Noggrannhetsgrader för kuggstång: vad DIN 5, DIN 7 och DIN 10 faktiskt kostar dig

Kuggstång och matchat pinjong, slipade tänder

Inrikta sökord:växelstångens noggrannhetsgrader

Sekundär:DIN kvalitetsklass kuggstång, kuggstångsspel, kuggstångsfel

Metabeskrivning:DIN 5 till DIN 10 kuggstångsnoggrannhet förklaras med verkliga stigningsfelsiffror, uppnåeligt glapp per grad, och hur man väljer en klass utan att betala för mycket.

Med några veckors mellanrum skickar någon oss en ritning av en kuggstångsportal med "hög precision" skrivet i anteckningarna och inget annat. Ingen DIN-klass, ingen tonhöjdsfelsiffra, inget bakslagsmål. När vi frågar är svaret vanligtvis någon version av "så korrekt som möjligt inom budget."

Det är ingen specifikation. Det är en önskan. Och gapet mellan DIN 10 och DIN 5 är inte en liten premie - det är en annan tillverkningsväg, en annan maskin och flera gånger kostnaden per meter.

Så här är vad betygen faktiskt betyder, i siffror, och hur du bestämmer vilken din maskin verkligen behöver.

Vad betygstalet mäter

Ett racks noggrannhetsgrad beskriver kumulativt stigningsfel - hur långt tänderna glider från sina teoretiska positioner längs stången. Det anges normalt i millimeter per meter.

Figur 1. Kumulativt stigningsfel efter DIN-kvalitetsklass. Betyg som uppnåtts utan efter-härdningsslipning visas i orange.

DIN 3962 definierar kvalitetsklasserna; ju lägre siffra, desto snävare tolerans. Över hela branschen ser tillverkningsvägen och den möjliga klassen upp så här:

Vi tillverkar ställ i hela detta sortiment, DIN 5 till DIN 10.

Spridningen från topp till botten är ungefär 8:1. För att uttrycka det i fysiska termer: ett stativ med ±0,200 mm stigningsavvikelse över 1 000 mm betyder att den verkliga längden landar någonstans mellan 999,8 mm och 1 000,2 mm mot teoretiska 1 000 mm.

Lägg märke till något i tabellen. Induktions-härdade basställ sitter vid DIN 10 -värstklass listad - när de är härdade-och-slipade ställningar når DIN 5. Båda är härdade. Skillnaden är vad som händer efter härdning.

Varför härdning gör ställningar mindre exakta, inte mer

Detta gör att folk ständigt blir upprörda. Härdning är en kvalitetsoperation, så visst är ett härdat ställ ett bättre ställ?

För lastkapacitet, ja. För noggrannheten, nej - inte på egen hand.

Induktionshärdning ökar dramatiskt kraftkapaciteten hos ett kuggstång, och minskar samtidigt tandkvaliteten, eftersom uppvärmnings- och härdningscykeln deformerar stången.

Uppvärmning av tänder till austenitiserande temperatur och släckning av dem får stången att röra sig. En lång, smal ställning är ungefär den sämsta tänkbara geometrin för att motstå den förvrängningen. Du får 50–55 HRC på flankerna och du tappar pitchprecision i samma operation.

Lösningen är att slipa tändernaefterhärdning. Det är det som skiljer ett DIN 10 induktions-härdat stativ från ett DIN 6 härdat-och-slipat stativ - en extra precisionsslipning på en maskin som kostar mer än de flesta människors hus. Samma princip gäller generellt för växlar: noggrannheten sjunker efter värmebehandling, och slipning är hur den återvinns.

I vår egen produktion är detta ett planeringsbeslut, inte en eftertanke. Extra lager lämnas vid tandfräsning speciellt så att tänderna kan slipas tillbaka till storlek efter härdning. Ett ställ som anges som "härdat" utan en slipoperation bakom sig kan inte hålla hög klass, vad hårdhetssiffran än säger.

Det är också därför som bara "härdad" inte säger något om precision. Fråga vilken process, och om tänderna slipades efteråt.

Numret som din maskin faktiskt känner: bakslag

Pitch-fel är det som blir certifierat. Glapp är vad operatören märker när axeln vänder.

Figur 2. Minsta möjliga glapp efter systemprecisionsnivå.

Typiskt minsta möjliga glapp efter systemprecisionsnivå:

En kvalifikation gäller för varje rad i den tabellen, och det är den viktigaste meningen i ämnet:Kuggstångsspelet beror på kuggstångens inriktning mot de linjära styrningarna.

Läs det igen innan du beställer ett DIN 5-ställ. Om din kuggstångsmonteringsyta inte är bearbetad parallellt med de linjära styrningarna, varierar drevets centrumavstånd längs slaget, och spelet varierar med det. Du kommer att ha köpt ultra-hög precision och installerad medelprecision. Vi har sett detta hända på maskiner där kuggstången kostar mer än växellådan.

Noll bakslag uppnås inte genom att köpa ett bättre ställ. Den kommer från ett mekaniskt arrangemang - antingen ett delat pinjong, där två pinjonghalvor trycks isär av ett fjäderpaket så att varje halva belastar en motsatt tandflank, eller en elektriskt förspänd dubbel-pinjonguppsättning med master- och slavdrivningar.

Betygsurval efter ansökan

Att arbeta baklänges från den nödvändiga positioneringsnoggrannheten är den enda vettiga metoden.

