ボールねじペアの製造工程を探る

ボールねじはナットが取り付けられたねじ軸のように見えますが、その性能はより厳しい製造プロセスに依存します。アセンブリが回転運動を安定した直線運動に変換するには、リードの精度、軌道の形状、表面硬度、予圧、およびボールの循環をすべて制御する必要があります。

のボールねじの製造工程すべての製品で同一ではありません。転造ボールねじは塑性変形により軸軌道を形成するのに対し、研削ボールねじは精密研削により最終軌道を形成します。ナット、リターンシステム、ボール、シャフトエンドも別途加工と検査が必要です。

この記事では、{0}図面のレビューと材料の準備から、組み立てと最終テストに至るまでの主要な製造段階-をたどり、各段階が完成品にどのような影響を与えるかについて説明します。ボールねじ.

1. 仕様の検討

製造は金属を切断する前に始まります。必要なねじシャフトの直径、公称リード、ねじの長さ、全長、ナット構成、取り付けインターフェース、シャフト端の形状を最初に定義する必要があります。-

パフォーマンス要件も同様に重要です。メーカーは、必要な位置決め精度、アキシアル荷重、速度、寿命、剛性、許容アキシアルすきまを把握する必要があります。これらの条件は、生産ルート、精度グレード、ボールのサイズ、負荷回路数、予圧方法に影響を与えます。

端部の加工もこの段階で確認する必要があります。ベアリングジャーナル、ショルダー、止めねじ、キー溝、カップリングシートは、選択したサポートユニットとモーター接続に適合する必要があります。正確に製造された軌道は、誤って指定された取り付け端を補正することはできません。

2. 原料の準備

ネジ シャフトとナットは異なる機能を実行し、異なる材料や熱処理の応答が必要になる場合があるため、別々のブランクとして準備されます。{0}} DLYではボールねじ軸にはS55C、ナットには20CrMoがよく使われています。実際の材料は、製品の設計と動作要件に従って選択する必要があります。

入荷した材料のグレード、寸法、表面欠陥、基本的な真直度がチェックされます。棒材や鍛造品は、旋削加工、熱処理変形、最終仕上げのために十分な余裕を持って切断されます。-

予備旋削により基準面を確立し、余分な材料を除去します。材料の状態や製造ルートによっては、高精度加工の前に応力除去処理を使用して残留応力を軽減する場合があります-。-これは、その後の操作での歪みを制限するのに役立ちます。

3. ねじ軸の軌道形成

ねじ軸の螺旋溝がボール軌道の片側を形成します。そのリード、プロファイル、ピッチ直径、および一貫性は、移動精度、荷重分散、ランニングトルクに直接影響します。一般的な製造ルートは圧延と研削の 2 つです。

転造ボールねじの製造

ねじ転造では、硬化したダイスがシャフトブランクを押し、材料を塑性的に移動させて螺旋状の溝を形成します。マテリアルは削除されるのではなく、移動されます。生産効率が高く、工業用ボールねじの標準品として広く使用されている方式です。

必要な溝プロファイルとリードを維持するには、ダイの位置、圧力、送り、ブランク直径などの圧延パラメータを制御する必要があります。その後、指定された生産計画に従って、シャフトに熱処理、矯正、および表面仕上げが施されます。

DLY は通常、一般的な CNC 機器、自動化システム、包装機械、および信頼性の高い位置決めと経済的な生産の両方が重要なその他の用途向けに、冷間圧延 C7 ボールねじを供給しています。{0}

研削ボールねじの製造

研削ボールねじの場合、シャフトはまず粗加工され、{0}}機械加工され、熱処理されます-。次に、硬化した軌道面を精密ねじ研削盤で仕上げます。-研削により、制御された量の材料が除去され、最終的な溝の形状とリードの精度が確立されます。

