إجابة قصيرة:الاهتزاز في أالكرة اللولبيةيأتي دائمًا تقريبًا من خمسة مصادر. إنها درجة الدقة وتدفق العمود، والتحميل المسبق للصمولة ورد الفعل العكسي، والمحاذاة والدعم النهائي، وسرعة التشغيل بالقرب من التردد الطبيعي للمسمار، وصلابة الإطار. تمثل الحالات الثلاثة الأولى معظم الحالات التي تمت مشاهدتها على أرضية المتجر. يقرر الأخيران ما إذا كان المحور الذي يجتاز الفحص لا يزال يهتز بسرعة الإنتاج.
يعد الاهتزاز أحد الشكاوى الأكثر شيوعًا من صانعي الآلات، ونادرًا ما يعلن عن نفسه على أنه خطأ واحد. فهو يؤدي إلى تآكل دقة تحديد الموضع، وتقصير عمر الصامولة والمحمل، ويتحول إلى فترة توقف غير مخطط لها بمجرد وصول السعة إلى قطعة العمل. تظهر المصادر الخمسة أدناه بشكل متكرر في مراجعات التطبيقات، جنبًا إلى جنب مع القياس الذي يحدد كل مصدر على محورك.
السبب 1: تصميم المسمار ودرجة الدقة
غالبًا ما يبدأ الاهتزاز بالمسمار الذي اخترته. يعد اللولب المدلفن للأغراض العامة مناسبًا للأحمال الخفيفة عند السرعة المتوسطة، ولكن على المحور عالي السرعة أو المحور الثقيل، تظهر الخلوص الداخلي على شكل اهتزاز قبل فترة طويلة من انقطاع أي شيء. هناك ثلاث معلمات تفصل بين البراغي الهادئة والبراغي المزعجة، وتظهر الثلاثة جميعًا في ورقة البيانات إذا كنت تعرف مكان البحث: قطر الكرة بالنسبة إلى نصف قطر الأخدود، وهندسة الأخدود، ودرجة الدقة.
السلسلة SFEيستخدم قطر كرة أكبر وشكل أخدود محسن. تتصل كرة أكبر بمجرى السباق عبر قوس أطول، مما يقلل من انزلاق الكرة أثناء التسارع وينشر الحمل عبر المزيد من نقاط الاتصال. في محاور الطحن حيث استبدل العملاء المسمار القياسي بـ SFE، انخفض الاهتزاز المقاس بما يقرب من 30%.
إذا كنت تقوم ببناء محور اختيار ومكان أو محور CNC صغير، فإنيتم لف الكرة اللولبية SFU وأرضها من C7 إلى C3عادة ما تكون نقطة البداية الصحيحة. تحمل البراغي الأرضية تفاوتات أكثر إحكامًا في الرصاص والجريان، ويعتبر الجريان هو العامل الأكثر أهمية في السرعة. إن العمود غير المدعوم الذي يبلغ قطره 0.1 ملم عند 1000 دورة في الدقيقة يكفي ليجعلك تشعر بهزة واضحة عبر المحور بأكمله.
السبب 2: التحميل المسبق للجوز ورد الفعل العكسي
يقرر التحميل المسبق كيفية تصرف الجوز عندما يغير المحور اتجاهه. رد الفعل العكسي هو الفجوة الصغيرة بين المسمار والكرات والجوز التي تفتح وتغلق عند الانعكاس، وفي اللحظة التي تغلق فيها هذه الفجوة يتلقى المحور هزة. إذا كان محورك يتحرك في اتجاه واحد فقط، فهذا بالكاد يكون مرئيًا. على الروبوت القنطري أو أي محور ينعكس تحت الحمل، يصبح مصدر الاهتزاز المهيمن.
الجوز المزدوج يزيله. الDFU الكرة اللولبيةيستخدم صامولتين مع تحميل مسبق قابل للتعديل، بحيث يظل قطار الكرة تحت التوتر في كلا الاتجاهين ولا يوجد شيء يمكن إغلاقه عند الانعكاس. الفرق العملي كبير. قام أحد خطوط التشغيل الآلي بتشغيل صامولة واحدة مع حوالي 5 مم من رد الفعل العكسي، مما أدى إلى حدوث خطأ في تحديد الموضع بمقدار 0.5 مم في قطعة العمل. بعد التبديل إلى برغي DFU، انخفض الخطأ إلى 0.05 ملم واختفى معه الاهتزاز عند الانعكاس.
