Závitovkový prevod pre CNC obrábacie stroje – Sprievodca výberom presnosti

Koľko v skutočnosti stojí zlý závitovkový prevod na vretene

Predstavte si vertikálne obrábacie centrum, ktoré opracováva kontúry na rotačnej štvrtej osi. Priemer rozstupovej kružnice závitovkového kolesa je 120 mm. Ozubené koleso má po dvoch rokoch indexovacej prevádzky nahromadenú vôľu 0,10 mm. Keď os zmení smer v strede kontúry, stôl sa nepohne o vzdialenosť rovnajúcu sa tejto vôli – potom sa prudko posunie dopredu, aby ju dobehol. V uhlovom vyjadrení sa 0,10 mm pri polomere rozstupu 60 mm rovná 0,0017 radiánom alebo približne 5,7 oblúkovým minútam mŕtvej zóny. Výsledkom na obrobku je viditeľná stopa zotrvania pri každej zmene smeru. Servokompenzácia ju nedokáže eliminovať, pretože kodér nevidí pohyb, kým sa ozubené koleso opäť nezapne.

Toto nie je problém s ladením. Je to problém so špecifikáciou prevodového stupňa – a dá sa mu úplne vyhnúť, ak si pred objednaním porozumiete trom číslam: Trieda DIN, chyba vedeniaa spätná reakcia na roztečovom kruhuVýrobcovia spoločnosti Ever-Power v Kórei presné závitovkové prevody pre CNC aplikácie, kde sú tieto tri čísla potvrdené a zdokumentované – nie odhadované.

Kde sa závitovkové pohony vyskytujú v CNC zariadeniach

Vďaka 90-stupňovému usporiadaniu hriadeľa a inherentnému samosvornému mechanizmu pri pomeroch nad približne 15:1 sú závitovkové a kolesové pohony praktickou voľbou pre akúkoľvek CNC funkciu, ktorá musí udržiavať polohu, keď je motor vypnutý. Objavujú sa vo svete obrábacích strojov v úlohách, ktoré paralelné osové špirálové ozubené kolesá nedokážu zaplniť bez samostatnej prídržnej brzdy:

V otočné stoly štvrtej a piatej osiZávitovkové koleso tvorí konečný redukčný stupeň medzi servomotorom a výstupným hriadeľom osi A alebo B. Uhlové rozlíšenie dostupné pre CNC riadiacu jednotku závisí priamo od počtu zubov závitovkového kolesa a rozlíšenia enkodéra – ale uhlová presnosť, ktorá skutočne dosiahne obrobok, závisí od chyby stúpania a tolerancie profilu samotného závitovkového kolesa. CNC riadiaci systém s presnosťou hlásenia rozlíšenia 0,001 stupňa je bezvýznamný, ak má mechanický pohon periodickú chybu 0,1 stupňa z opotrebovaného alebo zle vyrobeného závitovkového kolesa.

Indexovacie a deliace hlavy Na odvaľovacích, brúsiacich a frézovacích strojoch na ozubenie sa v konečnej fáze indexovania používajú závitovkové pohony práve preto, že ich chyba rozstupu určuje geometrickú presnosť každého obrobku, ktorý stroj vyrobí. Chyba rozstupu zubov ozubeného kolesa, ktorá vzniká v závitovkovom kolese deliacej hlavy, sa šíri priamo do každého ozubeného kolesa na danom stroji. V tejto súvislosti závitovkové koleso nie je súčasťou pohonu – je to geometrický referenčný prvok a z hľadiska obstarávania sa s ním treba zaobchádzať ako s jedným.

Rotačné osi súradnicových meracích strojov a stupne manipulátora s polovodičovými doštičkami predstavujú hornú hranicu požiadavky na presnosť. V týchto aplikáciách sa očakáva, že závitovkový prevod umiestni hrot sondy alebo stolík s doštičkou s presnosťou na mikróny od požadovanej polohy s nulovou mŕtvou zónou pri zmene smeru. duplexný závitovkový prevod Pre tieto aplikácie sú vhodné súpravy – kde je možné nastaviť vôľu takmer na nulu a udržiavať ju počas celej životnosti pohonu.

