วิธีลดผลกระทบของการสั่นสะเทือนต่อบอลสกรู

การสั่นสะเทือนเป็นหนึ่งในข้อร้องเรียนที่พบบ่อยที่สุดจากผู้ผลิตเครื่องจักร และแทบจะไม่ได้ประกาศตัวเองว่าเป็นข้อบกพร่องแม้แต่จุดเดียว มันกัดกร่อนความแม่นยำของตำแหน่ง ลดอายุการใช้งานของน็อตและแบริ่ง และกลายเป็นการหยุดทำงานโดยไม่ได้วางแผนไว้เมื่อแอมพลิจูดไปถึงชิ้นงาน แหล่งที่มาทั้งห้าด้านล่างนี้เกิดขึ้นซ้ำๆ ในการตรวจสอบการใช้งาน ร่วมกับการวัดที่ระบุแหล่งที่มาแต่ละแหล่งบนแกนของคุณ

สาเหตุที่ 1: การออกแบบสกรูและเกรดความแม่นยำ

การสั่นสะเทือนมักเริ่มต้นด้วยสกรูที่คุณเลือก สกรูแบบม้วนสำหรับงานทั่วไปนั้นเพียงพอสำหรับงานน้ำหนักเบาที่ความเร็วปานกลาง แต่บนแกนความเร็วสูงหรืองานหนัก ระยะห่างภายในจะแสดงเป็นการสั่นสะเทือนเป็นเวลานานก่อนที่สิ่งใดจะแตกหัก พารามิเตอร์สามตัวแยกสกรูแบบเงียบออกจากสกรูที่มีเสียงดัง และทั้งสามตัวจะปรากฏบนแผ่นข้อมูลหากคุณรู้ว่าจะต้องดูที่ไหน: เส้นผ่านศูนย์กลางของลูกบอลสัมพันธ์กับรัศมีร่อง รูปทรงของร่อง และเกรดความแม่นยำ

ที่เอสเอฟอีซีรีส์ใช้เส้นผ่านศูนย์กลางลูกกลมใหญ่ขึ้นและโปรไฟล์ร่องที่ปรับให้เหมาะสม ลูกบอลที่มีขนาดใหญ่กว่าจะสัมผัสกับสนามแข่งบนส่วนโค้งที่ยาวขึ้น ซึ่งช่วยลดการลื่นของลูกบอลระหว่างการเร่งความเร็ว และกระจายน้ำหนักไปยังจุดสัมผัสที่มากขึ้น ในแกนกัดที่ลูกค้าเปลี่ยนสกรูมาตรฐานเป็น SFE การสั่นสะเทือนที่วัดได้ลดลงเกือบ 30%

หากคุณกำลังสร้างแกน CNC แบบหยิบและวางหรือขนาดเล็กบอลสกรู SFU รีดและกราวด์เป็น C7 ถึง C3มักจะเป็นจุดเริ่มต้นที่ถูกต้อง สกรูกราวด์ยึดค่าพิกัดความเผื่อของลีดและค่ารันเอาท์ได้แน่นกว่า และค่ารันเอาท์เป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญที่สุดที่ความเร็ว เพลาที่ไม่รองรับซึ่งมีระยะรันเอาท์ 0.1 มม. ที่ 1,000 รอบต่อนาทีก็เพียงพอแล้วที่จะทำให้คุณรู้สึกถึงการสั่นที่ชัดเจนทั่วทั้งแกน

สาเหตุที่ 2: พรีโหลดอ่อนนุชและฟันเฟือง

พรีโหลดจะกำหนดว่าน็อตจะทำงานอย่างไรเมื่อแกนเปลี่ยนทิศทาง Backlash คือช่องว่างเล็กๆ ระหว่างสกรู บอล และน็อตที่เปิดและปิดในการกลับตัว และช่วงเวลาที่ช่องว่างปิดแกนจะเกิดการกระแทก หากแกนของคุณเคลื่อนที่ไปในทิศทางเดียว ก็แทบจะมองไม่เห็น บนหุ่นยนต์โครงสำหรับตั้งสิ่งของหรือแกนใดๆ ที่กลับตัวภายใต้ภาระ หุ่นยนต์จะกลายเป็นแหล่งกำเนิดการสั่นสะเทือนหลัก

