摘要:1898年人们首次尝试将钢珠置入螺帽及螺杆之间以滚动摩擦取代滑动摩擦,来改善其定位不佳及易损害的情况。1940年更将滚珠螺杆置于在汽车转向装置上,更为滚珠螺杆的应用上的巨大革命,并逐渐取代传统艾克姆螺杆(ACME)。直到近年来,滚珠螺杆已成为产业界使用最广的零
1898年人们首次尝试将钢珠置入螺帽及螺杆之间以滚动摩擦取代滑动摩擦,来改善其定位不佳及易损害的情况。1940年更将滚珠螺杆置于在汽车转向装置上,更为滚珠螺杆的应用上的巨大革命,并逐渐取代传统艾克姆螺杆(ACME)。直到近年来,滚珠螺杆已成为产业界使用最广的零组件之一。那么除了我们熟悉得滚珠丝杠螺杆,其实还其他类型的丝杠螺杆也应用于机械设备中。
1.滑动丝杠螺杆滑动丝杠螺杆的牙型多为梯形。这种牙型比三角形牙酬具有效果高,传动性能好,精度高,加工方便等优点。
2.滚动丝杠螺杆滚珠丝杠螺杆和滚柱丝杠螺杆两大类,滚珠丝杠螺杆具有摩擦力小,传动效率高,精度也高,因而比较常用,但是其加工工艺比较复杂。
3.静压丝杠螺杆静压丝杠螺杆中静压油腔位于螺母上。静压油膜位于静压螺母和精密丝杠螺杆之间,静压螺母和丝杠螺杆本身并不接触,因此没有磨损。静压丝杠螺杆的摩擦力和速度成正比,低速时几乎为零。静压丝杠螺杆极佳的减震性能完全消除了滚珠丝杠螺杆具有的震动和噪声。静压丝杠螺杆可调整为在任何一个方向的轴向载荷、最大速度、刚度水平。
随着科技的迅猛进步和人工智能领域的不断扩展,人形机器人在医疗、服务业等多个行业中的应用日益广泛,逐步成为工业领域的新宠。为了推动这一行业的深入发展,各地政府相继推出了一系列政策,以增强对人形机器人及其核心部件的支持。在众多人形机器人部件中,行星滚柱丝杠作为关键的精密传动部件,占据着重要地位,例如特斯拉的Optimus人形机器人在其直线关节中就使用了14个行星滚柱丝杠。
特斯拉的Optimus机器人全身总共拥有28个自由度,其中包括14个旋转自由度和14个线性自由度。在Optimus-Gen2型号中,机器人在脖颈处增加了2个自由度,使得全身自由度总数达到30个。在手动灵活性方面,Optimus的灵巧手具有6个主动自由度和5个被动自由度,而Optimus-Gen2则增加到了11个主动自由度。此外,埃隆·马斯克还透露,Optimus的双手将在今年晚些时候升级,届时将拥有22个自由度。
Optimus灵巧手目前具备6个主动自由度和5个被动自由度。在Optimus-Gen2型号中,手部的主动自由度增加到了11个,并且在每个手指的指尖处增加了触控式传感器,以提升手部的感知能力。未来,埃隆·马斯克表示Optimus的双手将在今年晚些时候进行升级,届时手部自由度将提升至22个,这将进一步增强机器人的灵活性和操作能力。
丝杠是一种能够实现旋转运动与直线运动相互转换的机械传动元件,广泛应用于工具机械和精密机械中。它主要由丝杆和螺母两部分组成,其核心功能是将旋转运动转化为线性运动,或者将扭矩转换为轴向的往复力。
丝杠的工作原理基于螺纹的螺旋形状。当丝杆作为主动件旋转时,螺母会跟随丝杆的旋转按照其导程(即螺纹的螺距)进行直线运动,从而带动与之连接的工件做直线运动。丝杆旋转的角度与螺母直线移动的距离成正比,这个比例由丝杆的导程决定。反过来,如果螺母是主动移动的,它也能够驱动丝杆旋转,从而将直线运动转换为旋转运动。
丝杠根据其工作原理和结构特点,可以分为多种类型,常见的分类包括:
1.普通螺纹丝杠:使用普通的三角形螺纹,传动效率较低,但制造简单,成本较低。
2.梯形螺纹丝杠:具有梯形螺纹,传动效率较普通螺纹丝杠高,自锁性能好,常用于低速、大扭矩的场合。
3.滚珠丝杠:使用滚珠来减少摩擦,具有高传动效率、高精度和可逆性,适用于高速、高精度要求的场合。
4.行星滚柱丝杠:采用行星滚柱结构,具有较高的传动效率和精度,常用于高负载和高精度定位的场合。
滚珠丝杆和滑动丝杆是机械设备中最常见的两种丝杆,对于刚接触丝杆的用户来说,可能分不出两则的区别:
滚珠丝杆用于精密传动,效率高,传动灵活,而且精度保持性也好;而滑动丝杆的精度与效率就要比滚珠丝杆差一点,而且滑动丝杆的发热量也比较大(长时间用时需冷却),从而寿命短。
滚珠丝杆和滑动丝杆的优缺点:
滚珠丝杆优点:高效率、高精度、高速;
滚珠丝杆缺点:对使用环境要求高、价格高;
滑动丝杆优点:价格低、自锁(部分);
滑动丝杆缺点:低效率、低精度、低速;
滚珠丝杆和滑动丝杆的传动效率:
1、滚珠丝杆的传动效率大约在90%-99%之间。
2、滑动丝杆的传动效率大约是25%-50%之间。
3、驱动同样大的负载使用滚珠丝杆,可以更高的应用传动效率,能耗低、精度更高。
滚珠丝杆和滑动丝杆的精度区别:
滚珠丝杆的精度是滑动丝杆远远不能及的。因此在高精度要求的检测仪器上面只能安装滚珠丝杆。
滚珠丝杆与滑动丝杆在应用上的区别:
滚珠丝杆大多数用在数控机床、定位工作台等需要精密定位传动的场合,多配合伺服马达与步进马达使用;
滑动丝杆一般情况下仅用于传递力、没有较高定位要求且不长时间连续使用的场合。
每种类型的丝杠都有其特定的应用领域和特点,选择时需要根据实际的工作条件和性能要求来确定。
(1)滑动丝杠是最普通的丝杠机械,牙型多为梯形,又称梯形螺纹丝杠。它没有滚动体,靠滑动摩擦传递推力,结构简单,制造方便,具有自锁性,在机床上应用广泛。它连续工作发热严重,传动效率较低(30-50%)。
(2)按照滚动体的不同,滚动丝杠可进一步划分为滚珠丝杠和行星滚柱丝杠两类,下文将重点讲述这两类丝杠。
(3)静压丝杠需要增加一套供油/气系统,通过在螺母和螺杆之间形成一层流体膜来实现无接触或近乎无接触的运动,大幅减少了摩擦和磨损,可以达到极高的定位精度,但其工艺复杂,加工非常困难,成本较高,应用较少。
滚珠丝杠是一种用于精密传动的机械元件,其主要特点是利用点接触滚动摩擦,相比传统的滑动丝杠,滚珠丝杠具有更小的摩擦力、更高的传动效率和精度。
