Пояснення точності лінійних напрямних: класи, допуски та вибір - Блог

Точність лінійної направляючоїописує узгодженість розмірів і паралельність ходу рейок-і-блоків. Це допомагає інженерам передбачити, наскільки точно можна встановити декілька блоків на однаковій висоті та наскільки блок буде слідувати опорним поверхням рейки під час руху.

Однак ступінь точності, зазначений у каталозі лінійних напрямних, не збігається з кінцевою точністю позиціонування машини. Фактичний рух також залежить від монтажної-геометрії основи, вирівнювання рейок, попереднього натягу, структурної жорсткості, системи приводу, пристрою зворотного зв’язку, температури та методу складання.

Розуміння цієї різниці полегшує вибір відповідного ступеня точності лінійної напрямної, не платячи за точність, яку решта машини не підтримує.

Для рециркуляційної кулькової або роликової напрямної, ступінь точності, точність зазвичай контролює кілька розмірних і ходових характеристик рейок-і-блоків.

Точні символи можуть відрізнятися у різних виробників, але основні характеристики зазвичай включають:

Допустимі відхилення сумарної висоти рейки і блоку
Варіація висоти між декількома блоками, що використовуються на одній опорній площині
Допустимі відхилення в поперечному контрольному розмірі
Бічна варіація між кількома блоками
Паралельність ходу блоку відносно опорних поверхонь рейки

Вищий клас точності застосовує більш жорсткі допустимі відхилення до цих характеристик. Це не обов'язково змінює основну вантажопідйомність або зовнішній розмір напрямної, хоча вимоги до точності, попереднього натягу та відповідності можуть впливати на те, як постачаються рейки та блоки.

Характеристика точності	Що це описує	Чому це важливо
Допуск по висоті монтажу	Допустиме відхилення відстані по вертикалі від монтажної поверхні рейки до монтажної поверхні блоку	Впливає на встановлену висоту рухомого столу
Зміна висоти між блоками	Різниця у висоті монтажу між блоками, призначеними для роботи на одній базовій площині	Впливає на розподіл навантаження та спотворення таблиці в багато-блокових збірках
Бічний контрольний допуск	Допустиме відхилення між базовою стороною рейки та базовою стороною блоку	Впливає на бокове положення блоку та рухомий стіл
Бічна варіація між блоками	Різниця в бічній контрольній позиції між кількома блоками	Важливо, коли кілька блоків розташовані проти загальних опорних плечей
Паралелізм бігу	Зміна, виміряна під час руху блоку відносно опорної поверхні рейки	Впливає на вертикальне та поперечне відхилення ходу вздовж рейки

Паралельність ходу зазвичай оцінюється у двох напрямках: відносно поверхні кріплення рейки та відносно опорної сторони рейки. Допустиме значення залежить від обраної серії, номінального розміру, класу точності та довжини рейки.

З цієї причини одне універсальне значення, наприклад 3 мкм або 5 мкм на метр, не слід застосовувати до кожної лінійної напрямної. Правильний допуск необхідно взяти з таблиці точності для точної моделі напрямної та довжини рейки.

Ступінь точності та попереднє навантаження пов’язані з продуктивністю руху, але вони контролюють різні характеристики.

Специфікація	Що він контролює	Первинний ефект
Ступінь точності	Допуски на розміри, відмінності між блоками та паралельність ходу	Послідовність складання та геометрія переміщення
Попереднє навантаження	Внутрішній зазор або внутрішнє навантаження між тілами кочення та доріжками кочення	Жорсткість, переміщення під навантаженням, тертя і опір ходу

Високоточна-напрямна з недостатнім попереднім натягом все одно може відхилятися більше, ніж очікувалося, під моментним навантаженням. І навпаки, надмірне попереднє натяг може збільшити тертя, температуру та знос, не покращуючи точності розмірів рейки.

Тому точність і попереднє натяг слід вибирати окремо відповідно до вимог-до точності та жорсткості ходу машини. Додаткові пояснення дивяк попереднє натяг лінійної напрямної впливає на жорсткість і рух.

Точність компонента описує допуски, досягнуті під час виготовлення та перевірки лінійної напрямної. Точність встановлення описує геометрію, створену після встановлення рейок і блоків на верстаті.

