1、.twBallscrewsTechnical Information滾珠螺桿技術手冊2005年台灣精品金質獎滾珠螺桿 Ballscrew 重負荷滾珠螺桿-全電試射出成型機型2004年台灣精品獎定位線性滑軌Positioning Guideway2004年台灣精品金質獎2005年中小企業創新研究獎線性伺服馬達Linear Synchronous Motor 無鐵心式(LMC)鐵心式(LMS)2002年台灣精品獎2001年中小企業創新研究獎線性致動器Linear Actuator 醫療/自動化/工業用2010,2003年台灣精品金質獎工業機器人Single Axis Robot KK 半導體、電子
2、化系列 KS,KA 自動化系列2009年台灣精品銀質獎空氣軸承線性馬達定位平台Linear Motor Air Bearing Platform2008年台灣精品金質獎2007,2002年台灣精品銀質獎線性滑軌 Linear GuidewayHG/EG/RG/MG 系列精密機械/電子半導體/生技醫療 E2 自潤式 Q1 靜音式 A1 氣淨式位置量測系統Positioning Measurement System2009,2008年台灣精品金質獎2006,2001,1993年台灣精品銀質獎滾珠螺桿 Ballscrew精密研磨/精密轉造 高速化(高 Dm-N 值/Super S 系列)重負荷 E2
3、 自潤式 R1 螺帽旋轉式線性馬達驅動的X-Y平台Linear Motor X-Y Robot2006年台灣精品銀質獎2007年中小企業創新研究獎TMS直驅式定位平台TMS Direct-Driven Positioning System線性馬達龍門系統Linear Motor Gantry高速化高精度複合化環保生活化S99TC11-1006IBallscrews Technical Information滾珠螺桿技術手冊 目次1.前言.12.HIWIN 滾珠螺桿之特色與應用.12.1 滾珠螺桿的特性.12.2 應用範圍.43.HIWIN 滾珠螺桿的分類.53.1 標準滾珠螺桿.53.2 螺帽
4、型式.53.3 軸端肩部參考尺寸.74.HIWIN滾珠螺桿的設計及選用.94.1 滾珠螺桿選用和安裝的重要觀念.94.2 滾珠螺桿的選用流程.124.3 滾珠螺桿的精度等級.124.4 預壓方式.194.5 設計計算資料.214.6 溫昇對滾珠螺桿的影響.345.HIWIN滾珠螺桿的規格表示法.366.HIWIN精密研磨級滾珠螺桿.376.1 精密研磨級滾珠螺桿系列.376.2 精密研磨級滾珠螺桿尺寸.396.3 微小型研磨級滾珠螺桿.726.4 精密研磨級滾珠螺桿軸端加工品.886.5 高導程型滾珠螺桿.1276.6 超高導程型滾珠螺桿.133 6.7 高速化滾珠螺桿.1367.HIWIN轉
5、造級滾珠螺桿.1417.1 轉造級滾珠螺桿介紹.1417.2 精密轉造級滾珠螺桿.1417.3 轉造級滾珠螺桿產品系列.1437.4 轉造級滾珠螺桿尺寸.1447.5 轉造級滾珠螺桿標準庫存品.1518.銑床用滾珠螺桿.154S99TC11-1006 II(資料若有修訂，恕不另行通知)9.複合化滾珠螺桿.1559.1 NC高速靜音化滾珠螺桿.1579.2 自潤式滾珠螺桿.1589.3 R1螺帽旋轉式滾珠螺桿.1629.4 重負荷滾珠螺桿.1639.5 Cool Type 滾珠螺桿.1659.6 高防塵滾珠螺桿.16910.HIWIN潤滑脂.17110.1 HIWIN G01 重負荷用潤滑脂.1
6、7110.2 HIWIN G02 低發塵潤滑脂.17210.3 HIWIN G03 低發塵潤滑脂(高速用).17310.4 HIWIN G04 高速用潤滑脂.17410.5 HIWIN G05 泛用潤滑脂.175補充資料A.滾珠螺桿的失效分析.176A1.緒言.176A2.滾珠螺桿發生問題的原因與預防.176A3.探查引起異常背隙的位置.178B.基孔制公差.179C.基軸制公差.180D.HIWIN滾珠螺桿資料表(A).181E.HIWIN滾珠螺桿資料表(B).182HIWIN印刷品版次說明：S99 T C 10-09 09 月份 年份(09:2009)版次 正體中文(C:正體中文 E:英文
