Устранение люфта на ЧПУ станках
Если вы просматриваете эту страницу, я предполагаю, что вы задаетесь вопросом, устранения люфта на ЧПУ, вы хотите собрать станок с ЧПУ с нуля или преобразовываете ручной станок с измеримым люфтом.
Что такое люфт?
Люфт — это любое отличное от ноля смещение в оси из-за зазора или ослабления механических частей. Когда ось получает команду двигаться, приводной двигатель может ненадолго повернуться, прежде чем движение начнется. Эта задержка — ответная реакция.
Люфт имеет множество причин. Чаще всего это люфт между резьбой ходового винта и гайкой. Винты ACME могут иметь значительный люфт этого типа, а ШВП — почти не иметь. Вторая причина — это любая ослабление винта к осевому перемещению в подшипниках, которые его удерживают, или любой другой подобный люфт в системе.
Прецизионные радиально-упорные подшипники с предварительным натягом часто используются для борьбы с этой проблемой. Шестерни, ремни и цепи могут вызвать люфт в механической системе. Даже ослабленные крепления или прогиб монтажных пластин или шасси могут стать причиной люфта.
Зачем устранять люфт?
Люфт на ЧПУ станках- это тема, которая часто поднимается при обсуждении, и кажется, что производители станков готовы пойти на бесконечные улучшения и расходы, чтобы устранить люфт. Почему это считается таким важным?
Причин несколько. Во-первых, станки с ЧПУ в значительной степени «слепые», и даже большинство систем с замкнутым контуром не могут определить, что ось не двигалась, даже если двигатель сдвинулся. Система, в которой есть оба энкодера на валах и какой-либо линейный энкодер, может определять, что ось не перемещается, но даже машина, которая «знает» о наличии люфта, страдает от других проблем.
Вторая проблема, связанная с люфтом, может возникнуть при фрезеровании с подъемом.
Фрезерование с подъемом часто предпочтительнее обычного фрезерования, поскольку оно обеспечивает лучшее качество поверхности и снижает нагрузку на станок и фрезу. Однако, если присутствует избыточный люфт, резак может внезапно втянуть заготовку в резак на расстояние, равное люфту.
По крайней мере, это контрпродуктивно для чистовой обработки поверхности, а в худшем — может привести к поломке фрезы, сломанной заготовке или даже травме оператора летящими обломками.
Ясно, что это никуда не исчезнет, даже если машина знает, как компенсировать люфт. Преимущества подъемного фрезерования настолько велики, что даже некоторые из более поздних ручных фрезерных станков высокого класса поставлялись с шарико-винтовой передачей или «компенсаторами люфта», чтобы на этих станках можно было практиковать подъемное фрезерование. Сегодня вы все еще можете купить комплекты для модернизации, чтобы добавить ШВП в некоторые станки.
Если вы планируете оснащать станок ЧПУ, убедитесь, что установка шарико-винтовой передачи соответствует спецификациям, чтобы избежать «обратного хода». Здесь трение на шарико-винтовой передаче настолько низкое, что он не может удерживать стол на месте против сил резания. В основном это вопрос выбора правильного шага для шарико-винтовой передачи или, в некоторых случаях, наличия фрикционного механизма на оси, который можно включать и отключать по мере необходимости.
Последняя проблема — это плавная непрерывная обработка при изменении направления. Станок с ЧПУ может делать то, что ручному оператору, вращающему маховики, не доступно, например, вырезать гладкий круг. Для этого оператору нужен поворотный стол, но станок с ЧПУ может плавно управлять двумя осями с достаточной точностью для создания круга, если нет люфта. Оказывается, круг заставляет меня несколько раз менять направление на протяжении всего разреза. См. Симулятор шагового двигателя / сервопривода / люфта ниже (приложение в конце статьи) для получения более подробной информации об этом, но вот пример того, как выглядит такой разрез при наличии люфта:
Маленькие выбитые «ушки» появляются в каждой точке, где ось меняет направление на окружности.
Вы также можете представить себе, что при профилировании детали шпиндель движется вперед-назад, вверх и вниз, следуя контурам детали. Каждый раз, когда шпиндель опускается, а затем снова возвращается вверх, это происходит в обратном направлении. Люфт может вызвать неточность или задержку в тех точках, где направление меняется на противоположное.
