اضغط على الفرامل

9 طرق لتعلم الكرة اللولبية والدليل الخطي بشكل فعال

.jpg

الوقت المقدر للقراءة: 11 دقيقة

يعد نظام تغذية المنصة في الهيكل الميكانيكي آلية تشغيل مهمة تحدد دقة اتجاه المحور. مع ال تحسين دقة آلة الانحناء الأدوات وتطوير معدات تصنيع أشباه الموصلات والمعدات المتعلقة بالمعلومات والمعالجة فائقة الدقة ، يواصل السوق طرح متطلبات عالية الدقة.

هنا ، ستكون العناصر الميكانيكية المهمة في آلية اللولب الكروي وجهاز التوجيه الخطي هي المركز ، وسيتم تلخيص تأثير كل عنصر على دقة تحديد الموقع.

العوامل المؤثرة في دقة تحديد موضع الكرة اللولبية

  • دقة الرصاص

تتوافق دقة الرصاص في اللولب الكروي مع معيار JIS الذي تم وضعه في عام 1980 وتمت مراجعته جزئيًا في عام 1987. اللوائح هي كما يلي:

  1. خطأ الحركة التمثيلية التراكمية
  2. السعة القصوى بالنسبة للطول الفعال لجزء المسمار
  3. السعة القصوى لأي 300 مم
  4. السعة القصوى لأي دوران

على الرغم من أن الوظيفة المطلوبة للمسمار الكروي لآلة الثني هي دقة تغذية الجوز ، إلا أن دقة الرصاص للعمود المفرد تقاس عمومًا في كثير من الحالات. دقة الرصاص مقسمة إلى نطاق واسع ونطاق ضيق. من الناحية النسبية ، نادرًا ما تسبب الدقة واسعة النطاق مشاكل بسبب دقة المعالجة الجيدة والتصحيح السهل. في المستقبل ، من أجل تلبية الحاجة إلى دقة أعلى ، ستصبح دقة النطاق الضيق أكثر أهمية.

الرقم هو مثال على خطأ الرصاص لأعلى مستوى دقة C0. الخطأ التمثيلي التراكمي للحركة هو 1 ميكرومتر / 208 مم ، والنطاق الأقصى بالنسبة للطول الفعال للجزء اللولبي هو 2 ميكرومتر ، والنطاق الأقصى لحالة تجميع الجوز لا يتجاوز 0.9 ميكرومتر ، وهو أقل من 1/2 من المواصفات قيمة.

دقة الرصاص في الكرة اللولبية
دقة الرصاص في الكرة اللولبية

المكون المميز لتباين الخطأ هو المكون (فترة 12 مم) لدورة واحدة لعمود طاحونة القناة. على الرغم من أن الوحدة المفردة تتراوح من 1 إلى 1.5 ميكرومتر ، إلا أن متوسط التأثير بعد تجميع الجوز سينخفض إلى 0.5 ميكرومتر أو أقل. بشكل عام ، مقارنة بخطأ النطاق الضيق للجسم المفرد ، تقل الصمولة من 1/2 إلى 1/3 بعد التجميع.

  • مكونات غير معاصرة

Even if the cycle of the above-mentioned lead accuracy is different, the axis rotation synchronization component will appear. Asynchronous components caused by the rotation/revolution of the rolling elements will appear in the rolling elements, which will become a major problem in the field of ultra-precision. The reason lies in the roughness of the raceway surface, the roundness, the difference between the outer diameters of the rolling elements, and the poor sphericity, etc., and the vibration problem caused by the rolling elements during the in and out process caused by the circulation mechanism.

According to the report of Tsukada et al. 1), on a platform with a movement error of 0.4 to 0.5 μm, using a cage or synthetic resin spacer steel balls for the originally used ball screw will reduce the movement error to less than 0.1 μm. The parsing component of the steel ball will not only appear in the form of vibration, but also in the form of torque variation, which easily causes movement errors of the motor output torque.

This type of error is different from the contemporaneous component, and it is difficult to correct by control compensation, and when the ball screw is used in the ultra-precision field of bending machine, there are few correct evaluation and research cases, which is one of the important topics in the future.