滚珠丝杠的结构主要由三部分组成:滚珠丝杠、滚珠螺母和滚珠。滚珠丝杠轴作为螺母运动的导向轴,其表面有螺纹,滚珠在螺纹槽内进行运动。滚珠螺母则由预压片、反向器、防尘器等部件构成,它是直线运动的移动体,负责驱动滚珠循环机制。螺母的端部密封件用于封装润滑零件,防止异物进入,从而保护滚珠丝杠的正常工作。
滚珠是维持整个滚珠丝杠系统运转的关键媒介,它通过低摩擦系数实现高效传动。根据滚珠的循环方式,滚珠丝杠可以分为内循环和外循环两种类型。内循环滚珠丝杠的滚珠在循环过程中不离开丝杠,而外循环滚珠丝杠的滚珠在循环过程中会离开丝杠。这两种循环方式各有特点,适用于不同的应用场景和要求。
滚珠丝杠的内循环和外循环两种形式确实分别适应不同的应用场景和要求。
外循环滚珠丝杠的特点在于其滚珠在完成循环后,会通过螺母外表面的螺旋槽或插管返回螺母并重新进入循环。这种结构的滚珠丝杠工艺相对简单,制造和维护都比较容易。由于外循环结构通常具有较大的径向尺寸,因此能够承受较大的负载,适合用于高承载传动系统,例如重型机械和一些工业自动化设备。
内循环滚珠丝杠的滚珠则在螺母内部循环,通过反向器实现滚珠的单一封闭式循环。这种滚珠丝杠的工艺较为复杂,径向结构更为紧凑,因此具有更高的运动效率和定位精度。它适用于对精度和效率有较高要求的中低速场景,如机床、汽车和飞机部件的运动控制等。
总结来说,外循环滚珠丝杠更适合对径向尺寸和负载要求较高的场景,而内循环滚珠丝杠则更适合对运动精度和效率有较高要求的场景。根据不同的使用需求和环境条件,选择合适的滚珠丝杠类型是保证机械传动系统性能的关键。
丝杠作为精密机械部件,其生产过程中的技术壁垒主要体现在原材料、工艺流程以及生产设备三大方面。
1.原材料:特种金属材料的关键作用
材料是丝杠制备的基础,丝杠对原材料有着严格要求。丝杠在反复运动过程中会受到连续振动、冲击和摩擦,虽然普通金属材料在某些应用场景下可以满足需求,但为了达到更高的性能标准,通常需要采用特种金属材料来进行制备。丝杠根据不同工作环境、精度、负载等要求,所采用的材料存在区别,常见材料包括渗碳钢、硬化不锈钢、非合金(碳素)结构钢(如45、50钢)、低合金工具钢、轴承钢等。稀有元素Cr/Mo的元素配比及加工工艺等因素影响材料的稳定性、熔点和刚度等性能。
原材料质量欠佳和后续热加工工艺不当是国内丝杠较进口丝杠性能存在差距的原因之一。国外丝杠与国产丝杠均采用加入了Mo元素的优质合金结构钢,但国产Cr/Mo钢滚珠丝杠的性能与国外进口丝杠仍存在一定的差距。根据《国产Cr/Mo钢滚珠丝杠与国外同类产品的质量分析》,国产丝杠存在的带状偏析组织是造成其使用性能不佳的重要原因。带状组织具有显著的方向性,是脆弱的部位,容易造成在变形过程中的应力集中,甚至出现裂纹;带状组织还会降低钢的力学性能、切削性能和淬透性,使零件淬火变形倾向增大,强韧性降低。
2.工艺流程:复杂且需长期积累的加工环节
工艺经验在机械部件制造中是无形但十分重要的部分。由于丝杠的加工流程冗长而复杂,原材料的配方、热处理的温湿度、机床的参数调整等诸多因素均会对最终丝杠的性能造成影响,丝杠制造厂商需要较长时间的积累才能掌握全部工艺,并在应用和反馈中不断迭代和优化。从全球来看,目前海外高端丝杠的领先企业均有悠久的历史和长期的积累。
丝杠轴的加工技术分为冷轧和研磨两种。冷轧法的退火工艺和研磨法的螺纹切割为加工难点。冷轧效率高、精度低,螺纹一次成型,无需后续的切削加工,可以批量制造,成本较低,通常精度等级在C9至C5。研磨效率低、精度高,首先通过切削加工形成粗螺纹,然后通过精密研磨工艺提高螺纹的精度,工艺复杂,交货期较长,成本较高,市面上可实现C9至C0的精度跨度。
此外,在工艺流程中,热处理也是核心要素,热处理可以改善丝杠的材料性能、切割性能等。热处理工艺参数不到位会导致热处理结果变差,具体表现为温度控制不准确、保温时间不足等问题。例如,某国产丝杠在热处理过程中,由于温度控制不准确,导致材料硬度不均匀,进而影响了丝杠的使用寿命。
3.生产设备:多种设备制约丝杠生产
除了复杂的工艺流程,生产设备也是决定丝杠性能的重要因素。设备决定丝杠的加工精度和效率,磨床是丝杠加工的核心技术壁垒,其精度直接决定丝杠精度。磨床通过其高度精密的磨削技术,能够确保丝杠具有一致的螺纹形状和尺寸,从而提供可靠的性能和稳定的运动控制。磨床的精度直接影响着丝杠的轴向精度、径向精度以及整体的运动平稳性。精准的磨床工艺能够确保丝杠的每个螺纹都具有高度一致的规格,防止误差和振动,从而提高了系统的可靠性和工作精度,因而磨床其高精度的加工能力直接决定了丝杠最终的性能和质量。
国内制造高精度磨床的厂家较少,且在精度、稳定性等方面和世界顶尖设备有差距,根据GGII,目前国产磨床可以满足C3-C4精度的中端丝杠加工,但批量加工高端丝杠(C0-C2)时,存在出品不稳定现象。而进口设备非常昂贵且交期较长,日本三井的高精度螺纹磨床价格超过1000万元。除了磨床,国内旋风铣设备基本依赖进口,热处理设备、校直设备与进口相比仍有较大差距,基本依赖进口。
除了上述技术壁垒外,国产丝杠在国际市场上的竞争力还受到政策支持、市场需求等因素的影响。政府在研发资金、税收优惠等方面的政策支持,以及市场需求的变化,都是影响国产丝杠发展的重要因素。
丝杠技术的三大核心壁垒——原材料、工艺流程及生产设备,共同构成了这一精密机械部件生产的高门槛。要突破这些壁垒,需要制造商在技术研发、工艺积累及设备投入等方面持续努力,以提升国产丝杠的竞争力与市场份额。
1.精度等级划分标准
