Kuleskruer

Kuleskruer er nødvendig skal man lage en bra CNC fres. Kuleskruer er i prinsippet gjengestenger der mutteren er erstattet med et spesialutformet kulelager. Kulene ruller gjennom sporene i gjengestanga. Fordelen med en slik skrue framfor en vanlig gjenget stang og mutter, er at friksjonen er veldig lav. Etter sigende er det opptil 90% effektivitet, mot 30-50% for vanlige gjengestang. I tillegg er det veldig lite dødgang.

Hvis du lurer, kuleskruene brukes selvfølgelig til å overføre den roterende bevegelsen fra step motorene til lineær bevegelse. Det er med andre ord de som sørger for at man kan bevege spindelen og/eller arbeidsbordet langs X-, Y- og Z-aksen.
Kuleskruene mine er bestilt fra Kina, og har ikke all verdens bra toleranser. Men de var ganske billige.

Kuleskruer, muttere og lagerblokker.

Jeg fikk 3 kuleskruer der endene ble dreid etter tegning fra meg, 5 kulemuttere (mer om det senere), 3 lagerblokker med såkalte "Angular contact bearings" og 3 lagerblokker med vanlige kulelager.

Alt i alt så det ikke så ille ut. Endene på kuleskruene var pent bearbeidet, og etter litt smøring løp de svært så mykt.

Kuleskruen og mutteren

Kuleskrue med mutter

Kuleskrue og mutter er som nevnt en slags kulelager der kulene brukes for å få gjengene til å løpe med liten friksjon. En utbredt missforståelse er at det automatisk fører til høy presisjon, men stemmer ikke.

Kuleskruer kan lages på to måter.De kan slipes ut av herdet stålstang, noe som resulterer i svært høy nøyaktighet, men også høy pris. Alternativt kan de valses, noe som ikke gir samme presisjon. Valsing av gjengestenger vil i praksis si at formen på gjengene presses til når stålet er glødende. Deretter herdes det. Et problem med dette er at stålet endrer litt fasong når det herdes, og derfor er det umulig å få like god presisjon på en slik stang.

Et annet viktig kriterie er hvor mye dødgang (eller backlash) der er. Det vil si hvor mye man kan bevege skruen fram og tilbake inni mutteren uten å skru den. Slark kan man også kalle det. Dødgang kan bekjempes på flere måter, men generelt er det enklere når gjengene er av høy presisjon. Man kan bruke kuler i mutteren som er akkurat litt for store, noe som gjør at alt står litt i spenn. Dette vil øke friksjonen litt, men man kan redusere dødgang til null. Et annet alternativ er å bruke to muttere, og sette dem i spenn mot hverandre. Da vil den ene mutteren presse den ene veien mot gjengene, og den andre mutteren den andre veien. Det finne ferdig slike muttere, eller man kan prøve å få det til med to muttere slik som jeg har tenkt. Z-aksen trenger ikke nødvendigvis slikt siden tyngekraften vil presse mot , og dermed eliminere dødgang.

Hva gjør du når kulene ramler ut



En litt kjedelig ting med kuleskruer er at all kulene ramler ut hvis du skrur mutteren helt av. Hvis du er forberedt på dette, så skrur du mutteren over på en stang som holder kulene på plass, noe jeg trodde jeg skulle få til, men den gang ei.

Sørg for å samle alle kulene. Hvis du skal ha løs en mutter, så gjør det alltid over entom plastboks eller liknende slik at kulene ramler oppi der. Mine muttere hadde tre kretsløp med 17 kuler i hver.

Det er sykt vrient å få inn kulene igjen før du vet hvordan. Med litt trening fikk jeg inn teknikken. Hvis du har en slik mutter med kulene i en kopp ved siden av og lurer på: Hva nå?. Send meg en melding. Jeg har noen bra tips, men jeg gidder ikke å legge ut om det her før jeg vet at noen trenger å vite om det.

Angular Contact Bearing


Angular Contact Bearing (tv), vanlig kulelager (th)

Jeg er usikker på norske betegnelsen på dette, men jeg kan nå kommme med en kjapp forklaring på hva det er. Denne typen kulelager har løpebaner som er vinklet slilk at de kan ta opp kraft både i aksial- og radial-retningen. Det vil si at de i tillegg til å holde akselene sentrert også sørger for at den står stille langs med aksen. Det er to slike lager inni blokka med løpebanen vinklet hver sin vei. Dette må gjøres for å ta opp krefter i begge retninger lang aksen.

Det vanlige kulelageret brukes i den andre enden av skruen for å hindre at ende slenger når den roterer fort.

Kulelagrene i blokkene var litt dårlige, men det var i grunnen ikke noen overraskelse. Det som overrasket meg var at innerdiameteren varierte på dem. Det skal være ganske tight-fit når man trer lagerblokkene inn på skruene, men to av lagerene var rett og slett for trange. Vel, det er uansett ikke så dyre kulelager, så jeg tenker å bytte dem ut med noe bedre. Prisen jeg betalte var billig selv for bare lagerblokkene (de svarte metallklossene som huser kulelagerene).

Hvor kjøpte jeg dem



Alt sammen ble bestilt på Ebay fra et kinesisk firma.

http://stores.ebay.co.uk/linearmotionbearings

De legger ut en del pakker med ferdig maskinerte skruer, men det er ikke noe problem å få spesiallaget skruer. De kutter til ønsket lengde, og dreier endene til ønsket fasong. Prisen er antakelig den beste du kan få, men de selger kun skruer med relativt dårlig presisjon. Vel-vel, man kan ikke få alt her i verden.

Det tok 10 dager fra jeg bestilte til jeg hadde varene på døra.

Servicen var glimrende.

CNC Fres