Trong thiết kế tự động hóa cao cấp, các kỹ sư thường phân bổ một ngân sách đáng kể cho vít me bi cấp C3. Mục tiêu rất đơn giản: độ chính xác dưới micron.

Tuy nhiên, chúng ta thường gặp một nghịch lý đáng thất vọng trong lĩnh vực này: Các vít me cao cấp mang lại hiệu suất tầm thường. Máy móc thể hiện sự rung động, sinh nhiệt và các lỗi định vị trôi dạt rộng rãi chỉ sau vài tháng.

Sau khi khắc phục sự cố cho hàng trăm hệ thống chuyển động tuyến tính, chúng tôi nhận thấy rằng thủ phạm hiếm khi là chính vít me. Thay vào đó, đó là "phần cứng" thường bị bỏ qua—Bộ phận hỗ trợ vít me bi—và độ chính xác của Gia công đầu trục.

Nghiên cứu điển hình này phân tích dữ liệu đằng sau một lỗi trong thế giới thực và giải thích tại sao độ cứng và dung sai hình học là những tuyến phòng thủ thực sự của bạn.

Một nhà sản xuất thiết bị bán dẫn đang nâng cấp giai đoạn kiểm tra tấm wafer (trục X). Họ chuyển sang vít me cấp C3 để đảm bảo độ chính xác. Tuy nhiên, thử nghiệm giao thoa kế laser cho thấy lỗi định vị là ±0,015mm, vượt xa giới hạn cho phép. Tệ hơn nữa, ở tốc độ thấp, tải động cơ cho thấy các gai bất thường—một dấu hiệu điển hình của "stick-slip" và độ cứng hệ thống kém.

Chúng tôi đã thay thế các bộ phận hỗ trợ "Cấp tiêu chuẩn" thông thường bằng Các bộ phận chính xác có độ cứng cao (tham chiếu theo tiêu chuẩn BK15/FK15). Sự khác biệt nằm ở dữ liệu.

Một bộ phận hỗ trợ không chỉ là một giá đỡ; nó là neo của hệ thống truyền động của bạn. Dưới đây là so sánh kỹ thuật đã giải quyết vấn đề:

Nhiều bộ phận hỗ trợ thông thường sử dụng Vòng bi cầu rãnh sâu tiêu chuẩn. Đối với chuyển động chính xác, đây là một sai sót chết người do độ rơ dọc trục. Các bộ phận hiệu suất cao phải sử dụng Vòng bi cầu tiếp xúc góc P4 (ACBB) phù hợp với tải trước cụ thể.

Hãy xem xét các thông số kỹ thuật cho một Bộ phận chính xác 15mm (Số 15) tiêu chuẩn:

• Độ cứng dọc trục (Độ cứng): 28 kgf/µm.
  (Có nghĩa là: Tải dọc trục 28kg chỉ dẫn đến độ dịch chuyển 1 micron.)
• Xếp hạng tải trọng động cơ bản (Ca): ~730 kgf.
• Xếp hạng tải trọng tĩnh cơ bản (Coa): ~1.060 kgf.

Đối với các máy hoạt động trong phòng sạch hoặc môi trường ẩm ướt, lớp hoàn thiện Oxit đen tiêu chuẩn là không đủ. Khi dầu bay hơi, sự ăn mòn vi mô bắt đầu trên đế, làm thay đổi chiều cao trung tâm (h).

Chúng tôi khuyên dùng Mạ niken không điện vì hai lý do:

• Tính đồng nhất: Độ dày lớp mạ được kiểm soát trong vòng 5-10µm, đảm bảo dung sai lỗ vòng bi không bị ảnh hưởng (không giống như mạ kẽm nhúng nóng).
• Tính ổn định của đế: Nó vượt qua các bài kiểm tra phun muối ASTM, đảm bảo bề mặt lắp vẫn hoàn toàn phẳng trong suốt vòng đời của máy.

Ngay cả bộ phận hỗ trợ tốt nhất cũng sẽ bị lỗi nếu trục vít được gia công kém. Bộ phận hỗ trợ dựa vào "Push Fit" với trục.

Chúng tôi đã đo đầu trục của máy bị lỗi so với Tiêu chuẩn dung sai hình học ISO/JIS. Kết quả đã được tiết lộ:

"Khẩu súng đang bốc khói": Hãy nhìn vào Độ vuông góc. Vai trục lệch 0,012mm. Khi đai ốc khóa được siết chặt, vai bị cong đã buộc các vòng bi chính xác phải nghiêng, tạo ra một "độ uốn cưỡng bức" trong trục vít. Điều này đã phá hủy độ chính xác C3 ngay lập tức.

Việc sửa chữa liên quan đến một quy trình ba bước:

1. Nâng cấp: Đã cài đặt các Bộ phận hỗ trợ mạ niken có độ cứng cao (ACBB phù hợp với DF).
2. Gia công lại: Mài lại đầu trục để đáp ứng dung sai h5 và độ vuông góc 0,003mm.
3. Lắp ráp: Đã sử dụng cờ lê lực để quản lý tải trước thích hợp.

Kết quả: Độ chính xác định vị ổn định ở mức ±0,003mm. Gợn chuyển động biến mất và tiếng ồn của máy giảm đáng kể.

Từ độ cứng 28 kgf/µm đến dung sai gia công 0,003mm, những con số này xác định ranh giới giữa "chuyển động" và "chuyển động chính xác."

Đừng để một bộ phận hỗ trợ thông thường trở thành nút thắt cổ chai của hệ thống có độ chính xác cao của bạn. Đánh giá các thành phần của bạn dựa trên dữ liệu, không chỉ kích thước.