Предварительный натяг линейной направляющей и точность шарико-винтовой передачи: задание без переплаты

Возможность точной обработки и контроля

Целевое ключевое слово:классы преднатяга линейных направляющих

Вторичный:класс точности ШВП C3 C5 C7, преднатяг линейной направляющей Z0 ZA ZB, класс точности линейной направляющей

Мета-описание:Реальные значения преднатяга, таблицы классов точности и грузоподъемности из опубликованных каталогов. Почему класс точности не определяет люфт и как выбрать класс, который нужен вашему станку.

Две спецификации копируются на чертежи чаще, чем любые другие при линейном движении: «Шариковинтовая передача C3» и «Линейные направляющие с предварительным натягом». Оба звучат строго. Ни один из них не является полным, и оба стоят денег, которые часто тратятся впустую.

Вот что на самом деле говорят опубликованные данные каталога.

Классы точности линейных направляющих

Профилированные рельсовые направляющие подразделяются на пять классов точности: нормальный (С), повышенный (Н), прецизионный (П), сверхточный (SP) и сверхточный (UP).

Рисунок 1. Классы точности: сменные направляющие более свободны при одной и той же букве класса.

Дляне-взаимозаменяемыйнаправляющие типоразмеров 25, 30 и 35 (единица измерения: мм):

Для размеров 15 и 20:

Репрезентативные каталожные значения для серии стандартных профилированных рельсов.

На двух вещах в этой структуре стоит остановиться.

В классе P толерантность меняется с двусторонней на одностороннюю.Классы C и H – ±; P, SP и UP равны 0/-x. Это сделано специально - для совпадающих наборов, контроль направления отклонения позволяет предсказуемо соединять блоки в пары. Вы не можете сравнивать «±0,04» с «0/-0,04», как если бы это был один и тот же диапазон допуска.

Для большинства машин вариации имеют большее значение, чем абсолютная толерантность.«Вариация высоты H» — это разброс между блоками на одном рельсе. Если все ваши блоки имеют одинаковую высоту 0,03 мм, вы устанавливаете сборку один раз. Если они отличаются друг от друга на 0,03 мм, каретка раскачивается и подклинивать нечего.

Взаимозаменяемые и не-невзаимозаменяемые

Разница очевидна: сменные блоки и направляющие можно свободно заменять, а их точность достигает класса P.

Рисунок 2. Классы предварительной нагрузки в процентах от номинальной динамической нагрузки C.

Для сменных направляющих:

Репрезентативные каталожные значения, взаимозаменяемый тип.

Сравните одну и ту же букву класса в двух типах. Для класса H: изменение высоты составляет 0,015 мм, не-взаимозаменяемое, 0,02 мм, взаимозаменяемое. В классе С: 0,02 против 0,03 мм.

Та же буква класса означает более свободный допуск на сменные направляющие.А SP и UP вообще недоступны -, для них требуются соответствующие наборы.

Компромисс- – обслуживание. Со сменными направляющими вы можете через пять лет заказать сменный блок и установить его. В согласованном наборе потеря одного блока может означать замену всей сборки. Для машины, которая будет служить пятнадцать лет, это стоит учитывать еще на этапе проектирования.

Предварительная загрузка классов - угадываемая часть

Предварительная нагрузка выражается в процентах от номинальной динамической нагрузки C:

Репрезентативные определения классов предварительной загрузки.

Предупреждение о кодах.Другие серии направляющих используют те же обозначения Z0/ZA/ZB с другими значениями:

Заметим, что ZB означает 0,10–0,12С в одной серии и 0,06–0,08С в другой - почти в два раза.Всегда указывайте серию вместе с кодом предварительной загрузки.и проверьте каталог на предмет конкретного продукта, а не предполагайте, что код имеет универсальное значение.

Доступность: сменные направляющие предлагаются только для Z0 и ZA. Не-взаимозаменяемые предложения Z0, ZA и ZB.

Более высокий предварительный натяг увеличивает жесткость и уменьшает прогиб под нагрузкой. Это также увеличивает трение, выделение тепла и внутреннее напряжение, что сокращает срок службы. Предварительная нагрузка не является свободной жесткостью -, она постоянно потребляет часть несущей способности подшипника. Укажите ZB, если у вас действительно есть вибрация и удары; укажите Z0, если направление нагрузки постоянно и точность не имеет решающего значения.

Номинальная нагрузка

Тяжелые-блоки, представительная серия профилированных рельсов:

Репрезентативные номинальные значения каталога.

Полезная деталь: при размере 25 блок фланцевого типа - выдерживает нагрузки C=32.75 кН и Co=49.44 кН -, идентичные квадратному типу. Фланец по сравнению с квадратом меняет монтажную геометрию, а не емкость. Выберите способ установки болтов в каретку, а не под нагрузку.

Четырехрядная-круглая-дуговая конструкция "обладает одинаковой допустимой нагрузкой в ​​радиальном, обратном радиальном и поперечном" направлениях, а точки контакта под углом 45 градусов обеспечивают-возможность самовыравнивания: серия "может компенсировать большинство ошибок при установке из-за неровностей поверхности и обеспечивать плавное линейное движение за счет упругой деформации тел качения и смещения точек контакта".

Допуск на ошибку монтажа реален, но ограничен. Он не разрешает монтаж направляющих на необработанной поверхности.

Точность ШВП: класс не означает люфт

Это самое дорогостоящее заблуждение в спецификации линейного движения.

Рисунок 3. Допустимая погрешность хода C3 и C5 в зависимости от длины резьбы.

