Análise técnica do paralelismo do guia linear

Análise técnica do paralelismo do guia linear

Primeiro, a definição e a natureza geométrica do paralelismo

O paralelismo da guia linear refere-se a dois (ou mais) trilhos na instalação, sua superfície orientadora no plano horizontal (eixo x) e o plano vertical (eixo y) dentro do desvio de posição relativa, a essência da medição do trilho-guia entre o "paralelismo de erro" do índice geométrico. Especificamente manifestado como:

Paralelismo horizontal (paralelismo lateral):Guia da superfície de orientação lateral do trilho e a superfície de referência na direção horizontal do desvio paralelo, a unidade é geralmente μm/1000mm;

Paralelismo vertical (paralelismo da altura):A superfície superior do trilho -guia e a superfície de referência na direção vertical do desvio paralelo, afetando o controle deslizante em execução quando a precisão do afastamento.

Segundo, os padrões quantitativos de erro do paralelismo e métodos de teste

Nível de precisão e faixa de tolerância

Guia da série Hiwin HG como exemplo:

Ultra-precisão (nível UP): paralelismo menor ou igual a 5μm/1000mm;

Precisão (nível P): menor ou igual a 10μm/1000mm;

Ordinário (nível N): menor ou igual a 20μm/1000mm.

Ferramentas e processos de inspeção convencionais

Inspeção do interferômetro a laser:

Pegue um trilho -guia como referência, digitalização de feixe de laser ao longo do comprimento do trilho -guia;

Medição da alteração da distância entre outro trilho -guia e o trilho da guia de referência, como o valor máximo de desvio dentro do deslocamento de 1000 mm.

Revestimento de precisão + detecção de micrômetro:

A régua nos dois trilhos guia, micrômetro deslizando ao longo da régua, lendo a quantidade de flutuação que é o erro do paralelismo (para detecção de curta duração).

O impacto multidimensional do paralelismo no desempenho do sistema

Precisão orientadora e direita do movimento

O paralelismo insuficiente fará com que o controle deslizante funcione com uma "guinada", por exemplo:

Erro de paralelismo de 1 0 μm/1000mm, a deflexão lateral do deslizamento de 10μm em deslocamento de 1000 mm, resultando na cilíndrica do eixo longo da usinagem de torno CNC excedido (por exemplo, desvio de diâmetro do eixo de 50 mm ＞ 0,01mm).

Case: A lithium battery pole cutting machine, due to the guide rail parallelism error of 15μm/1000mm, the edge of the 1000mm long pole cutting waviness reaches 0.03mm, far exceeding the process requirements ( Less than or equal to 0.01mm), and after the replacement of the UP grade guide rail, the waviness is reduced to 0,005 mm.

Distribuição de carga e perda de vida

O desvio do paralelismo levará a força irregular nas bolas do controle deslizante:

Quando o erro do paralelismo do plano vertical é de 10μm, a carga na extremidade frontal do controle deslizante aumenta em 25%e o back -end diminui 15%, a tensão de contato local excede o valor nominal em 30%, que acelera o desgaste da corrida.

Dados experimentais:Após a operação de 1000 km de guia de paralelismo de 10μm/1000mm, a área de espalhamento de fadiga da pista é 2,3 vezes a da guia de 5μm/1000mm.

Ruído de vibração e características dinâmicas

O erro do paralelismo faz com que o controle deslizante seja executado com força lateral periódica, que desencadeia a vibração:

Um paralelismo de guia de máquinas de transplante de alta velocidade 20μm/1000mm, a velocidade de 80m/min, produz ruído de ressonância de 110Hz (82dB), enquanto o paralelismo 5μm/1000mm ruído é de apenas 65dB.

Quarto, a fonte de erro de paralelismo e estratégia de controle de instalação

erro gerado pelos três principais fatores

Erros de usinagem:guide rail installation base surface (such as aluminum or cast iron platform) flatness is not enough (such as the base surface flatness>20μm/1000mm);

Defeitos do processo de instalação: bolt pre-tensioning force is not uniform (such as neighboring bolts pre-tensioning force difference of>10%) resultando em deformação do trilho -guia;

Impacto ambiental: temperature changes (such as temperature difference>5 grau) para que a expansão térmica do trilho -guia e a inconsistência de encolhimento a frio. Guia do trilho do trilho Inconsição térmica e contração, 1000 mm de temperatura do trilho de 1000 mm de aço de 10 graus quando o comprimento muda de 11μm.

Pontos de implementação de instalação de alta precisão

Pré -tratamento da superfície base:

com um moedor para instalar o controle de nitidez da superfície base em menor ou igual a 5μm/1000mm, a rugosidade AR menor ou igual a 1,6μm;

Processo de pré-aperto passo a passo:

primeiro 30% do pré-aperto do torque nominal de todos os parafusos;

micrômetro para monitorar o grau de paralelismo, a seção por seção (a cada 200 mm) será o torque dos parafusos aumentou para 100%, para garantir que o desvio do paralelismo menor ou igual a 3μM/1000mm;

Compensação de temperatura de temperatura:

Controle a temperatura ambiente de 20 ± 1 grau durante a instalação do equipamento de precisão e instale os sensores de temperatura nas duas extremidades do trilho -guia para corrigir o erro de deformação térmica em tempo real.

Cinco, um paralelismo típico da indústria e seleção de referência

Sexto, Programa de Diagnóstico e Reparação do Paralelismo

meios não destrutivos de detecção

Monitoramento do medidor de tensão:Strain Gauge paste in the key position of the slider, the strain fluctuation amplitude of the parallelism is bad>150 με (normal menor ou igual a 50 με);

Detecção de distribuição de filmes de petróleo: Push the slider after the smear of the red Dan oil to observe the gap of the oil film fracture, the gap>10 μm, ou seja, a ponta do paralelismo é muito ruim.

Caminho de tecnologia de reparo

Correção de moagem local:O paralelismo da seção super pobre (como um erro de área de 200 mm de 15μm) com a superfície de montagem da guia de moagem da cabeça de moagem de precisão, cada vez que a quantidade de controle de moagem em 2-3 μm, até que o paralelismo seja menor ou igual a 5μm/1000mm;

Estrutura de compensação de elasticidade: na guia e no substrato entre a instalação de calços elásticos de aço inoxidável 0. 1 mm de espessura, através da absorção de deformação elástica de menor ou igual a um erro de paralelismo de 5μm.

Resumir

O paralelismo da guia linear é o índice do núcleo para determinar a precisão da precisão do movimento de máquinas de precisão e seu erro, afetando a retenção orientadora, o equilíbrio da carga e a estabilidade dinâmica, o que tem um efeito direto na precisão do processamento do equipamento, controle de vida e ruído. De equipamentos de semicondutores em escala de nano a máquinas industriais em escala de milímetro, o controle do paralelismo precisa executar o ciclo "Seleção - Instalação - Manutenção": seleção com base nas condições de trabalho para calcular o erro permitido (como carregar f {4}} n, paralelismo δ.=1 mm), a instalação de compensação térmica e processo de pré-tensionamento passo a passo. O aviso de falha é realizado através do monitoramento de tensão durante a operação e, finalmente, o equilíbrio ideal entre precisão e custo é realizado.

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