W zaawansowanym projektowaniu automatyki inżynierowie często przeznaczają znaczny budżet na śruby kulowe klasy C3. Cel jest prosty: precyzja submikronowa.

Jednak często spotykamy w praktyce frustrujący paradoks: Śruby premium zapewniające mierną wydajność. Maszyny wykazują wibracje, generowanie ciepła i błędy pozycjonowania, które znacznie dryfują już po kilku miesiącach.

Po zdiagnozowaniu setek systemów ruchu liniowego, stwierdziliśmy, że winowajcą rzadko jest sama śruba. Zamiast tego jest to często pomijane "sprzęt" - Jednostka Wspierająca Śruby Kulowej - i precyzja obróbki końców wału.

Ta analiza przypadku rozkłada dane stojące za rzeczywistą awarią i wyjaśnia, dlaczego sztywność i tolerancje geometryczne są twoją prawdziwą linią obrony.

Producent sprzętu półprzewodnikowego modernizował swój stół inspekcyjny do płytek (oś X). Przeszedł na szlifowane śruby C3, aby zapewnić dokładność. Jednak testy laserowym interferometrem wykazały błąd pozycjonowania ±0,015 mm, znacznie przekraczający dopuszczalny limit. Co gorsza, przy niskich prędkościach obciążenie silnika wykazywało nieregularne piki - klasyczny znak "stick-slip" i słabej sztywności systemu.

Zastąpiliśmy ogólne jednostki wspierające "Standard Grade" przez Precyzyjne Jednostki o Wysokiej Sztywności (odniesione do standardów BK15/FK15). Różnica była w danych.

Jednostka wspierająca to nie tylko wspornik; to kotwica twojego układu napędowego. Oto techniczne porównanie, które rozwiązało problem:

Wiele ogólnych jednostek wspierających wykorzystuje standardowe łożyska kulkowe głębokorowkowe. W przypadku precyzyjnego ruchu jest to fatalna wada ze względu na luz osiowy. Jednostki o wysokiej wydajności muszą używać Dopasowanych łożysk kulkowych skośnych P4 (ACBB) ze specyficznym obciążeniem wstępnym.

Spójrzmy na specyfikacje dla standardowej jednostki precyzyjnej 15 mm (nr 15):

• Sztywność osiowa (sztywność): 28 kgf/µm.
  (Oznacza to: obciążenie osiowe 28 kg powoduje przesunięcie tylko o 1 mikron.)
• Podstawowe obciążenie dynamiczne (Ca): ~730 kgf.
• Podstawowe obciążenie statyczne (Coa): ~1060 kgf.

W przypadku maszyn pracujących w pomieszczeniach czystych lub wilgotnych, standardowe wykończenia czarnym tlenkiem są niewystarczające. Gdy olej wyparuje, na podstawie rozpoczyna się mikrokorozyja, zmieniając wysokość środka (h).

Zalecamy niklowanie bezprądowe z dwóch powodów:

• Jednolitość: Grubość powłoki jest kontrolowana w zakresie 5-10µm, zapewniając, że tolerancja otworu łożyska pozostaje nienaruszona (w przeciwieństwie do cynkowania ogniowego).
• Stabilność podstawy: Przechodzi testy w komorze solnej ASTM, zapewniając, że powierzchnia montażowa pozostaje idealnie płaska przez cały okres eksploatacji maszyny.

Nawet najlepsza jednostka wspierająca zawiedzie, jeśli wał śruby jest źle obrobiony. Jednostka wspierająca opiera się na "wciskowym dopasowaniu" z wałem.

Zmierzyliśmy koniec wału wadliwej maszyny w odniesieniu do Standardów Tolerancji Geometrycznych ISO/JIS. Wyniki były pouczające:

"Dymiący pistolet": Spójrz na prostopadłość. Ramię wału było przesunięte o 0,012 mm. Po dokręceniu nakrętki zabezpieczającej, krzywe ramię zmusiło łożyska precyzyjne do przechylenia, tworząc "wymuszone zgięcie" w wale śruby. To natychmiast zniszczyło dokładność C3.

Naprawa obejmowała trzypunktowy protokół:

1. Ulepszenie: Zainstalowano precyzyjne jednostki wspierające niklowane o wysokiej sztywności (dopasowane ACBB DF).
2. Ponowna obróbka: Przeszlifowano koniec wału, aby spełnić tolerancję h5 i prostopadłość 0,003 mm.
3. Montaż: Użyto klucza dynamometrycznego do prawidłowego zarządzania obciążeniem wstępnym.

Wynik: Dokładność pozycjonowania ustabilizowała się na poziomie ±0,003 mm. Zniknęło falowanie ruchu, a hałas maszyny znacznie spadł.

Od sztywności 28 kgf/µm do tolerancji obróbki 0,003 mm, te liczby definiują granicę między "ruchem" a "ruchem precyzyjnym".

Nie pozwól, aby ogólna jednostka wspierająca była wąskim gardłem twojego systemu wysokiej precyzji. Oceń swoje komponenty na podstawie danych, a nie tylko wymiarów.