Introducere
Vibrația șuruburilor cu bile-de mare viteză este o problemă comună la mașinile CNC. În unele situații, vibrația nu face decât să mărească zgomotul de funcționare. În cazuri mai grave, afectează precizia de prelucrare, scurtează durata de viață a rulmentului, deteriorează unitățile de sprijin și chiar provoacă alarme servo.
Mulți utilizatori presupun că vibrația vine direct de la șurubul cu bile. Cu toate acestea, vibrația este de obicei rezultatul mai multor factori care lucrează împreună, inclusiv viteza de rotație, rigiditatea, calitatea instalării, preîncărcarea, lubrifierea și structura mașinii.
Pentru a înțelege de ce un șurub cu bile vibrează la viteză mare, ar trebui mai întâi să înțelegem cea mai importantă limitare mecanică într-un sistem cu șurub rotativ: viteza critică.
1. Viteza critică
Fiecare arbore rotativ are propria sa frecvență naturală. Când viteza de rotație se apropie de această frecvență, are loc rezonanța și arborele începe să vibreze semnificativ.
Acest fenomen se numește viteză critică.
În sistemele cu șurub cu bile, cu cât arborele șurubului este mai lung, cu atât atinge mai ușor viteza critică în timpul funcționării cu viteză mare-.
Simptomele tipice includ:
- Tremurarea vizibilă a șuruburilor
- Creșterea vibrațiilor la turații mai mari
- Zgomot puternic de funcționare
- Stabilitate de poziționare redusă
Metoda de suport afectează direct viteza critică.
| Metoda de suport | Viteza critică relativă |
|---|---|
| Fix-Gratuit | Cel mai scăzut |
| Remediat-Acceptat | Mediu |
| Fix-Remediat | Cel mai înalt |
Chiar și atunci când șurubul funcționează sub viteza critică teoretică, vibrațiile pot apărea în continuare dacă precizia instalării este slabă.
2. Alinierea instalării
Alinierea slabă a instalării este o altă sursă majoră de vibrații.
Dacă arborele motorului, cuplajul, unitatea de susținere și șurubul cu bile nu sunt aliniate corect, sistemul rotativ experimentează forță radială continuă în timpul funcționării.
La viteză mică, problema poate să nu fie evidentă. Cu toate acestea, la viteză mare, chiar și erorile mici de aliniere devin amplificate.
Problemele comune de instalare includ:
- Blocuri de sprijin nealiniate
- Suprafețe de montaj neuniforme
- Structuri de mașini îndoite
- Instalare incorectă a cuplajului
- Rulmenți de sprijin{0}}supra-strânși
Aceste probleme creează forță ciclică în timpul rotației, care în cele din urmă se dezvoltă în vibrație.
Cu toate acestea, precizia instalării în sine nu este suficientă. Rigiditatea șurubului cu bile în sine joacă, de asemenea, un rol important.
3. Rigiditatea șurubului cu bile
Rigiditatea șurubului cu bile depinde în principal de diametrul arborelui și de lungimea nesusținută.
Un șurub cu diametru mic-se îndoaie mai ușor sub sarcină și accelerație.
De exemplu:
- Un șurub cu bile 1204 este potrivit pentru mașini mici
- Un șurub cu bile 2505 sau 3210 are o rigiditate mult mai mare
Când rigiditatea este insuficientă, deformarea arborelui devine mai mare în timpul mișcării cu viteză mare-, ceea ce face vibrațiile mai severe.
Mașinile CNC cu deplasare lungă-sunt deosebit de sensibile la această problemă.
Pe lângă arborele șurub în sine, o altă componentă importantă poate transfera vibrațiile direct în sistemul de transmisie: cuplajul.
4. Probleme de cuplare
Cuplajul conectează servomotorul și șurubul cu bile.
Dacă calitatea cuplajului este slabă sau instalată incorect, vibrațiile se pot răspândi în întregul sistem de antrenare.
Problemele tipice de cuplare includ:
- Rotație excentrică
- Echilibrare slabă
- Reacții adverse excesive
- Rigiditate redusă la torsiune
Cuplajele flexibile ieftine compensează uneori temporar erorile de aliniere, dar pot reduce stabilitatea la viteză mare.
Chiar și cu componente de transmisie adecvate, rezistența internă excesivă poate provoca o funcționare instabilă.
5. Preîncărcare și lubrifiere
Preîncărcarea este utilizată pentru a reduce jocul și pentru a îmbunătăți precizia de poziționare.