Классы точности взяты из JIS B 1192 / ISO 3408, и внутри шкалы существует структурное разделение: классы от C0 до C5 определяются линейностью и свойством направленности, а от C7 до C10 определяются погрешностью расстояния перемещения по отношению к 300 мм.

C0–C5 – классы позиционирования. С7–С10 – транспортные марки, обозначаются по-разному. Они не являются точками на одной непрерывной шкале.

Опубликованные допуски для позиционирующих винтов (единицы измерения: мкм):

Изменение на 300 мм: C3=8 мкм, C5=18 мкм, Ct7=52 мкм, Ct10=210 мкм.

Теперь данные о люфтах, которые и разрушают это заблуждение:

Прочитайте строки C7. Один раскатанный винт С7 имеет люфт 0,003 мм. Шлифованный винт С7 с другой гайкой имеет 0,030 мм - в десять раз больше.Та же степень точности.

Класс точности описывает погрешность шага винта. Люфт – это свойство гайки. Указание «C3» и ожидание нулевого люфта работает только потому, что винты C3 обычно поставляются с гайками с предварительным натягом, а не потому, что C3 ничего не значит для люфта.

Укажите оба.Класс точности позиционирования, тип гайки и предварительный натяг люфта.

Выбор сорта расчетным путем

Рабочий пример показывает правильный метод:

Вывод 20, ход 720 мм, требуемая точность ±0,05 мм.

Длина резьбы=ход + длина гайки + запас=720 + 62 + 60=842 мм

(поля=шаг × 1,5 × 2 конца=60 мм)

По таблице на 800–1000 мм: С3 дает ±0,021 мм, С5 дает ±0,040 мм.

C5 соответствует ±0,05 мм.C3 – это ненужные затраты.

Работайте по требованию, а не по привычке. C5 на расстоянии более 800–1000 мм обеспечивает толщину 40 мкм. Если вашей машине требуется 50 мкм, C3 — это деньги, потраченные на спецификацию, которую никто никогда не сможет измерить.

Предварительная нагрузка шарико-винтовой передачи

Два правила управляют предварительной загрузкой:

Поскольку предварительная нагрузка эффективна примерно в три раза больше приложенной предварительной нагрузки, оптимальная предварительная нагрузка составляет одну треть от максимальной осевой нагрузки».

Чрезмерная предварительная нагрузка отрицательно влияет на срок службы и выделение тепла. Максимальная предварительная нагрузка должна быть установлена ​​на уровне 10 % от номинальной динамической нагрузки (Ca) в осевом направлении».

Нижняя граница определяется рабочей нагрузкой, а верхняя граница определяется номиналом винта. Избыточная предварительная нагрузка генерирует тепло, тепло вызывает тепловое расширение винта, а тепловое расширение является ошибкой позиционирования - из-за нагрева вы можете потерять больше точности, чем получили из-за жесткости.

Преимущество в жесткости: смещение ШВП с предварительным натягом под нагрузкой вдвое меньше, чем у того же винта без предварительного натяга.

Точность монтажной поверхности

Класс точности также определяет допуски на монтаж. Допустимое радиальное биение окружности гайки (мкм):

Если корпус, в котором установлена ​​гайка, не обработан по этим параметрам, винт подвергается изгибу при каждом обороте. Винт С3 в неаккуратном корпусе работает хуже, чем винт С5 в хорошем, и выходит из строя раньше.

Контрольный список спецификаций

Линейные направляющие:размер, тип блока (квадратный/фланцевый, стандартный/тяжелый), класс точности, класс преднатягас указанием серии, взаимозаменяемые или одинаковые, длина направляющей и ориентация монтажа.

Шариковые винты:диаметр и шаг, класс точности, полученный из требуемой точности позиционирования по фактической длине резьбы,Тип гайки и характеристики люфта отдельно, уровень предварительной нагрузки и допуски монтажной поверхности, которым должен соответствовать корпус.

Часто задаваемые вопросы

Имеет ли шарико-винтовая передача C3 нулевой люфт?

Не по определению. Винты C3 обычно поставляются с гайками с предварительным натягом, благодаря чему люфт отсутствует. Опубликованные данные показывают винты C7 с люфтом 0,003 мм и другие винты C7 с люфтом 0,030 мм. Укажите гайку.

Какой класс предварительной загрузки мне следует использовать?

Z0 для нагрузок постоянного-направления и общего обращения. ZA для обрабатывающих центров и прецизионных столов. ZB, где требуется жесткость при вибрации и ударах. Всегда сверяйте процентные значения с конкретной серией -, коды не являются универсальными.

Являются ли сменные направляющие менее точными?

В той же букве класса да - измеримо. Классы SP и UP доступны только в виде совпадающих не-взаимозаменяемых наборов.

Фланцевый тип прочнее квадратного?

Нет. При одном и том же размере рельса опубликованные характеристики идентичны. Разница заключается в монтажной геометрии.

Может ли более высокий предварительный натяг компенсировать плохо обработанную монтажную поверхность?

Нет, - это только усугубляет ситуацию. Предварительная нагрузка плюс монтажное-напряжение увеличивает трение, нагрев и внутреннюю нагрузку, сокращая срок службы.

Компания Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology поставляет линейные направляющие, ШВП и соответствующие компоненты трансмиссии. Отправьте нам необходимую точность позиционирования, нагрузку и ход, и мы вернёмся к классу сплава и предварительному натягу, а не укажем самые высокие доступные характеристики.