น็อตคู่จะถอดออก ที่บอลสกรู DFUใช้น็อตสองตัวที่สามารถปรับพรีโหลดได้ ดังนั้นรางลูกปืนจึงอยู่ภายใต้แรงตึงทั้งสองทิศทาง และไม่มีอะไรต้องปิดเมื่อกลับตัว ความแตกต่างในทางปฏิบัติมีมาก ไลน์ระบบอัตโนมัติหนึ่งไลน์ใช้น็อตตัวเดียวโดยมีฟันเฟืองประมาณ 5 มม. ซึ่งทำให้เกิดข้อผิดพลาดในการวางตำแหน่งที่ชิ้นงาน 0.5 มม. หลังจากเปลี่ยนมาใช้สกรู DFU ข้อผิดพลาดลดลงเหลือ 0.05 มม. และการสั่นสะเทือนเมื่อกลับด้านก็หายไปตามไปด้วย

พรีโหลดยังจับลูกบอลไว้กับสนามแข่ง ซึ่งจะหยุดการกระเด้งระหว่างการเร่งความเร็ว ตั้งค่าเป็นโหลดจริงของคุณแทนที่จะตั้งค่าสูงสุดที่น็อตอนุญาต เนื่องจากพรีโหลดส่วนเกินจะเพิ่มแรงบิดในการลากและความร้อน และความร้อนจะทำให้เกิดการดริฟท์ของมันเอง

สาเหตุที่ 3: การติดตั้งและการจัดตำแหน่ง

เครื่องจักรที่กลับมามีการสั่นสะเทือนมักจะมีการติดตั้งที่ไม่ดีมากกว่าสกรูที่ไม่ดี การจัดตำแหน่งมาก่อน หากแกนของสกรูและเพลามอเตอร์ไม่อยู่ตรงกลาง ข้อต่อจะบังคับให้มีการเคลื่อนที่ในแนวรัศมีเข้าไปในสกรูในทุก ๆ รอบ ส่งผลให้ทั้งน็อตและแบริ่งปลายสึกหรอเร็วขึ้น ตรวจสอบความหนีศูนย์ด้วยตัวบอกทิศทางที่ปลายทั้งสองข้างก่อนที่คุณจะขันคัปปลิ้งให้แน่น ไม่ใช่หลังจากนั้น

การสนับสนุนสิ้นสุดคือข้อบกพร่องในการติดตั้งครั้งที่สอง ตลับลูกปืนธรรมดาก็เพียงพอแล้วหากน้ำหนักบรรทุกของคุณเบาและความเร็วต่ำ แกนที่มีน้ำหนักมากหรือความเร็วสูงจำเป็นต้องใช้ตลับลูกปืนสัมผัสเชิงมุมที่รับภาระในแนวแกนและแนวรัศมีร่วมกัน ลูกค้าเคยติดตั้งสกรูขนาด 2 ม. บนตลับลูกปืนธรรมดา มันโค้งงอภายใต้น้ำหนักบรรทุก คันธนูสร้างเสียงสะท้อนที่ความเร็วในการทำงาน และแกนก็สั่นอย่างรุนแรง การสนับสนุนด้านท้ายที่ถูกต้องช่วยขจัดปัญหาได้ทันที

การหล่อลื่นก็อยู่ที่นี่เช่นกัน เนื่องจากรางลูกบอลแห้งจะสร้างแรงเสียดทาน ความร้อน และการสั่นสะเทือนตามลำดับ ใช้จาระบีที่ระบุไว้สำหรับบอลสกรูและทาซ้ำทุกๆ 500 ชั่วโมงการทำงานโดยประมาณสำหรับการใช้งานส่วนใหญ่ โดยช่วงเวลาจะลดลงเมื่อความเร็วเพิ่มขึ้น การอัดจาระบีมากเกินไปเป็นความผิดของตัวเอง: จาระบีส่วนเกินจะเพิ่มแรงบิดในการลาก คุณต้องการปริมาณที่น้อยที่สุดที่จะเหลือฟิล์มที่มองเห็นได้บนสนามแข่ง

