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常见问题

Bornemann 再开发的旋风切削工艺是一种切削制造工艺。在该工艺中,均匀地配有切削刃的切削环围绕在同一方向上缓慢旋转的工件旋转。平行的旋转轴在这个过程中彼此出现位移。位移促进切屑的形成,这有利于热量从工件中排出,从而非常精确地制造螺纹组件。

通过旋风切削环的倾斜可产生螺纹距。旋风切削分为外侧旋风切削和内侧旋风切削。进行外侧旋风切削时,旋风切削环的切削刃向内对准,从而在外侧加工工件。与此对应的例子是丝杠。进行内侧旋风切削时,刀具的切削刃位于外侧。在这种情况下,刀具进入工件的钻孔内,并从内侧加工工件。原理与外侧旋风切削相同。内侧旋风切削部件的例子是螺母。

旋风切削螺纹主要的优点在于润滑状况更佳、高精确度和小批量生产时相对较低的生产成本。

高精确度

跟螺纹滚压相比,Bornemann 再开发的这种螺纹生产过程可实现更高的尺寸精确度,尤其是在螺距精确度方面。这是由于切割干净、均匀,并且材料在过程中不会承受应力。Bornemann 螺纹的表面质量跟磨削螺纹的表面如出一辙,螺距的精确度可达 0.03 mm 至 300 mm。

润滑状况更佳

跟车削相比,Bornemann 丝杠上产生的不是圆形,而是多边形,跟刮擦表面一样,该多边形的小隆起仅几微米高。这导致螺纹中的润滑状况明显得到改善。

因为滚压螺纹的螺纹轮廓侧面在技术层面上非常光滑,所以润滑剂会因摩擦面之间的运动和表面压力而或多或少地被迅速推出或挤出。

不同的是,Bornemann 丝杠的螺纹轮廓侧面稍带多边形:因此润滑剂会沉积在微小的凹陷处,这些凹陷发挥类似润滑腔的作用。由此,Bornemann 螺纹的润滑状况通常会比滚压螺纹更好。

润滑情况的改善可避免出现粘附滑动效果和螺纹卡住的倾向

Schmierstoffe

各类材料、直径与螺距

Bornemann 再开发的这种生产过程是一种非常灵活的工艺,它可根据具体的螺纹几何形状、尺寸和长度进行快速调整。这种工艺适用于所有可机加工的材料,即使是 Hastelloy 合金、Incoloy 合金、Inconel 合金、Monel 合金、钛、淬硬钢、塑料或防磁钢等外来材料亦可顺利加工。

出现微小裂纹的风险更低

越来越多的起重技术领域的客户要求检查升降轴上的微小裂纹,并仅使用经过裂纹检测的原材料。

通过冷成型挤压成型的螺纹可将已有的微小裂纹压进原材料中并由此进行层压。这样一来,这些裂纹就不再可见,使用常规的检测方法也无法再检测到。

在 Bornemann 的生产过程中,材料纤维会被切割开,不向材料中施加额外的应力。因此,随时都可进行后续裂纹检测,100% 避免微小的裂纹。

Bornemann 丝杠的表面跟磨削而成的表面如出一辙,螺距的精确度可低于 0.03 mm 至 300 mm。除成本高昂的螺纹磨削外,这种精度是其他所有生产工艺都无法比拟的。

除螺距精确度以外,在丝杠的端部加工和螺母加工期间,公差可保证在百分之一的范围内。

经 Bornemann 优化的螺纹旋风切削工艺尤其适用于中小批量(< 5,000 件)的精密螺纹和特种螺纹。特种螺纹的切削刃可个性化且成本低廉地生产出来。对于螺纹滚压,则必须先生产非常昂贵的滚丝机。

此外,Bornemann 的螺纹具有所谓的润滑腔。这些润滑腔通过在执行生产工艺时中断切割而产生。同时,螺纹轮廓侧面上会产生轻微的多边形,在多边形的凹陷处可沉积润滑剂。因此,Bornemann 的螺纹尤其适用于重型起重技术领域的应用,因为在单位面积压力大的情况下,持续不断的润滑必不可少。此外,由于润滑状况更佳,Bornemann 螺纹出现粘附滑动效果的概率更低。