Rozsah špecifikácií — CNC presné závitovkové prevody

Čo vlastne znamená trieda DIN na vašej CNC osi

Trieda presnosti DIN pre závitovkové prevody riadi tri nezávislé geometrické tolerancie: chyba jedného tónu (zmena uhlovej vzdialenosti medzi susednými zubami), celková chyba výšky tónu (odchýlka akéhokoľvek zuba od jeho teoreticky dokonalej polohy po celom obvode) a odchýlka profilu zuba (o koľko sa skutočný tvar boku zuba líši od teoretickej evolventy). Každý z nich ovplyvňuje kvalitu obrobeného obrobku iným spôsobom a je potrebné ich chápať samostatne – nie ich zhŕňať do jedného celku ako „DIN7 je dosť dobrá“.

Chyba jedného stúpania spôsobuje hrboľ alebo pokles uhlovej rýchlosti výstupného hriadeľa raz za záber zuba, s frekvenciou rovnajúcou sa počtu zubov závitovkového kolesa vynásobenému rýchlosťou otáčania kolesa. Pri kontúrovom prechode štvrtej osi sa to javí ako jemný opakujúci sa vzor textúry povrchu – niekedy viditeľný iba pod hrabajúcim sa svetlom pod uhlom, ktorý zachytáva periodicitu povrchu. Pre 60-zubové koleso otáčajúce sa rýchlosťou 0,5 ot./min. sa táto textúra opakuje 30-krát za minútu na povrchu obrobku. Norma DIN7 pri M3 udržiava chybu jedného stúpania na približne 18 mikrometrov; DIN6 ju udržiava na 11 mikrometroch. Rozdiel je merateľný na obrobku pod profilometriou povrchu.

Celková chyba rozstupu určuje, ako presne sa os dokáže vrátiť do požadovanej uhlovej polohy po úplnom otočení. Pre indexovaciu hlavu, ktorá sa otáča a vyreže 36 rovnako rozmiestnených zubov ozubeného kolesa, celková chyba rozstupu v indexovacom závitovkovom kolese priamo spôsobuje nerovnomerné rozstupy zubov v každom ozubenom kolese vyrobenom na danom stroji. Preto brúsky a odvaľovacie stroje na ozubenie vyžadujú minimálne závitovkové sady DIN6 – rezané ozubené koleso zdedí celkovú chybu rozstupu indexovacieho pohonu stroja vynásobenú mechanickou výhodou ozubeného kolesa.

Odchýlka profilu ovplyvňuje plynulosť prevodu. Závitovkový zub s nadmernou odchýlkou ​​profilu vytvára počas každého záberu zuba premenlivý pomer rýchlosti – koleso mierne zrýchľuje a spomaľuje, keď kontaktný bod prechádza cez bok zuba. Toto zvlnenie rýchlosti vyvoláva vibrácie na frekvencii záberu, a preto niektoré pohony otočných stolov vydávajú počuteľný tón pri určitých hodnotách otáčok, a to aj s novými prevodovými sadami.

Výroba v našom zariadení

Brúsenie závitov sa vykonáva po cementácii na všetkých závitovkových hriadeľoch DIN6 a DIN7. Cementácia deformuje geometriu závitu – závitovky merané pred a po cykle tepelného spracovania vykazujú chyby stoupania 3 až 5-krát väčšie ako hodnota pred úpravou. Brúsenie toto skreslenie koriguje. Závitovky, ktoré sú tepelne spracované, ale následne nie sú brúsené, prenášajú do prevádzky plné skreslenie tepelného spracovania, a preto mnohé katalógové nároky DIN7 od lacnejších dodávateľov neobstoja pri overení súradnicovým meracím prístrojom pri vstupnej kontrole.