1.1.1各标准精度等级概况滚珠丝杠作为机械传动中的重要组件,其精度是衡量性能的关键指标之一。高精度的滚珠丝杠能够确保更精确的定位和重复定位能力,从而满足各种精密机械系统的需求。根据ISO(International Organizationfor Standardization国际标准化组织)、DIN(Deutsche Industrie Norm德国工业标准)以及JIS(Japanese Industrial Standards日本工业标准)规定,行星滚柱丝杠和滚珠丝杠的精度等级划分大致相同,主要都是通过丝杠任意300mm长度的导程误差(V_300)分类。
ISO标准:将精度等级划分为C0、C1、C3、C5、C7、C10,其中C0为最高精度等级,C10为最低。
DIN标准:与ISO类似,但去除了C0等级,因此精度等级划分为C1、C3、C5、C7、C10。
部分欧美企业:采用字母G区分精度等级,但含义与ISO的等级一一对应。
国内标准:将滚珠丝杠的精度等级分为7类(P1、P2、P3、P4、P5、T7、T10),1-10精度依次递减,即数字越小代表精度越高。
1.1.2各等级导程误差范围为了更直观地展示不同标准之间的差异,以下列出各个标准的具体等级及其对应的导程误差范围:
|标准|精度等级|导程误差(V_300)|
|------|||
|ISO|C0|±0.005|
|ISO|C1|±0.010|
|ISO|C3|±0.020|
|ISO|C5|±0.040|
|ISO|C7|±0.080|
|ISO|C10|±0.160|
|DIN|C1|±0.010|
|DIN|C3|±0.020|
|DIN|C5|±0.040|
|DIN|C7|±0.080|
|DIN|C10|±0.160|
|国内|P1|±0.005|
|国内|P2|±0.010|
|国内|P3|±0.020|
|国内|P4|±0.040|
|国内|P5|±0.080|
|国内|T7|±0.100|
|国内|T10|±0.200|
2.制作方式与精度关系
2.1制作方式对精度的影响滚珠丝杠的制作方式对其精度有直接影响。普通机械大多采用轧制的制作方式,对应C7和C10精度等级;在对精度要求较高的应用场景中,常采用磨制的方式,对应精度区间为C0-C5。
2.2轧制与磨制方式的优缺点对比
轧制方式:
优点:成本较低,生产效率高。
缺点:精度相对较低,适用于对精度要求不高的应用场景。
磨制方式:
优点:精度高,能够满足高精度应用场景的需求。
缺点:成本较高,生产周期较长。
3.不同应用场景下的精度要求
3.1精度要求低的应用场景3.1.1应用场景概述智能家居、电动工具、汽车等消费类工具对丝杠的精度要求较低,目前主要使用梯形丝杠和中低端滚珠丝杠。其中,汽车动力转向器、线性制动器精度要求C6-C8、C5-C8。3.1.2具体实例例如,智能家居中的智能窗帘控制系统通常使用C7或C10精度等级的滚珠丝杠,以满足基本的定位需求。
3.2精度要求适中的应用场景3.2.1应用场景概述工业机械设备对精度有一定要求,通用机械或普通数控机械属于此类。这类机械对精度有一定要求,但不如高精度数控机械那么严格。通常选择C7(任意300行程内定位误差±0.05)或以下等级的滚珠丝杠。3.2.2具体实例例如,一些普通的数控机床用于加工精度要求不是特别高的零件时,使用C7精度等级的滚珠丝杠就能满足基本的加工需求。
3.3精度要求高的应用场景3.3.1应用场景概述不同类型的高精度设备对精度要求不同。高精度数控机械选C5(±0.018)以上C3(±0.008)以下,光学或检测机械选C3以上,机器人机械手臂(精密级)精度要求在C1-C4级,机床高精度磨床要求在C0-C2级。3.3.2具体实例例如,高精度数控机床中的主轴驱动系统通常使用C3或C5精度等级的滚珠丝杠,以确保加工精度;光学显微镜的调焦装置通常使用C3以上精度等级的滚珠丝杠,以保证调焦的准确性;精密级机器人机械手臂的关节部位通常使用C1-C4级精度的滚珠丝杠,以确保手臂运动的准确性和稳定性;高精度磨床的工作台传动系统通常使用C0-C2级精度的滚珠丝杠,以保证加工件的高精度要求。
3.4精度等级选择方法选择合适的滚珠丝杠精度等级时,应考虑以下几个因素:
应用场景的具体需求:根据机械系统的实际工作环境和精度要求,选择合适的精度等级。
成本预算:高精度的滚珠丝杠成本较高,需要根据项目预算进行合理选择。
维护和使用寿命:高精度的滚珠丝杠通常具有更好的耐用性和更长的使用寿命,但也需要更高的维护成本。
滚珠丝杠的精度等级划分标准多样且复杂,但不同等级对应着不同的应用场景和需求。在选择滚珠丝杠时,应根据具体的应用场景和精度要求来选择合适的精度等级和制作方式,以确保机械系统的性能和稳定性。
在各类减速齿轮箱塑胶齿轮的应用上,苏州维本工程塑料Wintone Z33耐磨静音齿轮专用工程塑料,可以帮助您解决以下问题:
1.POM和PA66齿轮噪音比较大,耐磨耐疲劳性不够的问题,POM齿轮易断齿的问题。
2.PA12和TPEE齿轮,太软扭矩太小,耐磨性不够,在60摄氏度以上时,扭力下降比较快。
3.POM和PA66齿轮的耐腐蚀性不够,POM齿轮和注塑功能件易磨损粉屑化的问题。
4.尼龙46齿轮的降噪性不够,尺寸受水份影响比较大。
Z33材料作为一款强韧耐磨型工程塑料,在齿轮应用上最显著的特点是:耐磨、静音、耐腐蚀、强韧且不受水份影响。Z33材料的典型成功应用为:微小型减速齿轮箱、电动推杆、汽车转向系统EPS齿轮、按摩器齿轮、汽油机凸轮、电助力自行车中置电机齿轮、电动剃须刀等等传动齿轮。
行星滚柱丝杠因其高效的传动性能和紧凑的体积优势,在工业界尤其是人形机器人领域扮演着关键角色。这种丝杠的起源可以追溯到1942年,当时瑞典发明家卡尔·布朗·斯特兰德格伦(CarlBrunoStrandgren)申请了第一个循环式滚柱丝杠的专利。
尽管行星滚柱丝杠在早期由于其结构复杂、加工难度大和成本较高而未得到广泛应用,但从20世纪70年代开始,随着武器装备技术的进步以及石油、化工、数控机床等行业对大推力、高精度、高效率、长寿命的需求不断增长,行星滚柱丝杠开始进入快速发展阶段。