请访问我们的网页,使用其中的螺纹工具设计您所需的螺纹。我们会为您提供不具约束力的计算结果。既快且精确。

粘附滑动效果原则上是一种粘滑,一种持续的交替粘附和滑动。如果系统处于粘附状态并过渡到滑动中,就会出现粘附滑动效果。这种效果尤其出现在滑动速度低且静摩擦比滑动摩擦大得多的情况下。跟地震时两个板块张紧并产生克服静摩擦的力类似。一旦克服了这种静摩擦,滑动所需的力就会小很多。多余的力以粘滑、振动和随之而来的噪音的形式得以消除。对于带有丝杠和螺母的系统,该效果产生的影响与此类似。启动时,系统会抖动并振动,对于相应的共振体,会产生令人不适的、有时很尖锐的声音。这种粘附滑动效果还会造成门嘎嘎作响。人们基本不希望出现这种效果,因为其会影响运动流程并增加磨损。在最严重的情况下,这种效果还会导致整个系统出现冷焊接。(

粘附滑动效果通常在静摩擦比滑动摩擦大得多的情况下出现。为避免出现这种效果,需要减小静摩擦。让我们来看看静摩擦公式
FH = µH x FN
FH = 静摩擦力或静摩擦
µ= 静摩擦系数
FN = 法向力

静摩擦是法向力和静摩擦系数的乘积。法向力是垂直于螺纹轮廓侧面作用的力,这个力因自重和载荷(存在于螺纹中的力)而产生。通常尽量不去更改这个力。

静摩擦系数表达的是表面滑动或粘附的程度。减小静摩擦系数是最理想的选择。而减小静摩擦系数最简单的方法就是润滑螺纹轮廓侧面。

由于有润滑腔和由此实现的持续润滑,Bornemann 丝杠可轻松实现这一目的。

对于螺纹,如果螺母和丝杠由于润滑不足而反复卡在一起又挣脱开来,我们便将之称为“卡住”或“粘着磨损”。通常,如果在摩擦方面高应力的螺纹组件上出现润滑膜裂纹,就会产生这种效果。

结果可能会导致冷焊接或冷压焊。在将这样卡住或甚至冷焊接在一起的螺纹松开时会非常困难,甚至根本不可能。即使可将卡住的螺纹再次松开,其支承边缘往往已经严重受损,使得螺纹无法继续使用,不得不将其完全更换掉。

螺纹轮廓侧面太粗糙容易导致腐蚀,并产生高的粘附力,从而造成卡住。螺距去毛刺时处理得不够干净或不稳定的螺距会造成螺纹相互卡住,从而产生冷焊接。

类似的还有,表面太过光滑也会导致螺纹轮廓侧面相互粘在一起,就像挤压贴在一起的两块玻璃一样。在螺纹接触面非常光滑的情况下,润滑剂会被挤出去,使得滑动元件之间无法形成润滑膜。由此,在原子层面上,许多金属原子在交界面上相互接触。尤其是在这些交界面承受着压力时,这会导致形成稳定的晶体点阵,这些晶体点阵在不造成破坏的情况下无法相互分离。我们也将这种情况称之为冷压焊。

因此,跟 Bornemann 精密螺纹相比,采用滚压工艺生产并且因此表面非常光滑的螺纹往往也容易“卡住”。

另一个原因是丝杠与螺母之间的硬度差不够。

应力过高也会导致卡住,甚至冷焊接。

在因润滑不足和较高的力而导致的极度高温下,也可能会因此导致部件焊接在一起。

螺纹卡住的原因一览:

