 더 큰 저항을 제공합니다. 그러나 실제 계산에는 나사 뿌리 직경, 비지지 길이, 하중 방향 및 실제 장착 조건을 사용해야 합니다.
기계 구조가 허용하는 경우 볼 스크류가 주로 압축이 아닌 인장 상태에서 작동하도록 배열하면 좌굴 위험을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다.
열팽창이 선택에 미치는 영향
열은 지지 베어링, 볼 순환, 씰, 윤활유, 모터 변속기 및 주변 기계에 의해 생성될 수 있습니다. 나사의 온도가 증가하면 나사의 길이가 길어집니다.
고정 부동 베어링 배열에서는 나사가 부동 끝쪽으로 확장될 수 있습니다. 이는 부동측 베어링이 길이 변화에 대해 견고하게 반대되는 것을 방지합니다. 그러나 나사 신장은 여전히 축의 위치 결정 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다.
고정-고정 배열에서 나사 장력을 올바르게 적용하면 강성이 향상되고 열 동작을 제어하는 데 도움이 될 수 있습니다. 나사나 베어링에 과부하가 걸리지 않도록 초기 장력, 작동 온도, 베어링 하중 및 예상 팽창을 함께 고려해야 합니다.
고정밀 시스템은 다음 조치 중 하나 이상을 사용할 수 있습니다.
- 계산된 나사 초기 장력
- 온도 안정화
- 윤활 제어
- 위치 보상
- 선형 규모 피드백
- 불필요한 마찰과 예압 감소
볼나사 베어링 배열 비교
| 준비 | 상대강성 | 열적 거동 | 일반적인 응용 |
|---|---|---|---|
| 고정-고정 | 높은 | 사전 장력 및 열팽창에 대한 계산된 제어가 필요합니다. | 길고 빠르며 단단하거나 정밀한 축 |
| 고정-부동 / 고정-지원 | 중간 | 플로팅 엔드에서 축방향 이동을 허용합니다. | 일반 CNC 및 자동화 축 |
| 고정-무료 | 낮은 | 자유로운 확장이 가능합니다 | 짧고 느리며 부하가 적은 메커니즘 |
볼 스크류 베어링 배열 선택
올바른 볼 스크류 베어링 배열은 스크류 정확도 등급보다는 전체 작동 조건에 따라 달라집니다. 지원 방법을 선택하기 전에 다음을 확인하세요.
- 나사 공칭 및 루트 직경
- 총 길이 및 비지지 길이
- 나사 리드
- 최대 회전 속도
- 축방향 하중 및 하중 방향
- 장착 방향
- 필요한 축 강성
- 예상되는 온도 변화
- 포지셔닝 및 반복성 요구 사항
- 사용 가능한 설치 공간
고정-고정 배열은 더 높은 강성과 임계 속도 잠재력을 제공하지만 정확한 정렬과 적절한 열 제어가 필요합니다. 고정 및 부동 베어링 배열은 많은 CNC 및 자동화 축에 대한 지원과 열 자유도의 실질적인 균형을 제공합니다. 고정식 자유 배열은 더 간단하지만 일반적으로 짧고, 저속이며, 하중이 적은 나사로 제한됩니다.
성능에 영향을 미치는 설치 세부 사항
올바른 베어링 배열이라도 어셈블리가 잘못 정렬되면 제대로 작동하지 않을 수 있습니다. 중요한 설치 확인 사항은 다음과 같습니다.
- 가공된 샤프트 끝의 동심도
- 베어링 하우징 장착 표면의 직각도
- 스크류 축과 선형 가이드웨이 사이의 정렬
- 고정단 베어링의 올바른 방향과 예압
- 베어링 잠금 너트의 올바른 조임
- 플로팅 엔드의 축 자유도
- 전체 스트로크에 걸쳐 균일한 작동 토크
- 작동 전 올바른 윤활
볼스크류는 조립 후 원활하게 회전해야 합니다. 바인딩, 비정상적인 토크 변화, 반복되는 소음 또는 급격한 온도 상승은 정렬 불량, 과도한 베어링 예압, 잘못된 베어링 설치 또는 플로팅 엔드의 축 간섭을 나타낼 수 있습니다.
DLY 볼 스크류 및 지지 옵션
DLY는 해당 샤프트 끝 가공 및 지지 장치 옵션과 함께 전조 및 연삭 볼 나사를 제공합니다. 사용 가능한 고정측 및 부동측 장치에는 일반적인 BK/BF, FK/FF 및 EK/EF 조합이 포함됩니다.
DLY 보기볼 스크류 지지대아니면 전체를 탐색해 보세요.볼 스크류 범위.
프로젝트 검토를 위해 나사 모델, 직경, 리드, 길이, 최대 속도, 축 하중, 정확도 등급, 제안된 베어링 배열 및 샤프트 끝 도면을 제공하십시오. 그런 다음 볼 스크류, 지지 베어링 및 엔드 가공을 하나의 어셈블리로 평가할 수 있습니다.