行星滚柱丝杠的独特设计使其能够在较小的体积内提供高扭矩和低摩擦,这对于空间有限且对性能要求严格的机器人应用来说尤为重要。随着制造技术的进步和成本的降低,行星滚柱丝杠的应用范围逐渐扩大,不仅限于工业领域,还扩展到了人形机器人等新兴领域。
行星滚柱丝杠是一种高效的机械传动装置,它通过丝杆和行星滚柱的旋转来带动螺母做直线运动。其结构与滚珠丝杠相似,但滚动元件使用的是行星滚柱而不是滚珠。行星滚柱丝杠的主要组成部分包括丝杠、行星滚柱、保持架、内齿轮和螺母等。
行星滚柱丝杠的结构和工作原理是基于丝杆和滚柱的旋转来带动螺母做直线运动。它的结构类似于滚珠丝杠,包括丝杠、行星滚柱、保持架、内齿轮和螺母等部分,但滚动元件是行星滚柱,而不是滚珠丝杠中的滚珠。
滚柱通过保持架均匀分布在丝杠和螺母之间,保持架与螺母在轴向方向上相对固定,以防止滚柱相对于螺母发生轴向窜动。此外,滚柱的两边加工有直齿轮,以避免滚柱相对于螺母的滑动,防止零件偏斜现象的发生。
当丝杠旋转时,滚柱通过与丝杠之间的螺纹啮合,一方面沿着丝杠轴线方向作直线运动,另一方面在丝杠和螺母之间作行星运动。螺母通过保持架与滚柱之间无相对轴向位移,因此螺母与滚柱保持着相同的轴向移动速度。
行星滚柱丝杠通过滚柱之间的啮合产生线接触滚动摩擦,这大幅增加了丝杠传动过程中的接触面和受力面。与传统的滚珠丝杠相比,行星滚柱丝杠在传动效率损失不大的情况下,同时具备了高转速、高载荷、高刚度、高范围导程的特点,以及更小的体积、更低的噪音和更方便的维护拆卸特性。这些优点使得行星滚柱丝杠在精密传动领域,尤其是在对性能和空间有限制的应用中,成为一个非常有吸引力的选择。
行星滚柱丝杠根据其结构组成和运动关系的不同,可以分为以下五种类型:
1)标准式行星滚柱丝杠:也称为非循环滚柱丝杠,其特点是丝杠作为动力输入端,仅绕自身轴线转动;螺母与负载连接,仅沿自身轴线移动;滚柱在丝杠的作用下在螺母和丝杠之间做行星运动和轴向移动;内齿圈固定在螺母上,滚柱的端齿与内齿圈啮合,确保滚柱在螺母上滚动,且与螺母的相对轴向位移为零,一起沿轴向移动。
2)反向式行星滚柱丝杠:螺母和螺钉的功能相反,结构更为紧凑,适用于小行程和需要一体化设计的场景。其工作原理与标准滚柱丝杠相同,但螺母和螺钉的功能相对于滚柱是反的。滚子在螺母内轴向移动,螺母被拉长以允许传动轴的全行程,可以实现较高的额定负载,空间利用率高,但行程受螺母螺纹长度的限制。特斯拉的Optimus机器人使用的就是反向式行星滚柱丝杠。
3)循环式行星滚柱丝杠:适用于高精度、中低速运行的工作场景。循环式滚柱丝杠的滚柱在螺母内轴向移动,并在绕丝杠旋转一圈后返回原位。这种设计可以实现很高的定位精度、分辨率和负载力。
4)差动式行星滚柱丝杠:具有差动运动特点,导程较小,适用于传动较大、负载较高的工作场景。差动式滚柱丝杠采用分段环槽结构,可以实现比一般行星滚柱丝杠更小的导程和更大的减速比,结构紧凑,使得机电作动器具有更高的功率体积比和功率质量比。
5)轴承环式行星滚柱丝杠:结构复杂,制造成本较高,适用于承载能力要求极高的工作场景。这种丝杠增加了滚子轴承、端盖、壳体等部件,具有很高的承载能力,在高负载情况下能显著减少磨损率,但由于结构复杂,制造成本较高。
反向式行星滚柱丝杠与标准式行星滚柱丝杠的主要区别在于它们的动力输入和输出构件的角色互换。在标准式中,丝杠是动力输入端,绕自身轴线转动,而螺母是执行部件,沿轴向移动。而在反向式中,螺母作为动力输入构件,绕自身轴线旋转,丝杠作为执行部件,沿轴向移动。
在反向式行星滚柱丝杠中,丝杠的两端增加了齿轮,这些齿轮替代了内齿圈与滚柱端齿啮合,确保滚柱在丝杠上滚动,且滚柱与丝杠之间没有相对轴向位移,它们一起沿轴向移动。这种设计使得反向式行星滚柱丝杠的螺母成为主动件,丝杠成为输出构件,主要用于中小负载、小行程和高速的应用场景。
反向式行星滚柱丝杠的最大优势在于可以将螺母作为电机转子,实现电机和丝杠的一体化设计,形成结构紧凑的一体式机电作动器。然而,这种设计也带来了额外的工程挑战,特别是在螺母内螺纹加工方面。由于反转式的螺母长度远远高于普通式,因此在如此高长度的螺母内加工螺纹是一个难点,需要精密的机械加工技术和高质量的控制。
滚柱丝杠相较于滚珠丝杠,在承载能力、体积和寿命方面具有显著优势。通常情况下,行星滚柱丝杠副的轴向刚度大约是滚珠丝杠副的50%。
在体积方面,行星滚柱丝杠在提供相同负载的情况下,体积更小,这有助于减小机械设备的总体尺寸,使得设计更为紧凑。在相同的高载荷条件下,行星滚柱丝杠的体积比滚珠丝杠小约1/3的空间。
此外,滚柱丝杠的寿命较长。根据赫兹压力定律,行星滚柱丝杠的寿命可达到滚珠丝杠的15倍,这意味着在相同工况下,行星滚柱丝杠的维护周期更长,可靠性更高。
行星滚柱丝杠在性能上确实优于滚珠丝杠。滚珠丝杠的载荷传递元件是滚珠,采用点接触方式,而行星滚柱丝杠的载荷传递元件是螺纹滚柱,采用线接触方式。因此,行星滚柱丝杠具有更高的负载能力、耐冲击性、更小的体积和更高的速度等优点,已经在航空航天、武器装备、核动力等全球高精尖领域得到应用,并且在机床、精密机器人、汽车ABS系统、石油化工等民用场景下也有广泛的应用需求。
行星滚柱丝杠的优势主要体现在以下几个方面:
1.承载能力及寿命更强:由于行星滚柱丝杠采用线接触,与滚珠丝杠的点接触相比,能够在相同条件下提供更高的承载能力。此外,行星滚柱丝杠的设计提供了更高的刚度,同时保持了良好的抗冲击性能。根据赫兹压力定律,行星滚柱丝杠的寿命可达到滚珠丝杠的15倍,这意味着在相同工况下,行星滚柱丝杠的维护周期更长,可靠性更高。
2.导程和节距灵活,体积小,节省空间:行星滚柱丝杠可以设计出更小的导程,且导程可以是整数或小数,提供更精细的控制。在提供相同负载的情况下,行星滚柱丝杠的体积更小,有助于减少机械设备的总体尺寸,使得设计更为紧凑。