Duplexné závitovkové prevody – problém s vôľou natrvalo vyriešený

Štandardné závitovkové koleso má pevnú hrúbku zubov na oboch stranách závitu závitovky. Vôľa je nastavená pri montáži stredovou vzdialenosťou medzi hriadeľmi závitovky a kolesa. S opotrebovaním bronzových zubov kolesa sa medzera zubov zväčšuje a vôľa sa zväčšuje – jediný spôsob, ako ju odstrániť, je výmena ozubeného kolesa. V prípade otočného stola na výrobnom obrábacom centre výmena ozubeného kolesa znamená vyradenie stroja z prevádzky, demontáž otočného stola, zabezpečenie náhradnej sady s presnosťou otvoru H7, opätovnú montáž a opätovné overenie presnosti osi. Táto udalosť zvyčajne trvá 2 až 4 dni a stojí viac z hľadiska straty výroby ako samotné ozubené koleso.

A duplexný červ (tiež nazývaný závitovka s dvojitým stúpaním) sa vyrába s mierne odlišnou hodnotou stúpania na ľavom a pravom boku závitu. To vytvára stav, keď sa hrúbka zuba kontinuálne zvyšuje od jedného konca závitovky k druhému – závit je na jednom konci hrubší a na druhom tenší. Na zodpovedajúcom závitovkovom kolese vytvárajú rôzne profily bokov rôzne geometrie medzery zubov na prednej a zadnej strane každého zuba kolesa, ale kritický rozmer – hrúbka zuba kolesa po obvode – zostáva konštantný. To znamená, že závitovku je možné axiálne posúvať, aby sa do záberu s kolesom dostala hrubšia alebo tenšia časť, čím sa uzatvára alebo otvára vôľová medzera bez zmeny geometrie kontaktného vzoru alebo nosnosti.

V praxi sa nastavenie vykonáva pomocou axiálnej nastavovacej skrutky alebo zväzku podložiek na telese ložiska závitovkového hriadeľa – 15-minútový postup so štandardným ručným náradím bez nutnosti demontáže otočného stola zo stroja. Drážka v tvare V vyfrézovaná do referenčného zuba na závitovke identifikuje axiálnu polohu s nulovou vôľou. Vychádzajúc z tejto polohy sa rozsah nastavenia zvyčajne rozširuje o ±0,8 mm axiálneho posunu, čo zodpovedá rozsahu nastavenia vôle približne 0 až 0,15 mm na rozstupovej kružnici v závislosti od špecifikovaného rozdielu stúpania. Dobre udržiavaná duplexná súprava na výrobnom otočnom stole sa môže počas svojej životnosti prestavovať 4 až 6-krát, kým sa zuby kolesa opotrebujú nad svoj konštrukčný limit – čím sa týmto faktorom efektívne vynásobí užitočná životnosť prevodového systému.

Referenčný prehľad o náhradných dieloch pre bežné značky CNC komponentov

Nižšie uvedené názvy značiek slúžia len na identifikáciu rozmerov. Spoločnosť Korea Ever-Power nemá s týmito výrobcami žiadny obchodný vzťah a nie je autorizovaným distribútorom žiadneho z nich. Všetky ochranné známky sú majetkom ich príslušných vlastníkov.

Referencie zákazníckych projektov

Štandardná priemyselná vs. presná CNC – osem faktorov, ktoré ich odlišujú

Pre CNC aplikácie vyžadujúce kompletnú uzavretú pohonnú jednotku namiesto holých komponentov sú k dispozícii presne zladené páry v utesnených krytoch. Kompaktné závitovkové reduktory Pre aplikácie s rotačnými osami a indexovacími pohonmi sú k dispozícii súpravy s CNC zladením, kde je prevodovka pripravená na montáž praktickejšou voľbou oproti holému ozubenému kolesu integrovanému do krytu stroja na mieru.

Často kladené otázky