Linjär styrningsförspänning och kulskruvnoggrannhet: Specificerar utan att betala för mycket

Precisionsbearbetning och inspektionsförmåga

Inrikta sökord:linjär styrbana förspänningsklasser

Sekundär:kulskruvs noggrannhetsgrad C3 C5 C7, linjärstyrningsförspänning Z0 ZA ZB, linjärstyrningsnoggrannhetsklass

Metabeskrivning:Verkliga förladdningsvärden, noggrannhetsklasstabeller och belastningsvärden från publicerade kataloger. Varför noggrannhetsgraden inte avgör glapp, och hur man väljer den klass som din maskin behöver.

Två specifikationer kopieras till ritningar oftare än någon annan i linjär rörelse: "C3 kulskruv" och "förladdade linjära guider." Båda låter rigorösa. Ingen av dem är komplett och båda kostar pengar som ofta går till spillo.

Här är vad de publicerade katalogdata faktiskt säger.

Noggrannhetsklasser för linjär styrbana

Profilerade rälsstyrningar är graderade i fem noggrannhetsklasser: normal (C), hög (H), precision (P), superprecision (SP) och ultraprecision (UP).

Figur 1. Noggrannhetsklasser: utbytbara styrbanor är lösare vid samma klassbokstav.

Förej-utbytbarastyrbanor i storlekarna 25, 30 och 35 (enhet: mm):

För storlekarna 15 och 20:

Representativa katalogvärden för en standardprofilerad rälsserie.

Två saker i strukturen är värda att pausa på.

Toleransen växlar från bilateral till unilateral vid P-klass.Klasserna C och H är ±; P, SP och UP är 0 / −x. Det är avsiktligt - för matchade uppsättningar, styrning av avvikelsens riktning gör att block kan paras förutsägbart. Du kan inte jämföra "±0.04" mot "0/−0.04" som om de vore samma toleransband.

Variation betyder mer än absolut tolerans för de flesta maskiner."Höjdvariation H" är spridningen mellan block på samma skena. Om alla dina block är 0,03 mm låga med samma mängd, shimsar du sammansättningen en gång. Om de skiljer sig från varandra med 0,03 mm gungar vagnen och det finns inget att shimsa.

Utbytbar kontra icke-utbytbar

Skillnaden är enkel: utbytbara block och skenor kan bytas fritt, och deras noggrannhet når upp till P-klass.

Figur 2. Förspänningsklasser i procent av dynamisk belastningsklass C.

För utbytbara styrbanor:

Representativa katalogvärden, utbytbar typ.

Jämför samma klassbokstav mellan de två typerna. Vid H-klass: höjdvariationen är 0,015 mm icke-utbytbar, 0,02 mm utbytbar. Vid C-klass: 0,02 mot 0,03 mm.

Samma klassbokstav innebär en lösare tolerans på utbytbara styrbanor.Och SP och UP är inte alls tillgängliga - dessa kräver matchade uppsättningar.

Avvägningen-är underhåll. Med utbytbara styrbanor kan du beställa ett ersättningsblock på fem år och montera det. Med ett matchat set kan förlora ett block innebära att man ersätter hela enheten. För en maskin som kommer att vara i drift i femton år är det värt att överväga i konstruktionsstadiet.

Förladda klasser - delen som gissas

Förbelastning uttrycks som en procentandel av grundläggande dynamisk belastningsklass C:

Representativa förladdningsklassdefinitioner.

En varning om koderna.Andra styrvägsserier använder samma Z0/ZA/ZB-beteckningar med olika värden:

Observera att ZB betyder 0,10–0,12C i en serie och 0,06–0,08C i den andra - nästan en faktor två.Ange alltid serien tillsammans med förladdningskoden, och kontrollera katalogen för den specifika produkten istället för att anta att koden har en universell betydelse.

Tillgänglighet: utbytbara styrbanor erbjuder endast Z0 och ZA. Ej-utbytbart erbjudande Z0, ZA och ZB.

Högre förspänning ökar styvheten och minskar nedböjningen under belastning. Det ökar också friktion, värmealstring och inre stress, vilket minskar livslängden. Förspänning är inte fri styvhet - den förbrukar en del av lagrets lastkapacitet permanent. Ange ZB när du verkligen har vibrationer och stötar; specificera Z0 när lastriktningen är konstant och precisionen inte är kritisk.

Ladda betyg

Tunga-lastblock, representativa profilerade rälsserier:

Representativa katalogbetygsvärden.

Användbar detalj: vid storlek 25 bär flänsblocket -typ C=32.75 kN och Co=49.44 kN - identiska med kvadrattypen. Fläns kontra fyrkant ändrar monteringsgeometri, inte kapacitet. Välj hur du kan få in bultar i vagnen, inte på last.

Designen med fyra-rader cirkulära-bågar "har lika belastningsvärden i radiella, omvända radiella och laterala" riktningar, och kontaktpunkterna vid 45 grader ger själv-inställningsförmåga: serien "kan absorbera de flesta installationsfel på grund av ojämnheter i ytan och ge en jämn linjär rörelse genom de elastiska kontaktpunkternas växling och rullningsdeformationen."

Den toleransen för monteringsfel är verklig men ändlig. Den tillåter inte monteringsskenor på en obearbetad yta.

Kulskruvens noggrannhet: betyg betyder inte glapp

Detta är den dyraste missuppfattningen i specifikationen för linjär rörelse.

