設(shè)計(jì)工程師在選擇用于絲杠應(yīng)用的電機(jī)時(shí)可能犯的最常見錯(cuò)誤之一是，假設(shè)電機(jī)和螺釘?shù)募煞绞綗o關(guān)緊要。適當(dāng)集成的絲杠和電機(jī)可以降低成本，提高性能，簡化維護(hù)并提供更大的原型靈活性。三種最常見的方法包括實(shí)現(xiàn)外部聯(lián)軸器；將導(dǎo)螺桿和電機(jī)軸永久或半永久地融合在一起；并使用可分離的連接。比較這些選項(xiàng)時(shí)，請(qǐng)注意以下幾點(diǎn)。

探索外部聯(lián)軸器連接

外部聯(lián)軸器是連接絲杠和電機(jī)的最常用方法。如圖1所示，這是一個(gè)簡單的圓柱體，其一端容納電動(dòng)機(jī)軸，而另一端容納導(dǎo)螺桿。它具有較高的成本效益，可以拆卸維修，但是也有明顯的缺點(diǎn)。減少?zèng)_程長度是主要的措施。

圖1外部聯(lián)軸器與電機(jī)連接的最常見方法是使用外部聯(lián)軸器

圖2通用3-D打印機(jī)應(yīng)用程序垂直軸和水平軸上的聯(lián)軸節(jié)限制了行程長度。

在圖2所示的通用3-D打印機(jī)配置中，外部聯(lián)軸器限制了垂直和水平軸上的行程長度，這最終減小了打印機(jī)在給定占地面積內(nèi)可生產(chǎn)的產(chǎn)品的總體積。使用外部聯(lián)軸器的其他缺點(diǎn)包括：

在聯(lián)軸器附近需要額外的外部軸承以應(yīng)對(duì)徑向和軸向支撐，從而進(jìn)一步減少了可用的行程長度。

增加了系統(tǒng)的整體慣性，從而導(dǎo)致更高的電機(jī)扭矩要求。

由于需要額外的緊固件，軸承和支撐，因此增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

由于組件數(shù)量增加，系統(tǒng)重量增加。

檢查永久連接

將絲杠直接連接到電機(jī)軸上可能是一種低成本的解決方案-尤其是僅考慮單個(gè)組件的成本時(shí)。一些制造商通過制造電動(dòng)機(jī)來實(shí)現(xiàn)此目的，其中絲杠位于軸的末端。其他人則將特征加工到導(dǎo)螺桿的一端，然后直接安裝到電動(dòng)機(jī)軸上（圖3），或者相反，他們可能將修改后的導(dǎo)螺桿安裝到空心軸電動(dòng)機(jī)上（圖4）。用導(dǎo)螺桿替換電機(jī)軸的選擇可能具有成本效益，但需要復(fù)雜的組裝，這必須在電機(jī)制造廠完成。這種集成方法也可以永久使用。如果導(dǎo)螺桿或電機(jī)有問題，則可能需要更換整個(gè)單元。

如圖3所示，將沉頭孔絲杠安裝到標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)軸上可能是一種廉價(jià)的連接方法。通常，使用機(jī)加工的滾花，粘合劑和/或橫軸銷來進(jìn)一步限制導(dǎo)螺桿與電動(dòng)機(jī)的連接并限制脫落的風(fēng)險(xiǎn)。盡管這可以提供附加的保護(hù)層，但它會(huì)使組件復(fù)雜化，并將導(dǎo)螺桿永久性地固定到電動(dòng)機(jī)上。這種類型的集成需要定制的加工和高精度的裝配，以防止在安裝過程中發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)的情況。不正確的電動(dòng)機(jī)和絲杠對(duì)準(zhǔn)可能會(huì)導(dǎo)致不希望的系統(tǒng)振動(dòng)并可能降低電動(dòng)機(jī)性能。

圖3.沉頭孔絲杠：另一種常見的沉頭絲杠與電動(dòng)機(jī)的聯(lián)接方法是將沉頭沉孔的絲杠壓裝到電動(dòng)機(jī)的軸上。盡管具有成本效益，但是此方法可能會(huì)出現(xiàn)組裝和系統(tǒng)對(duì)齊方面的問題。

將導(dǎo)螺桿固定到電動(dòng)機(jī)上的另一種常用方法是將改良的導(dǎo)螺桿插入定制電動(dòng)機(jī)的空心軸中，如圖4所示。使用這種方法，制造商將軸頸加工到導(dǎo)螺桿的末端并插入它直接進(jìn)入配合軸。盡管這種類型的組件可以產(chǎn)生比其他直接連接選項(xiàng)更長的行程長度，但仍需要精密加工，事實(shí)證明這種組件很難組裝，并且在組裝過程中可能增加絲杠未對(duì)準(zhǔn)的風(fēng)險(xiǎn)。由于通常將導(dǎo)螺桿焊接到位以防止脫落，因此這種方法使得難以更換導(dǎo)螺桿并根據(jù)需要進(jìn)行后續(xù)維護(hù)。另外，在精密的組裝過程中，制造商還存在損壞電機(jī)內(nèi)組件的風(fēng)險(xiǎn)。

