چرا بال اسکرو در ماشین های CNC با سرعت بالا می لرزد؟

مقدمه

لرزش بال اسکرو با سرعت بالا-یک مشکل رایج در ماشین های CNC است. در برخی شرایط، لرزش فقط نویز کار را افزایش می دهد. در موارد جدی‌تر، بر دقت ماشین‌کاری تأثیر می‌گذارد، عمر بلبرینگ را کوتاه می‌کند، به واحدهای پشتیبانی آسیب می‌رساند و حتی باعث آلارم‌های سروو می‌شود.

بسیاری از کاربران تصور می کنند که ارتعاش مستقیماً از خود بال اسکرو می آید. با این حال، ارتعاش معمولاً نتیجه عوامل متعددی است که با هم کار می کنند، از جمله سرعت چرخش، صلبیت، کیفیت نصب، پیش بارگذاری، روانکاری و ساختار ماشین.

برای درک اینکه چرا بال اسکرو با سرعت بالا می لرزد، ابتدا باید مهمترین محدودیت مکانیکی در یک سیستم پیچ دوار را درک کنیم: سرعت بحرانی.

1. سرعت بحرانی

هر محور چرخشی فرکانس طبیعی خود را دارد. هنگامی که سرعت چرخش به این فرکانس نزدیک می شود، رزونانس رخ می دهد و شفت به طور قابل توجهی شروع به ارتعاش می کند.

به این پدیده سرعت بحرانی می گویند.

در سیستم‌های بال‌اسکرو، هرچه شافت پیچ طولانی‌تر باشد، در حین کار با سرعت{0} بالا، راحت‌تر به سرعت بحرانی می‌رسد.

علائم معمولی عبارتند از:

لرزش پیچ قابل مشاهده
افزایش ارتعاش در RPM بالاتر
صدای عملیاتی بلند
کاهش ثبات موقعیت یابی

روش پشتیبانی مستقیماً بر سرعت بحرانی تأثیر می گذارد.

روش پشتیبانی	سرعت بحرانی نسبی
ثابت شد-رایگان	پایین ترین
رفع شد-پشتیبانی شد	متوسط
رفع شد-اصلاح شد	بالاترین

حتی زمانی که پیچ کمتر از سرعت بحرانی نظری عمل می کند، اگر دقت نصب ضعیف باشد، ممکن است لرزش همچنان ظاهر شود.

2. تراز نصب

تراز نصب ضعیف یکی دیگر از منابع اصلی لرزش است.

اگر شفت موتور، کوپلینگ، واحد تکیه گاه و بال اسکرو به درستی تراز نشده باشند، سیستم دوار در حین کار نیروی شعاعی مداوم را تجربه می کند.

در سرعت کم، مشکل ممکن است واضح نباشد. با این حال، در سرعت بالا، حتی خطاهای تراز کوچک تقویت می شود.

مشکلات رایج نصب عبارتند از:

بلوک های پشتیبانی نامناسب
سطوح نصب ناهموار
سازه های ماشین خم شده
نصب نادرست کوپلینگ
یاتاقان‌های پشتیبانی بیش از- سفت شده است

این مشکلات در حین چرخش نیروی چرخه ای ایجاد می کند که در نهایت به ارتعاش تبدیل می شود.

با این حال، دقت نصب به تنهایی کافی نیست. سفتی خود بال اسکرو نیز نقش مهمی دارد.

3. سفتی بال اسکرو

سفتی بال اسکرو عمدتاً به قطر شفت و طول بدون تکیه گاه بستگی دارد.

یک پیچ با قطر کوچک-در زیر بار و شتاب راحت‌تر خم می‌شود.

به عنوان مثال:

بال اسکرو 1204 برای ماشین های کوچک مناسب است
بال اسکرو 2505 یا 3210 استحکام بسیار بالاتری دارد

هنگامی که صلبیت کافی نباشد، انحراف شفت در حین حرکت با سرعت بالا-بزرگتر می‌شود و لرزش را شدیدتر می‌کند.

ماشین‌های CNC سفر طولانی-به این مشکل حساس هستند.

علاوه بر خود شفت پیچ، جزء مهم دیگر نیز می تواند ارتعاش را مستقیماً به سیستم انتقال انتقال دهد: کوپلینگ.

4. مشکلات جفت

کوپلینگ سروو موتور و بال اسکرو را به هم متصل می کند.

اگر کیفیت کوپلینگ ضعیف باشد یا به درستی نصب نشده باشد، لرزش می تواند در کل سیستم درایو پخش شود.

مشکلات کوپلینگ معمولی عبارتند از:

چرخش غیر عادی
تعادل ضعیف
واکنش بیش از حد
سفتی پیچشی کم

کوپلینگ های انعطاف پذیر ارزان گاهی اوقات به طور موقت خطاهای تراز را جبران می کنند، اما ممکن است پایداری را در سرعت بالا کاهش دهند.