7、 J:日文 S:簡體中文)技術手冊(T:技術手冊 D:型錄)滾珠螺桿(S99：滾珠螺桿 G99:線性滑軌 B99:線性軸承)S99TC11-100911 前 言滾珠螺桿亦稱為球螺桿，導螺桿.等，其包含螺桿、螺帽、循環系統及鋼珠。滾珠螺桿為工具機和IT、光電、半導體、醫療等精密設備上最常使用的傳動元件，其主要功能為將旋轉運動轉換為線性運動，或將扭矩轉換為軸向反覆作用力；同時兼具高精度、可逆性和高效率的特色。HIWIN的滾珠螺桿都能滿足各領域上不同的使用要求。HIWIN滾珠螺桿為科技、製程技術、及工程專業技術結合下製造的產品，並且是闡釋HIWIN為 High-TechWinners”之意義。HIW
8、IN精確控管製程，不管是研磨級或轉造級皆嚴守精確牙型設計。嚴謹的熱處理製程以確保滾珠螺桿的硬度及耐磨性能，上述的製程式控制管理皆為達到高負荷及長壽命之要求。HIWIN精密螺桿具高順暢和精密定位，且同時兼備低扭矩、高剛性、超靜音及可預測之長壽命特性。HIWIN轉造級螺桿，亦具有高順暢和長壽命及價格便宜的優點；一般使用在精度較不要求的情況。HIWIN擁有現代化的工廠、專業技術的工程師且以高品質的製程式控制管理組裝流程及採用高品質的材料以符合您的需求。我們很榮幸地能為您提供技術資料及選用步驟，讓您可從這型錄中挑選出合適的滾珠螺桿。2 HIWIN 滾珠螺桿之特色及應用2.1 滾珠螺桿的特性HIWIN滾
9、珠螺桿在使用上有很多的優點，舉凡高效率、可逆性、零背隙、高剛性，導程精度高及其他多項優點，與傳統艾克姆螺桿(ACME)相比較，如圖2.1；滾珠螺桿在螺桿與螺帽間，加入鋼珠。將傳統螺桿的滑動磨擦傳動以鋼珠滾動運動取代。以大大降低磨擦損耗，有助於維持高效率及高精度。下列詳述HIWIN滾珠螺桿的各項特性及優點。圖2.1 滾珠螺桿與艾克姆螺桿的比較P.C.DODRDODP.C.DRD滾珠螺桿艾克姆螺桿S99TC11-10092(1)高效率及可逆性由於滾珠螺桿的螺桿軸及螺帽均是點接觸之滾動運動，所以其效率可高達90以上。因此其傳動扭矩僅只有傳統導螺桿的1/3，由圖2.2可看出滾珠螺桿的機械效率遠高於傳統
10、導螺桿。HIWIN 滾珠螺桿在牙型表面採以超精密加工，以降低珠槽與鋼珠間的接觸摩擦；又鋼珠與珠槽間為點接觸之滾動運動，有低摩擦力及高運轉效率的優點。故可降低馬達驅動力要求，進而降低成本。HIWIN以高精度測試儀器並依循標準測試步驟以確保滾珠螺桿的效率。100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Efficiency(%)012345678910 Lead Angle(Degrees)100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Efficiency(%)012345678910 Lead Angle(Degrees)for common transmi
11、ssion 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 Efficiency(%)012345678910 Lead Angle(Degrees)for reverse transmission=0.003=0.005=0.01=0.1=0.2=0.003=0.005=0.01=0.1 直線運動轉換旋轉運動 旋轉運動轉換直線運動 滾珠螺桿 傳統導螺桿 傳統導螺桿 滾珠螺桿 滾珠螺桿 傳統導螺桿 將旋轉運動轉換為直線運動將直線運動轉換為旋轉運動圖2.2 螺桿的機械效率比較(2)零背隙及高剛性CNC 工具機、IT及半導體設備對於傳動螺桿的要求為零背隙、最小彈性變形(高剛性)及
12、高順暢感，經由我們的特別設計可以達成此一要求。圖2.3為歌德式牙型詳圖。滾珠螺桿採用施加預壓力，來達到CNC機台的重現性及全行程的高剛性。但過大的預壓力，會增加操作扭矩。如此增加的磨擦扭矩將會產生熱及降低預期壽命。透過我們特別的設計及製程，提供給您最佳化的滾珠螺桿 零背隙和低熱損失。一般建議預壓力不超過8動負荷C(106 revs)，若要更詳細資料請與HIWIN連繫。454545半圓型歌德型圖2.3 滾珠螺桿的牙型種類(3)高導程精度HIWIN 滾珠螺桿精度等級依循ISO，JIS 及DIN標準製造亦可依顧客需求生產所須精度等級。採用精密雷射量測儀器來保證滾珠螺桿精度並隨每支研磨級滾珠螺桿均附上
