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浅谈滚珠丝杠和同步带与同步带轮的选型

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浏览:- 发布日期:2018-05-07 15:50:20【

制作CNC设备时,因滚珠丝杠是可遇不可求的配件,可以说不少数量的DIY CNC设备都是根据滚珠丝杠的长度及其它参数来确定加工范围的。一旦购买到合适长度但螺距却不合适的丝杠,可以使用同步带+同步带轮进行加、减速使得理论螺距改变为设计值。当然,面对步进电机,就好比是增加细分。但问题的根本是一样的。计算时只需要考虑一种。
比如:我购买的一个滚珠丝杠,其长度,成色都很好,但螺距却是20mm,如果用这么大螺距来进行金属铣削加工,即使步进电机8细分,理论精度仍然是让人头疼的问题。另外,大螺距意味着需要更大的扭矩。步进电机的成本增加也要计划。

所以,首先提出建议,进行滚珠丝杠的选型时,第一要考虑你要加工什么材料和加工方式。比如,想进行木料板材的切割或各种材料的钻孔作业,这时需要考虑的首选参数是进给速度而不是精度。大螺距滚珠丝杠是比较适合的,螺距可以在20mm左右选型;如果进行金属铣削加工作业,细螺距的滚珠丝杠是首选。参考范围在2-5mm以内为佳,建议使用4mm螺距。这个范围内,如果采用直线导轨或光轴作为支撑方式,在各部件运行良好的情况下,一般负载重量10-30KG时,57步进电机皆可完美带动。由Z轴滑台、结构件的重量及进给产生的下压力所带来的反作用力是相当可观的;铣削加工时步进电机及滚珠丝杠对Z轴的锁定能力相当重要,直接影响到加工精度。因此Z轴滚珠丝杠建议首选2mm螺距。
还有一个参数需要适当的考虑,那就是滚珠丝杠的直径。一般直径越大,其能够承受的扭矩也越大,产生的形变越小。换句话说,在相同螺距及结构的情况下,粗的丝杠比细的丝杠好用。请参考设计成本,在价格和性能之间做出选择。
但一旦需要对滚珠丝杠进行改型时,同步带和同步带轮是首选。其一是合理功率负载的情况下精度高;其二是减震!
一般我们常见的同步带和带轮有MXL、XL、3M等型号。第一个MXL是梯形齿同步带,节距2.032mm在某些打印机里可以看到;第二个是梯形齿同步带,节距5.08mm;3M型号是圆弧齿同步带,节距3mm;还有一些是T型齿同步带,这个型号就不考虑了
请看这个选型图:

考虑到尽量使用小节距负载大功率,以及更优良的传输特性等因素,推荐使用3M圆弧齿型同步带,宽度10mm左右为宜
同步带的型号表示:
比如一条3M的同步带,有135个齿(节线长135*3=405mm),宽度为10mm。表示方式是这样:405-3M-10
同步带轮的型号表示:
比如一个3M的同步带轮,有100个齿,齿净宽11mm(净宽是指不包含档边,台阶等的宽度),有档边有台阶,表示方式是这样:100-3M-11-BF
同步带轮的减速比请考虑整数且能被任何数除尽的数比如2、4、5等
一个20齿的同步带轮和一个100齿的同步带轮可以组成的减速比为1:5。
减速比不宜过大,齿越多,同步轮的直径越大,其质量就越大!转动惯性也就越大。直接影响到精度
一般如必须采用大减速比,可以考虑多级减速或在大齿盘面上制作减重孔。
需要指出的是,使用同步带和带轮来减速、加速我个人并不推荐。原因是同步带轮并不便宜。做一套3M20齿和100齿的同步轮的价格可以再买一条不错的滚珠丝杠了。
所以在第一步选择滚珠丝杠的时候务必仔细再仔细考虑,我究竟需要加工什么?如何加工?然后再根据成色和价格因素确定合适的滚珠丝杠。

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