На самом деле отрезные круги — это серьезное испытание для станка. Попробуйте один из них и посмотрите, как это получается, чтобы получить приблизительное представление о том, как обстоят дела с вашими смещениями, а также о ряде других факторов.
Стоит отметить, что у токарных станков это намного проще, чем у фрезерных, когда речь идет о люфте. На токарном станке нет эквивалента подъемного фрезерования, и изменение направления не обязательно должно происходить плавно при резке так часто.
Наконец, программное обеспечение CAM, которое вы хотите использовать для генерации G-кодов, предполагает, что ваша машина не имеет люфта. Он не создает код, который управляет машиной так, как это сделал бы ручной машинист, который старается избежать проблем с люфтом.
Надеюсь, мы убедили вас в том, что вы хотите избавиться от люфта. Кстати, для некоторых приложений, таких как плазменная резка, необходимое разрешение может быть настолько низким, что приемлемо довольно большие люфтовые зазоры. Постарайтесь также рассматривать это в перспективе.
Что насчет компенсации люфта?
Когда ручной машинист сталкивается с люфтом, он, естественно, пытается его компенсировать. Эта процедура включает устранение провисания (или люфта) маховиков перед началом резки.
Вам просто нужно убедиться, что вы подаете в направлении, в котором вы будете резать, на достаточно большое расстояние, чтобы компенсировать все люфты «провисания». После того, как вы взяли, можете идти.
Программное обеспечение для управления станком, такое как Mach 3, может автоматически следовать тем же процедурам при возникновении люфта. Он не так хорош, как оператор, потому что ему не хватает его «ощущения» того, когда именно ушла фреза, и вместо этого он полагается на то, что ему говорят, сколько люфта присутствует. Очень сложно сделать это точно, и это может измениться, поскольку ваш ходовой винт изнашивается или ваша машина нуждается в регулировке (например, требуется регулировка упоров).
Помните также о проблемах с фрезерованием на подъеме и изменением направления движения. Наш ручной машинист, вероятно, избегает и того, и другого, потому что знает, что попадет в беду. Мы не сможем получить полную отдачу от нашего станка с ЧПУ, если заставим его избегать подъема на фрезерование, нарезание кругов или множества других операций, связанных с изменением направления во время резки.
Так что компенсация люфта — слабый пластырь от проблемы. Это лучше, чем ничего, и это может помочь вам, пока вы не исправите ситуацию, но это не то, с чем вы, вероятно, хотели бы жить в долгосрочной перспективе. Если у вас токарный станок, возможно, вы сможете жить только с компенсацией люфта.
Есть также g-коды, которые заставляют движения устранять люфт. Это может очень помочь, когда точность имеет первостепенное значение, например, при определении точного положения для просверливания отверстия. См. Нашу статью о точном останове и g-кодах защиты от люфта для получения дополнительной информации.
Как мне измерить люфт в моей машине?
Как узнать, какой у меня люфт? УЦИ удобен, если он у вас есть, потому что он будет напрямую измерять, насколько далеко на самом деле переместилась ось.
В противном случае вставьте циферблатный индикатор в шпиндель (прикрепите его с помощью индикатора Indicol или аналогичного и не включайте шпиндель). Настройте его так, чтобы он считывался относительно блока 1-2-3 или другого плоского эталона, слегка натяните его с помощью маховика (или вручную подергивая станок с ЧПУ), чтобы получить показания, и обнулите индикатор.
Теперь переместите ось в направлении, снимающем напряжение с индикатора, на расстояние, превышающее любой возможный люфт, и считайте это с маховика. Поверните маховик в противоположном направлении точно на то расстояние, которое вы отсчитали от первого движения. Проверьте свой циферблатный индикатор. Сумма, которую он не вернул к нулю, — это ваша обратная реакция.
УЦИ будет напрямую измерять пройденное расстояние, и когда я впервые получил свой станок Industrial Hobbies, я измерил 0,010 ″ люфта по оси X с помощью моего УЦИ. Тогда еще использовался ходовой винт ACME. Люфт, когда я сделал преобразование ЧПУ и установил ШВП, стал намного лучше.
Источники люфта в обычных машинах
Ваш следующий вопрос должен быть таким: «Откуда такой люфт и что нужно предпринять, чтобы его устранить?»
По всей вероятности, большая часть люфта возникает из-за ходового винта и соответствующей гайки. Для того чтобы разобраться в том как уменьшить люфт, необходимо хорошо представлять себе принцип работы и нюансы работы ШВП или ходового винта, в зависимости от того, что используется в вашем станке.
В большинстве машин с ручным управлением используется ходовой винт ACME. Из-за природы этих винтов, если гайка затянута достаточно туго, чтобы исключить люфт, это приводит к слишком большому трению, и винт становится невозможно повернуть.
Кроме того, гайка часто изготавливается из материала, который изнашивается быстрее, чем винт, поэтому его можно заменить более дешево, чем замена самого ходового винта. Такие гайки часто имеют регулировку, чтобы уменьшить излишний люфт по мере их износа. Когда этого нет, или когда они не отрегулированы должным образом, или когда вся регулировка израсходована на часто используемой машине, вы получаете большой люфт.
Нет ничего необычного в том, чтобы увидеть люфт в 0,005 дюйма на качественном ручном станке с ACME, и этот показатель может легко ухудшиться до 0,025 дюйма или хуже на сильно изношенном станке. Есть и другие источники, такие как упоры или крепление гайки или винта. Также может быть люфт в том, как маховик или двигатель прикреплены к валу. Поскольку ходовой винт является самым большим источником проблем, мы сначала рассмотрим альтернативы ходовым винтам.
«Хорошие детали»: альтернативы ходовым винтам
Наиболее часто обсуждаемой альтернативой обычному ходовому винту ACME для использования с ЧПУ является шарико-винтовая передача. На картинке вверху этой статьи показано, как делается ШВП. В «гайке» используются шарикоподшипники с рециркуляцией, что обеспечивает чрезвычайно низкое трение и жесткие допуски — небольшой или нулевой перекос по сравнению с резьбой с трапециевидной резьбой.
Шарико-винтовые передачи обычно предназначены для работы с ЧПУ и поэтому сделаны для минимизации люфта. Поскольку они вращаются с гораздо меньшим трением, чем винты ACME, они могут быть изготовлены с гораздо более жесткими допусками.
Шарико-винтовые передачи бывают прокатанными и шлифованными, причем последнее является более точным и менее люфтовым. Приличный накатанный шарико-винтовой механизм обеспечит люфт 0,003 дюйма, в то время как плохо сделанный — возможно 0,010 дюйма. Есть способы еще больше уменьшить люфт, связанные с гайками и предварительной нагрузкой на шарики увеличенного размера, о которых я расскажу ниже.
Помимо шлифованной и катанной, ШВП бывают разных классов точности, о которых вам следует знать:
C0 — 3 мкм или 0,0001 ″ на 300 мм / 12 ″
C3 — 7 мкм или 0,00027 ″ на 300 мм / 12 ″
C5 — 14 мкм или 0,0005 ″ на 300 мм / 12 ″
Это относится к тому, насколько близко будет положение после поворота винта на 12 дюймов. Обратите внимание, что в этой области доступны винты ACME, которые не менее точны, поэтому шарико-винтовая передача здесь не имеет особого преимущества.
Еще одна вещь, о которой следует знать, — это то, что многие программы управления машинами, включая Mach 3, имеют функцию, известную как «отображение шарико-винтовой передачи». Эта функция позволяет измерять истинное положение, достигаемое в различных точках ШВП, и использовать его для компенсации ошибок в ШВП. Эта функция работает очень хорошо, и ее следует использовать, если у вас есть средства для точного измерения отклонений. Уже одно это является хорошей причиной для установки недорогого УЦИ, по крайней мере, временно на вашей машине, пока вы не откалибруете таблицы компенсации.
Также интересно отметить, что эта ошибка может меняться в зависимости от температуры, в зависимости от комнаты, в которой находится машина, и от того, насколько интенсивно она работает. Такие компании, как Heidenhain, продают специальные элементы управления, основанные на линейных шкалах (т. Е. Шкалах, подобных использованию УЦИ), которые динамически компенсируют такие ошибки на станках с очень высокой точностью. Довольно интересно прочитать их технические статьи об этом и понять, сколько ошибок может возникнуть из-за таких факторов, как колебания температуры. Эффект от полностью разогретой машины по всей длине ШВП составил около 0,004 дюйма, что является значительным для многих приложений.
Есть несколько альтернатив ШВП, которые я не буду здесь обсуждать. Их не часто видят, и вы можете изучить их в Интернете, если хотите.
Что нужно знать о гайках и люфтах?
Во-первых, можно ли сделать гайки, чтобы уменьшить люфт винта ACME? Что ж, оказывается, что если вы сделаете гайку из делрина или аналогичного материала с низким коэффициентом трения, вы можете избавиться от многих обычных люфтов ACME, и какое-то время все будет работать хорошо. Эти винты необходимо использовать на небольших машинах с ограниченными усилиями резания, поскольку гайки изготовлены из пластика (делрина).
Я считаю, что это хорошее решение для чего-то вроде стола для плазменной резки или фрезерного стола, но я скептически отношусь к тому, насколько хорошо оно будет работать, если вам нужны большие силы резания, например, для резки металла. Кроме того, такие гайки быстро изнашиваются, и их необходимо защищать от сколов и других загрязнений.
Во-вторых, можно организовать схему, по которой между ними находятся две гайки с пружиной (например, шайба Бельвилля) для предварительного устранения люфта из системы. Это работает для ШВП, а также для винтов ACME, хотя и с гораздо большим трением.
Это нормальный подход к устранению люфта при помощи шлифовальных ШВП. Это изрядно увеличивает стоимость, но оно того стоит.
Последний трюк — загрузить в ШВП несколько негабаритных шариков, чтобы удалить грязь. Это нормальный подход к точной настройке шлифованной шарико-винтовой передачи, и в определенной степени он будет работать с катанными винтами, но с последним есть проблема. Поскольку катанные винты не имеют такой же степени точности, как шлифованные, слишком большая предварительная нагрузка шариками слишком большого размера может привести к заеданию. Канавки просто не расположены достаточно точно, чтобы использовать этот метод для устранения всех люфтов.
При осторожном использовании этих методов можно добиться уменьшения люфта в самой ШВП до десятых долей (от 0,0001 ″ до 0,0005 ″) или, возможно, меньше с помощью винта очень высокого качества.
Хорошо спроектированное решение с двойной шариковой гайкой
Эта серия фотографий показывают, как Рэй Ливингстон разработал систему с двумя шариковыми гайками для уменьшения люфта:
Правильная установка ходового винта и гайки: угловой контакт Что? Сколько они стоят?!??
Теперь у вас есть шарико-винтовая передача либо с двойными гайками, либо с предварительно натянутыми шариками увеличенного размера. Следующим шагом является проверка правильности установки ШВП. К сожалению, это нелегкое и не очень дешевое занятие.
Конструктивно шарико-винтовые передачи предназначены для фиксации на их ведомом конце парой радиально-упорных подшипников. Другой конец винта либо оставляется свободно плавать в некоторых конструкциях, либо закрепляется подшипником таким образом, что, если винт расширяется или сжимается из-за тепла, он может сделать это на этом конце.
Если ШВП не удерживается за оба конца, существует верхний предел скорости, при превышении которого ШВП будет «хлестать» или изгибаться. Это плохо, что приводит к неточности и износу.
Два радиально-упорных подшипника, удерживающих шариковую винт, обычно устанавливаются с предварительно нагруженной конфигурацией, которая надежно удерживает шариковую винт и предотвращает любое движение вдоль оси винта, но при этом позволяет винту свободно вращаться при приведении в движение. Чтобы правильно спроектировать и построить шариковинтовую опору этого типа, нужно многое знать!
Прежде всего, необходимо ознакомиться с литературой производителя подшипников по радиально-упорным подшипникам. На самом деле читать эти документы не так уж и сложно, и там есть много хорошей и интересной информации. Если вы больше ничего не узнаете, обязательно изучите стандартную номенклатуру, используемую для идентификации этих подшипников. Если вы собираетесь найти их на eBay или в интернете, чтобы найти их, вы должны знать, как определить, что вы ищете или на что смотрите.
Теперь, имея эти ресурсы, мы можем приступить к изучению некоторых проблем или, по крайней мере, некоторых практических правил, которые можно использовать в этой области. Во-первых, как выглядит и работает установка с двойным подшипником? Вот базовое схематическое изображение:
Обратите внимание на перечеркнутые линии.
Это углы контакта радиально-упорных подшипников. Поскольку они расположены напротив друг друга, это обеспечивает сопротивление возвратно-поступательному движению вдоль оси ШВП. Кроме того, подшипники предварительно нагружены, чтобы устранить любые внутренние неровности. Предварительный натяг обеспечивается проставкой между подшипниками, буртиком шарико-винтовой передачи и стопорной гайкой, которая навинчивается на конец шарико-винтовой передачи и упирается в другой конец пакета подшипников.
Плечо шариковой винтовой пары и контргайка опираются на внутренние кольца подшипника, а монтажный блок и крышка — на внешние кольца. Крутящий момент на этой гайке устанавливает предварительный натяг, и все эти поверхности должны быть обработаны с некоторой достаточной точностью, чтобы конечный результат был точным. Крышка просто удерживает узел подшипника на месте по отношению к машине, но она должна быть плотно прилегающей к внешним кольцам, поэтому могут потребоваться прокладки или прокладки.
В этом случае я показал два подшипника, установленных в DF или дуплексной конфигурации лицом к лицу. Давление против осевого смещения направлено наружу, и вы можете видеть, что шарики подшипника поддерживаются таким образом. Вы можете перевернуть оба подшипника, чтобы создать DB, или дуплексную конфигурацию спина к спине. Это по-прежнему работает, и на самом деле подшипники будут еще более прочными в борьбе с осевым перемещением.
Преимущество конфигурации DF заключается в том, что сборка может намного лучше переносить перекосы, поэтому это рекомендуемая конфигурация в этом приложении.
Хорошо, давайте предположим, что вы внимательно изучили литературу по подшипникам, вы понимаете, как их использовать, как выбрать лучшие подшипники для вашего приложения? Следует учитывать ряд параметров выбора:
| Диаметр отверстия | Вам понадобится отверстие, которое работает с вашим шарико-винтовой парой. Скорее всего, вам придется повернуть и продеть конец шарико-винтовой передачи. Вам нужна максимально точная посадка для максимальной точности. Чем больше подшипник, тем он, вероятно, будет прочнее, хотя вы можете проверить спецификации, чтобы убедиться в этом наверняка. Однако вы не можете запустить шарико-винт внутри втулки, чтобы подогнать его под слишком большой подшипник, и надеяться на любую точность. |
| Угол контакта | Запомните перечеркнутые линии выше. Чем больше угол, тем жестче и лучше будут подшипники. 15 градусов — это нижний предел шкалы, 60 градусов — верхний предел шкалы. |
| Предварительная загрузка | Чем больше, тем лучше. Вы не должны превышать рекомендуемый предварительный натяг подшипника, но подшипники изготавливаются с разными характеристиками предварительного натяга. Удивительно, насколько большой предварительный натяг может быть полезен для устранения как можно большего люфта. Подумайте о 500 фунтах и больше, если вы действительно хотите контролировать люфт до минутного уровня. Типичный подшипник с углом контакта 15 градусов с высоким предварительным натягом может выдерживать только до 125 фунтов предварительного натяга. Альтернативы: вы можете легко складывать 4 подшипника вместо 2, чтобы добиться большего, но, признаюсь, я мало знаю об этом более высоком уровне! Кроме того, хотя я сказал не превышать предварительную нагрузку, если у вас есть дешевый комплект подшипников (а не набор за 1000 долларов!), Вы можете поэкспериментировать с ползанием при большей предварительной нагрузке. |
| Качество, точность и допуски | Подшипник будет иметь некоторую неровность. Чем выше рейтинг точности, тем меньше будет. Вот секретное кольцо декодера:DINJISABECДиаметр отверстия Ширина Радиальное биение Приложение P0 Класс 01(0,00012) 0,00012 P66 класс3(0,00008)0,000120,00008 P55 класс5(0,00008)0,000080,00006СтанкиP44 класс7(0,00006)0,000040,00003 Станки, шпинделиP22 класс9(0,00004)0,000020,00002Высокоскоростные шпинделиСегодня продается по крайней мере один высокопроизводительный фрезерный станок с ЧПУ низкого уровня, в котором для крепления шарико-винтовой передачи используются подшипники ABEC3. OTOH, если вы хотите лучшего, вам подойдет ABEC 7. Обратите внимание, насколько малы фактические различия между этими двумя классами: биение 0,00008 ″ против биения 0,00003 ″. Половина десятитысячной! Я понимаю, почему для многих приложений ABEC 3 работает достаточно хорошо. Вам нужно решить, что вам подойдет, поскольку именно эта спецификация поднимает цены на подшипники быстрее, чем что-либо другое. За комплект подшипников ABEC 7 легко заплатить 1000 долларов или больше. |
| Номинальная осевая нагрузка | Если производитель подшипников предлагает этот номер, значит, у вас есть штанга для дайвинга. Это измерение того, что нужно для того, чтобы вызвать осевое перемещение подшипника. Вам нужна самая большая осевая нагрузка, которую вы можете получить! |
Когда дело доходит до установки этих маленьких украшений, имейте в виду, что вы, вероятно, захотите установить прокладки между двумя подшипниками, и гайка предварительного натяга, вероятно, также должна быть заложена.
Все это может сделать за вас квалифицированный магазин, а в некоторых случаях вы можете приобрести уже отшлифованные детали. Попробуйте купить подшипники в виде согласованной пары (в названии подшипника будет написано «DUL» или «DUH»), и прокладка между ними также не понадобится. Как упоминалось ранее, вам может потребоваться прокладка или распорка для подшипников в монтажном блоке, чтобы убедиться, что они должным образом зафиксированы на внешних кольцах. Вам также понадобится пылезащитный уплотнитель, чтобы мусор не попал в подшипники.
Вот покомпонентное изображение профессионального подшипникового узла шарико-винтовой передачи:
Обратите внимание, что показанные здесь проставки не предназначены для предварительного натяга, они просто позволяют установить в блоке больше подшипников для еще большей жесткости, или другие проставки позволят заменить некоторые подшипники. Также обратите внимание, что этот блок имеет подшипниковую опору в конфигурации DB, а не DF.
Я подозреваю, что когда вы впервые начнете покупать эти подшипники, особенно если вы отправитесь искать ABEC-7, вашей первой реакцией будет разочарование. Хорошие подшипники действительно дороги.
Вот пара менее дорогих компромиссных подшипников, с которыми я столкнулся, на которые стоит обратить внимание:
- 7204CTDULP4: 200 долларов за дуплексную пару от Nachi, которая может быть запущена в конфигурации DF и является ABEC-7. Обратная сторона? Угол контакта всего 15 градусов, а предварительная нагрузка небольшая. Тем не менее, неплохая отправная точка.
- 7204: 200 долларов слишком много? Как насчет 24 долларов для ABEC3? Минусы — это не ABEC-7 и не согласованная дуплексная пара. OTOH, у них угол контакта лучше на 40 градусов. Из этого не могу сказать, какая может быть спецификация предварительной загрузки, что плохо. Обратите внимание, что то, что они называют, просто «7204», это неполное описание, в данном случае «7204» сообщает нам только размер подшипника. Мы многого не знаем об этих подшипниках, и большая часть из них, вероятно, идет в ущерб производительности. Вы же не хотите просто пойти и попросить «7204». Прочтите информацию выше и узнайте, как полностью указать подшипник, если вы хотите добиться наилучших характеристик.
Что, если вы хотите максимально возможную производительность? Попробуйте найти какие-нибудь подшипники, например «7204A5TYDUHP4». У них будет более высокий угол контакта и предварительная нагрузка, чем у упомянутых мною подшипников 7204CTDULP4, что, как мы уже обсуждали, делает их лучшим выбором.
По-настоящему дорогие подшипники, разработанные для шарико-винтовой передачи на станках и используемые профессионалами, были бы чем-то вроде «20TAC47BDF». Эта номенклатура немного отличается, но вы можете найти их в каталогах подшипников. Они не будут дешевыми, но у них огромный контактный угол, 500 фунтов предварительной нагрузки, и они относятся к ABEC-7.
Не ожидайте найти 20TAC на аукционе eBay и не рассчитывайте купить их у поставщика подшипников для роликов. Вам может повезти, но это крайне маловероятно.
Будьте готовы к некоторому шоку от цены, но если они то, что вам нужно для максимальной производительности, это то, что нужно.
Многие производители подшипников хранят эти типы подшипников в отдельном каталоге «прецизионных» или «станочных» подшипников. Обязательно найдите эти каталоги на их веб-сайтах, чтобы увидеть, что это за подшипники, и узнать больше о том, как использовать их в такого рода задачах. Есть бесконечные комбинации и компромиссы.
Другой конец ШВП можно оставить без опоры, и он действительно использовался, по крайней мере, на одном станке с ЧПУ, но это ограничивает скорость, с которой вы можете вращать ШВП без «хлестания». В этом случае поддерживайте его обычным радиальным шарикоподшипником, например, который вы бы использовали на валу электродвигателя. Он не обеспечивает точности, он просто обеспечивает поддержку и свободу действий для шарико-винтовой передачи, чтобы расширяться и сжиматься в осевом направлении при изменении температуры.
Я хочу использовать более дешевые подшипники вместо согласованных дуплексных пар
Это можно сделать. Соответствующие пары просто имеют заземление внутреннего или внешнего кольца, поэтому существует разница в размере между внутренним и внешним кольцом, и предварительный натяг может быть достигнут путем сжатия более короткого из двух до тех пор, пока дорожки качения двух подшипников не войдут в контакт.
Можно добиться того же эффекта, используя проставки на одной или другой стороне. Чтобы создать этот дифференциал вместо шлифования. Это потребует определенных навыков и, возможно, большого количества проб и ошибок.
Первым шагом является измерение прогиба дорожки подшипника с заданной величиной предварительного натяга. Используйте количество, рекомендованное производителем подшипников для этих подшипников. Это заданное количество можно разместить на подшипниках с помощью грузов.
Измерьте, насколько прогибаются дорожки с таким весом, а затем сделайте проставку такой же толщины. Для конфигурации DB (наиболее жесткая конфигурация, но наиболее чувствительная к центрированию) необходимо установить регулировочные прокладки для наружных колец подшипников. Для конфигурации DF (менее жесткой, но более устойчивой к перекосу вала) необходимо установить регулировочные прокладки на внутренние кольца подшипника.
Для изготовления проставок подшипников можно использовать самые разные вещи, но они должны быть очень плоскими и очень тонкими. В крайнем случае, можно использовать алюминиевую фольгу, но вам нужно будет аккуратно отрезать ее до нужного размера, чтобы она могла служить. Более элегантное решение — нарисовать шайбу подходящей формы в вашей программе CAD, отправить ее в мастерскую по лазерной резке и попросить их вырезать шайбы из прокладки. Вам понадобится 0,010 дюйма, 0,020 дюйма, 0,002 и 0,005 дюйма.
Обязательно проконсультируйтесь со своим руководством по подшипникам, чтобы убедиться, что шайбы имеют правильный размер, прежде чем собирать их.
Предупреждение: не пытайтесь установить предварительный натяг с помощью динамометрического ключа на гайке, которую вы затягиваете, или каких-либо расчетов силы, которую оказывает гайка! Сделать это правильно практически невозможно. Большая часть силы поглощается трением, и у вас не будет достаточно данных для правильной предварительной нагрузки таким образом. Вся необходимая информация хранится у производителей подшипников. При правильной установке затягивание этой гайки просто сузит дорожки на плечах и распорках. Гайка остановится, когда все будет затянуто, и вам не следует затягивать слишком сильно.
Второе предупреждение: не думайте, что вы можете получить предварительную нагрузку на ощупь. Таким образом очень легко повредить подшипники! Вам действительно нужно оснастить испытательный стенд с грузами и измерить прогиб! Вы также должны убедиться, что подшипники не слишком плотно прилегают к валу или подшипниковому узлу. Все, что вам нужно — это слипоны для рук! Слишком плотная посадка может повредить подшипники или сделать невозможным точную настройку предварительного натяга.
Совместите высокие точки при установке подшипников!
На этом я хочу остановиться и упомянуть важный момент, особенно если вы собираетесь разбирать монтажный узел с шарико-винтовой передачей.
Обязательно запишите ориентацию подшипников относительно корпуса, чтобы вы могли установить их в точности так, как вы их нашли.
При сборке новой подшипниковой системы в первый раз на большинстве этих подшипников отмечается высокая точка на подшипнике. Совместите выступы двух подшипников. Это гарантирует, что шарико-винтовые передачи будут двигаться эксцентрично в том же направлении, в котором вращаются два подшипника, а не качаться, и приведет к лучшей производительности.
Хорошо, это основы. Я предполагаю, что на этом этапе у вас есть хороший шариковый винт, подходящая гайка для минимизации люфта (или предварительно нагруженные шарики увеличенного размера) и хорошая схема монтажа с использованием высококачественных радиально-упорных подшипников. Я надеюсь, что ваш люфт стал значительно меньше, чем он был до того, как были установлены все эти новые лакомства. Надеюсь, его меньше 0,005 ″. В следующем разделе обсуждались усовершенствования, направленные на дальнейшее уменьшение люфта.
Интересно….