Kuulkruvi ja lineaarne juhend: kuidas neid sobitada, joondada ja paigaldada süsteemi maksimaalse täpsuse saavutamiseks

Kuulkruvidjalineaarsed juhikudon mis tahes täpse lineaarse liikumissüsteemi - kaks põhikomponenti, kuid igaühe õigest eraldi valimisest ei piisa. Kombineeritud sõlme süsteemi täpsus, kasutusiga ja kandevõime sõltuvad sellest, kui hästi on kaks komponenti omavahel sobitatud, kui täpselt need paigaldamise ajal joondatud ja kas koormuse jaotus nende vahel on õigesti mõistetav.

See artikkel käsitleb kuulkruvide ja lineaarsete juhikute funktsionaalset jaotust, nende täpsusklasside ja suuruste sobitamist, mida paralleelsus ja joondustolerantsid tegelikult praktikas tähendavad ning õiget paigaldusjärjestust, mis hoiab ära kõige levinumad monteerimisvead.

1. Mida iga komponent teeb - ja mida see üksi ei suuda

Kuulkruvi ja lineaarse juhiku vahelise funktsionaalse piiri mõistmine on õige süsteemi projekteerimise lähtepunkt.

Kuulkruvi: aksiaalne ajam ja positsioneerimine

Kuulkruvi muudab mootori pöörleva liikumise kontrollitud lineaarseks nihkeks kuulide retsirkulatsiooni kaudu keermestatud võlli ja mutri vahel. Selle peamine ülesanne on edastada aksiaalset jõudu ja juhtida liikuva kelgu asendit piki liikumistelge.

Põhiomadused: kõrge ülekandeefektiivsus (tavaliselt 90%+); prognoositav suhe-to-nihkeni; tugev aksiaalne kandevõime; kõrge korratavus suletud-ahela servojuhtimise korral.

Milleks kuulkruvi ei ole ette nähtud: taluma külgjõude, radiaalseid koormusi või momentkoormusi, mida tekitavad nihked kasulikud koormused või lõikejõud. Kui need koormused rakendatakse kuulkruvimutrile, kiirendavad need mutri jooksuteede kulumist ja lühendavad oluliselt kasutusiga.

Lineaarne juhik (rööp ja plokk): juhised ja koormuse tugi

Lineaarne juhik piirab liikuvat kelgu sirgele teele ja kannab kõiki koormusi, mida kuulkruvi ei tohiks - radiaalkoormusi (vertikaalne horisontaalteljel), külgkoormust (külgsuunas) ja momentkoormust, mis tekib, kui kasulik koormus või lõikejõud on juhiku keskjoonest nihutatud.

Põhiomadused: kõrge jäikus neljas koormussuunas; suurepärane sirgus pikal sõidul; madal veerehõõrdumine; vastupidavus momendikoormustele kelguplokkide levimise tõttu mööda rööpa.

Mida lineaarne juhis üksi ei suuda: pakkuda tõhusat{0}}lineaarset ajamit või täpset positsioneerimist. Lineaarne juhik piirab liikumist, kuid ei tekita seda.

Funktsionaalne osakond

Kui mõlemad komponendid on õigesti sobitatud ja paigaldatud, ei pea kumbki kandma koormust väljaspool selle kavandatud eesmärki. See on põhinõue mõlema komponendi samaaegse nominaalse kasutusea saavutamiseks.

2. Miks on täpsusklassi sobitamine oluline?

Kogu süsteemi positsioneerimistäpsust piirab see, milline komponent on väiksema täpsusega -, sõltumata sellest, kui täpselt teine ​​on valmistatud. C3 maanduskuulkruvi sidumine standardse -klassi lineaarse juhikuga loob süsteemi, mida piirab juhiku sirgusviga, mitte kruvi juhtme täpsus. Kõrgekvaliteedilise-kruvi lisatasu ei too mingit kasu.

Praktiline lähenemine on sobitada täpsusklassid nii, et mõlemad komponendid panustavad süsteemi positsioneerimiseelarvesse ligikaudu võrdselt.

Enamiku CNC-töötlemiskeskuste ja täppisautomaatikaseadmete jaoks on standardkombinatsiooniks C5 maandatud kuulkruvid, mis on ühendatud H-klassi lineaarsete juhikutega. Standardsete juhikutega ühendatud C7 valtsitud kruvid hõlmavad üldist automatiseerimist, puidutöötlemismasinaid ja rakendusi, kus positsioneerimise tolerants on ±0,05 mm või laiem.

Suuruse sobitamine

Kui samal teljel kasutatakse kuulkruvi ja lineaarseid juhikuid, peaks juhtrööpa laius olema kruvivõlli läbimõõduga samas suurusklassis. Suure-läbimõõduga kuulkruvi, mis juhib alamõõdulistele kitsastele rööbastele toetatud vankrit, tekitab jäikuse ebakõla - juhik kaldub koormuse all isegi siis, kui kruvi on õigesti paigutatud, tekitades positsioneerimisvea, mida kuulkruvi ei suuda kompenseerida.

Praktilise viitena:

3. Paralleelsus: mida tolerants tähendab ja mis juhtub selle ületamisel

Kuulkruvi telg ja lineaarse juhtrööpa telg peavad olema määratletud tolerantsi piires paralleelsed. Enamikus CNC- ja täppisautomaatikarakendustes on kruvi telje ja siini vaheline paralleelsuse lubatud hälve 0,02–0,05 mm 300 mm käigu kohta, olenevalt süsteemi täpsusastmest.

Kui see tolerants on ületatud, surutakse mutter külgsuunas igas käigu punktis - mutter ei saa asetseda loomulikult rööpaga ühel joonel ja see tekitab üheaegselt külgkoormuse nii mutri kuulidele kui ka juhtplokkidele. Selle tagajärjed on järgmised:

• Suurenenud sõidutakistus kogu käigu jooksul, mis on nähtav suurema ajamivooluna konstantsel kiirusel
• Nii mutri kui ka juhtplokkide kiirenenud kulumine, kuna mõlemad kannavad koormusi, mille jaoks need pole mõeldud
• Positsioneerimisviga, mis on perioodiline ja käigust{0}}sõltuv ning kulumise suurenedes järk-järgult süveneb

Paralleelsuse õigeks mõõtmiseks on vaja kelkule paigaldatud näidiku, mille sondi ots puutub vahetult kokku kruvi võlliga -, mitte mutriga ega töölaua pinnaga. Liigutage kelku aeglaselt läbi täiskäigu ja registreerige näidiku koguhälve. Kõik kõrvalekalded süsteemi tolerantsi piiridest nõuavad enne masina kasutuselevõttu rööpa või kruvi tugiasendi korrigeerimist.

4. Koormuse jaotus: kuidas kuulkruvi ja juhik tööd jagavad

Õigesti kavandatud lineaarse liikumise süsteemis järgib koormuse jaotus kuulkruvi ja lineaarsete juhikute vahel selget põhimõtet: kuulkruvi kannab ainult aksiaalseid koormusi; lineaarsed juhikud kannavad kõike muud.

Sõidutee:

Mootori pöördemoment → Sidur → Kuulkruvi pöörlemine → Mutri lineaarne translatsioon → Kelgu liikumine

Juhised ja koormuse tugitee:

Masina aluse külge kinnitatud rööp → Kelguplokid veerevad mööda rööpaid → Kelk on piiratud sirgjoonelise liikumisega-, külg- ja momentkoormused kantakse üle rööpale

Koormuse juhtimine praktikas:

Kuulkruvi mutri suurus määratakse Ca (nimetatud dünaamiline koormus) ja samaväärse teljesuunalise koormuse -, sealhulgas mootori tõukejõu, kiirendusjõu ja lõikejõudude mis tahes teljesuunalise komponendi suhtes. Momentkoormused nihketest kasulikest koormustest või lõikejõududest tuleks lineaarse juhtsüsteemi jaoks eraldi arvutada, kasutades juhiku tootja antud momendikoormusväärtusi igas suunas (kalle, lengerdus, rull).

Levinud disainiviga on kuulkruvi õige suurus aksiaalse koormuse jaoks, samal ajal kui{0}}momendi seisukorra jaoks pole lineaarseid juhikuid määratud. Rasket spindlikoostu kandval Y-teljel võib spindli üleulatusest tekkiv moment olla kaks kuni kolm korda suurem kui ainuüksi kasuliku koormuse kaalust tulenev radiaalkoormus. Radiaalkoormuse jaoks õige suurusega, kuid antud hetkel alamõõduline juhtplokk kulub oluliselt kiiremini, kui selle nimitööiga ennustab.

5. Peamised disainipõhimõtted

Sobitage täpsusklassid

Valige kuulkruvi ja lineaarse juhiku klassid nii, et kumbki komponent poleks süsteemi täpsuse ainsaks kitsaskohaks. Vaadake 2. jaotise hinde-vastavuse tabelit.

