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(jiàn)錯(cuò)誤之一是，假設(shè)電機(jī)和螺釘?shù)募煞绞綗o(wú)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(jiǎn)化維護(hù)并提供更大的原型靈活性。三種最常見(jiàn)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(jiǎn)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(zhǎng)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(jiàn)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(zhǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)制造電動(dòng)機(jī)來(lái)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(wèn)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(lái)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(guò)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(jiàn)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(wèn)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(zhǎng)的行程長(zhǎng)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(guò)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(guò)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(guò)程，不允許輕易更換絲杠，并且在組裝過(guò)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。快速解耦功能可以在需要更換一個(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(guò)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(guò)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(lái)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(jiǎn)化機(jī)器設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)快速簡(jiǎn)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(guò)僅庫(kù)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(kù)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(zhǎng)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。或無(wú)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(jiǎn)化了原型設(shè)計(jì)和庫(kù)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(zhǎng)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(zhǎng)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(guò)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(zhǎng)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(wèn)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(zhǎng)的行程長(zhǎng)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(zhǎng)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(wèn)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(kù)存？
您對(duì)這些問(wèn)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(jiǎn)化維護(hù)并在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)提供更大的靈活性。