精密研削では温度管理が特に重要です。接触ゾーンで発生する熱は寸法に影響を与える可能性があり、周囲温度の変化は長軸測定に影響を与える可能性があります。-したがって、砥石車の状態、機械のアライメント、測定値のフィードバックはプロセス全体を通じて管理する必要があります。-

DLY 研削ボールねじは、より厳密な位置制御が必要な機器向けに C5 精度で製造できます。必要な精度は、製造方法だけからではなく、実際の機械の移動と位置決めのニーズから決定する必要があります。

正確な順序は、材料、硬化方法、ネジの寸法、メーカーのプロセス設計によって異なります。 「転造」と「研削」はねじ軌道がどのように製造されるかを表します。完成したアセンブリのすべての機能をそれ自体で定義するわけではありません。

4. ボールナットの製造

ボールナットは単なるねじ付きスリーブではありません。これには、内部にらせん状のレースウェイと、負荷がかかった回路の終端から各ボールを開始点に戻すリターン システムが含まれています。

ナットの製造には通常、ブランクの準備、旋削、取り付けおよび潤滑機構の穴あけ、内部軌道の機械加工、戻り経路の機械加工、熱処理、仕上げ加工が含まれます。-フランジの寸法と取り付け穴の位置は、ナットが機械テーブルまたはナット ハウジングにどのように配置されるかを決定するため、管理する必要があります。{2}}

内部リターン、-エンドキャップ リターン、外部リターン- チューブの設計には、異なる加工と組み立て作業が必要です。設計に関係なく、負荷がかかる軌道と戻り経路の間の移行部では、ボールが衝撃、詰まり、異常な騒音なしに循環できるようにする必要があります。

5. 熱処理と矯正

ねじとナットの軌道には集中的な接触荷重が繰り返しかかります。したがって、コンポーネントのコアは適切な靭性を維持する必要がある一方で、その作業面には摩耗や接触疲労に耐えるために十分な硬度と硬化深さが必要です。

熱処理温度、加熱深さ、冷却条件、焼き戻しは、材料と設計に従って制御する必要があります。{0}}検査には、プロセス サンプルの表面{2}}硬度の測定、硬化層の検証、{3}}金属組織学的検査が含まれる場合があります。

加熱と冷却により、長いねじ軸が曲がる可能性があります。熱処理後に真直度を検査し、必要に応じて制御された矯正を行います。過剰な修正は新たな残留応力を導入する可能性があるため、繰り返しの振れ測定と併せて矯正を実行する必要があります。

6. 軌道とシャフト-の端部の仕上げ

硬化後、軌道面と基準面は、選択された製造ルートに応じて必要な仕上げ操作を受けます。研削ねじには精密なねじ山研削が施されますが、転造ねじには、転造溝を研削溝に変えることなく、矯正、研磨、またはその他の仕上げ加工が施される場合があります。

シャフト端は、固定および支持ベアリング、ロックナット、モーターカップリング用に機械加工されています。重要な特徴には、ベアリング-シートの直径、ショルダー位置、ねじ山の寸法、表面仕上げ、ねじ軌道との同心度などがあります。

ジャーナルの同心度が低いと、軌道自体が正確であっても振動や周期荷重が発生する可能性があります。したがって、端部の加工は機能的なボールねじアセンブリの一部として検査する必要があり、無関係な二次作業として扱うことはできません。

7. ボールの選択と組み立て

組み立て前に、スクリューシャフト、ナット、ボール、リターンコンポーネントを洗浄して、研磨粒子、切りくず、加工残留物を除去します。この段階で混入した汚染は、最初の動作サイクル中に完成した軌道面に損傷を与える可能性があります。

精密ボールは直径グレードごとに選定され、測定された軌道状態に合わせて選定されます。それらはナット回路にロードされ、その後、リターンコンポーネント、シール、またはワイパーが取り付けられます。次に、ボールが逃げるのを防ぐために、アセンブリスリーブまたは別の制御された方法を使用して、ナットをねじシャフトに移動します。

