Vorspannung der Linearführung und Genauigkeit der Kugelumlaufspindel: Spezifizieren, ohne zu viel zu bezahlen

Präzisionsbearbeitung und Inspektionsfähigkeit

Zielschlüsselwort:Vorspannungsklassen für Linearführungen

Sekundär:Genauigkeitsklasse der Kugelumlaufspindel C3 C5 C7, Vorspannung der Linearführung Z0 ZA ZB, Genauigkeitsklasse der Linearführung

Meta-Beschreibung:Echte Vorspannungswerte, Genauigkeitsklassentabellen und Tragzahlen aus veröffentlichten Katalogen. Warum die Genauigkeitsklasse keinen Einfluss auf das Spiel hat und wie Sie die Klasse auswählen, die Ihre Maschine benötigt.

Zwei Spezifikationen werden bei linearen Bewegungen häufiger als alle anderen in Zeichnungen kopiert: „C3-Kugelumlaufspindel“ und „vorgespannte Linearführungen“. Beides klingt streng. Keines davon ist vollständig und beide kosten Geld, das oft verschwendet wird.

Hier ist, was die veröffentlichten Katalogdaten tatsächlich sagen.

Genauigkeitsklassen für Linearführungen

Profilschienenführungen werden in fünf Genauigkeitsklassen eingeteilt: Normal (C), hoch (H), Präzision (P), Superpräzision (SP) und Ultrapräzision (UP).

Abbildung 1. Genauigkeitsklassen: Auswechselbare Führungen sind bei gleichem Klassenbuchstaben lockerer.

Fürnicht-austauschbarFührungsschienen in den Größen 25, 30 und 35 (Einheit: mm):

Für die Größen 15 und 20:

Repräsentative Katalogwerte für eine Standard-Profilschienenserie.

Zwei Dinge in der Struktur sind es wert, innegehalten zu werden.

Bei der P-Klasse wechselt die Toleranz von bilateral zu unilateral.Die Klassen C und H sind ±; P, SP und UP sind 0 / −x. Dies ist bei übereinstimmenden Mengen beabsichtigt. Durch die Steuerung der Abweichungsrichtung können Blöcke vorhersehbar gepaart werden. Sie können „±0,04“ nicht mit „0/−0,04“ vergleichen, als ob es sich um dasselbe Toleranzband handeln würde.

Für die meisten Maschinen ist die Variation wichtiger als die absolute Toleranz.„Höhenvariation H“ ist der Abstand zwischen Blöcken auf derselben Schiene. Wenn alle Ihre Blöcke um den gleichen Betrag 0,03 mm niedrig sind, unterlegen Sie die Baugruppe einmal. Wenn sie um 0,03 mm voneinander abweichen, wackelt der Schlitten und es gibt nichts zum Unterlegen.

Austauschbar versus nicht{0}}austauschbar

Die Unterscheidung ist einfach: Austauschbare Blöcke und Schienen können frei ausgetauscht werden und ihre Genauigkeit reicht bis zur P-Klasse.

Abbildung 2. Vorspannungsklassen als Prozentsatz der dynamischen Tragzahl C.

Für Wechselführungen:

Repräsentative Katalogwerte, austauschbarer Typ.

Vergleichen Sie den gleichen Klassenbrief beider Typen. Bei der H-Klasse beträgt die Höhenvariation 0,015 mm, nicht-austauschbar, 0,02 mm austauschbar. Bei Klasse C: 0,02 gegenüber 0,03 mm.

Der gleiche Klassenbuchstabe bedeutet eine geringere Toleranz bei austauschbaren Führungsschienen.Und SP und UP sind überhaupt nicht verfügbar - diese erfordern übereinstimmende Sätze.

Der Kompromiss-ist die Wartung. Mit Wechselführungen können Sie in fünf Jahren einen Ersatzblock bestellen und montieren. Bei einem passenden Satz kann der Verlust eines Blocks bedeuten, dass die gesamte Baugruppe ausgetauscht werden muss. Bei einer Maschine, die fünfzehn Jahre im Einsatz sein wird, lohnt es sich, dies bereits in der Konstruktionsphase zu berücksichtigen.

Laden Sie die Klassen - vorab auf den Teil, der erraten wird

Die Vorspannung wird als Prozentsatz der dynamischen Tragzahl C ausgedrückt:

Repräsentative Preload-Klassendefinitionen.