3.速度和加速度更高:由于滚柱的非循环式设计,行星滚柱丝杠可以实现更高的旋转速度和加速度,这对于需要快速响应的系统非常重要。行星滚柱丝杠可以达到更高的线速度(最高2000mm/s)和输入旋转转速(可达5000rpm或更高),满足高速运行的需求。
尽管行星滚柱丝杠具有上述优势,但它们的制造成本通常也更高,并且技术壁垒较滚珠丝杠更大。因此,在选择使用行星滚柱丝杠还是滚珠丝杠时,需要根据具体的应用需求、成本预算和维护能力进行综合考量。
行星滚柱丝杠是一种高精度的机械传动装置,它能够将旋转运动转换为直线运动,或者反之。这种装置以其高效率、高刚性、高精度和长寿命等特性,在工业自动化、精密机械、航空航天、医疗器械等多个领域发挥着重要作用。
在工业自动化领域,例如某大型汽车生产企业的自动化生产线中,采用行星滚柱丝杠来精确控制机械臂的运动。由于行星滚柱丝杠的高精度特性,机械臂的定位精度可达到±0.01mm,相比传统丝杠提高了近10倍,大大提高了汽车零部件的装配精度和生产效率,同时降低了因装配误差导致的废品率,带来了显著的经济效益。
结构设计壁垒行星滚柱丝杠副的服役性能取决于其螺纹牙齿形及行星齿轮的设计。丝杠设计对厂商的研发能力要求较高,因为行星滚柱丝杠副的传动性能与丝杠-滚柱、滚柱-螺母间啮合点位置及轴向间隙大小密切相关,而这些因素又取决于螺纹牙形。根据相关国际标准ISO10442(机械传动-滚珠丝杠-验收条件和验收试验)中的规定,丝杠副的轴向间隙应控制在一定范围内,以确保传动精度。为加工出高精度、性能优越的行星滚柱丝杠副,需要根据啮合传动原理并考虑丝杠副啮合特性来设计出合理的螺纹副及齿轮副结构参数。例如,在某航空航天项目中,要求行星滚柱丝杠的轴向间隙控制在±0.005mm以内,这就对螺纹副及齿轮副结构参数的设计提出了极高的要求。
行星滚柱丝杠作为一种精密的传动机构,其滚柱部分的设计至关重要,尤其是螺纹和端部齿轮的参数匹配与建模。在运行过程中,螺纹啮合和齿轮啮合同时作用,使得设计变得复杂而精细。
螺纹啮合与齿轮啮合的参数匹配
螺纹参数设计是行星滚柱丝杠的重要基础,其中螺距、牙型角和螺纹升角直接影响传动效率和耐磨性。齿轮参数设计需考虑模数、齿数、压力角和螺旋角的匹配,保证了传动的平稳性和高精度。此外,通过先进的三维建模(如SolidWorks、NX)和仿真分析(如ANSYS、ABAQUS),可优化参数并预测不同工况下的性能表现,为实际设计提供有力支持。
螺纹牙型参数对载荷分布的影响
螺纹牙型设计对载荷分布的均匀性和承载能力至关重要。牙型高度与宽度需在耐磨性和摩擦阻力之间取得平衡,最优设计可通过公式与数据分析确定。牙型曲线的优化则需满足强度准则和接触屈服准则,以避免塑性变形和断裂。通过有限元分析,设计人员可评估螺纹牙根部的应力分布,并依据计算结果调整牙型参数,如改变牙型曲线或几何尺寸,确保设计满足使用要求。
设计注意事项:
在设计行星滚柱丝杠时,材料、制造工艺和润滑冷却是关键要素。材料选择应兼顾强度和耐磨性,不锈钢适合防腐场景,合金钢如40Cr则更耐磨但需防锈处理。精密制造工艺(如磨削和珩磨)可提高零件精度和表面质量,进而增强传动稳定性和寿命。合理的润滑与冷却措施不仅能减少摩擦,还能有效控制温度,提高整体性能和寿命。
行星滚柱丝杠螺纹牙型设计的关键要点包括:螺纹部分的螺距与牙型角要合理选择,如根据具体的传动效率和耐磨性要求确定合适的数值;螺纹升角需优化以减小摩擦;齿轮参数的模数、齿数、压力角和螺旋角要相互匹配,确保传动的平稳性、精度和效率;螺纹牙型高度和宽度要综合考虑承载能力和耐磨性,通过公式和图表辅助设计;牙型曲线要满足强度准则和接触屈服准则,可采用合适的计算方法进行验证;材料要根据应用场景选择合适的高强度、高耐磨性材料;制造工艺要精密,如采用精密磨削、珩磨等;并且要重视润滑与冷却措施。通过综合考虑这些关键要点,可以制造出高性能、长寿命的行星滚柱丝杠产品。
行星滚柱丝杠螺纹牙型的设计是一个复杂而精细的过程,需要综合考虑螺纹啮合与齿轮啮合的参数匹配、螺纹牙型参数对载荷分布的影响以及螺纹牙强度准则与接触屈服准则等多个方面。通过科学的设计方法和先进的制造技术,可以制造出高性能、长寿命的行星滚柱丝杠产品。
工件材料壁垒
高品质的合金钢是制造行星滚柱丝杠的理想材料,例如42CrMo合金钢,其屈服强度可达到930MPa,抗拉强度达到1080MPa,硬度为217HB,这种性能参数能够提供更好的强度和耐磨性,从而保证丝杠的精度和寿命。然而,高品质合金钢的选择和采购也面临一定的壁垒,如材料成本、供应链稳定性等。在国际上,对于行星滚柱丝杠的工件材料选择,ASTM(美国材料与试验协会)也有相应的标准规范,例如对材料的化学成分、杂质含量等都有明确要求。从成本效益方面来看,42CrMo合金钢的成本相对较高,相比普通碳钢材料,其价格约为普通碳钢的3-5倍。而且,其供应市场主要集中在少数几个大型钢铁企业,供应链稳定性较差,一旦供应出现问题,将影响行星滚柱丝杠的生产进度。
行星滚柱丝杠工件材料的要求与选材现状
行星滚柱丝杠副工作时,丝杠、滚柱和螺母的螺纹滚道要承受连续、周期性且频繁的振动、冲击与摩擦,这会使丝杠副温度上升,转速和承载提高时温升更明显,进而引发滚道磨损、蠕变松弛、热变形、疲劳和屈服等问题。所以,要选择硬度高、耐磨性强、抗疲劳性强、承载力高、温度适应性好、切削性能和经济性佳的材料。
国外行星滚柱丝杠的材料选择
国外行星滚柱丝杠材料多为合金结构钢。以Ewellix官网信息为例,其标准丝杠轴主要由预处理过的50CrMo4(或42CrMo4)制成,经感应表面硬化;螺母和滚柱采用全面硬化的100Cr6轴承钢。合金结构钢微观结构使其具备优良的淬透性和强度,调质后疲劳极限高、抗多次冲击能力强,低温冲击韧性佳。合金结构钢性能优越,但成本相对较高,适合高端应用。