Вони не повинні розглядатися як одна специфікація.

Рівень точності	Основні фактори впливу	Типова перевірка
Точність компонента направляючої	Виробництво рейок і блоків, шліфування, узгодження та перевірка	Перевірка виробником розмірів і{0}}паралельності
Точність монтажу	Рівність основи, прямолінійність-референсного краю, паралельність рейок і затягування болтів	Циферблатний індикатор, прецизійна лінійка, автоколіматор або інший відповідний метод вирівнювання
Точність руху осі	Направляючі, система приводу, підшипники, двигун, зворотний зв'язок, структура та температура	Лазерний інтерферометр, кодер із зворотним зв’язком або-спеціальне калібрування машини
Точність обробки або процесу	Точність осі плюс шпиндель, інструменти, навантаження, вібрація та умови процесу	Завершено-перевірку деталей або вимірювання процесу

Високо{0}}точна рейка не може виправити перекручену основу машини. Коли кріпильні болти затягнуті, рейка може частково прилягати до монтажної поверхні. Таким чином, задирки, відколи, фарба, локальні висоти або неточний контрольний уступ можуть деформувати встановлену рейку та змінити траєкторію руху блоку.

Заводський футляр: високо{0}}точні рейки, але погана обробка поверхні

В одному заводському проекті встановлення на верстаті з ЧПК були помітні сліди від інструменту, навіть якщо були встановлені високо-лінійні напрямні. Перевірка виявила, що одна рейка була приблизно на 0,03 мм вище іншої на довжині одного метра.

Перепад висоти створював нерівномірний розподіл навантаження між направляючими блоками та сприяв вібрації під час руху осі. У результаті машина не змогла досягти очікуваної якості поверхні.

Після того, як монтажну основу було відшліфовано, а дві рейки було вирівняно, незвичайні сліди інструменту зникли. Цей випадок показує, що високий ступінь точності лінійної напрямної не може компенсувати неточне посилання на монтаж.

Часто плутають паралельність ходу та паралельність встановлення подвійних-рейок, але вони описують різні умови.

Паралелізм бігує характеристикою окремої рейкової-і-блокової збірки. Він описує зміну показань індикатора, коли блок рухається відносно заданої рейки.

Паралельність встановлення подвійних-рейокописує, наскільки точно дві окремі рейки розташовані одна відносно одної на базі машини.

Виробник може перевірити паралельність руху кожної напрямної, але виробник машини контролює встановлене співвідношення між двома рейками. Якщо парні рейки монтуються з надмірною помилкою паралельності, блоки можуть відчувати підвищене внутрішнє навантаження, нерівномірний опір, зв’язування та скорочення терміну служби-навіть якщо обидві напрямні відповідають своїм індивідуальним специфікаціям точності.

Процес вимірювання дивяк виміряти паралельність лінійної напрямної.

Виробники лінійних напрямних зазвичай пропонують кілька рівнів точності, починаючи від нормальної або стандартної точності до високої, прецизійної, над-прецизійної та ультра-прецизійної. Літери, які використовуються для цих сортів, не є повністю універсальними, тому завжди слід перевіряти повну специфікацію виробника.

Зазвичай постачаються лінійні напрямні DLYКласи точності H і P, тоді як класи SP і UP можна оцінити для застосувань, що вимагають суворішого контролю. Доступні марки залежать від серії продукту, розміру, довжини рейки та конфігурації постачання.

Загальний рівень точності	Типовий напрямок застосування	Зауваження щодо вибору
Нормальний або стандартний	Транспортування матеріалів, загальні конвеєри та не{0}}важливі транспортні осі	Підходить там, де загальне плавне наведення важливіше, ніж вузька геометрія руху
Високий	Упаковка, деревообробка, загальна автоматизація та допоміжні осі з ЧПУ	Практичний баланс між точністю, доступністю та вимогами до встановлення
Точність	Верстати, контрольне обладнання та системи прецизійного складання	Потрібна належним чином оброблена основа та контрольоване багато{0}}блочне складання
Супер або ультраточність	Високо{0}}точне вимірювальне, оптичне, напівпровідникове та спеціалізоване обладнання для обробки	Корисно лише тоді, коли структура, середовище, привід і система вимірювання підтримують однаковий рівень точності

Ця таблиця містить напрямок застосування, а не універсальні рекомендації щодо моделі. Остаточний вибір має використовувати допустимі допуски, зазначені для точної серії лінійних напрямних, номінального розміру та довжини рейки.

