Червячна предавка за CNC машини — Ръководство за избор на прецизност

Колко всъщност струва лоша червячна предавка на шпиндела

Да разгледаме вертикален обработващ център, който извършва контурни проходи по ротационна четвърта ос. Диаметърът на делителната окръжност на червячното колело е 120 мм. Зъбният комплект има натрупан хлабинен ход от 0,10 мм след две години индексиране. Когато оста обърне посоката си по средата на контура, масата не се движи за разстоянието, равно на този хлабинен ход, след което се движи напред, за да го настигне. В ъглови термини, 0,10 мм при радиус на стъпката от 60 мм се равнява на 0,0017 радиана или приблизително 5,7 дъгови минути мъртва зона. Резултатът върху детайла е видима следа от задържане при всяко обръщане на посоката. Сервокомпенсацията не може да я елиминира, защото енкодерът не вижда движението, докато зъбното зацепване не се зацепи отново.

Това не е проблем с настройката. Това е проблем със спецификацията на предавката — и може да се избегне изцяло, като се разберат три числа, преди да се направи поръчка: DIN клас, грешка в оловои обратна реакция в кръга на питчингаКорея Ever-Power произвежда прецизни червячни зъбни колела за CNC приложения, където тези три числа са потвърдени и документирани — не са приблизителни.

Къде се появяват червячни задвижвания в CNC оборудването

90-градусовата конфигурация на вала и присъщото самозаключване при съотношения над приблизително 15:1 правят червячните и колесните задвижвания практичен избор за всяка CNC функция, която трябва да задържа позиция, когато двигателят е изключен. Те се появяват в света на машинните инструменти в роли, които паралелно-осните спирални зъбни колела не могат да заемат без отделна задържаща спирачка:

В въртящи се маси за четвърта и пета осЧервячната предавка формира крайния редукторен етап между серво мотор и изходния вал на оста A или B. Ъгловата резолюция, достъпна за CNC контролера, зависи пряко от броя на зъбите на червячното колело и резолюцията на енкодера, но ъгловата точност, която действително достига до детайла, зависи от грешката на извеждане и профилния допуск на самата червячна предавка. CNC система за управление с точност на отчитане на резолюция от 0,001 градуса е безсмислена, ако механичното задвижване има периодична грешка от 0,1 градуса поради износен или лошо произведен червяк.

Индексиращи глави и делителни глави При фрезоване, шлифоване и фрезоване на зъбни колела се използват червячни задвижвания на последния етап на индексиране, именно защото тяхната грешка в стъпката определя геометричната точност на всеки детайл, произведен от машината. Грешката в разстоянието между зъбите на зъбното колело, която произлиза от червячното колело на делителната глава, се разпространява директно във всяко зъбно колело, нарязано на тази машина. В този контекст червячното зъбно колело не е задвижващ компонент - то е геометричен референтен елемент и трябва да се третира като такъв от гледна точка на снабдяването.

Ротационни оси на координатно-измервателни машини и стъпалата за обработка на полупроводникови пластини представляват горната граница на изискването за прецизност. В тези приложения се очаква червячната предавка да позиционира върха на сондата или стъпалото на пластината с точност до микрони от зададената позиция, с нулева мъртва зона при обръщане на посоката. Само дуплексна червячна предавка комплекти — при които луфтът може да се регулира почти до нула и да се поддържа през целия живот на задвижването — са подходящи за тези приложения.

Спецификация на обхвата — CNC прецизна червячна предавка

Какво всъщност означава DIN класът на вашата CNC ос

Класът на точност по DIN за червячни зъбни колела контролира три независими геометрични допуска: грешка с единичен ритъм (вариацията в ъгловото разстояние между съседните зъби), обща грешка в наклона на инча (отклонението на който и да е зъб от теоретично перфектното му положение по цялата му обиколка) и отклонение на профила на зъба (колко действителната форма на зъбния ръб се отклонява от теоретичната еволвента). Всяка от тях влияе върху качеството на обработения детайл по различен начин и те трябва да се разбират поотделно, а не да се смесват като „DIN7 е достатъчно добър“.

Грешката от единичен стъпка води до изкривяване или спад в ъгловата скорост на изходния вал веднъж на зацепване на зъб, с честота, равна на броя зъби на червячното колело, умножен по скоростта на въртене на колелото. При контурно преминаване по четвъртата ос това се проявява като фин повтарящ се модел на повърхностна текстура - понякога видим само под насочваща светлина под ъгъла, който улавя периодичността на повърхността. За колело с 60 зъба, въртящо се с 0,5 об/мин, тази текстура се повтаря 30 пъти в минута върху повърхността на детайла. DIN7 при M3 определя грешката от единичен стъпка на приблизително 18 микрометра; DIN6 я определя на 11 микрометра. Разликата е измерима върху детайла под профилометрията на повърхността.