สาเหตุที่ 4: ความเร็วในการทำงานและเสียงสะท้อน

สกรูทุกตัวมีความถี่ตามธรรมชาติ และถ้าคุณวิ่งเข้าไปใกล้ความถี่นั้น คุณจะขยายการสั่นสะเทือนที่มีอยู่แล้วให้มากขึ้น สำหรับสกรูเดี่ยวที่มีตัวรองรับปลาย ค่าประมาณที่คุณต้องการคือ:

f = (π/2) × √( E·I / (ρ·A·L⁴) )

โดยที่ E คือโมดูลัสของ Young, I คือโมเมนต์ความเฉื่อยของส่วนเพลา, ρ คือความหนาแน่นของวัสดุ, A คือพื้นที่หน้าตัด และ L คือความยาวของสกรู คำที่เปลี่ยนแปลงมากที่สุดในทางปฏิบัติคือ L และเข้าสู่กำลังที่สี่ ซึ่งเป็นเหตุผลว่าทำไมสกรูที่ยาวกว่าจึงสูญเสียความแข็งอย่างรวดเร็ว และเหตุใดการรองรับระดับกลางจึงช่วยได้มาก

การแก้ไขไม่ค่อยได้สกรูใหม่ หากคุณเลื่อนความเร็วในการทำงานหรือโปรไฟล์การเร่งความเร็วออกไปจากความถี่ที่คำนวณ แอมพลิจูดจะลดลง เราเตอร์ CNC ตัวหนึ่งทำงานที่ 1,500 รอบต่อนาทีโดยมีการสั่นสะเทือนอย่างรุนแรง ย้ายความเร็วการทำงานไปที่ 1,700 รอบต่อนาที ซึ่งไม่ใช่ความถี่ธรรมชาติประมาณ 200 รอบต่อนาที และนำออกโดยไม่มีการเปลี่ยนแปลงฮาร์ดแวร์ใดๆ

สาเหตุที่ 5: การหน่วงและความแข็งแกร่งของเฟรม

เมื่อสาเหตุสี่ประการข้างต้นได้รับการแก้ไขแล้วและยังมีการเคลื่อนไหวบางส่วนอยู่ การหน่วงจะจัดการกับสิ่งตกค้าง ตัวหน่วงการสั่นสะเทือนจะยึดเข้ากับน็อตและดูดซับแรงกระแทกเล็กๆ ที่ผ่านรางบอล โดยจะลดแอมพลิจูด ไม่แก้ไขแนวแกนที่ไม่ตรงหรืออยู่ใต้แนวรองรับ ดังนั้นให้วางไว้ที่ส่วนท้ายของลำดับ ไม่ใช่ที่จุดเริ่มต้น

ความแข็งแกร่งของเฟรมทำให้พื้นแข็งแรงขึ้นทั้งหมด เฟรมที่โก่งตัวภายใต้แรงตัดจะเคลื่อนรางและสกรูให้สัมพันธ์กัน และสกรูจะอ่านการเคลื่อนไหวนั้นว่าเป็นการสั่นสะเทือน แผ่นอะลูมิเนียมบางเป็นสาเหตุของงานประกอบแบบสั่งทำตามปกติ และคุณภาพของสกรูก็ไม่สามารถชดเชยในเครื่องจักรของคุณได้

การแก้ไขปัญหาเมทริกซ์

จับคู่สกรูกับการใช้งาน

ในเครื่องจักรของลูกค้าที่จับคู่ทั้งสี่ซีรีส์นี้กับการใช้งาน การสั่นสะเทือนที่วัดได้ลดลง 20% ถึง 40% ขึ้นอยู่กับจุดเริ่มต้น ประโยชน์สูงสุดมาจากแกนที่ใช้น็อตตัวเดียวบนโหลดถอยหลัง หรือการรีดสกรูด้วยความเร็วสูง

คำถามที่พบบ่อย

พูดคุยกับวิศวกร

อ้างอิง

1. โบลต์เฮาเซ่น, เค. (2018) ระบบการเคลื่อนที่เชิงเส้น: บอลสกรู ตลับลูกปืน และไกด์ สำนักพิมพ์อุตสาหกรรม.
2. สมาคมความแม่นยำอเมริกัน (2020). การบรรเทาการสั่นสะเทือนในระบบการกระตุ้นเชิงเส้น วารสารวิศวกรรมการผลิต, 15(3), 45-52.
3. ทอมสัน อินดัสทรีส์ อิงค์ (2021) แนวทางการออกแบบและการใช้งานบอลสกรู