  • دقة التثبيت وخطأ التثبيت

حتى إذا كانت دقة الرصاص عالية الدقة ، إذا تم تثبيتها بشكل غير صحيح ، فسوف تتدهور دقة تحديد المواقع. في مراجعة عام 1987 لـ JIS ، تم التعرف على أهمية دقة جزء تركيب اللولب الكروي. لذلك ، فإن قيمة المواصفات أكثر صرامة من التغيير السابق ، وسيكون هناك اتجاه أكثر صرامة في المستقبل.

إذا كان تركيز اللولب الكروي والمحمل وآلية التوجيه ضعيفًا ، فمن السهل حدوث خطأ في نفاذ الدوران ، ومن السهل الخلط بينه وبين خطأ الرصاص. وفقًا لتقرير حالة Yoneda ، إذا تم التحكم في تركيز الجوز ومحمل الدعم إلى جزء صغير من الأصل ، فإن خاصية خطأ الرصاص أثناء القطع فائقة الدقة ستختفي.

يوضح الشكل مثالاً لقياس تغيير الموضع عندما يتم توصيل المسمار الكروي C0 عن طريق اقتران تحت توجيه سكة التوجيه الهوائية. على الرغم من ظهور مكون الاهتزاز الدوراني ، إلا أن السعة صغيرة. وعندما يكون من الضروري إجراء مزيد من التخفيض ، يتم تثبيت الجوز والمنصة في الاتجاه المحوري فقط ، كما تم تطبيق طرق التثبيت المجانية في اتجاهات أخرى في الممارسة العملية.

اهتزاز المنصة الناجم عن دوران اللولب الكروي
اهتزاز المنصة الناجم عن دوران اللولب الكروي
  • الكزازة

إذا كانت صلابة اللولب الكروي ككل ضعيفة ، فستحدث حركة مفقودة. الصلابة الكلية للمسمار الكروي ليست فقط الصلابة الداخلية للصامولة (الصلابة بين الكرة الفولاذية ومسار السباق) ولكن أيضًا تمدد وانكماش عمود اللولب وصلابة محمل الدعم ، والتي يجب أخذها في الاعتبار ككل. بشكل عام ، يمثل توسع وانكماش عمود اللولب النسبة الأكبر ، وتتأثر الصلابة بشكل كبير بظروف الدعم.

كما هو موضح في الشكل ، عند التثبيت الداعم (اتجاه المحور الحر) ، تتغير الصلابة بشكل كبير مع موضع الجوز ، وعند التثبيت ، تكون الصلابة أعلى ويكون التغيير أصغر.

حالة الدعم ، موقف السكتة الدماغية والجامدة العلاقة
حالة الدعم وموضع شوط الجوز والعلاقة الصلبة

تعتبر الظروف الثابتة والثابتة أكثر فائدة للدقة العالية ، ولكن هناك أيضًا مشاكل مثل التحميل الزائد لمحمل الدعم بسبب التمدد الحراري للعمود اللولبي. في هذه الحالة ، هناك المزيد من الهياكل الثابتة وشبه الثابتة.

  • عزم الاحتكاك

إن احتكاك اللولب الكروي صغير بطبيعته ، ويشعر أنه يمكن زيادة قوة الشد المسبق من أجل زيادة الصلابة. ومع ذلك ، فيما يتعلق بتحديد المواقع بدقة ، فإن التغييرات في النبضات المتراكمة لنظام التحكم الناتجة عن التغيرات في عزم الدوران (خاصة تقلبات عزم الاحتكاك) للمسمار الكروي ومحمل الدعم سوف تتسبب في حدوث أخطاء في دقة تحديد الموضع. لذلك ، فإن استقرار عزم الاحتكاك أكثر أهمية. في مراجعة JIS في عام 1987 ، تم تحديد مواصفات عزم الاحتكاك ، وتم النص على جملة المثال القياسي Tp والمثال القياسي النسبي لمواصفات تغيير الجملة.

اختلاف الاحتكاك
اختلاف الاحتكاك

The friction torque also has a wide range and a narrow range. The reason for the wide range of changes is mainly due to the change in the amount of preload caused by the error of the screw shaft channel diameter (in the case of positioning preload). If there is no problem with stiffness, this change will become very small when using constant pressure preload.

