Dokładność szlifowanej śruby kulowej opisuje się przede wszystkim na podstawie dokładności skoku: w jakim stopniu rzeczywisty ruch liniowy nakrętki odpowiada zadanemu skokowi na określonym dystansie. Szlifowana śruba kulowa może być zwykle produkowana z dokładnością C5 lub C3, choć dla specjalistycznych systemów precyzyjnych dostępne są jeszcze wyższe gatunki.
Jako praktyczne odniesienie DLY, C5 wynosi około ±0,018 mm na 300 mm skoku, podczas gdy C3 wynosi około ±0,008 mm na 300 mm. Wartości te opisują odchylenie wyprzedzenia w określonych warunkach kontroli. Nie oznaczają one, że cała maszyna automatycznie osiągnie tę samą dokładność pozycjonowania.
Co oznacza dokładność uziemienia śruby kulowej?
Kiedy inżynierowie omawiają dokładność szlifowanej śruby kulowej, zwykle mają na myśli związek między obrotem śruby a rzeczywistym przemieszczeniem liniowym nakrętki kulowej.
Jeżeli śruba kulowa ma nominalny skok 10 mm, jeden pełny obrót powinien teoretycznie przesunąć nakrętkę o 10 mm. W praktyce bardzo małe różnice produkcyjne powodują, że rzeczywisty ruch nieznacznie różni się od wartości nominalnej.
Ta różnica nazywana jest błędem wyprzedzenia lub odchyleniem drogi. Stopień dokładności ogranicza, o ile rzeczywisty skok może odbiegać od określonego skoku na określonej długości.
Dokładności śruby kulowej nie należy oceniać na podstawie wyglądu. Walcowana i szlifowana śruba kulowa mogą po złożeniu wyglądać podobnie, ale proces formowania gwintu, kontrola ołowiu i osiągalna dokładność posuwu mogą się różnić.
Typowe wartości dokładności C3 i C5
| Stopień dokładności | Błąd przewodu odniesienia DLY | Ogólny kierunek stosowania | Potwierdzenie techniczne |
|---|---|---|---|
| C3 | Około ±0,008 mm/300 mm | Precyzyjne obrabiarki, urządzenia szlifierskie, systemy kontrolne i wymagające osie pozycjonowania | Należy potwierdzić średnicę, przewód, długość, napięcie wstępne i wymagania kontrolne |
| C5 | Około ±0,018 mm/300 mm | Sprzęt CNC, precyzyjna automatyka, systemy posuwu obrabiarek i kontrolowane pozycjonowanie | Opcja dokładności wspólnego uziemienia, pod warunkiem potwierdzenia modelu i długości |
| C7 | Niższa dokładność odprowadzenia niż C5 | Ogólna transmisja przemysłowa, sprzęt manipulacyjny i automatyka, gdzie wymagane jest ekonomiczne pozycjonowanie | Zwykle kojarzone z walcowanymi śrubami kulowymi znajdującymi się w regularnej dostawie DLY |
Podana dokładność powinna być zawsze powiązana z długością przesuwu. Zapisanie wyłącznie „dokładności 0,008 mm” jest niekompletne, ponieważ nie wyjaśnia, czy wartość dotyczy 100 mm, 300 mm, jednego metra czy pełnego efektywnego skoku.
Z tego powodu zapytanie powinno zawierać zarówno wymagany stopień dokładności, jak i efektywny przesuw, w jakim należy zachować tę dokładność.
C3 nie jest najwyższą możliwą klasą dokładności
C3 to gatunek o wysokiej dokładności, ale nie należy go opisywać jako najwyższej dostępnej dokładności śruby kulowej. Gatunki o wyższej precyzji można stosować w wyspecjalizowanych systemach wymagających ściślejszej kontroli ołowiu.
Jednak określenie najwyższej możliwej klasy nie zawsze jest konieczne i ekonomiczne. Konstrukcja maszyny, rozdzielczość enkodera, sztywność łożyska, kontrola temperatury i proces montażu muszą umożliwiać zachowanie wybranej dokładności śruby.
Śruba o bardzo dużej dokładności zainstalowana w elastycznej lub niestabilnej termicznie maszynie może nie zapewniać odpowiedniej poprawy dokładności gotowej części.
Dokładność naziemna i dokładność walcowana to różne kwestie
Szlifowana śruba kulowa jest wytwarzana poprzez szlifowanie bieżni śruby po obróbce cieplnej lub w kontrolowanym procesie precyzyjnego szlifowania. Pozwala to producentowi na dokładniejszą kontrolę geometrii skoku i bieżni niż w standardowym procesie walcowania gwintów.
Walcowane śruby kulowe nadal nadają się do wielu maszyn przemysłowych. DLY powszechnie dostarcza walcowane śruby kulowe C7 do automatyzacji, obsługi i ogólnej transmisji CNC, natomiast szlifowane wersje C5 są dostępne do zastosowań wymagających większej dokładności prowadzenia.
Właściwy wybór zależy od wymagań maszyny:
- Użyj walcowanego C7, gdy głównymi priorytetami są ogólne pozycjonowanie, wydajna transmisja i kontrola kosztów.
- Rozważ uziemienie C5, gdy skumulowany błąd przewodu musi zostać zmniejszony w ciągu skoku roboczego.
- Rozważ C3, gdy oś wymaga większej dokładności ruchu, a cała maszyna może obsłużyć ten poziom.
- Jeszcze wyższą precyzję należy potwierdzić osobno, zamiast zakładać, że każdą średnicę i długość można wyprodukować w tym samym gatunku.
Dokładność ołowiu to nie to samo, co powtarzalność
Dokładność pomiaru opisuje, jak bardzo rzeczywisty przesuw odpowiada zadanej odległości. Powtarzalność opisuje, jak konsekwentnie oś powraca do tej samej pozycji podczas powtarzanego ruchu.
Maszyna może wykazywać dobrą powtarzalność, ale nadal może wykazywać skumulowany błąd pozycjonowania. Na przykład może stale powracać do tego samego punktu, podczas gdy jego rzeczywista pozycja pozostaje przesunięta od zadanej współrzędnej z powodu odchylenia wyprzedzenia.
| Termin wydajności | Co opisuje | Główne czynniki wpływające |
|---|---|---|
| Dokładność ołowiu | Różnica między podróżą nakazaną a rzeczywistą | Produkcja śrub, kompensacja ołowiu i temperatura |
| Powtarzalność | Możliwość ciągłego powrotu do tej samej pozycji | Luz, sterowanie serwomechanizmem, łożyska, tarcie i sprzężenie zwrotne pomiaru |
| Luz lub luz osiowy | Utrata ruchu w przypadku zmiany kierunku jazdy | Budowa nakrętki, napięcie wstępne, luz łożyskowy i połączenie sprzęgła |
| Dokładność pozycjonowania systemu | Ostateczne wykonanie pozycjonowania całej osi | Śruba kulowa, łożyska, prowadnice, silnik, enkoder, rama, sterowanie i temperatura |
Wartości tych nie należy łączyć w jedno niejasne stwierdzenie, takie jak „śruba kulowa ma dokładność do 0,01 mm”. W ofercie lub rysunku technicznym należy określić, która cecha jest specyfikowana.
Czy napięcie wstępne poprawia dokładność uziemionej śruby kulowej?
Napięcie wstępne może zmniejszyć luz osiowy i zwiększyć sztywność styku śruby i nakrętki. Może to poprawić wydajność cofania i zmniejszyć utratę ruchu pod wpływem zmieniającego się obciążenia osiowego.
Jednakże napięcie wstępne nie koryguje błędu fabrycznego skoku wału śruby. Śruba C5 nie staje się śrubą C3 tylko dlatego, że zastosowano większe napięcie wstępne.
Nadmierne napięcie wstępne może również powodować:
- Wyższy moment obrotowy;
- Większe wytwarzanie ciepła;
- Wyższe zapotrzebowanie na moment obrotowy silnika;
- Zmniejszona tolerancja na niewspółosiowość instalacji;
- Przyspieszone zużycie w przypadku niewystarczającego smarowania;
- Zmiany luzu roboczego wraz ze wzrostem temperatury.
Dlatego napięcie wstępne należy wybrać na podstawie wymaganej sztywności, obciążenia zwrotnego, prędkości, cyklu pracy i dopuszczalnego wzrostu temperatury, a nie wyłącznie na podstawie stopnia dokładności.
Dlaczego śruba C3 może nie zapewniać dokładności maszyny C3
Stopień dokładności dotyczy śruby kulowej w określonych warunkach kontroli. Po zainstalowaniu kilka dodatkowych źródeł błędów wpływa na ostateczną pozycję maszyny.
Należą do nich:
- Ruch osiowy w łożyskach podporowych po stronie stałej;
- Elastyczne odkształcenie śruby pod obciążeniem;
- Ruch lub zniekształcenie wspornika nakrętki kulowej;
- Niewspółosiowość śruby i prowadnic liniowych;
- Odkształcenie skrętne sprzęgła lub luźne połączenie;
- Strojenie serwa i rozdzielczość enkodera;
- Odkształcenie łoża i wózka maszyny;
- Rozszerzanie się ślimaka zależne od temperatury;
- Błędy układu pomiarowego i kompensacji.
Z tego powodu szlifowaną śrubę kulową należy traktować raczej jako część budżetu błędów pozycjonowania, a nie jedyny element decydujący o dokładności.
Rozszerzalność cieplna może przekroczyć błąd katalogowy
Temperatura śruby kulowej zmienia się podczas pracy ze względu na napięcie wstępne nakrętki, prędkość, zachowanie smaru, tarcie łożysk i warunki otoczenia. W miarę nagrzewania się stalowego wału śruby zmienia się jego długość.
Na długiej osi precyzyjnej wzrost temperatury może być porównywalny lub większy niż pierwotna tolerancja ołowiu. Dlatego maszyna wymagająca stabilnego pozycjonowania na poziomie mikronów może potrzebować:
- Kontrolowana procedura rozgrzewki;
- Kompensacja temperatury w sterowniku;
- Podpora stała – stała z odpowiednim naprężeniem, tam gdzie to konieczne;
- Olej lub kontrolowane smarowanie do zarządzania ciepłem;
- Skala liniowa do bezpośredniego sprzężenia zwrotnego położenia;
- Stabilna temperatura otoczenia;
- Zmniejszone napięcie wstępne lub prędkość w przypadku nadmiernego ciepła.
Wyższa klasa śruby kulowej nie może sama wyeliminować błędu termicznego. Podczas projektowania maszyny i testów akceptacyjnych należy uwzględnić temperaturę roboczą i punkt odniesienia pomiaru.
W jaki sposób sprawdzana jest dokładność uziemionej śruby kulowej?
Dokładność szlifowanej śruby kulowej powinna być potwierdzona metodą kontroli lub raportem, a nie oceniana wyłącznie na podstawie nazwy serii.
W zależności od wymaganego gatunku i specyfikacji zamówienia weryfikacja może obejmować:
- Pomiar odchylenia skoku na efektywnej długości gwintu;
- Sprawdzanie reprezentatywnych sekcji 300 mm;
- Rejestrowanie skumulowanego błędu odprowadzenia;
- Sprawdzanie odchyleń w obrębie jednego obrotu;
- Pomiar bicia i koncentryczności końca wału;
- Sprawdzenie luzu osiowego lub momentu napięcia wstępnego;
- Sprawdzenie prostości śruby przed ostatecznym montażem;
- Dostarczenie raportu z kontroli błędów ołowiu, jeśli zostało to uzgodnione w zamówieniu.
Klienci wymagający gatunku C3 lub innego wymagającego gatunku powinni określić, czy potrzebują jedynie deklaracji gatunku, czy indywidualnego protokołu kontroli dostarczonej śruby.
Czy długość śruby wpływa na dostępną dokładność?
Tak. Utrzymanie wąskiej tolerancji ołowiu staje się coraz trudniejsze w miarę zwiększania się efektywnego skoku. Tolerancja podana powyżej 300 mm nie powinna być automatycznie mnożona ani stosowana do jakiejkolwiek całkowitej długości bez sprawdzenia pełnej definicji gatunku i wymagań kontrolnych.
Długo szlifowane śruby kulowe wymagają również sprawdzenia:
- Zdolność produkcyjna i kontrolna;
- Prostota podczas transportu i instalacji;
- Prędkość krytyczna;
- Odkształcenie osiowe;
- Wzrost termiczny;
- Rozstaw łożysk podporowych;
- Obsługa i pakowanie.
Śruby kulowe DLY mogą być dostarczone do około 6 m w przypadku odpowiednich specyfikacji, ale osiągalna dokładność, średnica, skok i trasa produkcji muszą zostać potwierdzone dla rzeczywistej długości. Długie żądanie C5 lub C3 nie powinno być zatwierdzane wyłącznie na podstawie długości.
C3 czy C5: który wybrać?
| Warunek wyboru | C5 Może być odpowiedni | Rozważ C3 |
|---|---|---|
| Typ maszyny | Ogólne precyzyjne urządzenia CNC i przemysłowe urządzenia do pozycjonowania | Szlifierki precyzyjne, systemy kontroli i wymagające osie obrabiarek |
| Dokładność podróży | Wystarczająca jest umiarkowana kontrola skumulowanego błędu odprowadzenia | W przypadku określonego skoku wymagana jest większa dokładność ruchu |
| System informacji zwrotnej | Enkoder silnika lub standardowe sterowanie w pętli zamkniętej | Sprzężenie zwrotne o wysokiej rozdzielczości lub bezpośredni pomiar liniowy wspierają bardziej rygorystyczne specyfikacje |
| Kontrola temperatury | Normalne środowisko przemysłowe z możliwymi do kontrolowania wahaniami temperatur | Temperatura i warunki nagrzewania są kontrolowane lub kompensowane |
| Koszt i czas realizacji | Bardziej praktyczna waga do wielu maszyn precyzyjnych | Większa dokładność jest konieczna ze względów technicznych i przewidziana w budżecie |
C5 nie należy traktować jako wyboru o niskiej dokładności. W przypadku wielu systemów CNC i systemów automatyki C5 zapewnia praktyczną równowagę pomiędzy dokładnością prowadzenia, wykonalnością produkcji i kosztami.
