고속 작동을 위한 볼나사 선택 방법-

선택고속 작동을 위한 볼 스크류-단순히 '고속'이라고 표시된 모델을 선택하는 문제가 아닙니다. 필요한 선형 속도는 먼저 스크류 회전 속도로 변환되어야 하며, 그 후에 임계 속도, DN 값, 샤프트 길이, 지지 배열 및 열 조건을 모두 확인해야 합니다.

스크류는 충분한 부하 용량을 갖고 있지만 회전 속도가 샤프트 공진에 접근하거나 볼 순환 시스템의 허용 속도를 초과하기 때문에 여전히 빠른 축에는 적합하지 않을 수 있습니다. 반대로 제대로 선택한고속 볼 스크류안정적인 동작, 허용 가능한 온도 및 제어된 소음을 유지하면서 빠른 이동을 제공할 수 있습니다.

다음 검사에서는 볼 스크류가 고속 CNC 축, 포장 기계, 자동화 장비, 레이저 처리 시스템 및 기타 빠른 위치 지정 애플리케이션에 적합한지 확인하는 방법을 설명합니다.-

선형 속도로 시작

기계 사양은 일반적으로 필요한 선형 이동 속도를 명시하는 반면, 볼 스크류 한계는 종종 회전 속도로 표현됩니다. 이 값은 나사 리드로 연결됩니다.

v	선형 속도, 일반적으로 mm/min으로 표시됩니다.
L	볼 스크류 리드(mm/rev)
n	나사 회전 속도(rpm)

예를 들어, 30,000mm/min의 선형 이동이 필요한 기계는 3,000rpm으로 회전하려면 10mm 리드 스크류가 필요합니다. 20mm 리드 스크류는 1,500rpm에서 동일한 선형 속도를 생성합니다.

더 큰 리드는 빠른 이동에 필요한 RPM을 줄일 수 있지만 자동으로 최선의 선택은 아닙니다. 납은 또한 피드 해상도, 필요한 모터 토크, 가속 반응 및 역주행 가능성에도 영향을 미칩니다.- 따라서 속도만으로 리드를 선택하기보다는 전체 축을 평가해야 합니다.

임계 속도 확인

볼나사 임계속도는 회전하는 나사축의 고유진동수와 연관되어 있습니다. 회전 속도가 이 주파수에 가까워지면 샤프트가 진동하거나 휘핑되기 시작할 수 있습니다. 과도한 진동은 소음, 불안정한 위치 결정, 베어링 손상 및 조기 고장을 유발할 수 있습니다.

임계 속도는 주로 나사 뿌리 직경, 지지되지 않는 길이 및 끝-지지 배열에 의해 영향을 받습니다. 샤프트가 더 길고 얇을수록 일반적으로 임계 속도가 더 낮아지는 반면, 루트 직경이 더 크고 지지대 배열이 더 견고할수록 임계 속도가 증가할 수 있습니다.

허용 작동 속도는 권장 안전 여유를 포함하여 제조업체의 계산 또는 카탈로그 값을 기준으로 해야 합니다. 자주 사용되는 예비 설계 규칙은 정상 작동 속도를 계산된 임계 속도의 약 80% 미만으로 유지하는 것이지만 최종 한계는 선택한 나사 및 지지 구성에 대한 데이터를 따라야 합니다.

DN 값을 확인하세요

임계 속도는 샤프트 공진과 관련이 있습니다. 제조업체의 정의에 따라 때때로 Dm-N으로 표시되는 DN 값은 너트 및 볼 순환 시스템의 속도 성능과 관련됩니다.

참조 직경은 카탈로그 규칙에 따라 공칭 나사 직경 또는 볼 피치{0}}원 직경일 수 있습니다. 따라서 계산된 값을 제조업체의 허용 DN 등급과 비교할 때 동일한 정의를 사용해야 합니다.

25mm 나사가 4,000rpm으로 회전하는 경우 공칭{3}}직경 DN 값은 다음과 같습니다.

이 결과는 선택한 볼 스크류의 허용 DN 값보다 낮아야 합니다. 나사 직경을 늘리면 DN이 직경에 따라 증가하기 때문에 동일한 RPM에서 DN{1}}제한 문제가 해결되지 않습니다. 계산된 값이 너무 높으면 가능한 조치에는 더 큰 리드를 통해 RPM을 낮추거나 정격 DN 값이 더 높은 너트를 선택하거나 다른 드라이브 배열을 사용하는 것이 포함됩니다.

신중하게 리드를 선택하세요

하이 리드 볼 스크류는 각 회전 동안 더 먼 거리를 이동하므로 더 낮은 스크류 RPM에서 필요한 선형 속도에 도달할 수 있습니다. 이는 축이 임계-속도 제한과 허용된 DN 값 모두 아래로 유지되는 데 도움이 될 수 있습니다.

그러나 높은 리드와 고속은 서로 다른 특성을 나타냅니다. "높은 리드"는 회전당 이동을 의미하고 "고속"은 필요한 RPM 및 선형 속도에서 안정적으로 작동하는 스크류 어셈블리의 능력을 의미합니다. 순환 시스템, 지지 베어링, 예압 및 윤활도 작동 조건에 맞게 평가되지 않는 한 하이{2}}리드 스크류는 고속 서비스에 반드시 적합하지는 않습니다.-

예압 및 열 제어

예압은 축 강성을 향상시키고 백래시를 감소시킬 수 있지만, 과도한 예압은 내부 접촉력, 마찰 토크 및 발열을 증가시킵니다. 이는 지속적인 고속 회전과 빈번한 가속 또는 감속 중에 특히 중요합니다.-

고속-포지셔닝 축은 일반적으로 불필요한 항력을 생성하지 않고 강성과 반전 정확도 요구사항을 충족하기 위해 충분한 예압이 필요합니다.{1}} 적절한 예압은 속도만으로는 선택할 수 없습니다. 축 하중, 위치 정확도, 가속도 및 예상 작동 온도도 고려해야 합니다.

열팽창으로 인해 긴 작동 주기 동안 위치 정확도와 베어링 예압이 변경될 수 있습니다. 따라서 정밀 장비에는 온도 모니터링, 제어된 예열-, 제어 시스템을 통한 보상 또는 적절한 장력 설계를 통한 고정-고정 지지 배열이 필요할 수 있습니다.

볼 재순환 확인

높은 회전 속도에서 각 볼은 하중이 걸린 궤도에 반복적으로 들어오고 나갑니다. 볼 방향이 갑자기 바뀌면 충격, 진동, 소음이 발생할 수 있습니다. 따라서 원활한 볼 전환을 위해 설계된 순환 경로는 고속-볼 스크류의 중요한 특징입니다.

엔드-캡, 내부-디플렉터 및 외부{2}}리턴 구조는 모두 볼 스크류에 사용될 수 있지만 속도 성능은 동일하지 않습니다. 구조는 이름만으로 판단하면 안 됩니다. 실제 너트 설계에 허용되는 DN 값, 최대 RPM, 소음 특성 및 윤활 요구 사항을 확인하십시오.

윤활 및 밀봉

고속에서는 분당 구름 접촉 수가 증가하고 윤활유 온도가 높아질 수 있습니다. 윤활유가 너무 적으면 마모와 발열이 발생하고, 윤활유가 너무 많으면 교반 저항과 작동 토크가 증가할 수 있습니다.

• 나사 속도, 하중, 온도 및 사용률에 따라 권장되는 윤활제를 사용하십시오.
• 너트에 그리스를 너무 많이 채우는 대신 규정량을 도포하십시오.
• 작동 시간 및 환경 오염에 따라 재급유 간격을 설정하십시오.
• 칩, 먼지 또는 절삭유가 전동면에 들어갈 수 있는 경우에는 씰, 벨로우즈 또는 커버를 사용하십시오.
• 지속적인 고속 작동에 필요한 경우 오일 윤활 시스템을 고려하세요.{0}}

최종 윤활유 종류 및 공급 방법은 볼스크류 제조사의 지침을 따라야 합니다. 모든 고속 작업에 오일 미스트나 순환 오일이 자동으로 필요한 것은 아닙니다.-

설치 및 지지 베어링

정격이 올바른 볼 스크류라도 스크류 샤프트, 너트 하우징 및 지지 베어링이 잘못 정렬되면 과열되거나 진동할 수 있습니다. 강제 정렬은 너트 내부에 추가 반경 방향 하중과 고르지 않은 접촉을 생성합니다.

고속-설치에는 다음이 포함되어야 합니다.

• 정확하게 가공된 장착 표면 및 제어된 동축 정렬;
• 충분한 속도, 강성 및 예압 성능을 갖춘 각도{0}}접촉식 지지 베어링.
• 모터 속도와 예상되는 정렬 불량에 적합한 커플링;
• 베어링 잠금 너트와 너트{0}}하우징 패스너를 올바르게 조입니다.
• 최고 속도 테스트 전 수동 이동 및{0}}저속 시험 작동-

긴-행정 높은-속도 축

지지되지 않는 긴 샤프트는 상대적으로 낮은 RPM에서 임계 속도에 도달할 가능성이 더 높습니다. 단순히 리드를 늘리면 회전 속도가 줄어들 수 있지만 이 접근 방식은 여전히 ​​부하, 강성, 위치 지정 및 모터 요구 사항을 충족해야 합니다.

특히 길고 빠른 축의 경우 설계자는 샤프트 직경을 늘리거나 지지 배열을 개선하거나 회전-너트 구성을 사용하는 것을 고려할 수 있습니다. 회전-너트 시스템에서는 너트가 회전하는 동안 나사 샤프트가 고정되어 있어 긴 회전 샤프트와 관련된 중요한-속도 제한을 피할 수 있습니다. 너트 드라이브, 베어링 배열 및 윤활 시스템은 주요 설계 고려 사항이 됩니다.

고속-속도 선택 체크리스트

결론

고속 작동에 적합한 볼 스크류는{0}}두 가지 개별 속도 제한, 즉 스크류 샤프트의 임계 속도와 볼 순환 시스템의 허용 DN 값을 충족해야 합니다. 더 낮은 허용 값이 실제 회전-속도 제한이 됩니다.

더 큰 리드는 목표 선형 속도에 도달하는 데 필요한 RPM을 줄일 수 있는 반면, 견고한 지지 배열은 중요한{0}}속도 성능을 향상시킬 수 있습니다. 최종 선택에는 부하, 예압, 모터 토크, 윤활, 정렬, 듀티 사이클 및 열 발생도 고려해야 합니다. 사용 가능한 나사 구조 및 사양에 대한 자세한 내용은 다음을 참조하세요.볼 스크류 범위.

FAQ

볼 스크류에 필요한 RPM을 어떻게 계산합니까?하이-리드 볼스크류는 항상 고속에 적합합니까?임계 속도와 DN 값의 차이는 무엇입니까?고속 볼 스크류에 가장 적합한 지지 배열은 무엇인가요?-고속 볼스크류를 선택하려면 어떤 정보가-필요합니까?

참고자료

• THK, 볼나사의 허용 회전 속도.
• Steinmeyer, 볼 스크류 선택 시 DN 값.