国内行星滚柱丝杠的材料选择
国内行星滚柱丝杠主要选用马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢。马氏体不锈钢淬性好,通过淬火、回火等热处理可强化,能获得较高硬度、强度和耐磨性,不过在韧性和耐蚀性方面存在不足。在实际应用中,马氏体不锈钢在高温环境下可能出现脆化,可通过添加微量元素或改进热处理工艺解决。奥氏体不锈钢塑性好、耐腐蚀、抗氧化且焊接性能优良,但强度相比其他钢材低,这限制了其在高承载、高转速环境下的应用效果,不过其成本较低,适合中低端市场。
行星滚柱丝杠的材料选择需根据具体应用场景和工作条件权衡。国外合金结构钢因综合性能优异成为主流,国内马氏体不锈钢和奥氏体不锈钢因各自特性得到广泛应用,未来选材会更趋多元化和精细化。
表面热处理壁垒
行星滚柱丝杠的表面热处理是提高其耐磨性和使用寿命的关键步骤。丝杠、螺母和滚柱等部件需要经过不同的热处理工艺,如感应淬火、渗碳淬火和调质处理等。以感应淬火为例,淬火温度通常在850-950°C之间,淬火时间根据部件的尺寸和要求不同,大约在10-30秒之间,然后进行回火处理,回火温度在150-250°C之间。
然而,热处理过程中容易产生变形和裂纹等缺陷,对加工精度和工件性能造成不利影响。根据相关国家标准GB/T16923-2008(钢件的正火与退火)和GB/T16924-2008(钢件的淬火与回火),对热处理过程中的温度控制、加热速度、冷却速度等都有严格的规范要求。但在实际生产中,由于各种因素的影响,如设备精度、操作工艺等,要完全达到这些标准并不容易。例如,在某精密机械制造企业中,由于热处理工艺控制不当,导致行星滚柱丝杠的滚柱出现了裂纹,使得废品率增加了约10%,增加了制造成本。
表面热处理作为提升材料性能的关键工艺,在行星滚柱丝杠等精密机械部件的制造中扮演着至关重要的角色。分为预备热处理和最终热处理两大类。预备热处理可以改善丝杠切削性能、消除残余应力;最终热处理可以提高螺纹的表面硬度及耐磨性。由于技术设备落后、热处理工艺参数选择不当等原因,导致热处理质量较差、热处理后变形较大,行星滚柱丝杠副的主要损坏形式是接触疲劳磨损,不当的热处理工艺会使得其寿命降低。
数据来源:《精密行星滚柱丝杠副工艺制造与传动性能研究》
技术壁垒
表面热处理技术复杂性高,包括感应淬火、渗碳淬火等工艺,每种工艺对参数的精确控制要求极高,操作人员需具备专业技能和丰富经验。同时,设备需达到高精度标准,以确保温度分布和加热区域的均匀性,避免出现裂纹或变形。此外,不同材料的热处理特性差异显著,需要针对具体材料优化工艺流程,新材料的研发和适应性测试也极具挑战性。
质量控制壁垒
热处理过程中,控制变形和裂纹至关重要。通过先进测量工具和调整工艺参数,可以减少变形;采用预热、缓冷等措施,有助于降低内应力和裂纹风险。此外,由于工艺中影响因素多,确保性能一致性需借助统计过程控制(SPC)技术,实时监控关键参数并及时调整,保证批次稳定性和可靠性。
成本与未来发展
高精度设备昂贵且维护费用高,新材料研发和废品率控制进一步增加企业成本。为应对国际标准(如ISO)的严格要求,企业需完善质量管理体系,同时通过节能设备和优化燃烧技术实现环保目标。未来,随着智能化和自动化技术的推进,热处理工艺将进一步优化,新型材料和激光热处理等新工艺的应用将带来更多机遇,提高效率、降低成本,并提升整体产品质量。
加工工艺壁垒
行星滚柱丝杠的加工工艺是实现其高精度的关键所在。整个制造过程涵盖材料选择、热处理、精密车削以及螺纹加工等多个步骤,其中每一步的精度控制都至关重要。尤其是内螺纹的精密研磨环节,因技术难度较高而被视为工艺流程中的核心壁垒之一。
这一环节的挑战主要体现在两方面:一是螺母壁较薄,易受损坏;二是内螺纹的特殊位置要求砂轮在研磨时需保持一定的倾斜角度,这对加工稳定性提出了更高要求。在国际上,如ISO等标准对行星滚柱丝杠的加工工艺有明确规范。例如,在螺纹加工过程中,螺距误差需控制在±0.003mm以内,体现了极高的精度要求。
此外,行星滚柱丝杠的加工需依赖专用设备,如高精度数控磨床。这些设备不仅价格昂贵(每台进口设备价格可能高达数百万美元),且进口手续复杂、交付周期较长,成为制造领域的一大壁垒。对于企业而言,这不仅意味着高额的设备投资,还需承担后续设备维护的高成本,从而显著提高了生产门槛。
目前,行星滚柱丝杠市场主要供应商集中在欧美和日本等国家和地区,他们在技术研发、生产工艺和设备等方面具有明显的优势。国内企业在行星滚柱丝杠领域起步较晚,在材料选择、热处理工艺、加工设备等方面与国际领先企业存在一定的差距。
在热处理工艺方面,对于一些特殊的热处理工艺,如深层渗碳淬火等,国内企业的工艺稳定性和精度控制能力有待提高;在加工设备方面,国内缺乏自主研发的高精度数控磨床等关键设备,主要依赖进口。但是,随着国内技术的不断进步,一些国内企业正在加大研发投入,积极引进国外先进技术和人才,逐步缩小与国际领先企业的差距。
从环保和可持续性方面来看,行星滚柱丝杠的生产过程需要消耗一定的能源,例如在热处理过程中,高温加热需要大量的电能。而且,部分合金钢材料在生产过程中可能会产生一定的污染物排放。但是,从产品的使用寿命和可回收性来看,行星滚柱丝杠由于其高精度和长寿命的特性,可以在较长时间内保持良好的性能,减少了因频繁更换而产生的资源浪费。并且,合金钢材料具有一定的可回收性,在产品报废后可以进行回收再利用,降低了对环境的影响。
行星滚柱丝杠的技术壁垒主要体现在结构设计、工件材料、表面热处理、加工工艺等多个方面。这些壁垒的存在使得行星滚柱丝杠的制造难度较大,对厂商的研发能力、生产设备和工艺水平都提出了很高的要求。