يقوم التحميل المسبق أيضًا بتثبيت الكرات في اتجاه مجرى السباق، مما يمنعها من الارتداد أثناء التسارع. اضبطه على حملك الفعلي بدلاً من الحد الأقصى الذي يسمح به الصمولة، لأن التحميل المسبق الزائد يزيد من عزم دوران السحب والحرارة، وتؤدي الحرارة إلى انجرافها الخاص.
السبب 3: التثبيت والمحاذاة
عادةً ما يكون للآلة التي تعود مع الاهتزاز تركيب سيئ بدلاً من وجود برغي سيئ. المحاذاة تأتي أولا. إذا لم يكن المحور اللولبي وعمود المحرك متحدين المركز، فإن أداة التوصيل تفرض حركة شعاعية داخل المسمار في كل دورة، ونتيجة لذلك، يتآكل كل من الصامولة والمحامل النهائية بشكل أسرع. تحقق من الجريان باستخدام مؤشر الاتصال في كلا الطرفين قبل ربط الوصلة، وليس بعد ذلك.
الدعم النهائي هو خطأ التثبيت الثاني. تعتبر المحامل العادية كافية إذا كانت حمولاتك خفيفة وسرعاتك منخفضة. تحتاج المحاور الثقيلة أو عالية السرعة إلى محامل تلامس زاويّة تحمل الحمل المحوري والشعاعي معًا. قام أحد العملاء ذات مرة بتركيب برغي بطول 2 متر على محامل عادية؛ لقد انحنى تحت الحمل، وأصدر القوس رنينًا عند سرعة العمل، واهتز المحور بشدة. تساعد النهاية الصحيحة على إزالة المشكلة على الفور.
ينتمي التشحيم هنا أيضًا، لأن قطار الكرة الجاف يولد الاحتكاك والحرارة والاهتزاز بهذا الترتيب. استخدم مادة التشحيم المخصصة للبراغي الكروية وأعد وضعها كل 500 ساعة تشغيل تقريبًا لمعظم التطبيقات، مع تقليل الفاصل الزمني مع ارتفاع السرعة. إن الإفراط في التشحيم هو خطأه: فالشحوم الزائدة تزيد من عزم السحب. تريد أصغر كمية تترك طبقة مرئية على مجرى السباق.
السبب 4: سرعة التشغيل والرنين
كل برغي له تردد طبيعي، وإذا جريت بالقرب منه فإنك تضخم أي اهتزاز موجود بالفعل. بالنسبة للمسمار الفردي المزود بدعامات نهائية، فإن التقدير الذي تحتاجه هو:
f = (π/2) × √( E·I / (ρ·A·L4))
هنا E هو معامل يونغ، I لحظة القصور الذاتي لقسم العمود، ρ كثافة المادة، A مساحة المقطع العرضي و L طول المسمار. المصطلح الذي يتغير كثيرًا في الممارسة العملية هو L، ويدخل إلى القوة الرابعة، ولهذا السبب يفقد المسمار الأطول صلابته بسرعة كبيرة ولماذا يساعد الدعم المتوسط كثيرًا.
نادرا ما يكون الإصلاح برغي جديد. إذا قمت بتحويل سرعة العمل أو ملف تعريف التسارع بعيدًا عن التردد المحسوب، تنخفض السعة. كان أحد أجهزة التوجيه CNC يعمل بسرعة 1500 دورة في الدقيقة مع اهتزاز شديد. نقل سرعة العمل إلى 1700 دورة في الدقيقة، أي حوالي 200 دورة في الدقيقة خالية من التردد الطبيعي، وإزالتها دون أي تغيير في الأجهزة.
السبب 5: التخميد وصلابة الإطار
عندما تتم معالجة الأسباب الأربعة المذكورة أعلاه وتبقى بعض الحركة، يتعامل التخميد مع البقايا. يتم تثبيت مخمدات الاهتزاز على الصامولة وتمتص الصدمات الصغيرة التي تمر عبر قطار الكرة. إنها تقلل من السعة، ولا تصحح محورًا منحرفًا أو غير مدعوم، لذا ضعها في نهاية التسلسل، وليس في البداية.
صلابة الإطار تحدد الأرضية لكل ذلك. يقوم الإطار الذي ينحرف تحت حمل القطع بتحريك السكة والمسمار بالنسبة لبعضهما البعض، ويقرأ المسمار تلك الحركة على أنها اهتزاز. تعتبر لوحة الألومنيوم الرفيعة هي السبب المعتاد في التصميمات المخصصة، ولن يعوضها أي قدر من جودة المسمار في جهازك.
استكشاف أخطاء المصفوفة وإصلاحها
| أعراض | السبب على الأرجح | التحقق الأول |
|---|---|---|
| يظهر الاهتزاز فقط فوق سرعة معينة | الرنين بالقرب من التردد الطبيعي | احسب f، ثم قم بتغيير سرعة العمل أو التسارع |
| هزة في كل اتجاه التغيير | رد فعل عنيف من الجوز واحد | قم بقياس الحركة المفقودة، ثم انتقل إلى التحميل المسبق القابل للتعديل |
| ضجيج مستمر في جميع السرعات | نفاذ العمود أو درجة الدقة الخشنة | اطلب المؤشر في كلا المجلات، ثم قم بمراجعة الدرجة C |
| السعة تنمو مع الحمل | الدعم النهائي غير كاف، وانحناء العمود | تحقق من نوع المحمل وتباعد الدعم |
| حشرجة الموت بالإضافة إلى تراكم الحرارة | كمية أو نوع التشحيم | تأكد من الشحوم اللولبية الكروية وفاصل 500 ساعة |
مطابقة المسمار للتطبيق
| مسلسل | أفضل ملاءمة | لماذا يساعد |
|---|---|---|
| SFU، ملفوف، C7 | الأتمتة العامة على الميزانية | أقل تكلفة، كافية تحت السرعة المتوسطة |
| SFU، أرضي، C7 إلى C3 | انتقاء ومكان، CNC صغير | قيادة ونفاذ أكثر إحكامًا، واهتزاز أقل عند السرعة |
| SFE | محاور عالية السرعة، تجميع الإلكترونيات | الكرات الأكبر حجمًا تقلل من الانزلاق والحمل لكل اتصال |
| DFU، الجوز المزدوج | عكس المحاور والروبوتات العملاقة | التحميل المسبق القابل للتعديل يزيل رد الفعل العكسي |
عبر أجهزة العملاء حيث تمت مطابقة هذه السلاسل الأربع مع التطبيق، انخفض الاهتزاز المقاس بنسبة 20% إلى 40% اعتمادًا على نقطة البداية. جاءت أكبر المكاسب من المحاور التي تم تشغيل صامولة واحدة على حمل عكسي، أو برغي ملفوف بسرعة عالية.
الأسئلة المتداولة
هل يمكن إصلاح الاهتزاز دون استبدال المسمار؟
في كثير من الأحيان، نعم. تغطي المحاذاة والدعم النهائي والتحميل المسبق والتشحيم غالبية الحالات التي ستقابلها. يصبح الاستبدال ضروريًا عندما يكون نفاذ العمود أو درجة الدقة هي العامل المحدد، لأنه لا يمكن تصحيح أي منهما عن طريق التعديل في الموقع.
لماذا يظهر الاهتزاز فقط عند السرعة العالية على جهازي؟
لأن المحور يقترب من التردد الطبيعي للمسمار. توفر الصيغة أعلاه تقديرًا لطول معين وترتيب دعم، وفي معظم الحالات يمكنك نقل المحور بعيدًا عن تلك السرعة عن طريق تغيير معدل التغذية أو ملف تعريف التسريع بدلاً من الأجهزة.
الجوز واحد أو الجوز المزدوج؟
إذا كان محورك يعكس الاتجاه تحت الحمل، فاستخدم صمولة مزدوجة مع تحميل مسبق قابل للتعديل. على المحور أحادي الاتجاه، عادةً ما يكون الجوز المفرد المحمل بشكل صحيح كافيًا، والتكلفة الإضافية للصامولة المزدوجة لا تشتري شيئًا.
تحدث إلى مهندس
هل تحتاج إلى حساب التردد الطبيعي لمحور معين؟
أرسل لنا طول المسمار والقطر والرصاص وترتيب الدعم النهائي ودورة العمل. يقوم مهندسونا بإرجاع تقدير الرنين والتحميل المسبق الموصى به والمهلة الزمنية خلال يوم عمل واحد.طلب عرض أسعار والمراجعة الفنية.
مراجع
- بولتهاوزن، ك. (2018). أنظمة الحركة الخطية: البراغي الكروية والمحامل والأدلة. الصحافة الصناعية.
- جمعية الدقة الأمريكية. (2020). تخفيف الاهتزاز في أنظمة التشغيل الخطية. مجلة هندسة التصنيع، 15(3)، 45-52.
- شركة طومسون للصناعات (2021). تصميم الكرة اللولبية وإرشادات التطبيق.