The narrow range variation is caused by factors such as the accuracy of the channel surface of the screw shaft, the accuracy of the shape, and the design/processing accuracy of the circulation path. The narrow range change is especially obvious at low speed and shaking. The use of spacer steel balls has a good effect on improving the narrow range change.

بالمقارنة مع اللولب المنزلق ، يعتبر اللولب الكروي له عزم احتكاك صغير ولكن تقلبات كبيرة ، ولكن كما هو موضح في الشكل ، فقد تم تحسينه الآن بشكل كبير.

مثال على قياس عزم الاحتكاك منخفض السرعة
مثال على قياس عزم الاحتكاك منخفض السرعة

كما سيتم مناقشته لاحقًا ، عند السرعات العالية ، سيزيد تأثير لزوجة زيت التشحيم من عزم دوران الاحتكاك. على العكس من ذلك ، عند التشغيل بسرعة منخفضة للغاية ، ستؤثر خصائص مادة التشحيم على عزم دوران الاحتكاك.

تأثير الدليل الخطي

كما ذكرنا سابقًا ، هناك أدلة خطية مختلفة. نظرًا لوجود العديد من حالات استخدام منزلقات التوجيه المتدحرجة في السنوات الأخيرة ، تشرح هذه المقالة بشكل أساسي المشكلات المتعلقة بدقة تحديد الموضع الناتجة عن أدلة الأسطوانة المتقاطعة (نوع الأسطوانة غير المعاد تدويرها) والموجهات الخطية (نوع الكرة المعاد تدويره).

  • دقة التثبيت والتركيب

يتم تجميع هذا الدليل الخطي بواسطة قضيب التوجيه والقاعدة ، ويتم الحصول على الأداء المقابل بعد تعديل الفجوة. لذلك ، لا يمكن الحصول على إرشادات عالية الدقة بدون التثبيت الصحيح ، ويجب إيلاء اهتمام كبير لطريقة التثبيت.

على الرغم من أن خشونة وانحناء سطح القناة لسكة التوجيه صغيرة بالفعل ، إلا أن عمودي القناة وشكلها مهمان للغاية أيضًا. نظرًا لأنه يتم الحصول على سطح تركيب المنزلق أخيرًا عن طريق تثبيت سكة التوجيه بدون ثغرات ، يجب أن تصل دقة سكة التوجيه إلى نفس مستوى الدقة من أجل الحصول على دقة تشغيل عالية الدقة. عادة ما يتم ضبط قوة الضغط بعد التجميع عن طريق الضغط أفقيًا على المسمار ، ولكن عندما يتم إحكام المسمار ، فإن سكة التوجيه سوف تتشوه ، مما يؤدي إلى تدهور دقة التشغيل. لذلك ، يتم وضع لوحة ضغط أفقية بين سكة التوجيه ومسمار الضغط الأفقي لمعادلة قوة اللولب.

  • دقة الجري

هذا النوع من التوجيه ، إذا تم تجميعه بشكل صحيح ، سينتج عنه دقة تشغيل جيدة.

تتغير سكة توجيه الأسطوانة المتقاطعة (الأمر نفسه ينطبق على قضبان التوجيه غير الدوارة الأخرى) مع موضع المنصة ، ويتحرك موضع عناصر الدرفلة المدعومة نسبيًا. لذلك ، يتغير التحميل المسبق والصلابة ، كما ستتدهور دقة التشغيل. لذلك ، من المستحسن أن يكون الطول الإجمالي لجزء العنصر المتداول أطول من الحد الأقصى للسكتة الدماغية. نظرًا لأن اختلاف قطر الأسطوانة سيؤدي إلى اختلاف دقة التشغيل في نطاق ضيق وتوليد مكونات غير متزامنة ، وفقًا لتجربة المؤلف ، إذا أصبح جزء الأسطوانة المذكور أعلاه أطول ، يمكن الحصول على تأثير المتوسط ، كما تتأثر دقة التشغيل.

وفقًا لهذه الإجراءات المضادة ، يمكن أن يصل استقامة الاتجاه الأفقي / الرأسي للمنصة بضربة 350 مم إلى 0.6 ميكرومتر ، ويمكن أن يصل التوجيه العمودي إلى 1.9 ثانية ، ويمكن أن يصل توجيه الانحراف إلى 0.5 ثانية.

  • انزلاق صغير

مثل هذه الكتلة الخطية من النوع غير المتداول لها شكل خارجي صغير ، ولا تحتوي على مكونات تذبذب غير متزامن ناتج عن الدوران مقارنة بالنوع الدوري ، وهي مناسبة للاستخدام عالي الدقة.

ومع ذلك ، فإن المنزلقات الخطية غير المتداولة لها أيضًا عيوب ، أحدها هو ظاهرة الانزلاق الصغير. هذه الظاهرة هي أنه أثناء الحركة الترددية للمنصة ، فإن الموضع النسبي للقفص بالنسبة لقضيب التوجيه سوف ينحرف شيئًا فشيئًا ، وفي النهاية سيترك القفص سكة التوجيه. على الرغم من تثبيت أجهزة الإيقاف على طرفي سكة التوجيه ، فإن القفص سيصطدم بأجهزة التوقف ، مما يؤدي إلى ضعف دقة التشغيل وإتلاف القفص.

نظرًا لأن سكة التوجيه الخطية طويلة جدًا ، يتم تحديد دقة سكة التوجيه أخيرًا من خلال شكل سطح تثبيت سكة التوجيه. لذلك ، يجب تصنيع سطح توجيه عالي الدقة بحيث يكون استقامة سطح التوجيه والتوازي بين أسطح التثبيت دقيقة للغاية. في هذه الحالة ، لا تعتبر خشونة سطح التركيب مشكلة ، لكن دقة الشكل مهمة ، لذلك ليس من الضروري استخدام الطحن.

على الرغم من أن دقة سطح التوجيه ستؤثر على دقة سطح التثبيت في ظل الظروف الأساسية ، إلا أنه في الواقع ، تأثير التداخل بين سكة التوجيه والمنزلق ، وتشوه جزء التلامس ، وتأثيرات المتوسط الأخرى ، ودقة سيتم تقليل سطح التركيب إلى 1/2 ~ 1/10. الشكل هو مثال قياس من دقة سطح التركيب إلى دقة جسم التركيب. يمكن رؤية الظاهرة المذكورة أعلاه بوضوح.

استقامة جدول التوجيه الخطي
استقامة جدول التوجيه الخطي

أحد أسباب تغيير النطاق الضيق هو الخطأ الناجم عن قفل اللولب. يحدث هذا بسبب تشوه سكة التوجيه وقناة سكة التوجيه بسبب قوة قفل التثبيت اللولبي. يمكن حل التخلص من هذا الخطأ عن طريق جعل قوة قفل اللولب أثناء المعالجة والتركيب مساوية لقوة القفل أثناء الاستخدام الفعلي ثم طحن القناة.

سبب آخر هو تركيبة التمرير للكرة الفولاذية الناتجة عن دخول الكرة الفولاذية إلى دائرة التحميل ومغادرتها. هذا المكون ناتج عن خطأ الإمالة ، لذلك سيزداد عندما تكون نقطة المعالجة عند النقطة المتدلية للمنصة ، وهو نطاق ضيق من تباين التسطيح.

يحدث هذا التغيير عندما تدخل الكرة الفولاذية وتخرج من حلقة التحميل. من أجل جعل الكرة الفولاذية تدخل وتخرج من حلقة التحميل بسلاسة ، يمكن تصميم نهاية قناة التمرير في شكل مائل ببطء (التتويج) لتقليل هذا التغيير. سيزداد هذا النوع من التغيير عندما يكون التحميل المسبق كبيرًا ، وبالمقارنة مع شريط التمرير وحده ، سيكون التغيير صغيرًا جدًا بعد تثبيت النظام الأساسي بسبب تأثير المتوسط.

2 thoughts on “9 Ways to Learn Ball Screw And Linear Guide Effectively

  1. الصورة الرمزية Daisy يقول Daisy:

    يظهر لي الكثير من المعرفة حول اللولب الكروي والموجه الخطي. شكرًا!

    1. الصورة الرمزية Mayo يقول Mayo:

      شكرا لدعمك!

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *