Как выбрать шариковый винт для станков с ЧПУ

В индустрии автоматизации и конвейерных систем инженеры часто используют термин «C7». Как «неизменный» стандарт в области прецизионной передачи, Шариковые винты класса С7 практически доминируют на рынке конвейерных систем общего назначения.

Но задумывались ли вы когда-нибудь: достаточно ли точности C7? Когда необходимо перейти на C5? Сегодня мы разберемся в этом вопросе.

I. «Визуализированное» определение точности: что именно представляет собой C7?

Визуальное сравнение: 50 микрометров — это примерно диаметр человеческого волоса. Для большинства обычных упаковочных машин, паллетизаторов или механизмов перемещения на сборочных линиях эта погрешность практически незначительна с учетом допусков механической сборки. Поэтому C7 считается «золотым стандартом» для общего конвейерного оборудования.

II. Почему C7 является «оптимальным решением» с точки зрения экономической эффективности?

Популярность шариковых винтовых передач из стали C7 обусловлена ​​особенностями их производства — холодной прокаткой.

Преимущество в стоимости: Холодная прокатка предполагает экструзионное формование с использованием пресс-форм, что обеспечивает чрезвычайно высокую эффективность производства. Цена обычно составляет всего 1/3 или даже меньше, чем у шлифованных шнеков (класса C5 и выше).

Механические свойства: Процесс прокатки эквивалентен холодной деформации и упрочнению материала, при этом волокнистая структура на поверхности шнека остается неповрежденной. Это обеспечивает очень высокую износостойкость в определенных условиях транспортировки тяжелых грузов.

Цикл поставки: Винты C7, как правило, легко доступны, что позволяет быстро производить резку и обработку, делая их идеальными для нестандартного автоматизированного оборудования с жесткими сроками выполнения проекта.

III. Внимание: C7 может оказаться неэффективным в данных сценариях.

Хотя C7 обеспечивает сбалансированную производительность, пожалуйста, выбирайте внимательно, если ваше конвейерное оборудование обладает следующими тремя характеристиками:

1. Чрезвычайно длинные гребки

Хотя погрешность составляет всего 0,05 мм на каждые 300 мм, если длина хода конвейера достигает 2 или даже 3 метров, и в конце отсутствует вторичное позиционирование, суммарная погрешность может превысить 0,3 мм.

2. Чрезвычайно высокие требования к «тишине» и «плавности»

Поскольку шероховатость поверхности после холодной прокатки не так хороша, как у шлифованной поверхности, Шариковые винты C7 При высоких скоростях будет наблюдаться незначительное усиление вибрации и шума. Для использования в лабораторных условиях или на высокоточном испытательном оборудовании рекомендуется модернизация до... C5шариковые винты земляной уровень рекомендуется.

3. Возвратно-поступательное движение с чрезвычайно высокой частотой

Шариковые винты C7 обычно комплектуются гайками с люфтом или слегка предварительно затянутыми гайками. Если требуется чрезвычайно высокая точность коммутации (люфт, приближающийся к нулю), однородность дорожки качения винта C7 может не обеспечить длительную работу с «нулевым люфтом», что легко может привести к локальному перегреву.

Вместо того чтобы стремиться к чрезмерной точности, лучше сосредоточиться на пылезащите шарикового винта, его смазке и параллельной установке опорного кронштейна. Эти детали оказывают гораздо большее влияние на срок службы оборудования, чем разница в точности в 0,03 мм.

При настройке или модернизации станков с ЧПУ выбор подходящего шарикового винта напрямую определяет точность обработки, максимальную скорость (скорость быстрого перемещения) и жесткость резания. Если винт слишком мал, он будет вибрировать на высоких скоростях (эффект «хлыста») или преждевременно изнашиваться; если шаг винта выбран неправильно, двигатель будет иметь либо недостаточную скорость, либо недостаточный крутящий момент.

Основные параметры, которые следует учитывать при выборе шарикового винта, это: класс точности, шаг, диаметр и способ крепления. Для научного выбора шарикового винта можно использовать следующие шаги: четырехэтапный метод.

1. Определите класс точности: прокатанный или шлифованный.

Определите производственный процесс, исходя из потребностей в обработке и бюджета:

Катаные винты: недорогие, подходят для большинства видов работ в домашних условиях, деревообработки, обработки пластмасс и легких металлов на настольных станках с ЧПУ.

Шнековые направляющие с шлифованной головкой: отличаются исключительной точностью и предназначены для обработки высокоточных стальных деталей, пресс-форм или в промышленных целях со строгими требованиями к допускам.

2. Выберите шаг винта: сбалансируйте скорость и крутящий момент.

Шаг резьбы обозначает линейное расстояние, на которое перемещается гайка при вращении винта на 360 градусов (например, "05" в SFU1605 обозначает шаг резьбы 5 мм).

Шнур 5 мм: наиболее распространенный выбор. Высокое разрешение, высокая тяга и хорошая самоблокировка. Идеально подходит для тяжелых работ по резке, вертикальных осей (ось Z) и осей с шаговыми двигателями малого и среднего размера.

Шланг 10 мм или 20 мм: подходит для осей X и Y с широким диапазоном быстрых перемещений. Это позволяет снизить скорость вращения двигателя и предотвратить резкое падение крутящего момента на высоких скоростях, но требует двигателя с более высоким крутящим моментом (например, серводвигателя) для обеспечения необходимой силы резания.

3. Рассчитайте минимальный диаметр: это предотвратит изгиб и провисание ходового винта. Чем длиннее ходовой винт, тем легче он изгибается. Под действием осевой силы резания и собственного высокоскоростного вращения очень тонкий ходовой винт будет шататься, как скакалка.

Стандартная конфигурация для настольных станков с ЧПУ малого диаметра (менее 1000 мм) обычно предусматривает диаметр 16 мм (например, SFU1605/1610).

Если длина вала составляет от 1000 до 1500 мм, его следует заменить на вал диаметром 20 или 25 мм.

4. Выберите конфигурацию концевой опоры:

Ключ к изменению критической скорости. Способ крепления ходового винта с обоих концов существенно влияет на его несущую способность и максимальную скорость: Неподвижная опора: конец, со стороны двигателя, закреплен двойным радиально-упорным подшипником (ограничивающим осевое перемещение), а дистальный конец поддерживается стандартным шарикоподшипником с глубоким пазом (допускающим незначительное осевое расширение и сжатие).

Крепление «закреплён-закреплён»: Оба конца жёстко зафиксированы и предварительно натянуты. Это значительно увеличивает максимальную предельную скорость ходового винта, но требует чрезвычайно высокой точности выравнивания при механической установке.

Основные физиологические показатели и рекомендации по их избеганию

Перед окончательным утверждением модели необходимо обратить внимание на две важные технические детали:

1. Критическая скорость. Ходовой винт имеет абсолютный физический предел скорости, который нельзя превышать. После превышения этого предела ходовой винт будет испытывать сильный резонанс. Чем длиннее и тоньше ходовой винт, тем ниже его предельная скорость.

2. Устранение люфта. Стандартные шариковые винты с одной гайкой имеют небольшой зазор (люфт) между стальными шариками и резьбой при изменении направления движения. В станках с ЧПУ это может привести к неравномерной резке дуг и квадратов.

Решение: Выберите шариковый винт с одной предварительно нагруженной гайкой (внутренние стальные шарики с точной регулировкой) или с двумя гайками. В случае с двумя гайками используется центральная шайба для прижима двух гаек друг к другу, что полностью исключает люфт и обеспечивает точное перемещение шпинделя в соответствии с перемещением двигателя.