Eine Warnung zu den Codes.Andere Führungsschienenserien verwenden die gleichen Z0/ZA/ZB-Bezeichnungen mit unterschiedlichen Werten:

Beachten Sie, dass ZB in einer Reihe 0,10–0,12 °C und in der anderen 0,06–0,08 °C bedeutet -, also fast ein Faktor von zwei.Geben Sie immer die Serie zusammen mit dem Vorspannungscode an, und schauen Sie im Katalog nach dem spezifischen Produkt, anstatt davon auszugehen, dass der Code eine universelle Bedeutung hat.

Verfügbarkeit: Wechselführungen sind nur in Z0 und ZA erhältlich. Nicht-austauschbares Angebot Z0, ZA und ZB.

Eine höhere Vorspannung erhöht die Steifigkeit und verringert die Durchbiegung unter Last. Außerdem erhöht es die Reibung, die Wärmeentwicklung und die innere Spannung, was die Lebensdauer verkürzt. Vorspannung ist keine freie Steifigkeit -, sie verbraucht dauerhaft einen Teil der Tragfähigkeit des Lagers. Geben Sie ZB an, wenn Sie tatsächlich Vibrationen und Stöße haben; Geben Sie Z0 an, wenn die Lastrichtung konstant ist und die Präzision nicht entscheidend ist.

Belastungswerte

Schwerlastblöcke, repräsentative Profilschienenserien:

Repräsentative Katalogbewertungswerte.

Nützliches Detail: Bei Größe 25 trägt der Block vom Typ Flansch- C=32.75 kN und Co=49.44 kN -, identisch mit dem quadratischen Typ. Flansch vs. Vierkant ändert die Montagegeometrie, nicht die Kapazität. Entscheiden Sie, wie Sie die Bolzen in den Schlitten einführen, nicht über die Last.

Das vierreihige kreisförmige-Bogendesign „bietet gleiche Tragzahlen in radialer, umgekehrter radialer und seitlicher“ Richtung, und die Kontaktpunkte bei 45 Grad sorgen für die Fähigkeit zur Selbstausrichtung: Die Serie „kann die meisten Installationsfehler aufgrund von Oberflächenunregelmäßigkeiten absorbieren und sorgt durch die elastische Verformung der Wälzkörper und die Verschiebung der Kontaktpunkte für eine gleichmäßige lineare Bewegung.“

Diese Toleranz für Montagefehler ist real, aber endlich. Es ist nicht gestattet, Schienen auf einer unbearbeiteten Oberfläche zu montieren.

Genauigkeit der Kugelumlaufspindel: Grad bedeutet nicht Spiel

Dies ist das teuerste Missverständnis bei der Spezifikation linearer Bewegungen.

Abbildung 3. Zulässiger Verfahrfehler von C3 gegenüber C5 nach Gewindelänge.

Die Genauigkeitsklassen stammen aus JIS B 1192 / ISO 3408, und innerhalb der Skala gibt es eine strukturelle Aufteilung: Die Klassen C0 bis C5 werden durch Linearität und Richtungseigenschaft definiert, während C7 bis C10 durch den Verfahrwegfehler im Verhältnis zu 300 mm definiert werden.

C0–C5 sind Positionierungsgrade. C7–C10 sind Transportqualitäten, die unterschiedlich spezifiziert werden. Sie sind keine Punkte auf einer kontinuierlichen Skala.

Veröffentlichte Toleranzen für Positionierschrauben (Einheit: µm):

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

Nun die Backlash-Daten, an denen das Missverständnis aufbricht:

Lesen Sie die C7-Zeilen. Eine gerollte C7-Schraube hat ein Spiel von 0,003 mm. Eine geschliffene C7-Schraube mit einer anderen Mutter hat 0,030 mm - zehnmal mehr.Gleicher Genauigkeitsgrad.

Der Genauigkeitsgrad beschreibt den Steigungsfehler entlang der Schraube. Spiel ist eine Eigenschaft der Mutter. Die Angabe von „C3“ und die Erwartung von null Spiel funktionieren nur, weil C3-Schrauben normalerweise mit vorgespannten Muttern geliefert werden, und nicht, weil C3 irgendetwas über Spiel bedeutet.

Geben Sie beides an.Grad für Positionierungsgenauigkeit, Muttertyp und Vorspannung für Spiel.

Auswahl der Note durch Berechnung

Ein ausgearbeitetes Beispiel zeigt die richtige Methode:

Steigung 20, Hub 720 mm, erforderliche Genauigkeit ±0,05 mm

Gewindelänge=Hub + Mutternlänge + Rand=720 + 62 + 60=842 mm

(Rand=Steigung × 1,5 × 2 Enden=60 mm)

Aus der Tabelle bei 800–1000 mm: C3 ergibt ±0,021 mm, C5 ergibt ±0,040 mm

C5 erfüllt ±0,05 mm.C3 verursacht unnötige Kosten.