Kontrolli paralleelsust tolerantsi piires

Kruvi telje ja juhtrööpa telje paralleelsust tuleb enne masina kasutuselevõttu kontrollida näidiku abil. Ärge tuginege visuaalsele joondamisele ega eeldusele, et tasane töödeldud alus tagab paralleelsuse automaatselt.

Rakendage mõlemale komponendile õige eelkoormus

Kuulkruvi mutri eelkoormus välistab aksiaalse lõtku. Lineaarsete juhtplokkide eelkoormus vähendab kliirensit ja parandab jäikust. Mõlemad on vajalikud suure-korduvusega süsteemi jaoks.

Eellaadimine pole aga tasuta - see suurendab hõõrdumist ja soojuse teket. Liigne eelkoormus lühendab kasutusiga, parandamata täpsust üle punkti. Valige eellaadimisklass, mis vastab rakenduse jäikuse ja täpsuse nõuetele, mitte kõrgeim saadaolev valik.

Kontrollige pika käiguga{0}}telgede kriitilist kiirust

Kuulkruvivõllidel on kriitiline kiirus, mis sõltub võlli läbimõõdust, toetamata pikkusest ja otsatoe konfiguratsioonist. Kiire -või pika{2}}taktiga rakenduste puhul tuleb enne võlli läbimõõdu lõplikku määramist kontrollida töökiirust kriitilise kiirusepiirangu - suhtes sobiva ohutusteguriga -. Üle kriitilise kiiruse töötamine põhjustab võlli resonantsi, müra ja kiiret kulumist.

Kaitske mõlemat komponenti saastumise eest

Kuulkruvimutrisse või lineaarsetesse juhtplokkidesse sisenevad laastud, jahutusvedelik ja tolm kiirendavad kulumist kiiremini kui mis tahes muu töötegur. Tihendid, klaasipuhastid, lõõtsad ja katted peaksid olema süsteemi disaini osa, mitte järelmõte. Töötlemiskeskkondade kuulkruvimutrid vajavad eriti tõhusat laastu ja jahutusvedeliku välistamist.

6. Õige paigaldusjärjestus

Paigaldamise järjekord on oluline. Kõige tavalisem montaaživiga -, kui kõigepealt paigaldatakse kruvi ja seejärel üritatakse siinid sellega joondada, - tekitab mõlemas komponendis sisemise pinge, mis põhjustab kinnikiilumist, ebaühtlast kulumist ja enneaegset riket.

Õige järjestus:

Samm 1 - Valmistage ette paigaldusalus

Töötle siinide ja kruvide tugisõlmede kinnituspinnad vajaliku tasasuse ja paralleelsuseni. Kontrollige täpse sirge või pinnaplaadiga. Põhigeomeetria määrab joonduse viite kõigele järgnevale.

Samm 2 - Paigaldage lineaarsed juhtsiinid

Paigaldage mõlemad siinid järjestikku kergelt pingutatud poltidega. Kontrollige sirgust piki iga rööpa ja paralleelsust kahe rööpa vahel. Reguleerige, kuni mõlemad jäävad tolerantsi piiridesse. Alles seejärel pingutage poldid määratud pöördemomendiga ristikujuliselt, et vältida rööpaprofiili väändumist.

Samm 3 - Paigaldage kuulkruvi komplekt

Kinnitage kuulkruvi tugiüksused - fikseeritud ots ees, ujuv ots teiseks. Fikseeritud ots piirab võlli aksiaalselt; ujuv ots võimaldab soojuspaisumist piki võlli telge ilma sisemist pinget tekitamata. Ärge kinnitage mõlemat otsa jäigalt - see on tavaline paigaldusviga, mis põhjustab võlli aksiaalse eelkoormuse, kui see töötamise ajal soojeneb.

Samm 4 - Paigaldage kelk ja joondage mutter

Paigaldage mutri korpus kelgule enne selle püsivat kinnitamist. Pöörake kruvivõlli käsitsi läbi täiskäigu. Mutter peaks hõljuma rööpaga loomulikus asendis ilma sidumise või takistuse muutumiseta. Alles pärast kogu käigu sujuva ja järjepideva liikumise kinnitamist tuleks mutrite korpuse poldid spetsifikatsioonile vastavaks keerata.

Mutri korpuse sundimine fikseeritud asendisse, et kompenseerida kruvi-rööpale-nihkumist, on kõige kahjustavam paigaldusviga. See tekitab mutterile pideva külgkoormuse igas käigu punktis - alates esimesest töötunnist.

