બૉલ સ્ક્રૂ

લીડ સ્ક્રૂ અને બૉલ સ્ક્રૂ
પારંપરિક મશીનમાં અક્ષીય ગતિશીલતા મેળવવા માટે લીડ સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. સી.એન.સી. મશીનમાં આ કામ માટે બૉલ સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. બુશ બેઅરિંગ અને બૉલ બેઅરિંગમાં જે તફાવત હોય છે તે જ તફાવત લીડ સ્ક્રૂ અને બૉલ સ્ક્રૂમાં હોય છે.

લીડ સ્ક્રૂ-નટની બનાવટમાં સ્લાઈડિંગ ફ્રિક્શન (ઘર્ષણ) હોય છે. જ્યારે બૉલ સ્ક્રૂ-નટ યંત્રણામાં રોલિંગ ફ્રિક્શન હોય છે. એટલા માટે લીડ સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરીને કોઈપણ ભારને ખસેડવામાં જેટલા બળનો ઉપયોગ કરવાની જરૂર પડે છે, એના કરતા બૉલ સ્ક્રૂને વાપરવામાં માત્ર ત્રીજા ભાગના બળની જરૂર પડી શકે છે. લીડ સ્ક્રૂની કાર્યક્ષમતા 30% હોય, તો રોલિંગ ફ્રિક્શનને કારણે બૉલ સ્ક્રૂ-નટની કાર્યક્ષમતા 90% હોય છે. અધિક કાર્યક્ષમતાને કારણે બૉલ સ્ક્રૂ-નટની જોડીનું કાર્ય ઉંધી-સીધી બન્ને દિશામાં થઇ શકે છે (આને રિવર્સિબલ ડ્રાઈવ કહેવાય છે). સ્ક્રૂને ફેરવવાથી નટ અક્ષીય દિશામાં ધકેલવામાં આવે છે, એ પ્રકારે નટને ધકેલવાથી સ્ક્રૂ પર રોટેશનલ બળ તૈયાર કરીને એ ફરી શકે છે. સી.એન.સી. મશીનમાં સ્ક્રૂ પર સર્વો મોટરનું પૂર્ણ નિયંત્રણ હોવાને કારણે સ્ક્રૂ અચાનક ફરી નથી શકતું. પારંપરિક મશીનોમાં આ વ્યવસ્થા નથી હોતી, એટલે એમાં બૉલ સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરવામાં નથી આવતો.

બૉલ નટની રચના
છરો પરત ફરવાનો (બૉલ રિટર્ન) બાહ્ય માર્ગ
એક રીતે જોઈએ તો બૉલ સ્ક્રૂની રચના બૉલ બેઅરિંગ જેવી જ હોય છે. બૉલ બેઅરિંગમાં છરા હંમેશા આંતરિક અને બાહ્ય ગોળાકાર માર્ગ પર ફરતા હોય છે. બૉલ સ્ક્રૂ ફરતી વખતે સ્ક્રૂની ઉપરના સર્પાકાર માર્ગમાં છરા પરિભ્રમણ કરતા આગળ વધતા હોય છે. જો એમને રોકવામાં ન આવે તો એ નટની બહાર નીકળી જાય છે. એટલા માટે નટમાં એક નળી બેસાડીને, નળીના વિશેષ આકારના મોઢા દ્વારે માર્ગ પરથી છરાને એક જગ્યાથી ઊંચકવામાં આવે છે અને નળીના એ જ આકારના બીજા મોઢા દ્વારે છરાને એમના મૂળ સ્થાને સ્ક્રૂ પર ફરી છોડવામાં આવે છે. નટની રચના અનુસાર એક અથવા બે ફેરા કરી એ ફરી પોતાના મૂળ સ્થાને આવી જાય છે અને સ્ક્રૂ પર ફરીથી ફરવાનું શરુ કરે છે. આમ નટ ઉપર થનારી બૉલની યાત્રાનું એક આવર્તન (સાયકલ) પૂર્ણ થાય છે. નટની રચના અનુસાર એક થી વધુ આવર્તન હોઇ શકે છે. રિટર્ન માર્ગની નળી બહારથી લગાડવામાં આવે છે અને એનો અમુક હિસ્સો નટના બાહ્ય વ્યાસની બહાર આવી શકે છે. એટલા માટે આ રચનાને "છરો પરત ફરવાનો બાહ્ય માર્ગ" કહેવામાં આવે છે.


છરો પરત ફરવાનોનો આંતરિક માર્ગ
છરો પરત ફરવાના આંતરિક માર્ગની રચના નટના બહારના વ્યાસની અંદર બેસાડવામાં આવે છે. 'સિંગલ સ્ટાર્ટ આંટો', આ જ પ્રકારની રચના છે. આ પ્રણાલીમાં ડિફ્લેક્ટરનો ઉપયોગ કરીને છરો થ્રેડના માથેથી બાજૂના થ્રેડમાં પરત ફેરવીને મોકલવામાં આવે છે. આ પ્રકારે છરા 3600 ના ગોળાકારમાં વારંવાર ફર્યા કરે છે. ભાર ક્ષમતા વધારવા માટે એક જ નટમાં આ પ્રકારના અનેક 'સિંગલ સ્ટાર્ટ આંટા' બેસાડી શકાય છે. 'ઇન્સ્ટિટયુટ ઑફ ઍપ્લાઈડ રિસર્ચ' (I.A.R.) ના સંબંધિત અભ્યાસમાં આ ડિફ્લેક્ટરની નવી રચના વિશે જણાવવામાં આવ્યું છે.

