Śruby kulowe i nakrętki precyzyjne

Budowa i działanie

Śruby kulowe (śruby toczne kulkowe) to mechanizmy zamieniające ruch obrotowy na liniowy przez kulki toczące się w śrubowym rowku między wrzecionem a nakrętką. Kulki krążą w zamkniętym obiegu przez kanał powrotny w nakrętce, eliminując ślizgowy kontakt gwintu i redukując tarcie do minimum. Sprawność mechanizmu wynosi 90–95% – zdecydowana większość momentu obrotowego zamieniana jest na siłę posuwu. Precyzyjne wykonanie wrzeciona i nakrętki zapewnia powtarzalność pozycjonowania poniżej 0,01 mm na metr długości w klasach IT3 i IT5.

Elementy zestawu

Wrzeciono śruby tocznej – hartowana i szlifowana śruba stalowa z rowkiem kulkowym o profilu łukowym, dostępna w klasach dokładności IT3 do IT7 według normy DIN 69051. Nakrętka kulkowa – element z kanałem powrotnym kulek, dostępna jako nakrętka jednostkowa z luzem lub nakrętka z wstępnym napięciem do eliminacji luzu osiowego. Łożyskowanie wrzeciona – kompletne węzły łożyskowe ZKLF, ZKLN lub BS/TAC do podparcia końców wrzeciona przy ekstremalnych prędkościach i siłach osiowych. Nakrętki blokujące i zaciski do montażu nakrętki kulkowej w saniach lub stole maszyny.

Parametry doboru

Średnica wrzeciona i skok gwintu – skok dobiera się do wymaganej prędkości posuwu i siły: mały skok daje dużą siłę przy małym momencie, duży skok daje wysoką prędkość przy wyższym momencie. Klasa dokładności – IT3 i IT5 do obrabiarek CNC wymagających dokładności pozycjonowania poniżej 0,01 mm/m, IT7 do napędów transportowych gdzie liczy się nośność, nie precyzja. Wstępne napięcie nakrętki – luz osiowy bliski zeru przy nakrętce z wstępnym napięciem, 0,005–0,020 mm przy nakrętce standardowej. Długość i sposób podparcia wrzeciona – przy długich wrzecionach kryterium ograniczającym jest prędkość krytyczna od drgań giętnych.

Producenci w ofercie DAREX

Bosch Rexroth – śruby toczne serii R1510 i R1511 w średnicach 16–80 mm i skokach 5–40 mm, klasy IT3–IT7, nakrętki jednostkowe i podwójne. HIWIN – śruby serii R, FSI i FSC w średnicach 12–100 mm z nakrętkami o różnych poziomach wstępnego napięcia. NSK – precyzyjne śruby serii BS do łożyskowania wrzecion CNC w klasach IT3 i IT5.

Zastosowanie

Osie posuwu obrabiarek CNC – frezarki, tokarki, centra obróbcze, szlifierki. Serwomechanizmy i napędy pozycjonujące. Roboty przemysłowe z napędem śrubowym. Stoły krzyżowe i suwnice precyzyjne. Maszyny pomiarowe i kontrolne. Prasy precyzyjne i urządzenia laboratoryjne wymagające dokładności pozycjonowania poniżej 0,01 mm.

Najczęściej zadawane pytania

Czym śruba toczna różni się od trapezowej?

Śruba toczna przenosi napęd przez kulki toczące się w bieżniach – sprawność 90–95%, luz osiowy bliski zeru przy nakrętce z napięciem, wysoka prędkość i długa żywotność. Śruba trapezowa przenosi napęd przez ślizgowy kontakt gwintu – sprawność 30–50%, luz osiowy większy, ale wyższa odporność na zanieczyszczenia, samoblokowanie przy pionowej osi i znacznie niższy koszt. Śruby toczne stosuje się wszędzie gdzie liczy się precyzja i sprawność energetyczna, trapezowe przy prostych napędach pomocniczych i wymaganiu samoblokowania.

Co to jest skok śruby i jak wpływa na napęd?

Skok to przemieszczenie liniowe nakrętki na jeden obrót wrzeciona. Mały skok – np. 5 mm – daje dużą siłę przy małym momencie i wysoką rozdzielczość pozycjonowania, ale ogranicza maksymalną prędkość liniową. Duży skok – np. 25–40 mm – daje wysoką prędkość przy tym samym momencie napędowym kosztem mniejszej siły i niższej rozdzielczości. Skok dobiera się do wymaganej prędkości posuwu, siły skrawania i parametrów silnika napędowego.

Jak smarować śrubę toczną?

Olejem wrzecionowym ISO VG 15–32 przez centralny układ olejowy maszyny lub smarem litowym NLGI 1 przez smarowniczkę nakrętki przy systemach bez centralnego smarowania. Olej daje niższe tarcie i lepsze chłodzenie przy wysokich prędkościach, smar jest prostszy przy niskich prędkościach i pionowej osi. Interwał smarowania przy pracy ciągłej w obrabiarce CNC typowo co 500–1000 godzin lub zgodnie z harmonogramem serwisowym maszyny. Nigdy nie stosuj smaru NLGI 2 ani grubszego – zbyt gęsty smar podnosi temperaturę nakrętki przy wysokich prędkościach wrzeciona.

Jak wymienić nakrętkę śruby tocznej bez wymiany wrzeciona?

Nakrętkę można wymienić bez wymiany wrzeciona jeśli wrzeciono nie wykazuje zużycia bieżni – wytarcia, korozji ani łuszczenia rowka kulkowego. Przed demontażem nakrętki zabezpiecz kulki taśmą lub specjalnym rękawem aby nie wypadły z kanału powrotnego przy zsuwaniu nakrętki z wrzeciona. Podaj oznaczenie śruby tocznej i nakrętki – dostarczymy pasującą nakrętkę od tego samego producenta z identycznym skokiem i klasą dokładności.

Co powoduje zwiększony błąd pozycjonowania osi liniowej?

Zwiększony błąd pozycjonowania przy niezmienionej konfiguracji maszyny wskazuje na luz osiowy w łożyskowaniu wrzeciona lub zużycie nakrętki kulkowej. Sprawdź luz osiowy wrzeciona przy zatrzymanej maszynie pchnięciem stołu ręcznie – luz wyczuwalny palcem powyżej 0,02 mm oznacza zużyte łożyska lub poluzowaną nakrętkę łożyskową wrzeciona. Wymień łożyska w zestawie i ustaw wstępne napięcie nakrętką przed oceną stanu nakrętki kulkowej. Zużyta nakrętka kulkowa objawia się także nierównomiernym oporem posuwu w różnych miejscach skoku.

Dobór i dostawa

Obsługujemy klientów z Wrocławia, Dolnego Śląska i całej Polski. Zapraszamy do kontaktu – dobór techniczny, wycena i dostawa w krótkim terminie.

Śruby toczne Bosch Rexroth, HIWIN i NSK są wymienne przy identycznych wymiarach – średnicy wrzeciona, skoku i klasie dokładności IT. Przy wymianie zachowaj klasę dokładności (IT3, IT5, IT7) – wymiana IT5 na IT7 obniża dokładność pozycjonowania osi. Nakrętki najlepiej wymieniać od tego samego producenta co wrzeciono.