Samm 5 - Rakendage eelkoormus ja määrige

Rakendage määratud eelkoormus nii kruvimutrile kui ka juhtplokkidele. Enne esimest kasutamist lisage nii mutrile kui ka juhtsiinidele esialgne määrdeaine.

Samm 6 - Testkäivitage ja kinnitage

Käivitage telg väikesel kiirusel läbi täiskäigu, jälgides takistuse kõikumist, müra või temperatuuri tõusu. Suurendage järk-järgult töökiirust. Enne masina tootmisse panemist kontrollige positsioneerimise korratavust.

7. Tüüpilise 3-teljelise CNC-töötluskeskuse näide

Esinduslik 3-teljeline töötlemiskeskus 1200 mm × 1000 mm töölaua ja ±0,005 mm positsioneerimise korratavusega:

Märkused selle konfiguratsiooni kohta:

Kaks siini telje kohta-, sealhulgas Z-telg. Üksik rööp ei suuda vastu seista spindli üleulatusest lõikamise ajal tekkivale momendile. Kaks siini, mis on paigutatud piisavalt laiali, tagavad kõigi telgede stabiilseks ja täpseks lõikamiseks vajaliku momenditakistuse.

DFU topeltmutter X- ja Y-teljel- välistab aksiaalse lõtku suuna muutmisel, mis mõjutab otseselt kontuuri täpsust töödeldud pinnal. Topeltmutri suuremat hõõrdumist juhib servoajami pöördemoment.

5 mm juhe Z-teljel- tagab suurema tõukejõu mootori pöördemomendi ühiku kohta ja vähendab suuremate juhtmetega võrreldes-tagasisõitu. Kombineerituna mootori hoidepiduriga spindlisõlmede jaoks, mis kaaluvad üle umbes 15 kg, hoiab see Z-telje ohutult paigal, kui toide on välja lülitatud.

Termiline kompensatsioon- pikad X- ja Y-telje kuulkruvid laienevad pideva töötamise ajal termiliselt. Täppistöötlemiskeskustes kasutatakse CNC termilist kompensatsiooni või fikseeritud-ujuvat otsa tugiseadet, et seda juhtida ilma võlli pinget või aksiaalset positsioneerimist tekitamata.

8. Kasutusaja viide

Järgmised intervallid eeldavad õiget esialgset määrimist, töökoormust Ca 30% piires, mõõdukat töötsüklit ja piisavat kaitset saaste eest. Tegelik kasutusiga varieerub oluliselt olenevalt kasutustingimustest.

Saastumine on mõlema komponendi enneaegse rikke kõige levinum põhjus. Puhas, hästi-määritud keskkonnas töötav kuulkruvimutter jõuab tavaliselt oma L10 elueavahemiku ülemisse piiri või ületab seda. Sama mutter, mis töötab kiibiga-saastunud keskkonnas ilma piisava tihenduseta, võib ebaõnnestuda vähem kui veerandi sellest ajast.

9. Kokkuvõte

Kuulkruvid ja lineaarsed juhikud on loodud koos töötama ning neil on selgelt jagatud funktsioonid:

• Kuulkruvi: tagab tõhusa, korratava aksiaalse ajami ja positsioneerimise
• Lineaarne juhik: tagab sirge{0}}liikumise täpsuse, talub moment- ja külgkoormust ning kannab radiaalset koormust

Süsteem töötab vastavalt spetsifikatsioonidele ainult siis, kui mõlemad komponendid on täpsusastmelt ja suuruselt õigesti sobitatud, paigaldamise ajal tolerantsi piires joondatud ja töö käigus kaitstud saastumise eest. Kombineeritud süsteemi jõudluse ülemmäära määrab see, milline element on kõige nõrgem -, olgu see siis kruvi tugevus, juhiku eelkoormuse klass, paigalduse paralleelsus või saastekaitse.

OEM-i masinaehitajate jaoks, kes hankivad tootmismasinate jaoks nii kuulkruvisid kui ka lineaarseid juhikuid, on mõlema komponendi tüübi ühtlane partii kvaliteet sama oluline kui esialgne spetsifikatsioon. Eellaadimise või plii täpsuse kõikumine partiide vahel toodab masinaid, mis töötavad erinevalt, hoolimata samadest osanumbritest.

 

Meil:export@dlybearing.com

Küsi hinnapakkumist