Общата грешка в стъпката определя колко точно оста може да се върне в зададено ъглово положение след пълно завъртане. За индексираща глава, която се върти, за да изреже 36 зъба на зъбно колело с еднакво разстояние, общата грешка в стъпката в червячното колело на индексиращата машина директно води до неравномерно разстояние между зъбите във всяко зъбно колело, произведено на тази машина. Ето защо машините за шлифоване и фрезоване на зъбни колела определят минимум червячни комплекти DIN6 – зъбното колело, което се изрязва, наследява общата грешка в стъпката на индексиращото задвижване на машината, умножена по механичното предимство на зъбното колело.

Отклонението на профила влияе върху плавността на предаването. Червячен зъб с прекомерно отклонение на профила създава различно съотношение на скоростта по време на всяко зацепване на зъба - колелото ускорява и забавя леко, когато контактната точка пресича страничната част на зъба. Тази пулсация на скоростта възбужда вибрации с честотата на зацепване, поради което някои задвижвания на въртящи се маси издават звуков тон при определени стойности на оборотите, дори с нови зъбни колела.

Производство в нашето съоръжение

Шлифоването на резбите се извършва след цементиране на всички червячни валове DIN6 и DIN7. Цементирането нарушава геометрията на резбата — червяците, измерени преди и след цикъла на термична обработка, показват грешки в извеждането от 3 до 5 пъти по-големи от стойността на предварителната обработка. Шлифоването коригира това изкривяване. Червеите, които са термично обработени, но не са шлифовани впоследствие, носят пълното изкривяване от термичната обработка в експлоатация, поради което много каталожни DIN7 декларации от доставчици с по-ниски разходи не издържат на проверка с CMM при входящ контрол.

Дуплексни червячни зъбни колела — проблемът с луфта е решен завинаги

Стандартният комплект червячни зъбни колела има фиксирана дебелина на зъбите от двете страни на червячната резба. Луфтът се задава при сглобяване от централното разстояние между валовете на червяка и колелото. С износването на бронзовите зъби на колелото, разстоянието между зъбите се разширява и луфтът се увеличава - единственият начин да се възстанови е чрез смяна на зъбния комплект. За въртяща се маса на производствен обработващ център, подмяната на зъбен комплект означава извеждане на машината от експлоатация, разглобяване на въртящата се маса, осигуряване на резервен комплект с точност на отвора H7, повторно сглобяване и повторно валидиране на точността на оста. Това събитие обикновено отнема от 2 до 4 дни и струва повече от загубено производство, отколкото самият зъбен комплект.

А дуплексен червей (наричан още червяк с двоен ход) се произвежда с леко различна стойност на хода на лявата и дясната страна на резбата. Това създава условие, при което дебелината на зъба се увеличава непрекъснато от единия край на червяка до другия - резбата е по-дебела в единия край и по-тънка в другия. При съответстващото червячно колело, различните профили на страничните страни създават различна геометрия на зъбната междина на предната и задната страна на всеки зъб на колелото, но критичният размер - дебелината на зъба на колелото по обиколката - остава постоянен. Това означава, че червякът може да се измества аксиално, за да приведе по-дебела или по-тънка секция в зацепване с колелото, затваряйки или отваряйки хлабината, без да се променя геометрията на контактния модел или товароносимостта.

На практика регулирането се извършва чрез аксиален винт или пакет подложки върху корпуса на лагера на червячния вал - 15-минутна процедура със стандартни ръчни инструменти, без да се сваля въртящата се маса от машината. V-образен канал, обработен в референтния зъб на червяка, определя аксиалното положение с нулева луфт. Започвайки от това положение, диапазонът на регулиране обикновено се простира с ±0,8 мм аксиално изместване, което съответства на диапазон на регулиране на луфта от приблизително 0 до 0,15 мм на делителната окръжност, в зависимост от зададената разлика в изместването. Добре поддържан дуплексен комплект на производствена въртяща се маса може да се регулира отново 4 до 6 пъти през експлоатационния си живот, преди зъбите на колелото да се износят над проектната си граница - ефективно умножавайки полезния прецизен живот на зъбното колело по този фактор.

Референтни данни за замяна на често срещани марки CNC компоненти

Имената на марките по-долу се използват само за идентификация на размерите. Korea Ever-Power няма търговски отношения с тези производители и не е оторизиран дистрибутор на нито един от тях. Всички търговски марки са собственост на съответните им собственици.

Референции от проекти на клиенти

Стандартна индустриална срещу CNC прецизна обработка — осем фактора, които ги различават

За CNC приложения, изискващи цялостно затворено задвижващо устройство, а не голи компоненти, се предлагат прецизно съчетани двойки в запечатани корпуси. Компактни червячни редуктори За приложения с ротационни оси и индексиращи задвижвания се предлагат комплекти, използващи CNC-клас, където готовата за монтаж скоростна кутия е практичният избор пред комплект зъбни колела, интегриран в персонализиран корпус на машината.

Често задавани въпроси