DIN 9–10, mjuk eller induktionshärdad.Skjutgrindar, enkla lyft- och överföringsenheter, stoppare, svetslägesställare, allt där en tiondels millimeter är irrelevant. Att spendera mer här är pengar brända.

DIN 8, kyld och härdad.Gantrylastare, palletare, robot sjunde axel, allmän hantering. Positioneringsnoggrannhet i 0,1 mm-området till ett rimligt pris.

DIN 6–7, härdad och slipad.CNC-routrar, plasma- och laserskärande portaler, bearbetning av centrumaxlar. Detta är den grad där skärkvaliteten börjar beroende på rack snarare än kontrollslingan.

DIN 5, härdad och slipad.Slipmaskiner, mätmaskiner, avancerade-verktygsmaskiner med linjär skala. Det här är toppen av vårt produktionssortiment och punkten där vartannat element i axelns - styrningar, monteringsytan, växellådan - måste vara på samma nivå annars är kuggstångskvaliteten bortkastad.

Det finns en motstridig-intuitiv punkt som är värd att ta till sig, och den kommer upp i vägledning om hur ställstorlekar ska göras i branschen:

En större modul betyder inte automatiskt högre överförbar kraft. Ett modul 2-ställ i kvalitetsklass 5 kan överföra en högre tangentiell kraft än ett modul 3-ställ i kvalitetsklass 8.

Bättre noggrannhet innebär att belastningen sprids över fler tänder vid korrekt kontakt. Ett grovt men slarvigt kuggstång koncentrerar kraften på vilken tand som råkar vara hög. Att gå upp en modulstorlek för att få styrka samtidigt som du tappar ett kvalitetsbetyg kan göra att du har det sämre än där du började.

Långa resor: varför ensam betyg inte avgör totalt fel

För resor längre än en ställningslängd är fogfel lika mycket som rackkvaliteten.

Härdat och slipat spiralstativ med monteringshål

Representativt per-rack kumulativt tonhöjdsfel vid olika längder:

Felet skalas inte linjärt med längden - ett 2 000 mm DIN 6-ställ rymmer totalt 0,044 mm, vilket bara är 0,022 mm per meter, bättre än 0,034 mm för ett 1 000 mm-ställ per-meter.

Det har en direkt konsekvens för sex meters färd. Med DIN 6 modul 4 spiralformade ställ och en sammanfogningsmetod som håller under 0,025 mm per skarv:

3 × 2 000 mm ställ → 3 × 0.044 + 2 × 0.025 =0,182 mmtotalt 2 leder

6 × 1 000 mm ställ → 6 × 0.034 + 5 × 0.025 =0,329 mmtotalt 5 leder

12 × 500 mm ställ → 12 × 0.026 + 11 × 0.025 =0,587 mmtotalt 11 leder

Samma betyg, samma totala längd och alternativet för kort-ställ är mer än tre gånger sämre. Lederna dominerar. Färre, längre ställ slår fler, kortare varje gång - vilket är anledningen till att vi pressar kunder mot 2 meter långa sektioner närhelst maskinbädden tillåter hantering av dem.

Vad du ska lägga på din förfrågan

Skicka oss dessa fem saker så får du ett ställ som passar maskinen istället för marknadsföringsbroschyren:

DIN-klass eller stigningsfel i mm/m- inte "hög precision"

Modul och ansiktsbredd- eller tangentialkraften och vi kommer att dimensionera den

Rak eller spiralformad

Värmebehandling och om tänderna är slipade efter härdning

Totalt antal resor och hur du planerar att gå med i sektioner

Om du bara känner till positioneringsnoggrannheten som din maskin måste träffa, berätta det för oss och det linjära styrarrangemanget. Att arbeta baklänges från applikationen är normal praxis och tar ett e-postmeddelande.

FAQ

Är DIN 6 dubbelt så bra som DIN 8?

Vid stigningsfel, bättre än två gånger: 0,036 mm/m mot 0,100 mm/m. På levererad maskin noggrannhet, endast om montering och uppriktning stödjer det.

Kan jag blanda ett DIN 6-stång med ett DIN 8-drev?

Inte vettigt. Hårdheten och kvalitetsklassen för kuggdrevet bör alltid vara lika med eller överstiga kuggstångens, eftersom kugghjulet ser mycket fler kontaktcykler per rörelsemeter.

Håller ett härdat ställ längre än ett slipat?

Fel jämförelse - det är olika operationer. Härdning sätter slitstyrka och lastkapacitet; slipning sätter noggrannhet. Ett härdat-och-slipat ställ har båda.

Vilken motreaktion kan jag förvänta mig i praktiken?

Mellan siffrorna i tabellen ovan och ungefär dubbla dem, beroende på montering. Dessa värden förutsätter att stativet är korrekt inriktat mot de linjära styrningarna.

Är dessa betyg jämförbara mellan leverantörer?

Inte så tätt som du hoppas - och mätlängden är den vanliga fällan. Vissa leverantörer anger total avvikelse per 300 mm istället för per 1 000 mm, vilket gör att samma ställ ser tre gånger bättre ut. Bekräfta alltid mätgrunden innan du jämför offerter.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology har tillverkat kuggstång, kugghjul och transmissionskomponenter sedan 2008, med CNC-skärning, tandhärdning och slipning i-huset. Vi tillverkar ställ från DIN 10 till DIN 5. Skicka oss din ritning eller dina belastnings- och noggrannhetsmål så kommer vi att citera betyget din ansökan faktiskt behöver.