  • 润滑不足/润滑膜破裂
  • 材料匹配程度不佳
  • 高负载(螺纹中的表面压力高
  • 高温

丝杠受到污染通常是出现重大故障的原因。微小的颗粒就像砂纸一样,会导致整个丝杆-螺母系统的高磨损或卡阻。尤其是在未使用波纹管保护丝杠时。

为在出现损坏的情况下尽快找出原因,建议每次都进行润滑脂分析,以便从一开始就排除污染是造成损害的原因。

为此,我们可为客户寄送用于采集涂片的分析套件。然后从取出的样品中分析其中的铁颗粒、水含量、添加剂和可能的污垢,客户在几天之内便可收到详细的报告和处理建议。

一件的标准长度范围为 6,000 至 7,500 mm。部分特殊轧制可达 12,000 mm。此外也可生产多件式丝杠。然后将其销固定、螺栓固定和粘接在一起。我们通过这种方式生产出的最长的丝杠超过 80,000 mm 长。

最大直径可达约 450 mm。最大直径还取决于材料的可用性和丝杠的外轮廓。

通过自行设计的所谓冲程旋风切削设备,我们可生产超长的螺母和倾斜度极高的内螺纹。因此,我们可生产长度最高达 2,500 mm 的内螺纹。

丝杠的螺距精确度决定了其可用于何种目的。螺距精确度越高,应用情况就能越准确。

我们的丝杠螺距精确度很高,可从 0.03 mm 到 300 mm。因此,我们的精密螺纹尤其适用于要求很高的定位精度和长使用寿命的应用。

Bornemann 在生产过程中有意制造的润滑腔可出色地储存和分配润滑剂。对于重型起重技术,良好的润滑极其重要,因为在单位面积压力巨大的情况下丝杠可能会跟螺母焊接在一起。由于有润滑腔,螺母不会将润滑剂全部推出。此外,由此可极大地降低粘附滑动效果的风险,粘附滑动效果对这种负载会产生巨大的影响。

由于有充分的润滑,丝杠的驱动装置的尺寸往往可设计得较小,因为润滑大大降低了所需克服的粘附力。(链接至文章“避免粘附滑动效果”)。

我们的许多机器和工具均是自行专门为生产特殊螺纹轮廓而设计和生产而成的。由于这种独特的灵活机械设备配置,我们可以生产出与所有已知螺纹轮廓一样好的产品。其中包括梯形螺纹、锯齿螺纹、ACME 螺纹、细螺纹、公制螺纹、粗牙螺纹、圆螺纹、三角螺纹、往复螺纹、蜗轮以及与之对应的螺母。此外,我们还可生产符合应用特定需求的客户定制牙型角

ACME 螺纹的牙型角为 29°,主要用于美国。在欧洲,普遍使用按照 DIN 103 标准生产的牙型角为 30° 的梯形螺纹。两种螺纹均为自锁式。

丝杠的使用寿命取决于应用情况、用途、材料匹配程度、润滑和其他外部因素。

对于机械制造领域的大部分组件而言,在计算其使用寿命时会考虑疲劳损坏(=破损),但是在确定滑动螺纹的使用寿命时,磨损至关重要。摩擦在此主要受润滑和温度影响(= 外部因素),到目前为止,令人惊讶的是,尚无法精确计算或预测摩擦力。

因此,最终需要通过实际测试再现磨损情况。我们为此开发出一种方法,在数周内重现多年的磨损情况。凭借该方法,我们还可按照客户特定要求将不同螺纹类型和润滑剂进行对比,并找出最佳解决方案。相关详细信息请访问:www.youtube.com/watch?v=nAz_4hwC_G0.

带有一个旋转方向的往复丝杠用于例如将起重机结构中的绳索、海上绞车中的线缆或纺织品生产中的纱线卷起来。无论是 XXL 号规格还是小号规格应用,我们可使用任何可机加工的材料按照您的专用图纸生产往复螺纹或往复丝杠,即使尺寸超过了通用的标准尺寸。

多头螺纹指的是有多个相互平行位移的螺纹。螺纹数量对应于螺纹头数。通过增加嵌接的螺纹数量,可实现更好的力分布

此外,还可实现大的轴向冲程。因此,通常也将多头螺纹称为粗牙螺纹。粗牙丝杠将小的径向运动转化成尽可能大的轴向运动

链接至视频 https://www.youtube.com/watch?v=qiAlDcD8s9Q&t=15s