C3 należy wybrać, gdy budżet błędu wskazuje, że konieczna jest mniejsza tolerancja śruby i gdy konstrukcja maszyny może zachować korzyści.
Typowe błędy w wyborze dokładności
- Określanie tylko „wysokiej precyzji”:Podaj wymagane nachylenie, długość przesuwu i cel pozycjonowania.
- Mylące napięcie wstępne z dokładnością odprowadzenia:Napięcie wstępne zmniejsza luz, ale nie zmienia gatunku ołowiu wyprodukowanego w śrubie.
- Używanie powtarzalności jako dokładności pozycjonowania:Maszyna może powtarzać w sposób ciągły, mimo że nadal występuje skumulowany błąd ruchu.
- Pomijając rozszerzalność cieplną:Zmiana temperatury może zrównoważyć zaletę mocniejszego gatunku śruby.
- Zakładając, że każda śruba uziemiająca to C3:Szlifowanie to proces produkcyjny, natomiast C3 i C5 to specyfikacje dokładności.
- Ocena dokładności na podstawie wyglądu produktu:Zdjęcie nie może potwierdzić procesu produkcyjnego ani wyniku kontroli.
- Wybór C3 bez sprawdzania maszyny:Elastyczne podpory, słabe wyrównanie lub sprzężenie zwrotne o niskiej rozdzielczości mogą stać się rzeczywistymi ograniczeniami.
- Żądanie jednej tolerancji bez długości referencyjnej:Dokładność musi być powiązana z zmierzonym przemieszczeniem.
Jakie informacje należy przekazać DLY?
Aby potwierdzić stopień dokładności szlifowanej śruby kulowej, należy podać:
- Średnica śruby i skok;
- Długość całkowita i efektywna długość gwintu;
- Wymagane efektywne podróżowanie;
- Wymagany C3, C5 lub inny stopień dokładności;
- Maksymalny dopuszczalny błąd pozycjonowania w określonym zakresie ruchu;
- Wymóg powtarzalności;
- Obciążenie osiowe i cykl pracy;
- Maksymalna prędkość liniowa i obroty ślimaka;
- Wymagany luz osiowy lub napięcie wstępne;
- Układ nośny;
- Zakres temperatury roboczej;
- Rysunek obróbki końcowej;
- Czy wymagany jest indywidualny raport z inspekcji ołowiu.
Informacje na temat opcji zasilania ze śrubą uziemiającą DLY można znaleźć wprecyzyjnie szlifowana śruba kulowastrona.
Aby zapoznać się ze szczegółowym rozróżnieniem między ocenami a terminami dotyczącymi błędów ołowiu, przeczytajJaka jest dokładność skoku śruby kulowej? Wyjaśniono C3, C5 i C7.
Jeżeli oś przenosi duże obciążenie osiowe, należy sprawdzić dokładność oraz sztywność nakrętki i nośność. Przejrzyj plik DLYkonfiguracje śrub kulowych o dużym obciążeniuzamiast zakładać, że jest to klasa precyzyjna, oznacza to również wysoką nośność.
Ostateczna odpowiedź
Szlifowana śruba kulowa zwykle zapewnia dokładność skoku C5 lub C3. Jako odniesienie DLY, C5 wynosi około ± 0,018 mm/300 mm, podczas gdy C3 wynosi około ± 0,008 mm/300 mm. W przypadku wymagań specjalistycznych mogą być dostępne wyższe stopnie.
Liczby te opisują dokładność skoku śruby, a nie gwarantowaną dokładność pozycjonowania całej maszyny. W budżecie błędów systemu należy uwzględnić napięcie wstępne, łożyska nośne, wyrównanie instalacji, sztywność konstrukcyjną, rozdzielczość sprzężenia zwrotnego i rozszerzalność cieplną.
Aby potwierdzić model, wyślij DLY średnicę, skok, długość, wymagany gatunek, dokładność ruchu, napięcie wstępne, obciążenie, prędkość, temperaturę roboczą i rysunek obróbki końcowej. Określ, czy przed produkcją wymagany jest indywidualny raport o błędach wiodących.