Допуски-паралельності ходу зазвичай подаються відповідно до діапазону-довжини рейок. Коротка рейка та довга рейка однієї серії та класу точності можуть не мати однакового допустимого відхилення ходу.

Це має два практичних наслідки:

Значення точності не слід наводити без зазначення довжини рейки.
Допуск, взятий з однієї серії напрямних, не повинен автоматично застосовуватися до іншої серії.

Довгі рейки також можуть постачатися у з’єднаних секціях, якщо обмеження виробництва, транспортування чи монтажу перешкоджають використанню однієї суцільної рейки. У цій ситуації підбір стиків, нумерація рейок, підготовка кінців і-вирівнювання на місці стають частиною загального плану точності.

Багато машин використовують два блоки на кожній рейці та дві паралельні рейки. У такому розташуванні варіація між компонентами стає такою ж важливою, як і допуск окремого блоку.

Якщо висота блоку відрізняється, затягування рухомого столу може призвести до структурних деформацій або нерівномірного розподілу навантаження. Якщо бокові контрольні розміри відрізняються, деякі блоки можуть бути притиснуті до опорних уступів сильніше, ніж інші.

Для точних багато{0}}блокових систем підтвердьте:

Чи постачаються блоки для використання на одній рейці або опорній площині
Допустима варіація висоти та ширини в межах комплекту
Точність і навантаження кожного блоку
Ідентифікація рейок і блоків
Чи можна замінити окремі блоки

Блоки з різними специфікаціями точності або попереднього натягу не слід змішувати без оцінки їх розмірної та робочої сумісності.

Поверхня кріплення рейки повинна забезпечувати достатню рівність, прямолінійність і жорсткість. Тонка алюмінієва пластина, зварна рама або погано закріплена основа можуть деформуватися під час застосування болтів направляючої та зовнішніх навантажень.

Опорне плече допомагає розмістити головну рейку. Його прямолінійність і перпендикулярність до площини кріплення впливає на встановлену траєкторію переміщення. Задирки на куті між основою та плечем можуть перешкодити правильній посадці рейки.

Нерівномірне або неконтрольоване затягування може відтягнути рейку від передбачуваної точки відліку або внести деформацію в монтажну конструкцію. Болти слід затягувати відповідно до зазначеної послідовності та моменту затягування, поки рейка залишається правильно розташованою.

Інженерний випадок: точність подорожі змінено через шість місяців

В одному застосуванні лінійного модуля відхилення ходу з’явилося приблизно через шість місяців експлуатації. Перевірка виявила, що нерівномірний момент затягування-болта спричинив невелику деформацію основи та вплинув на встановлену геометрію напрямних.

Проблема була спричинена не тільки номінальним ступенем точності лінійних напрямних. Умови затиску рейок і стабільність монтажної основи змінили фактичну траєкторію руху осі.

Після перевірки стану кріплення та повторного встановлення напрямних за допомогою контрольованої послідовності затягування та крутного моменту необхідну точність ходу було відновлено.

Попереднє натяг покращує жорсткість, але зменшує здатність напрямної реагувати на помилки монтажу. Попередньо навантажена напрямна, встановлена на неправильній основі, може спричинити надмірний опір ходу або внутрішню напругу.

Рейки, основи машин і рухомі столи розширюються зі зміною температури. Різниця в матеріалі, температурі компонентів і місці-джерела тепла може змінити вирівнювання та геометрію переміщення, особливо на довгих осях.

Частинки, що потрапили під рейку, можуть створити локальні помилки монтажу, тоді як забруднення, що потрапляють у блок, можуть пошкодити його канали. Недостатнє або невідповідне змащення збільшує зношування та може поступово зменшити послідовність руху.

Повторне змащування слід визначати на основі робочої швидкості, навантаження, ходу, температури, забруднення та стану мастила-а не на основі одного фіксованого календарного інтервалу, що застосовується до кожної машини.