અક્ષીય ‘પ્લે’ અથવા 'બૅકલેશ'
સામાન્ય રચનાની બૉલ સ્ક્રૂ-નટ જોડીમાં થોડું ઢીલાપણું હોય છે. નટ ફેરવ્યા વગર, સ્ક્રૂ પકડીને આગળ પાછળ કરવાનો પ્રયત્ન કરવામાં આવે તો એ થોડું ઘણું હલી શકે છે, જેને અંગ્રેજીમાં 'બૅક્લેશ' કહેવાય છે.

બૉલ સ્ક્રૂ અને નટનો અરસપરસ સંપર્ક, નટમાં ફરવાવાળા છરા દ્વારા થાય છે. ચિત્ર ક્ર. 5 માં સ્ક્રૂ તથા નટની વચ્ચે સર્પાકાર છરા માર્ગનું છિદ્ર દર્શાવવામાં આવ્યું છે. આ છરા માર્ગની પ્રોફાઇલ 'ગોથિક આર્ક' જેવી હોય છે અને અક્ષીય દબાણથી છરાનો સંપર્ક કોણ (કૉન્ટૅક્ટ ઍન્ગલ) 40° થી 50° ની બહાર ન નીકળી જાય તેની સાવધાની માર્ગની પ્રોફાઇલ બનાવતી વખતે રાખવી જરૂરી છે.


પૂર્વભાર (પ્રીલોડ)
બૉલ સ્ક્રૂ-નટ ઢીલા હોય, તે સામાન્ય કાર્યો માટે પર્યાપ્ત હોય છે. પણ સી.એન.સી. મશીનમાં ઉપયોગ કરવામાં આવેલ બૉલ સ્ક્રૂ માપવા માટેના કામમાં પણ ઉપયોગમાં લેવામાં આવે છે. એટલા માટે બૉલ સ્ક્રૂ-નટ જોડીમાં બૅકલૅશ હોય તો નહિ ચાલે. 6 મિમી. પિચના બૉલ સ્ક્રૂને 180° માં ફેરવ્યાં પછી મશીનની સ્લાઈડ બરાબર 3 મિમી. આગળ વધે છે. બૉલ સ્ક્રૂને ફરી 180° માં ફેરવવાથી એ બરાબર 3 મિમી. જ પાછી આવવી જોઇયે. એમાં 1 માઈક્રૉનનો ફર્ક પણ નહિ ચાલે. આ ભરોસો મેળવવા માટે બૉલ સ્ક્રૂ-નટ જોડી પ્રી-લોડેડ હોવી જરૂરી છે. પ્રી-લોડેડ હોવાને કારણે બૉલ સ્ક્રૂ નટની દૃઢતા (રિજિડિટી) પણ વધી જાય છે.

પ્રી-લોડેડ કરવા માટે બૉલ સ્ક્રૂ તથા બે નટની જોડીનો ઉપયોગ કરવો પડતો હોય છે. બે નટની વચ્ચે યોગ્ય જાડાઈનું વૉશર લગાડીને ઈચ્છિત પ્રી-લોડેડ ભાર આપી શકાય છે. (ચિત્ર ક્ર. 6).

શક્ય હોય તો સ્પ્રિંગનો ઉપયોગ કરીને પણ પ્રી-લોડેડ ભાર મેળવી શકાય છે. પણ આ પ્રી-લોડેડ ભાર જરૂરત થી વધુ ન હોવો જોઈએ. જો એમ થાય તો બૉલ સ્ક્રૂ પર ઘર્ષણ બળ વધીને નટ ગરમ થઇ જાય છે, જેથી તેની આવરદા ઘટી શકે છે.

આ પ્રી-લોડેડ ભાર માત્ર રોલિંગ ઘર્ષણનો ઉપયોગ કરનાર બૉલ સ્ક્રૂ-નટમાં જ આપી શકાય છે. લીડ સ્ક્રૂ પ્રણાલીમાં પ્રી-લોડેડ નટનો ઉપયોગ નથી કરી શકાતો કેમકે સ્લાઇડિંગ ઘર્ષણને કારણે સ્ક્રૂના થ્રેડની ચારે બાજૂ જરૂરતથી વધુ 'બ્રેક' લગાડે છે. બ્રેકની આ માત્રા રોલિંગ ઘર્ષણથી ત્રણ ઘણી વધુ હોય છે. જે કારણે સી.એન.સી. મશીનમાં સામાન્ય સ્ક્રૂનો ઉપયોગ કરવો લગભગ અશક્ય થઇ જાય છે.

બૉલ-નટના છરા
બૉલ સ્ક્રૂમાં સામાન્ય રીતે ABMA ગ્રેડ 25 અથવા વધુ ચોકસાઈ માટે ગ્રેડ 10 છરાનો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે. ગ્રેડ 10 ના છરાની ગોળાઈ (સ્ફેરિસિટી) 0.25 માઈક્રૉનથી ઓછી હોવી જોઈએ અને એક જથ્થાના તમામ છરાનો વ્યાસ +/-0.6 માઈક્રૉન ટૉલરન્સમાં હોવો જોઈએ. જો બૉલ નટના છરાના વ્યાસમાં વધુ ફર્ક હશે તો વધુ વ્યાસવાળા છરા પર વધુ ભાર આવી જશે અને એની આવરદા ઘટી જશે. જે કારણે બૉલ નટ જલ્દી ખરાબ થઇ જશે. 25 અથવા 10 ગ્રેડના છરાનું ઉત્પાદન હજી સુધી ભારતમાં નથી થતું, એ આયાત જ કરવા પડે છે.