在有大幅温升的行星减速齿轮箱塑胶行星齿轮和内齿圈、汽车电子驻车系统(EPB)减速齿轮箱的塑胶齿轮、交流电机电动晾衣架蜗轮蜗杆减速齿轮箱的第一级塑胶斜齿轮、高温升滑动丝杆螺母等各类减速齿轮箱塑胶齿轮和注塑功能件的应用上,苏州维本工程塑料Wintone T31耐热蠕变、高扭力耐磨齿轮专用料,可以帮您解决传统的齿轮材料可能遇到的一些问题:
1.玻纤增强PA66工程塑料,在温度50摄氏度到150摄氏度的温度区间内,力学性能下降比较快,在齿轮传动升温受力时易塑性变形而失效的问题,玻纤增强尼龙66齿轮扭力不够和耐磨耐疲劳寿命不够的问题;
2.传统的POM齿轮和玻纤增强POM齿轮,耐热蠕变性较差的问题;
3.PPS高温塑料比较脆,易断齿,齿轮传动噪音比较大的问题。
4.PA46高温塑料的吸水率比较大,PA46齿轮的扭力和尺寸受水份影响比较大,玻纤增强PA46齿轮扭力不够的问题。
5.PEEK高温塑料对一些齿轮应用的成本压力比较高的问题。
在高负载和大幅温升同时发生、并且长时间持续发生的齿轮传动应用场景中,苏州维本工程塑料Wintone T31耐热蠕变、高扭力耐磨齿轮专用料,让您的塑胶齿轮从低温零下40摄氏度到高温125摄氏度,并且在长期持续的高负载情况下,Wintone T31塑胶齿轮的传动扭力和变形量,可以保持几乎不变。
T31高耐磨、高扭力、高度耐热蠕变性齿轮专用料,在齿轮应用上的特点是:优异的耐磨和耐疲劳寿命、可承受高扭力、从零下40摄氏度到高温150摄氏度的范围内齿轮扭力变化很小、优异的尺寸稳定性、低吸湿。
行星滚柱丝杠是人形机器人中线性执行器的重要部件。结构上,人形机器人一般可拆分为执行系统、感知系统和其他。其中,执行系统由线性执行器、旋转执行器、灵巧手三部分组成。线性执行器是沿着直线移动物体,主要用于人形机器人的腕、肘、膝和踝等关节。特斯拉人形机器人的线性执行器主要由无框力矩电机、行星滚柱丝杠、力传感器、编码器、驱动器等组成。
特斯拉人形机器人Optimus的躯干设计中,共使用了14个旋转关节、14个直线关节以及手部的12个空心杯关节。其中,直线关节部分采用了14个反向式行星滚柱丝杠,分别用于肘部(2个)、腕部(4个)和腿部(8个)。这些丝杠分为500N、3900N、8000N三种规格,以适应不同关节的承载需求。行星滚柱丝杠作为一种高精度的传动机构,其在人形机器人“肢体”的构建中扮演着至关重要的角色。特斯拉人形机器人Optimus的躯干设计就充分展示了这一技术的广泛应用与重要性。以下是对行星滚柱丝杠在人形机器人中应用的深入剖析。
手臂部分
应用位置:肘部(2个,8000N)和腕部(4个,3900N)。
作用:8000N的丝杠用于肘部,确保了在大负荷下的稳定性和精确度;3900N的丝杠用于腕部,提供了足够的承载力和灵活性。
技术参数:8000N丝杠的最大承载力为8000牛顿,最大行程为200毫米;3900N丝杠的最大承载力为3900牛顿,最大行程为150毫米。
腿部部分
应用位置:在Optimus的腿部,行星滚柱丝杠被广泛应用于大腿和小腿的关节处,大腿处(4个,8000N),小腿处(4个,3900N)。
作用:8000N的丝杠用于大腿处,它们能在承受较大负荷时确保机器人的稳定站立和行走,并且通过精确的运动控制实现机器人的平衡和步态调整;3900N的丝杠用于小腿处,同样支持机器人的站立和行走等动作。
灵巧手部分
应用位置:虽然灵巧手主要依赖于空心杯关节实现精细操作,但行星滚柱丝杠也在其中发挥了重要作用,特别是在需要较大承载力的手指关节处。
作用:它们为灵巧手提供了稳定的支撑和精确的位移控制,使得机器人能够完成更加复杂的抓取和操作任务。
特斯拉在其人形机器人Optimus中使用反向/反转式行星滚柱丝杠,可能是基于其在性能上的优势,尤其是在承载能力和刚度方面。但不排除对承载力要求更低的人形机器人采用成本更低的滚珠丝杠。
滚珠丝杠与行星滚柱丝杠的市场格局及典型企业
滚珠丝杠市场情况
从全球市场来看,滚珠丝杠行业竞争格局高度集中,日本和欧洲的滚珠丝杠企业占据了约70%的市场份额,其中前五大企业(CR5)的市场份额约为46%。亚太地区是主要应用区域,市场份额达49.46%(数据来源于智研咨询),主要厂商有日本的NSK、THK,德国的博世力士乐、舍弗勒,瑞典的Ewellix等。
在国内,滚动部件制造厂商众多,但产品集中于中低端市场,工艺水平较国外存在差距。国内厂商包括中国台湾的HIWIN、银泰等,以及中国大陆的南京工艺、秦川机床等。单看中国市场,据金属加工公众号信息,在国内滚动功能部件的高端市场,日本和欧洲企业合计市场份额高达90%,中国大陆和中国台湾企业的市场份额各约5%,高端市场格局相对集中;在中低端市场,中国大陆厂商的市场份额约为30%。
行星滚柱丝杠市场情况
目前国内行星滚柱丝杠市场主要被国外厂商占据,国外龙头制造商瑞士Rollvis、瑞士GSA和瑞典Ewellix的市场份额占比分别为26%、26%、14%。国内企业在行星滚柱丝杠的核心技术方面与国外企业存在一定差距(如在材料科学、精密加工和设计优化等方面),不过在导程精度、最大动载荷、最大静载荷等性能方面正在逐步追赶,国内行星滚柱丝杠厂商合计市场份额占比为19%。
舍弗勒
产品应用领域广泛,涵盖汽车、半导体、工业机器人及自动化、石化等多个领域。舍弗勒集团凭借其模具制造部门的精密机械加工能力,于2009年开始批量生产滚柱丝杠驱动产品,这开启了公司在底盘领域的新发展方向,滚柱丝杠也成为许多底盘应用的重要组成部分。2022年,舍弗勒集团收购了Ewellix公司(一家全球领先的驱动和线性运动解决方案制造商和供应商),这为其行星滚柱丝杠部门增添了重要动力,使其拥有了兼顾各种性能和规格的较为完备的滚柱丝杠产品矩阵。
SKF(斯凯孚)
1907年创立于瑞典哥德堡,在全球轴承制造与创新领域处于领先地位。它在致力于轴承、密封件和润滑系统的开发、设计和制造的同时,提供机器状态评估、可靠性工程设计和再制造服务,为客户提供全生态一站式服务。其丝杠系列产品主要包括精密轧制滚珠丝杠、研磨滚珠丝杠和滚柱丝杠。