Правильний сорт – це найнижчий клас, який може надійно підтримувати необхідну продуктивність машини з відповідним інженерним запасом. Вибір вищого класу без покращення основи, приводу чи системи зворотного зв’язку може збільшити вартість без покращення кінцевого результату.

Використовуйте таку послідовність вибору:

Визначити необхідну точність машинного процесу або готової деталі.
Розподіл допустимої похибки між напрямною, приводом, конструкцією, шпинделем або інструментом і системою вимірювання.
Визначте потрібне відхилення ходу та узгодженість розмірів кількох-блоків.
Перевірте таблицю точності для передбачуваної серії напрямних, розміру та довжини рейки.
Виберіть попереднє натяг відповідно до вимог до жорсткості та навантаження.
Переконайтеся, що монтажна основа та спосіб складання підтримують вибраний клас.
Визначте, як завершена вісь буде виміряна та прийнята.

Для осі переміщення упаковки точність H вже може забезпечити достатню послідовність. Вісь обробки або перевірки може вимагати класу P або вищого класу, але лише після того, як будуть враховані його базова геометрія, термічна стабільність і точність приводу.

застосування	Основна проблема точності	Додаткові системні фактори
Пакувальне та транспортне обладнання	Повторювані рухи та плавний цикл	Швидкість, забруднення та доступ до обслуговування
Верстат з ЧПУ	Геометрія ходу, жорсткість і постійна підтримка навантаження	Основа верстата, кулькова гвинта, шпиндель і термоконтроль
Інспекційне обладнання	Стабільне та вимірюване відхилення ходу	Роздільна здатність зворотного зв'язку, калібрування та екологічна стабільність
Напівпровідникове або оптичне обладнання	Дуже мала геометрична варіація та стабільна повторюваність	Температура, вібрація, чистота та конструкційні матеріали
Важкий верстат	Жорсткість і зміщення при мінливих навантаженнях	Вибір роликової напрямної, попереднє натягування та деформація основи

Запитуючи лінійну напрямну DLY, надайте більше, ніж розмір рейки та форму блоку. Для правильного вибору необхідно:

Серія лінійної напрямної та номінальний розмір
Довжина рейки та кількість блоків
Необхідний клас точності
Необхідне попереднє натяг або умова жорсткості
Одиночна-рейка або попарна-компонування рейок
Робоче навантаження, швидкість і хід
Монтажна орієнтація
Тип машини і точність руху цілі

DLY зазвичай постачає лінійні напрямні з точністю H і P, з варіантами SP і UP, оціненими відповідно до вимог серії та проекту. Кулькові напрямні HD підходять для звичайного руху важких-навантажень, напрямні ED зменшують висоту монтажу, напрямні MD служать для мініатюрних систем, а напрямні RD забезпечують більшу жорсткість для вимогливих -верстатів.

Переглянути повністюДіапазон лінійних напрямних DLYабо надішліть умови машини та монтажний креслення для підтвердження моделі.

Точність лінійної напрямної визначається контрольованими монтажними розмірами, варіацією між блоками та паралельністю ходу відносно опорних поверхонь рейки. Ці характеристики визначають, наскільки послідовно напрямна може бути інтегрована в систему точного руху.

Вони самі по собі не визначають остаточне розташування або точність обробки обладнання. Геометрія монтажної-поверхні, подвійне-вирівнювання рейок, попереднє натяг, структурна жорсткість, точність приводу, температура та зворотний зв’язок – усе це впливає на готову вісь.

Заводські корпуси також демонструють, чому точність, надрукована в каталозі, повинна підтримуватися правильним монтажем і складанням. Навіть високо{1}}точна напрямна може призвести до поганих результатів роботи машини, якщо рейки встановлені на різній висоті або затягнуті нерівномірно.

Таким чином, найбільш відповідний ступінь точності не є автоматично найвищим доступним класом. Це той клас, який відповідає фактичним вимогам машини під час пересування та може підтримуватися монтажною конструкцією, процесом складання та методом перевірки.

Обговоріть свої вимоги до точності

← Повернутися до блогу DLY