圖4.空心軸壓裝。集成的另一種常用方法是將定制加工的導(dǎo)螺桿壓裝到空心軸電機(jī)中。此方法需要困難的組裝過程，不允許輕易更換絲杠，并且在組裝過程中可能損壞電機(jī)

像其他永久連接方法一樣，這種類型的組裝也作為一個(gè)完整的組件出現(xiàn)，如果導(dǎo)螺桿或電機(jī)的任何單個(gè)組件故障，則需要完全更換。當(dāng)組件的靈活性可以降低成本并避免生產(chǎn)計(jì)劃的延遲時(shí)，這可能是測(cè)試和原型制作中的關(guān)鍵缺陷。

檢查可拆卸連接

另一個(gè)連接選項(xiàng)是具有快速解耦錐度鎖的混合解決方案?？焖俳怦罟δ芸梢栽谛枰鼡Q一個(gè)組件的情況下輕松互換電動(dòng)機(jī)或絲杠。

在考慮具有可拆卸組件的系統(tǒng)時(shí)，注意電機(jī)和絲杠的對(duì)準(zhǔn)至關(guān)重要。對(duì)準(zhǔn)不良會(huì)導(dǎo)致不希望的絲杠擺動(dòng)（跳動(dòng)）并引入振動(dòng)，從而降低電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)矩，產(chǎn)生過多的熱量并產(chǎn)生噪音。

 對(duì)齊必須在設(shè)計(jì)階段解決。例如，湯姆森錐度鎖設(shè)計(jì)（圖5）通過使用類似于莫爾斯錐度的自定心圓錐形套筒和錐形軸布置來保持完美對(duì)準(zhǔn)，該錐度已在機(jī)床行業(yè)使用了多年。

與傳統(tǒng)的永久固定解決方案相比，可拆卸連接具有許多優(yōu)勢(shì)。它們可以減少組裝時(shí)間，簡化機(jī)器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速簡便的原型制作，并大大縮短維護(hù)時(shí)間和成本。除了這些優(yōu)點(diǎn)之外，通過僅庫存零件而不是現(xiàn)有的成本更高的完全集成的組件，它們對(duì)庫存的影響較小。

圖5.Thomson專利的錐度鎖設(shè)計(jì)提供了牢固，牢固和自對(duì)準(zhǔn)的連接，同時(shí)還具有將絲杠與步進(jìn)電機(jī)快速分離的能力。

錐形鎖解決方案還消除了對(duì)外部聯(lián)軸器和支撐軸承的需求，這將最大程度地增加行程長度，同時(shí)仍具有易于裝配和維護(hù)的自調(diào)心，可互換的絲杠。

可拆卸的連接在容易受熱，污染或腐蝕的應(yīng)用環(huán)境中特別有價(jià)值?；驘o保護(hù)的導(dǎo)螺桿可能需要更頻繁地更換的地方。單個(gè)電動(dòng)機(jī)可以支持多種螺釘尺寸，從而簡化了原型設(shè)計(jì)和庫存管理。

什么適合您？

設(shè)計(jì)工程師有許多集成的電動(dòng)機(jī)和絲杠組件選擇。外部聯(lián)軸器可提供可接受的推力經(jīng)濟(jì)性和一定程度的可維護(hù)性，但行程長度有限且總占地面積較小。

以或多或少的永久性布置方式連接電動(dòng)機(jī)軸和絲杠可以保護(hù)沖程長度，提供足夠的推力并提供一些成本優(yōu)勢(shì)。這種方法會(huì)導(dǎo)致導(dǎo)螺桿用完，并且在維護(hù)或原型制作過程中很難（即使不是不可能）更換導(dǎo)螺桿。支持可互換導(dǎo)螺桿，自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)，最大行程長度，應(yīng)用靈活性和經(jīng)濟(jì)高效的維護(hù)的體系結(jié)構(gòu)具有明顯的優(yōu)勢(shì)。

回答以下問題可以幫助您確定適合您的選項(xiàng)：

您的任何應(yīng)用程序都會(huì)受益于更長的行程長度嗎？

第一個(gè)原型證明滿足您要求的頻率是多少？

當(dāng)電動(dòng)機(jī)，導(dǎo)螺桿或螺母發(fā)生故障時(shí)，您必須多久丟棄一次完整的電動(dòng)機(jī)和導(dǎo)螺桿組件？

更換故障組件需要多長時(shí)間？

一旦確定需要更換，您的維護(hù)團(tuán)隊(duì)?wèi)?yīng)多久進(jìn)行一次第二或第三次實(shí)地考察？

您多久遇到一次用盡或噪音問題？

您需要維護(hù)多少與電動(dòng)機(jī)和導(dǎo)螺桿有關(guān)的庫存？

您對(duì)這些問題的回答將幫助您確定是外部軸還是永久，半永久或可拆卸的機(jī)動(dòng)導(dǎo)螺桿組件可以最好地滿足您的機(jī)動(dòng)導(dǎo)螺桿需求。正確的選擇可以降低您的擁有成本，提高性能，簡化維護(hù)并在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)提供更大的靈活性。