Wormwieloverbrengingen voor CNC-bewerkingsmachines — Precisieselectiegids

Wat een defecte wormwieloverbrenging daadwerkelijk kost aan de spindel

Stel je een verticaal bewerkingscentrum voor dat contourbewerkingen uitvoert op een roterende vierde as. De steekcirkeldiameter van het wormwiel is 120 mm. De tandwieloverbrenging heeft na twee jaar indexeringsgebruik een speling van 0,10 mm opgebouwd. Wanneer de as halverwege een contourbewerking van richting verandert, beweegt de tafel niet over een afstand gelijk aan die speling, waarna hij met een ruk vooruit beweegt om de achterstand in te halen. In hoektermen is 0,10 mm bij een steekradius van 60 mm gelijk aan 0,0017 radialen, ofwel ongeveer 5,7 boogminuten dode zone. Het resultaat op het werkstuk is een zichtbare stilstandmarkering bij elke richtingsomkering. Servocompensatie kan dit niet verhelpen, omdat de encoder de beweging pas registreert wanneer de tandwieloverbrenging weer ingrijpt.

Dit is geen afstellingsprobleem. Het is een probleem met de specificaties van de versnellingsbak – en dit kan volledig worden voorkomen door drie getallen te begrijpen voordat u bestelt: DIN-klasse, loodfout, En tegenreactie op het veld. Korea Ever-Power produceert precisie wormwielen voor CNC-toepassingen waar deze drie getallen bevestigd en gedocumenteerd zijn – en niet geschat.

Waar wormaandrijvingen voorkomen in CNC-apparatuur

De asconfiguratie van 90 graden en de inherente zelfvergrendeling bij overbrengingsverhoudingen van meer dan ongeveer 15:1 maken wormwielaandrijvingen een praktische keuze voor elke CNC-bewerking die de positie moet behouden wanneer de motor is uitgeschakeld. Ze worden veelvuldig gebruikt in de werktuigmachine-industrie voor toepassingen die parallelle-as-spiraalvertandingen niet kunnen vervullen zonder een aparte rem:

In draaitafels met vierde en vijfde asDe wormwieloverbrenging vormt de laatste reductietrap tussen een servomotor en de uitgaande as van de A- of B-as. De hoekresolutie die de CNC-controller ter beschikking heeft, hangt direct af van het aantal tanden van het wormwiel en de resolutie van de encoder, maar de hoeknauwkeurigheid die het werkstuk daadwerkelijk bereikt, hangt af van de spoedfout en de profieltolerantie van het wormwiel zelf. Een CNC-besturingssysteem met een resolutie van 0,001 graad dat nauwkeurigheid rapporteert, is zinloos als de mechanische aandrijving een periodieke fout van 0,1 graad heeft als gevolg van een versleten of slecht gefabriceerde worm.

Indexeerkoppen en verdeelkoppen Bij tandwielfrees-, slijp- en freesmachines worden wormwielaandrijvingen gebruikt in de laatste indexeerfase, juist omdat de steekfout ervan de geometrische nauwkeurigheid van elk werkstuk dat de machine produceert bepaalt. Een fout in de tandafstand die ontstaat in het wormwiel van de verdeelkop plant zich direct voort in elke tandwielsnede op die machine. In deze context is het wormwiel geen aandrijfcomponent, maar een geometrisch referentie-element, en moet het vanuit inkoopoogpunt ook als zodanig worden behandeld.

Coördinatenmeetmachine roterende assen En de positioneringssystemen voor halfgeleiderwafels vertegenwoordigen de bovengrens van de precisie-eisen. In deze toepassingen wordt van de wormwieloverbrenging verwacht dat deze een meetsonde of wafelplateau tot op micron nauwkeurig positioneert ten opzichte van de gewenste positie, zonder dode zone bij richtingsomkering. dubbele wormwieloverbrenging Sets waarbij de speling tot bijna nul kan worden afgesteld en gedurende de levensduur van de aandrijving behouden blijft, zijn geschikt voor deze toepassingen.

Specificatiebereik — CNC-precisiewormwiel

Wat DIN-klasse nu precies betekent voor uw CNC-as

De DIN-precisieklasse voor wormwielen regelt drie onafhankelijke geometrische toleranties: fout van één enkele toonhoogte (de variatie in de hoekafstand tussen aangrenzende tanden), totale toonhoogtefout (de afwijking van een tand van zijn theoretisch perfecte positie over de volledige omtrek), en afwijking van het tandprofiel (hoeveel de werkelijke vorm van de tandflank afwijkt van de theoretische evolvente). Elk van deze factoren beïnvloedt de kwaliteit van het bewerkte werkstuk op een andere manier en ze moeten afzonderlijk worden begrepen – niet op één hoop worden gegooid met de opmerking "DIN7 is goed genoeg".

Een enkele spoedfout veroorzaakt een hobbel of dal in de hoeksnelheid van de uitgaande as, één keer per tandaangrijping, met een frequentie gelijk aan het aantal tanden van het wormwiel vermenigvuldigd met de rotatiesnelheid van het wiel. Bij een contourbewerking in de vierde as verschijnt dit als een fijn, herhalend oppervlaktepatroon – soms alleen zichtbaar onder strijklicht onder de hoek die de oppervlakteperiodiciteit vastlegt. Voor een wiel met 60 tanden dat roteert met 0,5 omwentelingen per minuut, herhaalt deze textuur zich 30 keer per minuut op het werkstukoppervlak. DIN7 bij M3 stelt een enkele spoedfout vast op ongeveer 18 micrometer; DIN6 stelt deze vast op 11 micrometer. Het verschil is meetbaar op het werkstuk met behulp van oppervlakteprofilometrie.

De totale steekfout bepaalt hoe nauwkeurig de as na een volledige rotatie terugkeert naar een ingestelde hoekpositie. Bij een indexeerkop die roteert om 36 gelijkmatig verdeelde tandwieltanden te frezen, veroorzaakt de totale steekfout in het indexeerwormwiel direct ongelijke tandafstanden in elk tandwiel dat op die machine wordt geproduceerd. Daarom vereisen tandwielslijp- en vertandingsmachines minimaal DIN6-wormwielen: het te frezen tandwiel erft de totale steekfout van de indexeeraandrijving van de machine, vermenigvuldigd met de mechanische overbrengingsverhouding van het tandwiel.

Profielafwijking beïnvloedt de soepelheid van de overbrenging. Een wormtand met een te grote profielafwijking produceert een variërende snelheidsverhouding tijdens elke tandaangrijping — het wiel versnelt en vertraagt ​​lichtjes terwijl het contactpunt de tandflank passeert. Deze snelheidsfluctuatie wekt trillingen op met de vertandingsfrequentie, waardoor sommige draaitafelaandrijvingen een hoorbaar geluid produceren bij bepaalde toerentallen, zelfs met nieuwe tandwielsets.

Productie in onze vestiging

Na het carboneren wordt bij alle DIN6- en DIN7-wormassen draadslijpen uitgevoerd. Carboneren vervormt de draadgeometrie: wormassen die vóór en na de warmtebehandeling zijn gemeten, vertonen spoedafwijkingen die 3 tot 5 keer groter zijn dan de waarde vóór de behandeling. Slijpen corrigeert deze vervorming. Wormassen die wel warmtebehandeld zijn, maar niet vervolgens geslepen, behouden de volledige vervorming als gevolg van de warmtebehandeling. Dit is de reden waarom veel DIN7-specificaties van goedkopere leveranciers niet voldoen aan de eisen van een CMM-controle bij de ingangsinspectie.

Dubbele wormwielen — Het spelingprobleem definitief opgelost

Een standaard wormwieloverbrenging heeft een vaste tanddikte aan beide zijden van de wormdraad. De speling wordt tijdens de montage ingesteld door de hartafstand tussen de worm- en wielas. Naarmate de bronzen tandwielen slijten, wordt de tandopening groter en neemt de speling toe. De enige manier om dit te verhelpen is door de complete wormwieloverbrenging te vervangen. Voor een draaitafel op een productiemachine betekent het vervangen van een wormwieloverbrenging dat de machine buiten bedrijf moet worden gesteld, de draaitafel moet worden gedemonteerd, een vervangende set met H7-boringsnauwkeurigheid moet worden besteld, de machine opnieuw moet worden gemonteerd en de asnauwkeurigheid opnieuw moet worden gecontroleerd. Dit proces duurt doorgaans 2 tot 4 dagen en kost meer aan verloren productie dan de wormwieloverbrenging zelf.

A duplex worm Een wormwiel met dubbele spoed (ook wel dual-lead worm genoemd) wordt vervaardigd met een iets verschillende spoedwaarde aan de linker- en rechterflank van de schroefdraad. Dit zorgt ervoor dat de tanddikte continu toeneemt van het ene uiteinde van het wormwiel naar het andere – de schroefdraad is dikker aan het ene uiteinde en dunner aan het andere. Bij het bijbehorende wormwiel zorgen de verschillende flankprofielen voor verschillende tandafstanden aan de voor- en achterzijde van elke wieltand, maar de kritische afmeting – de tanddikte rond de omtrek – blijft constant. Dit betekent dat het wormwiel axiaal kan worden verschoven om een ​​dikker of dunner gedeelte in contact te brengen met het wiel, waardoor de speling kleiner of groter wordt zonder de contactpatroongeometrie of het draagvermogen te veranderen.

In de praktijk wordt de afstelling gedaan met behulp van een axiale stelschroef of een stapel vulplaatjes op de lagerbehuizing van de wormas – een procedure van 15 minuten met standaard handgereedschap, zonder de draaitafel van de machine te hoeven verwijderen. Een V-groef in de referentietand van de worm markeert de axiale positie zonder speling. Vanaf deze positie strekt het afstelbereik zich doorgaans uit tot ±0,8 mm axiale verschuiving, wat overeenkomt met een spelingafstelbereik van ongeveer 0 tot 0,15 mm op de steekcirkel, afhankelijk van het gespecificeerde spoedverschil. Een goed onderhouden duplex-tandwielset op een productiedraaitafel kan gedurende de levensduur 4 tot 6 keer opnieuw worden afgesteld voordat de tandwielen hun ontwerplimiet hebben overschreden – waardoor de nuttige precisielevensduur van de tandwielset effectief met die factor wordt vermenigvuldigd.

Vervangingsreferentie voor veelvoorkomende CNC-componentmerken

De onderstaande merknamen worden uitsluitend gebruikt ter identificatie van de afmetingen. Korea Ever-Power heeft geen commerciële relatie met deze fabrikanten en is geen geautoriseerde distributeur voor geen van hen. Alle handelsmerken zijn eigendom van hun respectievelijke eigenaren.

Klantprojectreferenties

Standaard industriële machines versus CNC-precisiemachines: acht factoren die ze van elkaar onderscheiden.

Voor CNC-toepassingen die een volledig afgesloten aandrijfeenheid vereisen in plaats van losse componenten, zijn nauwkeurig op elkaar afgestemde paren verkrijgbaar in afgedichte behuizingen. Compact wormwielreductoren Voor toepassingen met roterende assen en indexeeraandrijvingen, waarbij een kant-en-klare tandwielkast de praktische keuze is boven een losse tandwielset die in een op maat gemaakte machinebehuizing is geïntegreerd, zijn CNC-gecertificeerde, op elkaar afgestemde sets beschikbaar.

Veelgestelde vragen