13、導程精度表，予以100品質保證。(4)壽命預測不同於傳統導螺桿的壽命取決接觸面之磨耗；HIWIN 滾珠螺桿則取決於材料的疲勞破壞。為確保HIWIN 滾珠螺桿在預期壽命之可靠度，不管設計、材質、熱處理及製程等皆採以最嚴格的專業考量。滾珠螺桿的預期壽命必須考慮設計品質及製程等幾項的安全因子，但最主要以動負荷(C)為依據。而影響動負荷的基本因素為 牙型精度、材料特性及表面硬度。一般建議在軸向平均負載計算下，至少應達到1106 revs。高品質的滾珠螺桿，必需達到在統計學上的B級壽命(亦即90%的螺桿均達到所設計的壽命)，有50的滾珠螺桿壽命超過設計壽命值的24倍。S99TC11-10093(5)低起
14、動扭矩及順暢度傳統導螺桿因為是金屬與金屬間的面接觸，所以為克服起動摩擦力，則必須採以較高的起動扭力。然而滾珠螺桿是由鋼珠滾動接觸，只須很小的起動扭力即可克服摩擦力。HIWIN採用最佳的牙型設計係數(形狀係數)及專業製造技術達成最佳真實牙型。且HIWIN使用牙型測量設備，來監測每一製程中的牙型。如此可確保符合設定之扭力範圍。圖2.4為一檢測的實例。HIWIN亦使用電腦量測，以精確量測出滾珠螺桿的摩擦扭矩圖2.5為-典型的位置-扭矩量測圖形。135.0180.0H-MAG:20 Y-MAG:2090.045.00.0315.0270.0225.03232323232Work name:S.HMea
15、sure node:X pitchPick up radius:0.0256mmModel No.:001H-2-3 Horizontal mag:20.0000Lot No.:201536Vertical mag:20.0000Operator:L.J.F.Measure length:7.0000 mmComment:Measure pitch:0.0030 mmNo.code symbol actual32 292 X:0.1816 mmZ:0.1980 mmRC:3.4438 mm32 292 X:-0.1911 mmZ:0.2022 mmRC:3.4532 mm32 292 X:-2
16、.1464 mmZ:-2.3399 mmA :-42.5259 mm32 292 X:2.1799 mmZ:-2.3084 mmA :43.3615 mm32 292 X:-0.0000 mmZ:-0.0000 mmRC:3.1750 mm*Original point set圖2.4 HIWIN滾珠螺桿牙型的檢驗543210-1-2-3-4-5HIWIN Ball Screw Torque Test ReportTorque(kg-cm)0 150 300 450 600 750 Distance(mm)Shaft No.:113H-3-R1 Lead(mm):5 Date:08/21/19
17、97MAX 2.922.62MIN 2.16MAX-1.89-2.41MIN-2.74圖2.5 HIWIN滾珠螺桿預壓扭矩檢測圖S99TC11-10094(6)靜音高品質機械設備於快速進給及重負荷操作下，依然必須要求低噪音。HIWIN嚴格控管循環系統及牙型設計，組裝技術，並嚴密檢測表面精密加工及尺寸，以達到低噪音的目標。(7)短交期HIWIN以最快速的製程安排及庫存滾珠螺桿以達到短交期的目標。(8)優於氣、液壓致動器的優點若致動器中採用滾珠螺桿取代傳統的汽壓或液壓驅動可得到許多的優點如:不會滲漏，不須過濾，省能源及重現性高 圖2.6為全電式射出成型機構,以取代傳統複雜的油壓驅動。圖2.6 全電
18、式射出成型機構 2.2 應用範圍下列分別列出滾珠螺桿的使用產業別並推薦使用滾珠螺桿的精度等級，如表4.2(1)CNC機械：CNC加工中心，CNC車床，CNC銑床，CNC放電加工機，CNC磨床，CNC線切割機，CNC鑽孔機等等。(2)精密工具機：銑床，磨床，刀具磨床，齒輪加工機，鑽床，鉋床，車銑複合機。(3)產業機械：印刷機，造紙機，自動化機械，紡織機，繪圖機，射出成型機，專用機。(4)電子機械：量測儀器，X-Y平台，醫學設備，工廠自動化設備，PCB鑽孔機，IC封裝機，半導體設備，工廠 自動化設備等。(5)輸送機械：Robort Stage，材料搬送設備，核能反應器，高度致動器等。(6)航太工業
19、：飛機襟翼，機場負載設備，尾翼致動器等。(7)其他：如天線使用的致動器，閥門開關裝置，太陽能板伸縮機構，電子顯微鏡對焦機構等。鎖模用BS頂出用BS噴嘴接觸單元用BS射出單元用BS(5)開關機伺服馬達(13)固定模板(4)頂出伺服馬達(10)塑化螺桿及管料(1)計量用伺服馬達(2)射出用伺服馬達(11)時規皮帶(12)滾珠導螺桿射出行程Injection strokeAC伺服控制器(3)射座進退伺服馬達(9)射出裝置(8)模具(7)射節式夾膜機構(6)調模用齒輪馬達(電氣式射出成型機)S99TC11-100953 HIWIN 滾珠螺桿的分類3.1 標準滾珠螺桿HIWIN建議您在設計時，採用標準常
20、用規格的滾珠螺桿，然而高導程或微小滾珠螺桿或其他特殊規格的滾珠螺桿，皆可依您需求來提供，表3.1為標準滾珠螺桿軸徑與導程的配對表。3.2 螺帽型式(1)循環設計的種類HIWIN 滾珠螺桿基本上有3種循環設計。第一種稱為外循環滾珠螺桿其為螺桿、螺帽、鋼珠、彎管及固定塊組合而成。而鋼珠介於螺桿與螺帽之中，鋼珠的循環乃經由彎管的連接，使其得以在螺帽上迴流；而彎管則裝置在螺帽外部此種型態稱為外循環滾珠螺桿，如圖3.1。第二種稱為內循環滾珠螺桿為螺桿、螺帽、鋼珠及迴流蓋所組成。鋼珠採以單圈循環。以迴流蓋跨越連接兩相鄰珠槽，連接構成一個單一封閉迴流路徑；由於迴流蓋組裝在螺帽內部，所以稱之為內循環滾珠螺桿，
21、如圖3.2。第三種稱為端蓋式滾珠螺桿，如圖3.3，其基本迴流系統的設計與外循環滾珠螺桿，如圖3.4類似，而主要的差別在於螺帽上加工一貫穿孔作為鋼珠迴流。此一設計使得鋼珠得以行經整個螺帽的前後二端。由於在所有珠槽上都佈滿有效鋼珠因此在相同的動負荷下，螺帽長度較傳統設計為短。圖3.1 外循環滾珠螺桿圖3.2 內循環滾珠螺桿圖3.3 端蓋式滾珠螺桿表3.1 HIWIN標準滾珠螺桿外徑與導程對照G：代表研磨級滾珠螺桿，不管左旋或右旋皆可型式微小型標準型高導型超高導程導程外徑11.522.533.17544.2355.0866.358101212.71620242525.43240506GGG8GGGG
22、G10GGGGGG12GGGGGG15GG16GGGGGGGGG20GGGGGGGGGG22GG25GGGGGGGGGGGGG28GGGGGG32GGGGGGGGGGGGGG36GGGGG40GGGGGGGGGGGGGGGG45GGGG50GGGGGGGGGGGG55GGGG63GGGGGGGGGG70GGG80GGGGG100GGGS99TC11-10096(2)螺帽種類螺帽種類的選用乃依據使用條件HIWIN 滾珠螺桿螺帽分類代號如下說明(詳細請參考第5章)法蘭型(F)單螺帽(S)雙螺帽(D)內循環(I)外循環端蓋式(H)彎管包含於螺帽內(W)彎管凸出於螺帽外(V)圓型(R)單螺帽(S)雙螺
23、帽(D)內循環(I)外循環端蓋式(H)彎管包含於螺帽內(W)彎管凸出於螺帽外(V)其他非上述種類，可依您需要而設計若是高導程雙螺紋的螺帽，則需在代號前加個D若是採用壓縮式預壓，則需在代號前加個P若是採用偏位式預壓，則需在代號前加個O舉例RDI：代表圓型的內循環雙螺帽FSW：代表法蘭型的外循環單螺帽DFSV：代表法蘭型的雙螺紋外循環，彎管凸出的單螺帽(3)循環數HIWIN 螺帽循環數表示法：外循環：內循環：端蓋循環：Super S：A:1.5卷T:1卷V:0.8卷(超高導程)K:1卷B:2.5卷S:1.8卷(高導程)C:3.5卷U:2.8卷(高導程)D:4.5卷E:5.5卷 例如：B2：兩支外循
24、環迴流管，每管循環2.5圈T3：三個內循環迴流蓋，每個循環1圈S4：端蓋四循環，每個循環1.8圈HIWIN 推薦外循環以兩列2.5卷或3.5卷設計(B2或C2)，內循環以3、4或6卷設計(T3、T4或T6)。上述循環方式，如圖3.4和圖3.5所示圖3.4 外循環迴流方式圖3.5 內循環迴流方式S99TC11-100973.3 軸端肩部參考尺寸 安裝方式：軸承安裝方式決定滾珠螺桿的剛性、臨界轉速、挫屈負荷。安裝方式的設計須小心仔細考慮。其基本安裝方式，如圖3.6所示。螺桿肩部型式：常用肩部，如圖3.7所示型式，而建議尺寸及軸承選用型號，如表3.2所示。肩部型式請參照圖3.7表3.2 肩部尺寸螺桿
25、外徑d1d5d6d7d8EL3L4L5L6L7L8L9L10L11L12L13bxt1建議規格I.II.III DIN625III.IV.V DIN625 628 720101087.6M8x0.756616729260.93950561810123.0 x1.8608738B121287.6M8x0.756616729260.93950561810123.0 x1.8608738B1414109.6M10 x0.758820937341.154554622010143.0 x1.862007200BTVP16161211.5M12x1108211041381.154656662010144.
26、0 x2.562017301BTVP20201514.3M15x112-221147441.155570842513165.0 x3.062027202BTVP25251716.2M17x115-231249461.155672862513165.0 x3.062037203BTVP28282019M20 x116-261458541.3568821002820186.0 x3.562047602020TVP32322523.9M25x1.520-271564601.3579941163622267.0 x4.062057602025TVP36362523.9M25x1.520-2715646
27、01.3579941163622267.0 x4.062057602025TVP40403028.6M30 x1.525-281668641.65861021264222328.0 x4.062067602030TVP45453533.3M35x1.530-291780761.659711414850244010.0 x5.062077602035TVP50504038M40 x1.535-362393881.9511312616060244512.0 x5.063087602040TVP55554542.5M45x1.540-382593881.9512513816870245014.0 x
28、5.563097602045TVP63635047M50 x1.545-3327102972.214015318880276014.0 x5.563107602050TVP70705552M55x2.0501044291181132.215416721290277016.0 x6.063117602055TVP80806562M65x2.0601049331321262.7171184234100308018.0 x7.063137602065TVP1001007572M75x2.0701053371401342.7195208258120309020.0 x7.563157602075TVP
29、DIN 625 DIN 628 DIN 720S99TC11-10098A.兩側固定臨界轉速(F-F)挫屈負荷(F-F)行走固定端固定端臨界轉速(F-S)挫屈負荷(F-F)B.一端固定另一端支撐行走固定端支撐端臨界轉速(F-S)挫屈負荷(F-S)C.兩端支撐行走支撐端支撐端D.一端固定另一端自由臨界轉速(F-Free)挫屈負荷(F-F)行走固定端自由端L3 d6 L7 d1 d5 h5E L4(I)L5 d6 d1 L6 d5 h5(II)L8 L11 L13 L12 d8 h7 bP9 x t1 d7 d5 h5d1(III)L9 L11 L12 L13 d1 E bP9 x t1 d7 d
30、5 h5(IV)d8 h7 L10 L11 L13 L12 d1 d5 h5d7 bP9 x t1(V)d8 h7 L7 圖3.6 滾珠螺桿安裝實例圖3.7 螺桿肩部型式S99TC11-100994 HIWIN 滾珠螺桿的設計及選用4.1 滾珠螺桿選用和安裝的重要觀念(1)滾珠螺桿必須保持徹底的清潔並且用防銹油作好防護，應特別注意不可使尖銳物或刀具撞擊牙型表面及不可讓 任何鐵屑進入螺帽內部；而且組裝軸端外徑亦不可碰撞擦傷，如圖4.1。(2)選擇精度等級適用的滾珠螺桿請參考表4.5，依組裝標準程式安裝，換言之，使在CNC 工具機上的精密研磨級滾 珠螺桿，必須精確的校正及選用合適的精密軸承組合。轉
31、造級滾珠螺桿適用於精度較不高的場合，如包裝機械等，即可選用精度較不高的支撐軸承組合。特別重要是，避免軸承支撐座與螺帽的偏心，造成負荷的不均，如圖4.2。不均勻負載含徑向力及扭矩，參圖4.2(a)，皆可能造成故障及壽命減低，如圖4.2(b)。圖4.1 注意螺桿的清潔與防護OIL圖4.2 油孔集中潤滑圖4.3 注意螺帽的組裝圖4.2(a)引起非均衡負荷之原因：支撐軸承與螺帽法蘭組裝不同心，直角度不佳的引導面，螺帽安裝偏差或角度不準確。徑向負荷力矩負荷螺帽型式：R40-10B2-FSW規格軸徑40mm導程10mm珠徑6.35mm背隙0.05mm條件軸向力300kg徑向位移量0mm1.00.90.80