潤滑剤が指定された量で塗布され、ナットは使用可能な移動距離を移動します。これにより、ボールが負荷溝と戻り経路の両方をスムーズに通過することが確認されました。

8. 予圧とアキシアルすきま

ボールのサイズと軌道のマッチングにより、初期のアキシアルすきままたは予圧が決まります。ナットの設計に応じて、特大のボール、オフセット ピッチ構造、スペーサー、またはダブル ナットの配置によってプリロードを確立できます。-

プリロードは軸方向の遊びを除去または減少させ、剛性を高めますが、プリロードを増やすと自動的に良くなるわけではありません。過剰な予圧は摩擦トルク、発熱、内部接触応力を高めます。予圧が不十分な場合、反転荷重下でロストモーションが発生する可能性があります。

したがって、正しいターゲットは、位置決め動作、剛性、速度、温度、および予想される耐用年数に基づく必要があります。組み立てられたナットは、シャフトにどれだけしっかりと適合するかだけで判断されるのではなく、軸方向の動きとトルクの一貫性の両方がチェックされます。

9. 最終検査

最終検査は、製造プロセスを実際のボールねじの性能に結びつけます。検査計画は、精度等級、寸法、ナットの種類、顧客の要件によって異なります。

ISO 3408 は、ボールねじに関する国際的に認められた用語と受け入れ概念を提供します。適用される検査項目および許容差は、一般的な製品説明から推測するのではなく、図面、購入仕様書または検査契約書に明確に記載する必要があります。

10. 洗浄、保存およびトレーサビリティ

完成したボールねじは、検査後もきれいな状態を維持する必要があります。露出面は腐食から保護されており、アセンブリは輸送中の衝撃、汚染、曲がりを防ぐために梱包されています。長いシャフトにはパッケージ内に適切なサポートが必要です。

製品の識別は、アセンブリの材料、熱処理、加工、検査の記録と関連付けられる必要があります。{0}}このトレーサビリティは、カスタム仕様を確認したり、インストール後にパフォーマンスの問題を調査したりするときに重要です。

製造がパフォーマンスに与える影響

ボールねじの品質を決定する単一の操作はありません。最終的な性能は、軌道精度、表面の完全性、硬化深さ、シャフトの真直度、ナットの形状、ボールのマッチング、循環設計、アセンブリの清浄度の相互作用によって決まります。

• 位置決め精度は主にリード制御と有効移動量の測定に依存します。
• 剛性とバックラッシ軌道の形状、ボールの選択、予圧の影響を受けます。
• スムーズな走行一貫した溝、正確なボール循環、きれいな組み立てが必要です。
• 寿命材料の品質、熱処理、負荷分散、潤滑および動作条件によって異なります。
• 高速安定性-シャフトの真直度、取り付けジャーナルの精度、{0}}バランスとリターン-のシステム設計に影響されます。

結論

ボールねじの完全な製造プロセスには、仕様の検討、材料の準備、軌道の形成、熱処理、精密仕上げ、ナットの製造、ボールの装填、予圧の調整、最終検査が含まれます。転造ボールねじと研削ボールねじは、異なる軌道の製造ルートをたどりますが、どちらもシャフト、ナット、ボール、リターン システムの調整された制御が必要です。-

標準またはカスタムボールネジ明確に定義された精度、荷重、速度、予荷重、最終加工要件により、メーカーは適切で検証可能な生産ルートを選択できます。{0}}

よくある質問

ボールねじのねじ山はどのようにして作られるのでしょうか？ボールねじの軌道面は熱処理後に研磨されていますか？なぜボールねじに熱処理が必要なのでしょうか？ボールねじの予圧はどのようにして発生するのでしょうか?カスタムボールねじを製造する前にどのような情報が必要ですか?

参考文献

• ISO 3408、ボールねじ-の用語、承認条件、および関連仕様。
• 転造および研削ボールねじの製造、熱処理、組立および検査に関する一般的な工学原則。

← DLYブログに戻る