Cu toate acestea, preîncărcarea excesivă crește frecarea în interiorul sistemului șurubului cu bile.
La viteză mare, frecarea excesivă poate provoca:
- Generare de căldură
- Sarcina crescută a motorului
- Netezime redusă a mișcării
- Vibrații în timpul accelerației
De asemenea, lubrifierea afectează puternic netezimea circulației mingii.
Ungerea slabă crește rezistența la rulare și provoacă o funcționare instabilă.
Unsoarea contaminată poate agrava și mai mult vibrațiile și zgomotul.
În acest moment, mulți utilizatori înlocuiesc șurubul cu bile. Cu toate acestea, sursa reală de vibrație poate proveni din structura mașinii.
6. Structura mașinii
Rigiditatea mașinii afectează întregul comportament la vibrații al sistemului CNC.
Cadrele slabe ale mașinii pot amplifica vibrațiile generate de mișcarea normală a transmisiei.
Această problemă este comună în:
- Mașini CNC DIY
- Structuri ușoare din aluminiu
- Paturi lungi de mașină nesuportate
- Plăci de montaj subțiri
În multe cazuri, șurubul cu bile nu este sursa originală de vibrație. Transmite doar vibrațiile generate în altă parte a mașinii.
Deoarece vibrația se dezvoltă de obicei din mai mulți factori împreună, rezolvarea problemei necesită o strategie completă anti-vibrații.
7. Soluții anti-vibrații
Mai multe metode practice pot reduce-vibrația șuruburilor cu bile de mare viteză.
| Soluţie | Efect |
|---|---|
| Măriți diametrul șurubului | Îmbunătățește rigiditatea |
| Utilizați suport fix-fix | Crește viteza critică |
| Îmbunătățiți precizia instalării | Reduce forța radială |
| Îmbunătățiți calitatea cuplajului | Îmbunătățește stabilitatea rotațională |
| Optimizați preîncărcarea | Reduce frecarea internă |
| Îmbunătățiți lubrifierea | Netezeste circulatia mingii |
| Întăriți cadrul mașinii | Reduce vibrațiile structurale |
8. Alegerea șurubului cu bile potrivit
Atunci când selectează un șurub cu bile pentru aplicații CNC cu viteză mare-, utilizatorii ar trebui să ia în considerare întregul sistem de mișcare și nu doar plumbul și diametrul.
Factorii importanți includ:
- Rigiditatea arborelui
- Metoda suportului
- Viteza de rotatie
- Accelerație servo
- Rigiditatea structurii mașinii
- Cerințe de preîncărcare
- Stare de lubrifiere
Un sistem de șuruburi cu bile potrivite corespunzător asigură o mișcare mai lină, o precizie mai bună și o durată de viață mai lungă.
Concluzie
Vibrația șurubului cu bile la viteză mare este, de obicei, o problemă-la nivel de sistem, mai degrabă decât un defect al unei singure componente.
Viteza critică este punctul de plecare, dar alinierea instalării, rigiditatea, preîncărcarea, lubrifierea, calitatea cuplajului și structura mașinii influențează toate comportamentul la vibrații.
În loc să reducă pur și simplu viteza, producătorii CNC ar trebui să optimizeze întregul sistem de transmisie.
Cu un design și un asamblare adecvate, sistemele cu șuruburi cu bile de-viteză mare pot obține o mișcare stabilă, lină și precisă pentru funcționare pe termen lung-.
Referințe
- Proiectarea mecanică a elementelor și mașinilor: o perspectivă-prevenirea eșecului de Jack A. Collins, Henry R. Busby și George H. Staab
- Teoria mașinilor și mecanismelor de John J. Uicker Jr., Gordon R.Pennock și Joseph E. Shigley
Solicitați o soluție personalizată pentru șuruburi cu bile
Aveți nevoie de soluții stabile pentru șuruburi cu bile-de mare viteză?
DLY oferă precizieșuruburi cu bilepentru mașini CNC, echipamente de automatizare și sisteme industriale de mișcare.
Sustinem:
- Șuruburi cu bile standard și personalizate
- Opțiuni multiple de preîncărcare
- Prelucrare CNC la capăt
- OEM și comenzi în vrac
- Asistență tehnică pentru aplicații-de mare viteză
Contactați DLY pentru soluții profesionale cu șuruburi cu bile.
Contactaţi-ne
Număr de telefon/WeChat: 16605788856
Whatsapp:+8616605788856
E-mail: dlyexport2@dlybearing.com