32、.70.60.50.40.30.20.12 4 6 8 10工作壽命比=Lr(實際壽命)Ld(需求壽命)組裝傾角(10-4 rad)圖4.2(b)因徑向負荷引起偏心對壽命的影響S99TC11-100910(3)為使滾珠螺桿達到最高壽限，HIWIN 建議您使用含有潤滑劑之軸承用油，但油中含石墨及二硫化鉬(MoS2)除外，油脂必須保持填注於鋼珠及珠槽上。油浴式或滴油式給油法皆可，但以直接給油到螺帽內為佳，如圖4.2。(4)特別注意，當安裝滾珠螺桿於機械上，請勿敲打螺帽或彎管，同時不可讓螺帽與螺桿分離或過行程-螺帽部份行程離開螺桿，如圖4.3，若是如此會造成鋼珠脫離珠槽。(5)選擇合適的軸端支撐軸承
33、組合，在CNC工具機上，建議採用斜角軸承(斜角:60)。Duplex DFTriplex DTFQuadruplex DTDFQuadruplex DTDB圖4.4 螺桿軸端軸承的排列方式(6)在螺桿兩端應該安裝防撞器或不出牙設計以避免螺帽過行程，導致螺桿的破壞，如圖4.5。(7)滾珠螺桿建議使用伸縮式之保護套來保護，以避免受到環境中塵埃或鐵屑的污染。若有碎屑或異物進入螺帽 內，則會造成螺桿只剩十分之一壽命。採以伸縮式須要在法蘭上加螺紋孔以固定之，如圖4.6。此項特殊之需 求，請告知HIWIN。圖4.5 擋塊的安裝實例及不出牙設計圖4.6 伸縮環或蛇護套的安裝實例(8)若您選用內循環或端蓋式循
34、環的滾珠螺桿，則其一端螺紋必須出牙且肩部最大尺寸，必須小於根徑0.51.0mm，若要求肩部尺寸大於根徑亦可，但將有螺紋線留於肩部上便於螺帽裝入。如圖4.7。(9)滾珠螺桿熱處理時於靠近肩部加工的螺紋牙部份有1020mm長度須保持軟化，以便於加工肩部。此區域會標示“”記號於HIWIN圖面上，如圖4.8。如您有特殊之要求請與HIWIN連繫。圖4.7 出牙-內循環軸端必要條件(根徑)比根徑小dr0.51.0mm圖4.8 螺桿有效熱處理範圍(10)過大的預壓力將造成摩擦扭矩的大增及溫昇效應而使得預期壽命的減短。但太低的預壓力，會使得滾珠螺桿剛性不足及增加失步(lost motion)的可能性。於CNC
35、工具機的使用上，HIWIN建議您，以不超過8動負荷 為預壓力的最大值；於自動化 X-Y平台機構以不超過5動負荷為預壓力的最大值。(11)當您需要與螺桿軸分離並再組合時，必須透過一個外徑小於螺桿根徑0.20.4 mm的管子，參考公式M37接於螺桿出牙的一端，將螺帽旋出，套內管中參照圖4.9。(12)圖4.10表示軸端承靠面的逃槽；軸端支撐軸承必須有一倒角才能正確的定位，同時維持適當的直度，HIWIN建 議您採用DIN 509的逃槽尺寸，如詳圖4.11。S99TC11-100911圖4.10 軸端承靠面的逃槽RA圖4.11 依DIN509逃槽A(如圖4.10)的詳細尺寸81.120.4150.1+
36、0.050F0.4X0.2DIN5090.2+0.101515880.2+0.0502.50.62.1F0.6X0.3DIN5090.3+0.100.2+0.10F1X0.2DIN5091.810.1+0.0502.5tube圖4.9 分離螺桿螺帽的正確方式S99TC11-1009124.2 滾珠螺桿選用流程HIWIN滾珠螺桿選用步驟如表4.1所示從已知的設計條件(A)選擇適當的滾珠螺桿類別(B)經由參考公式一步步遵從選擇程序(C)找出最符合設計需求的滾珠螺桿規格。表4.1 滾珠螺桿選用步驟步驟設計基本條件滾珠螺桿參數參考公式1 定位精度導程精度表 4.221、馬達最高轉速 Nmax2、快速進
37、給 Vmax螺桿導程 VmaxNmax3最大行程螺桿牙長牙長=行程+螺帽長度+100mm(安全長度)總長=牙長+肩部長度41、負載條件(%)2、速度分佈(%)平均軸向力平均轉速M7M105平均軸向力(1/5 C 為較佳)預壓力M161、預期壽命2、平均軸向負荷3、平均轉速動額定負荷M13M1471、基本動額定負荷2、螺桿導程3、臨界轉速4、DmN值的限制螺桿外徑及螺帽型式M31M33 及尺寸表81、螺桿外徑2、螺帽型式3、預壓4、動額定負荷剛性(由機台設計條件，選擇最合適的)M34M4091、環境溫度2、螺帽總長熱變位及累積基準導程(T)M41 及 4.6 溫昇效應101、螺桿軸的剛性2、熱變
38、位預拉力M45111、床台最高速度2、穩態溫升時間3、螺桿規格馬達驅動扭矩及馬達規格M19M284.3 滾珠螺桿精度等級選擇一符合您需求的精度等級，而不要選擇超過您需求的精度等級以避免非必要的成本。精密級滾珠螺桿應用在需要高定位精確、重現性高、平穩的運動及壽命長之場合。轉造級滾珠螺桿應用在需要高效率和高壽命但不以高精度為訴求之場合。精密轉造螺桿其精度介於轉造級螺桿及精密研磨級螺桿之間。可取代許多相同精度等級研磨級滾珠螺桿的應用領域。HIWIN可生產高達C6級精密級轉造滾珠螺桿。唯幾何公差不同於精密研磨級滾珠螺桿(參考第6章)。因為螺桿外徑並未研磨，製造程序和研磨級滾珠螺桿有所不同。第7章為HI