Figur 3. C3 mot C5 tillåtet rörelsefel efter gänglängd.

Noggrannhetsgraderna kommer från JIS B 1192 / ISO 3408, och det finns en strukturell uppdelning inuti skalan: graderna C0 till C5 definieras av linjäritet och riktningsegenskaper, medan C7 till C10 definieras av färdavståndsfel i förhållande till 300 mm.

C0–C5 är positioneringsgrader. C7–C10 är transportkvaliteter, specificerade annorlunda. De är inte poäng på en kontinuerlig skala.

Publicerade toleranser för positioneringsskruvar (enhet: µm):

Variation per 300 mm: C3=8 µm, C5=18 µm, Ct7=52 µm, Ct10=210 µm.

Nu kommer backlash-data, det är där missuppfattningen bryter:

Läs C7-raderna. En rullad C7-skruv har 0,003 mm glapp. En slipad C7-skruv med en annan mutter har 0,030 mm - tio gånger mer.Samma noggrannhetsgrad.

Noggrannhetsgraden beskriver ledningsfel längs skruven. Backlash är en egenskap hos muttern. Att specificera "C3" och förvänta sig noll glapp fungerar bara för att C3-skruvar vanligtvis kommer med förspända muttrar, inte för att C3 betyder något om glapp.

Ange båda.Betyg för positioneringsnoggrannhet, muttertyp och förspänning för spel.

Att välja betyg genom beräkning

Ett fungerat exempel visar rätt metod:

Ledning 20, slaglängd 720 mm, erforderlig noggrannhet ±0,05 mm

Trådlängd=slag + mutterlängd + marginal=720 + 62 + 60=842 mm

(marginal=avledning × 1,5 × 2 ändar=60 mm)

Från tabellen vid 800–1000 mm: C3 ger ±0,021 mm, C5 ger ±0,040 mm

C5 uppfyller ±0,05 mm.C3 är onödig kostnad.

Arbeta utifrån kravet, inte från vana. C5 över 800–1000 mm ger 40 µm. Om din maskin behöver 50 µm är C3 pengar som spenderas på en specifikation som ingen någonsin kommer att mäta.

Kulskruv förspänning

Två regler styr förladdning:

Eftersom förspänningen är effektiv upp till ungefär tre gånger den applicerade förspänningen, är den optimala förspänningen en tredjedel av den maximala axiella belastningen."

Överdriven förspänning påverkar livslängden och värmeutvecklingen negativt. Maximal förspänning bör ställas in på 10 % av den grundläggande dynamiska belastningen (Ca) i axiell riktning."

En nedre gräns ställs in av arbetsbelastningen och en övre gräns ställs in av skruvens klassificering. Överdriven förspänning genererar värme, värme orsakar termisk expansion av skruven, och termisk expansion är ett positioneringsfel - du kan förlora mer noggrannhet till värme än du fick av styvhet.

Styvhetsfördelen: förskjutningen av en förspänd kulskruv under belastning är hälften av samma skruv utan förspänning.

Noggrannhet på monteringsytan

Noggrannhetsgraden styr också monteringstoleranser. Tillåtet radiellt utslag av mutterns omkrets (µm):

Om höljet som bär muttern inte är bearbetat till dessa siffror, belastas skruven i böjning varje varv. En C3-skruv i ett slarvigt hölje presterar sämre än en C5-skruv i en bra, och den misslyckas tidigare.

Specifikationschecklista

Linjära styrbanor:storlek, blocktyp (fyrkantig/fläns, standard/tung), noggrannhetsklass, förspänningsklassmed serien identifierad, utbytbara eller matchade, skenlängd och monteringsriktning.

Kulskruvar:diameter och ledning, noggrannhetsgrad härledd från den erforderliga positioneringsnoggrannheten över den faktiska gänglängden,muttertyp och glappspecifikation separat, förspänningsnivå och de monteringsyttoleranser som höljet måste uppfylla.

FAQ

Har en C3 kulskruv noll glapp?

Inte per definition. C3-skruvar levereras vanligtvis med förspända muttrar, vilket är där noll glapp kommer ifrån. Publicerade data visar C7-skruvar med 0,003 mm glapp och andra C7-skruvar med 0,030 mm. Ange muttern.

Vilken förladdningsklass ska jag använda?

Z0 för konstant-riktningsbelastningar och allmän hantering. ZA för bearbetningscentra och precisionsbord. ZB där styvhet under vibrationer och stötar krävs. Kontrollera alltid procentvärdena mot den specifika serien - koderna är inte universella.

Är utbytbara styrbanor mindre exakta?

Vid samma klassbokstav, ja - mätbart. Och SP- och UP-klasser är endast tillgängliga som matchade icke-utbytbara uppsättningar.

Är flänstyp starkare än fyrkantig typ?

Nej. Vid samma rälsstorlek är de publicerade betygen identiska. Skillnaden är monteringsgeometrin.

Kan högre förspänning kompensera för en dåligt bearbetad monteringsyta?

Nej - det gör saken värre. Förspänning plus monterings-inducerad spänning ökar friktion, värme och intern belastning, vilket förkortar livslängden.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology tillhandahåller linjära styrbanor, kulskruvar och matchade transmissionskomponenter. Skicka oss den positioneringsnoggrannhet, belastning och slaglängd du behöver så arbetar vi tillbaka till klassen och förspänningsklassen istället för att citera den högsta tillgängliga specifikationen.