Arbeiten Sie aus der Anforderung heraus, nicht aus Gewohnheit. C5 über 800–1000 mm liefert 40 µm. Wenn Ihre Maschine 50 µm benötigt, ist C3 Geld, das für eine Spezifikation ausgegeben wird, die niemand jemals messen wird.

Vorspannung der Kugelumlaufspindel

Zwei Regeln regeln die Vorspannung:

Da die Vorspannung bis etwa zum Dreifachen der aufgebrachten Vorspannung wirksam ist, liegt die optimale Vorspannung bei einem Drittel der maximalen Axiallast.“

Eine zu hohe Vorspannung beeinträchtigt die Lebensdauer und die Wärmeentwicklung. Die maximale Vorspannung sollte auf 10 % der dynamischen Grundtragzahl (Ca) in axialer Richtung eingestellt werden.

Eine Untergrenze wird durch die Arbeitslast und eine Obergrenze durch die Nennleistung der Schraube festgelegt. Übermäßige Vorspannung erzeugt Wärme, Wärme führt zu einer Wärmeausdehnung der Schraube und Wärmeausdehnung ist ein Positionierungsfehler - Sie können durch Wärme mehr Genauigkeit verlieren, als Sie durch Steifheit gewonnen haben.

Der Steifigkeitsvorteil: Die Verschiebung einer vorgespannten Kugelumlaufspindel unter Last ist halb so groß wie die der gleichen Spindel ohne Vorspannung.

Genauigkeit der Montagefläche

Der Genauigkeitsgrad bestimmt auch die Montagetoleranzen. Zulässiger Rundlauffehler des Mutterumfangs (µm):

Wenn das Gehäuse, das die Mutter trägt, nicht nach diesen Werten bearbeitet wird, wird die Schraube bei jeder Umdrehung auf Biegung belastet. Eine C3-Schraube in einem schlampigen Gehäuse schneidet schlechter ab als eine C5-Schraube in einem guten und fällt früher aus.

Spezifikations-Checkliste

Linearführungen:Größe, Blocktyp (Quadrat/Flansch, Standard/Schwer), Genauigkeitsklasse, Vorspannungsklassemit der angegebenen Serie, austauschbar oder abgestimmt, Schienenlänge und Montageausrichtung.

Kugelumlaufspindeln:Durchmesser und Steigung, Genauigkeitsgrad abgeleitet aus der geforderten Positioniergenauigkeit über die tatsächliche Gewindelänge,Geben Sie den Muttertyp und die Spielspezifikation separat an, Vorspannungsniveau und die Montageoberflächentoleranzen, die das Gehäuse erfüllen muss.

FAQ

Hat eine C3-Kugelumlaufspindel kein Spiel?

Nicht per Definition. C3-Schrauben werden normalerweise mit vorgespannten Muttern geliefert, wodurch kein Spiel entsteht. Veröffentlichte Daten zeigen C7-Schrauben mit 0,003 mm Spiel und andere C7-Schrauben mit 0,030 mm. Geben Sie die Mutter an.

Welche Vorspannungsklasse sollte ich verwenden?

Z0 für konstante -Richtungslasten und allgemeine Handhabung. ZA für Bearbeitungszentren und Präzisionstische. ZB dort, wo Stabilität bei Vibration und Stößen erforderlich ist. Überprüfen Sie immer die Prozentwerte anhand der spezifischen Reihe - die Codes sind nicht universell.

Sind austauschbare Führungen weniger genau?

Im gleichen Klassenbrief, ja - messbar. Und SP- und UP-Klassen sind nur als übereinstimmende, nicht-austauschbare Sätze verfügbar.

Ist der Flanschtyp stärker als der quadratische Typ?

Nein. Bei gleicher Schienengröße sind die veröffentlichten Nennwerte identisch. Der Unterschied liegt in der Montagegeometrie.

Kann eine höhere Vorspannung eine schlecht bearbeitete Montagefläche ausgleichen?

Nein - es macht alles noch schlimmer. Vorspannung und montagebedingte-Beanspruchung erhöhen Reibung, Hitze und innere Belastung und verkürzen die Lebensdauer.

Tianjin OuNaiDa Transmissions Technology liefert Linearführungen, Kugelumlaufspindeln und passende Übertragungskomponenten. Senden Sie uns die Positionierungsgenauigkeit, die Last und den Hub, die Sie benötigen, und wir gehen auf die Güteklasse und Vorspannungsklasse zurück, anstatt die höchste verfügbare Spezifikation anzugeben.