39、WIN轉造滾珠螺桿詳細介紹。(1)精度等級高精度滾珠螺桿從用於精密量測、航太設備到運輸包裝設備等有很多的應用領域。品質及精度等級可由下述特性分類：導程誤差、表面粗糙度、幾何公差、背隙、預壓力變動範圍、溫升及噪音。S99TC11-100913HIWIN精密研磨級滾珠螺桿分為7個等級。一般說來HIWIN精密研磨級滾珠螺桿是由所謂V300來定義，但與轉造級滾珠螺桿的等級分類略有不同(轉造級請參考第7章)。圖4.12為依據滾珠螺桿精度所繪製的導程測定圖。相同的DIN精度等級如表4.2所示。從圖形中，各項規範數值，可由表4.2所示由精度來決定。圖4.14為HIWIN依照DIN標準量測的結果。HIWIN規
40、格的精度等級滾珠螺桿請參照表4.2所示。相關的國際規範如表4.3所示。工具機的定位精度ep是由V300決定。符合各種機器使用的精度表如表4.5所示。這是在不同應用領域中選用適當的滾珠螺桿之參考圖表。(2)軸向餘隙(背隙)若滾珠螺桿軸向餘隙為零，則必然存在預壓力，同時採以預壓扭矩為量測依據。HIWIN滾珠螺桿標準軸向餘隙如表4.4所示。在CNC工具機所使用之零背隙滾珠螺桿如剛性不足會造成失步現象。請與HIWIN連絡以決定最佳背隙或剛性值。(3)幾何公差選用正確精度等級的滾珠螺桿以符合機器需求是極為重要的。表4.6和圖4.15幫助您以精度等級規範幾何公差。表4.2 HIWIN 精密級滾珠螺桿精度表
41、單位:0.001mm精度等級C0C1C2C3C4C5C6單一導程變動 2p3446888任意300mm導程變動 3003.5568121823精度項目牙長epuepuepuepuepuepuepu以上以下-31543.5656612812122318232331540053.575761310131225202525400500648587151015132720272650063064969716121614302330296308007510710818131816352535318001000861181192115211740274035100012509613913102416241
42、946304639125016001171510151129182922543554441600200018111813352135256540655120002500221322154124412977467759250031502615261750295034935493693150400030183221603562411156511582400050007241764914077140995000630090501006017093170119630080001106012575210115210130800010000260140260145100001200032017032018
43、0單位:0.001mm表4.3 滾珠螺桿國際標準精度等級表4.4 各等級軸向背隙對照表等 級研磨級轉造級C0C1C2C3C4C5C6C7C8C10300ISO,DIN6122352210JIS3.5581850210HIWIN3.556812182350100210等級C0C1C2C3C4C5C6軸向背隙55510152025單位:0.001mmS99TC11-100914表4.5 各種機械適用精度等級用 途軸 別精 密 等 級01234567810CNC工具機車床XZ銑床、搪床XYZ綜合加工機XYZ冶具搪床XYZ鑽床XYZ磨床XY放電加工機XYZ線切割機XYUV雷射加工機XYZ一般機械高速沖
44、床XY專用機木工機機械手臂(精密級)機械手臂(一般級)三次元量測機傳統機械搬送裝置X-Y 平台線性致動器航空負載齒輪翼面控制器閥門動力轉向器玻璃研磨機表面研磨機感應熱處理半導體設備全電式射出成型機S99TC11-100915Accuracy+0-AccumlatedEffective LeadUseful PathAccumulated Nominal LeadAccumulated Basic Lead+epTpea-epVuReal Accumulated Reference LeadSingle LeadV2pTp:累積基準導程。此一數值，依客戶使用條件不同而設定。ep:累積代表導程之偏