حتی با وجود اجزای انتقال مناسب، مقاومت داخلی بیش از حد ممکن است باعث عملکرد ناپایدار شود.

5. پیش بارگیری و روانکاری

Preload برای کاهش عکس العمل و بهبود دقت موقعیت استفاده می شود.

با این حال، پیش بارگذاری بیش از حد باعث افزایش اصطکاک در داخل سیستم بال اسکرو می شود.

در سرعت بالا، اصطکاک بیش از حد ممکن است باعث شود:

تولید گرما
افزایش بار موتور
کاهش نرمی حرکت
لرزش در هنگام شتاب

روانکاری همچنین به شدت بر صافی گردش توپ تأثیر می گذارد.

روغن کاری ضعیف مقاومت غلتشی را افزایش می دهد و باعث عملکرد ناپایدار می شود.

گریس آلوده ممکن است لرزش و صدا را بیشتر بدتر کند.

در این مرحله، بسیاری از کاربران خود بال اسکرو را تعویض می کنند. با این حال، منبع واقعی ارتعاش ممکن است از ساختار دستگاه باشد.

6. ساختار ماشین

سفتی ماشین بر کل رفتار ارتعاشی سیستم CNC تأثیر می گذارد.

قاب های ضعیف دستگاه می توانند ارتعاش ایجاد شده توسط حرکت عادی انتقال را تقویت کنند.

این مشکل در موارد زیر رایج است:

ماشین های CNC DIY
سازه های آلومینیومی سبک
تخت های بلند ماشینی بدون پشتیبانی
صفحات نصب نازک

در بسیاری از موارد، بال اسکرو منبع اصلی ارتعاش نیست. این فقط ارتعاش ایجاد شده در جای دیگر دستگاه را منتقل می کند.

از آنجایی که ارتعاش معمولاً از عوامل متعددی با هم ایجاد می‌شود، حل مشکل به یک استراتژی کامل ضد لرزش- نیاز دارد.

7. راه حل های ضد لرزش

چندین روش عملی می‌تواند لرزش بال‌پیچ با سرعت بالا-را کاهش دهد.

راه حل	اثر
قطر پیچ را افزایش دهید	سفتی را بهبود می بخشد
از پشتیبانی ثابت-استفاده کنید	سرعت بحرانی را افزایش می دهد
بهبود دقت نصب	نیروی شعاعی را کاهش می دهد
کیفیت کوپلینگ را ارتقا دهید	ثبات چرخشی را بهبود می بخشد
بهینه سازی پیش بارگذاری	اصطکاک داخلی را کاهش می دهد
روغن کاری را بهبود بخشید	گردش توپ را صاف می کند
قاب دستگاه را تقویت کنید	لرزش ساختاری را کاهش می دهد

8. انتخاب توپ اسکرو مناسب

هنگام انتخاب یک بال اسکرو برای برنامه‌های{0}}CNC با سرعت بالا، کاربران باید کل سیستم حرکتی را به جای فقط سرب و قطر در نظر بگیرند.

عوامل مهم عبارتند از:

صلبیت شفت
روش پشتیبانی
سرعت چرخش
شتاب سروو
سفتی ساختار ماشین
الزامات پیش بارگذاری
وضعیت روغن کاری

یک سیستم بال اسکرو که به درستی منطبق شده باشد، حرکت نرم تر، دقت بهتر و عمر طولانی تری را ارائه می دهد.

نتیجه گیری

لرزش بال اسکرو در سرعت بالا معمولاً یک مشکل{0}}سطح سیستم است تا یک نقص تک جزء.

سرعت بحرانی نقطه شروع است، اما تراز نصب، صلبیت، پیش بارگذاری، روانکاری، کیفیت کوپلینگ و ساختار ماشین همه بر رفتار ارتعاش تأثیر می‌گذارند.

به جای کاهش سرعت، تولیدکنندگان CNC باید سیستم انتقال کامل را بهینه کنند.

با طراحی و مونتاژ مناسب،-سیستم‌های بال اسکرو با سرعت بالا می‌توانند به حرکت پایدار، صاف و دقیق برای عملکرد طولانی مدت- دست یابند.

مراجع

طراحی مکانیکی اجزای ماشین و ماشین‌ها: یک شکست-چشم‌انداز پیشگیری توسط جک آ. کالینز، هنری آر. بازبی و جورج اچ استاب
نظریه ماشین‌ها و مکانیسم‌ها توسط جان جی یویکر جونیور، گوردون آر. پنوک و جوزف ای. شیگلی

یک راه حل سفارشی بال اسکرو درخواست کنید

به راه‌حل‌های پیچ‌دار با سرعت بالا{0} پایدار نیاز دارید؟

DLY دقت را ارائه می دهدتوپ پیچبرای ماشین های CNC، تجهیزات اتوماسیون و سیستم های حرکت صنعتی.

ما حمایت می کنیم: