در طراحی اتوماسیون پیشرفته، مهندسان اغلب بودجه قابل توجهی را به پیچ‌های ساچمه‌ای زمینی درجه C3اختصاص می‌دهند. هدف ساده است: دقت زیر میکرون.

با این حال، ما اغلب با یک تناقض ناامیدکننده در این زمینه مواجه می‌شویم: پیچ‌های ممتاز عملکرد متوسطی ارائه می‌دهند.ماشین‌ها لرزش، تولید گرما و خطاهای موقعیت‌یابی را نشان می‌دهند که تنها پس از چند ماه به طور گسترده‌ای منحرف می‌شوند.

پس از عیب‌یابی صدها سیستم حرکت خطی، متوجه شدیم که مقصر به ندرت خود پیچ است. در عوض، این اغلب نادیده گرفته شده است "سخت‌افزار"—واحد پشتیبانی پیچ ساچمه‌ای—و دقت ماشین‌کاری انتهای شفت را برآورده کند.

این مطالعه موردی داده‌های پشت یک شکست واقعی را تجزیه و تحلیل می‌کند و توضیح می‌دهد که چرا استحکام و تلرانس‌های هندسی، خطوط دفاعی واقعی شما هستند.

یک تولید کننده تجهیزات نیمه‌هادی در حال ارتقای مرحله بازرسی ویفر (محور X) خود بود. آنها برای اطمینان از دقت به پیچ‌های زمینی C3 روی آوردند. با این حال، آزمایش تداخل‌سنج لیزری خطای موقعیت‌یابی را نشان داد ±0.015mmکه بسیار فراتر از حد مجاز بود. بدتر از آن، در سرعت‌های پایین، بار موتور افزایش‌های نامنظمی را نشان داد—یک علامت کلاسیک از "چسبندگی-لغزش" و استحکام ضعیف سیستم.

ما واحدهای پشتیبانی "درجه استاندارد" عمومی را با واحدهای دقیق با استحکام بالا (با استناد به استانداردهای BK15/FK15) جایگزین کردیم. تفاوت در داده‌ها بود.

یک واحد پشتیبانی فقط یک براکت نیست؛ این لنگر قطار محرک شماست. در اینجا مقایسه فنی وجود دارد که مشکل را حل کرد:

بسیاری از واحدهای پشتیبانی عمومی از بلبرینگ‌های ساچمه‌ای شیار عمیق استاندارد استفاده می‌کنند. برای حرکت دقیق، این یک نقص مهلک به دلیل بازی محوری است. واحدهای با کارایی بالا باید از بلبرینگ‌های ساچمه‌ای تماس زاویه‌ای P4 (ACBB) منطبق با پیش‌بار خاص استفاده کنند.

بیایید به مشخصات یک واحد دقیق 15 میلی‌متری (شماره 15) استاندارد نگاهی بیندازیم:

• استحکام محوری (سفتی): 28 کیلوگرم بر میکرومتر.
  (به این معنی: یک بار محوری 28 کیلوگرمی تنها 1 میکرون جابجایی ایجاد می‌کند.)
• رتبه بار دینامیکی پایه (Ca): ~730 کیلوگرم.
• رتبه بار استاتیک پایه (Coa): ~1060 کیلوگرم.

برای ماشین‌هایی که در اتاق‌های تمیز یا محیط‌های مرطوب کار می‌کنند، پوشش‌های استاندارد اکسید سیاه کافی نیستند. هنگامی که روغن تبخیر می‌شود، خوردگی میکرو روی پایه شروع می‌شود و ارتفاع مرکز (h) را برآورده کند.

ما آبکاری نیکل بدون الکترود را به دو دلیل توصیه می‌کنیم:

• یکنواختی: ضخامت آبکاری در 5-10 میکرومتر کنترل می‌شود و اطمینان حاصل می‌شود که تلرانس سوراخ بلبرینگ تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد (برخلاف گالوانیزه کردن غوطه‌وری گرم).
• پایداری پایه: آزمون‌های اسپری نمک ASTM را پشت سر می‌گذارد و اطمینان حاصل می‌کند که سطح نصب برای چرخه عمر دستگاه کاملاً صاف باقی می‌ماند.

حتی بهترین واحد پشتیبانی در صورت ماشین‌کاری ضعیف شفت پیچ، شکست خواهد خورد. واحد پشتیبانی به یک "فشار مناسب" با شفت متکی است.

ما انتهای شفت دستگاه خراب را در برابر استانداردهای تلرانس هندسی ISO/JIS اندازه‌گیری کردیم. نتایج نشان داد:

"اسلحه دودزا": به عمود بودن نگاه کنید. شانه شفت 0.012 میلی‌متر خارج بود. هنگامی که مهره قفل سفت شد، شانه کج بلبرینگ‌های دقیق را مجبور به کج شدن کرد و یک "خمیدگی اجباری" در شفت پیچ ایجاد کرد. این دقت C3 را فوراً از بین برد.

اصلاح شامل یک پروتکل سه مرحله‌ای بود:

1. ارتقا: واحدهای پشتیبانی با استحکام بالا و نیکل اندود (DF منطبق با ACBB) نصب شد.
2. ماشین‌کاری مجدد: انتهای شفت را دوباره آسیاب کرد تا تلرانس h5 و 0.003 میلی‌متر عمود بودن را برآورده کند.
3. مونتاژ: از آچار گشتاور برای مدیریت پیش‌بار مناسب استفاده کرد.

نتیجه: دقت موقعیت‌یابی در ±0.003mm تثبیت شد. موج حرکت ناپدید شد و صدای دستگاه به طور قابل توجهی کاهش یافت.

از استحکام 28 کیلوگرم بر میکرومتر تا تلرانس ماشین‌کاری 0.003 میلی‌متر، این اعداد مرز بین "حرکت" و "حرکت دقیق" را تعریف می‌کنند.

اجازه ندهید یک واحد پشتیبانی عمومی گلوگاه سیستم با دقت بالا شما باشد. اجزای خود را بر اساس داده‌ها ارزیابی کنید، نه فقط ابعاد.