Причини и решения за топлинна деформация на топка-винт

Когато оборудването се пуска за пръв път, точността е нормална. След половин час или един час работа обработените размери постепенно се изместват и натрупаният грешка в позиционирането нараства. Гайката и винтът стават забележимо топли. Това е типичен случай на топлинна деформация на кълбестия винт.

I. Какво представлява топлинната деформация на кълбестия винт?

При условия на работа с висока скорост, триене и прекомерно предварително натоварване кълбестият винт непрекъснато генерира топлина. Температурата на вала на винта се повишава, физическата му дължина се удължава поради топлинното разширение, а стъпката също леко се променя.

Това води до това, че действителното изминато разстояние надвишава теоретично зададеното разстояние. Колкото е по-дълъг ходът, толкова по-голяма е натрупаната грешка. Това явление се нарича топлинна деформация (топлинно удължение) на кълбестия винт.

Топлинното удължение обикновено се изчислява по следната формула:

δL = α×L×ΔT

Където:

δL: Удължение на винтовата спирала

α: Коефициент на термично разширение на материала

L: Дължина на винтовата спирала

δT: Температурна промяна

Когато дължината на винтовата спирала се промени, координатите за позициониране на машината също се изместват, което води до нестабилни размери при обработката.

II. Чести явления след термична деформация на топлоносни винтови спирали

При действителното поддръжане термичната деформация обикновено се проявява по следните начини:

• Нормална точност при студено състояние, увеличена грешка след затопляне
• Постепенно отклонение на размерите след продължителна обработка
• Намаляване на повтаряемостта
• Значително нагрята винтова гайка
• Леко заклиняне след работа на висока скорост
• Увеличаване на грешката при дългопробежно преместване по осите X и Y

Много хора погрешно смятат, че това е проблем с параметрите на сервомотора, но истинската причина може всъщност да е прекомерното повишаване на температурата на винта.

III. Основни фактори, влияещи върху термичната деформация на топлоносни винтове

Прекомерно предварително натоварване: Макар увеличаването на твърдостта да елиминира люфта, то също така увеличава топлината, генерирана от триенето.

Висока скорост на въртене: Колкото по-бързо се върти винтът, толкова по-голямо е потреблението на мощност от триенето и толкова по-високо е повишаването на температурата.

Лошо смазване: Недостатъчно количество смазка или неефективно смазващо масло, които водят до неефикасно смазване, ще усилват повишаването на температурата.

Натоварване: Честото въртене напред-назад и работата при високо натоварване водят до натрупване на топлина от триене, което предизвиква продължително високо повишаване на температурата.

IV. Бърза локална оценка: Дали става въпрос за повреда, причинена от термична деформация?

Размерите са приемливи при стартиране от студено състояние, но продължават да се отклоняват след 30 минути работа.

Корпусите на водещия винт и гайката са забележимо топли на допир, като температурите значително надхвърлят стайната температура.

Колкото по-дълга е хода, толкова по-голяма е грешката при позициониране в крайното положение.

Точността е стабилна през зимата, но грешката значително нараства в горещи летни условия.

Точността се възстановява автоматично след намаляване на скоростта и периодично спиране на машината.

V. Основни контрамерки:

Принудително охлаждане: Използването на полупразен кълбовиден винт и циркулиращ хладител може значително да намали вътрешната температура на винта и да минимизира термичната деформация в двете му краища.

Предварително натоварване (предварително напрежение): Предварителното натоварване на винта по време на монтажа може да компенсира част от термичното разширение, предизвикано от повишаването на работната температура.

Оптимизирано предварително натоварване: Регулиране на предварителното натоварване на кълбовете според изискванията за употреба, като се постига баланс между твърдостта и повишаването на температурата.

Ефективно смазване: Използвайте висококачествено смазъчно масло/мазилка, за да намалите образуването на топлината поради триене.

Компенсация на термично деформиране: Използвайте вграденото софтуерно решение за компенсация на термични грешки на машината, за да коригирате тази грешка.

Термичното деформиране на кълбестия винт е системен проблем, изискващ комплексно управление. Препоръчваме при решаването на такива проблеми да следвате логиката „започнете с контрол на източниците на топлина, придадете приоритет на оптимизацията на конструкцията и след това допълнете с външни мерки и интелигентна компенсация“, за да постигнете най-добрите общи резултати.