NSK
成立于1916年,是日本首家且最大的轴承制造商。NSK利用生产轴承所锤炼出的精密加工技术,开展工业机械轴承、精密机械及零部件以及汽车轴承和组件业务。在滚珠丝杠生产方面,NSK目前在全球市场占有率第二,研发水平与产品先进性居世界前沿。其主要应用场景包括机床、注塑机、普通机械,也涉及半导体及液晶制造装置等特殊工况。在研发与产品更新上,NSK全球首创开发出用于EV•混合动力汽车的能量回生协同制动系统用低摩擦力矩滚珠丝杠,还研发出世界最大的高负载能力的超大型滚珠丝杠。
THK
成立于1971年,2010年开设中国研发中心。它是世界首家通过滚动接触开发直线运动方法的公司,也是世界上第一家开发了直线运动(LM)导轨并使之商业化的公司,目前是全球最大的滚珠丝杠厂商。
HIWIN
创立于1989年,2009年在中国台湾证券交易所挂牌上市,现已成为全球范围内传动控制产品与系统科技产品的专业制造者。HIWIN丝杠提供多种精度等级(精密等级以JISC0-C7为主),以满足不同应用需求。
Rexroth
隶属于博世力士乐集团,是一家主要生产液压系统、减速机、电控技术以及机电一体化产品的大型工业品公司。在线性传动技术领域,Rexroth提供直线导轨、滚珠和滚柱丝杠、丝杠传动装置、电动缸和直线运动模组等产品。其滚柱丝杠产品是近10年内推出的新产品,采用轧制成型技术以满足追求更高经济性的客户需求,但在有高精度和高寿命要求的场景下无法使用。其主要产品是PLSA行星滚柱丝杠传动系统,也用于其生产的机电作动器,但产品可供选择的直径范围较小,产品系列全面性相较于舍弗勒和SKF有一定差距。
Moog
成立于美国的慕格是全球精密运动控制系统的领先集成商,主要服务于航空航天、国防、工业生产领域。在工业机械方面,慕格可提供电机、伺服阀、电动静压泵装置、丝杠等系列产品,其中丝杠相关产品有滚珠丝杠、行星滚柱丝杠以及倒置滚柱丝杠,在生产和设计定制化高精度行星滚柱丝杠领域有超过三十年的经验。其提供多种直径、多种截距、多种长度选择的行星滚柱丝杠,且具有高负载、高启动速度的特点。其生产的丝杠主要用于金属成形与冲压机械,尚未针对人形机器人等生产专用滚柱丝杠。
传统龙头企业
汉江机床
成立背景:国家三线建设重点工程,机械工业大型骨干企业。
核心优势:
国内螺纹磨床主导企业。
50年设计制造经验。
产品与产能:
滚珠丝杠副、直线导轨副、自锁器、精密十字工作台等。
年产滚珠丝杠20万副、滚珠直线导轨10万米。
南京工艺
成立背景:70年滚动功能部件研究制造历史。
核心优势:
推进国产滚动功能部件升级,替代进口。
产品:滚动导轨、滚珠丝杠、行星滚柱丝杠、数控精密工作台等。
山东博特精工
前身:山东济宁丝杠厂(成立于1966年)。
核心地位:
国家滚动功能部件标准起草单位。
滚珠丝杠副市场占有率全国前三。
产品:滚珠丝杠、直线导轨、CNC工作台、电主轴等。
秦川机床
行业地位:机床工具行业龙头,具备高精度螺纹磨床生产能力。
核心竞争力:高精度滚动丝杠及导轨生产布局。
新兴技术与多元化企业
鼎智科技(江苏雷利)
成立时间:2008年。
产品优势:
微型行星滚柱丝杆研发里程碑式进展。
自主生产丝杆螺母,技术领先。
恒立液压
成立时间:2005年。
核心业务:液压行业龙头,液压油缸与线性驱动器多维布局。
产能:
年产标准滚珠丝杆电动缸10.4万根,滚珠丝杆10万米。
广东凯特精密机械
成立时间:1993年。
产品:直线模组、直线导轨、滚珠丝杠等。
长盛轴承
成立时间:1995年。
滚珠丝杠业务亮点:应用于商用车变速箱、乘用车制动等领域。
高精尖与专注细分领域企业
贝斯特
成立时间:1997年。
新布局:2022年设立无锡宇华精机,聚焦高端滚珠丝杠副、滚动导轨副。
恒而达
成立时间:1995年。
产品领域:从切削工具延展至高精度滚动功能部件生产。
新剑传动
成立时间:1999年。
核心创新:
国内首条行星滚柱丝杠批量化生产线(年产350万套)。
替代进口技术方案。
南方精工
核心业务:传动轴承制造,滚珠丝杠产品主要用于汽车领域。
五洲新春
主营业务:轴承及精密零部件,具备滚珠丝杠系统配件生产能力。
国际并购与新技术融合企业
汇川技术
成立时间:2003年。
国际布局:2023年收购韩国SBCLinear,专注滚珠直线导轨、轧制丝杠等。
宁波慈兴
成立背景:2018年设立研究院,专注车用滚珠丝杠组件研发。
核心产能:年产滚珠丝杠500万只,轴承6亿套。
国内丝杠制造行业正从中低端向高质量发展转型,多数企业已在技术升级、产品多元化和进口替代方面取得重要突破,行业整体进入高端化竞争阶段。
苏州维本工程塑料Wintone ZG6高扭力耐磨齿轮专用料,在各类减速齿轮箱塑胶齿轮上的成功应用:汽车电动座椅执行器平行轴减速齿轮箱第二级塑胶齿轮、自动卷发器和电动热风梳行星减速齿轮箱内齿圈、汽车电动尾门推杆电机行星减速齿轮箱第一级塑胶行星齿轮、手持锂电高压水枪泵体内齿圈、汽车尾门电动开启执行器平行轴减速齿轮箱的马达齿等等。
ZG6材料在中高扭力减速齿轮箱塑胶齿轮的应用上,可以帮助您解决传统的齿轮材料可能会遇到的以下问题:
1.玻纤增强PA66材料耐磨耐疲劳性不够,尺寸和扭力受水份影响比较大,噪音比较大等问题;
2.POM材料扭力不够,耐热蠕变性不好,易断齿等问题;玻纤增强POM耐磨耐疲劳寿命不够,脆性大等问题;
3.玻纤增强尼龙12和尼龙612,耐磨耐疲劳性不够,扭力不够等问题;
4.玻纤增强PA46耐磨不够,扭力和尺寸受水份影响过大,尺寸精度较难控制,噪音大等问题;
ZG6材料在齿轮应用上的特点是:耐磨耐疲劳、高扭力且不受水份影响、耐热蠕变、降噪、低吸湿、耐腐蚀、尺寸稳定性高。
苏州维本工程塑料有限公司——您身边的工程塑料创新应用开发伙伴。
来源:生活智慧谷