45、差。有效行程內，累積代表導程的最大偏差值。V2p:任意迴轉一圈之導程變動值。ea:累積代表導程。由雷射量測之實際累積導程變動值。Vu:最大導程變動值。有效行程內，可允許導程變動之最大寬幅。V300p:任意300mm之導程變動值。有效行程內，任意300mm可允許導程變動值之最大寬幅。圖4.12 HIWIN 精密滾珠螺桿的導程量測說明Overrunpath LeUseful path LuTotal Thread Length L1LeUseful path LuLead Deviation300CVupepVupepV2p2radV300peoa:平均導程偏差。累積實際導程曲線之趨勢直線。此一直
46、線乃由雷射導程量測並以最小平方法計算取得。eoa的數值，需在累積目標導程(c)加上全行程偏差(ep)的範圍內。C:累積目標導程。設計參數:此一數值乃由客戶依不同的使用條件設計，製造商依客戶需求生產。ep:全行程偏差。Vup:有效行程之導程變動。V300p:任意300mm行程之導程變動。V2p:任意迴轉一圈之導程變動。圖4.13 DIN精密滾珠螺桿的導程量測說明S99TC11-100916-0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-25.0-30.0-35.0-40.0-45.0-50.0-55.0-60.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1125.00-0.
47、0350 0.0240-0.0305 Lu C ep eoa ep C eoa 10.0 5.0-0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-25.0-30.0-35.0-40.0 200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0 1125.00 0.0190 0.0040 LuVupVuaVupVua200.0 400.0 600.0 800.0 1000.0-0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-25.0-30.0 1125.00 0.0120 0.0040 LuV300pV300aV300pV300a5.0-0.0-5.0-10.0-15.0-20.0-25.0-3
48、0.0 2.0 4.0 6.0 560.0 562.0 564.0 1120.0 1122.0 1124.0 1125.00 0.0120 0.0040 LuV2pV2a 2rad V2aV2p有效行程Lu內的平均導程偏差有效行程Lu內的導程變動 eoa：有效行程內累積代表相對於累積公稱導程的偏差。(此一測量標準是依據 DIN 69051-3-1)C-ep eoa C+ep Vua：有效行程內，其導程變動的最大寬幅。(此一測量標準是依據 DIN 69051-3-2)Vua Vup 任意300mm長度內的導程變化任意一圈內的導程變動 V300a：有效行程中，任取300mm之牙長，其導程變動的最大
49、寬幅。(此一測量標準是依據 DIN 69051-3-3)V300a V300p V2a：有效行程內，任意2迴轉角度相對其軸行程變動的最大寬幅。(此一測量標準是依據 DIN 69051-3-4)V2a V2p 圖4.14 依DIN標準69051之動態雷射量測儀器，所精密量測之導程檢驗圖h T6 BBh T5 BBABABr T3 Ch T2 AAb T4 Cr T3 Ch T2 AAb T4 CCCDDfdo2do2do2do2doL1L2L2L1bearingseatbearingseatt T1 AABB2do2dof T7 BB圖4.15 HIWIN 精密級滾珠螺桿幾何公差S99TC11-
50、100917表 4.6 HIWIN精密滾珠螺桿幾何公差對照表及量測方式L5L5L5do2doAALtL5L5A2doAT1pT1 maxIMP AdoA2do2doAL1do2doAA2doL2IMP DIMP AT1:量測螺桿的總偏擺(此量測距離是根據DIN 69051及JIS B1 192)公稱外徑do(mm)基準長度T1P m HIWIN 精度等級以上至(含)L50123456761280202020232528324012251602550315501006301002001250細長比Lt/doT1MAX m (for Lt 4L5)HIWIN 精度等級以上至(含)012345674
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