Vis à billes Fonctionnement à grande vitesse du seuil invisible: analyse de vitesse critique et programme de percée
I . Vitesse critique: la "ligne d'avertissement" de la transmission à grande vitesse
Les vis à billes ont une valeur de seuil critique lorsqu'ils tournent à grande vitesse -- vitesse critique . Lorsque la vitesse de rotation est proche ou dépasse cette valeur, la vis sera due à sa propre distribution de masse inégale et à des caractéristiques de vibration structurelle, ce qui a augmenté les impacts de la lèche et des vibrations violen Du niveau du micron au niveau des dix microns, mais peut également raccourcir considérablement la durée de vie de la vis et même provoquer une défaillance de l'équipement ., par exemple, dans les centres d'usinage à grande vitesse, si la vitesse de la vis dépasse la valeur critique, la surface d'usinage peut apparaître évidente, le taux de ferraille a augmenté de manière significative .
Deuxièmement, les facteurs fondamentaux affectant la vitesse critique
(1) la longueur et l'épaisseur de la vis
Plus la vis est longue, plus le diamètre est petit, plus la vitesse critique . est faible, c'est comme un mince poteau de bambou, plus il est plus facile de secouer .
(2) rigidité du soutien
Plus le support est rigide aux deux extrémités de la vis, plus la vitesse critique . est simplement mise:
La méthode de support avec une extrémité fixe et une extrémité suspendue est la plus instable et a la vitesse critique la plus basse;
Les deux extrémités sont fermement fixées de la manière la plus rigide, dans les mêmes conditions, la vitesse critique peut être 5-10 plus haut que l'ancienne .
(3) la précision de la fabrication et les propriétés des matériaux
La précision de traitement insuffisante (comme la surface de la vis n'est pas lisse, résidu de contrainte interne) ou une mauvaise rigidité des matériaux, fera la réduction critique de la vitesse ., par exemple, l'utilisation de la vitesse en alliage en aluminium renforcé en fibre de carbone peut augmenter de plus de 40% ., plus rigide, la vitesse critique peut être augmentée de plus de 40% .
Troisièmement, comment déterminer s'il est proche de la vitesse critique?
(1) Méthode de surveillance des vibrations
Observez le changement de vibration lorsque la vis passe à travers le conte de vibration laser ou touche à la main:
Lorsqu'il fonctionne à une vitesse normale à basse vitesse, la vibration est lisse sans tremblement évident;
Près de la vitesse critique, la vibration s'intensifie soudainement, et même un bruit anormal (comme le "sifflement" à haute fréquence) peut être entendu .
(2) Speed - Test de précision
Augmentez progressivement la vitesse de la vis, tout en testant la précision de positionnement:
Si la précision se détériore soudainement (e . g . L'erreur de positionnement d'origine ± 0 . 005 mm augmente à ± 0,05 mm), cela signifie que la vitesse critique a été approchée ou dépassée.
IV . Stratégies pratiques pour percer la vitesse critique
(1) renforcer la structure de support
Mobilisation des roulements: Adoptez des roulements aérostatiques ou des roulements de lévitation magnétique pour soutenir les vis d'une manière sans contact, ce qui réduit l'usure mécanique et améliore la rigidité en même temps . par exemple, les roulements aérostatiques peuvent former un film 10- en micron-épaisseur, doubler la vitesse critique .}}
Conception fixe aux deux extrémités:S'assure que les vis sont fermement montées aux deux extrémités, réduisant la longueur de surplomb, qui convient particulièrement à l'équipement à long terme .
(2) Optimisation de la structure des vis
Design d'épaississement ou de section transversale variable: Augmenter le diamètre dans la partie médiane de la vis qui est facile à vibrer pour améliorer la rigidité globale ., par exemple, l'épaississement de la partie médiane de la vis de 30 mm à 40 mm peut augmenter la vitesse critique de 30% .
Creux et léger:Utilisez une structure creuse ou un matériau en fibre de carbone pour réduire l'inertie de rotation et améliorer l'amortissement (réduire l'amplitude des vibrations) .
(3) processus de fabrication et d'équilibrage avancé
Processus d'équilibrage dynamique de précision:L'équipement professionnel est utilisé pour ajuster l'équilibrage dynamique de la vis pour maintenir l'inégalité à un niveau très bas (E . G ., en dessous de 5 grammes / mm / kg) pour éviter les vibrations excentriques lors de la rotation .
Traitement de haute précision:Assurez-vous la rugosité de surface (E . G . RA inférieure ou égale à 0 . 4 micron) et coaxialité (ruissellement radial ＜ 0,005 mm) des vis pour réduire le frottement et l'impact pendant le fonctionnement.
(4) contrôle actif des vibrations
Algorithme d'évitement des vibrations intelligent:Grâce à la surveillance en temps réel des données de vitesse et de vibration par le système de contrôle, la stratégie d'accélération et de décélération du moteur est automatiquement ajustée pour ignorer l'intervalle de vitesse critique ., par exemple, lorsque vous approchez de la vitesse critique, laissez l'équipement réduire brièvement la vitesse à travers .
Suppression des vibrations en céramique piézoélectrique:La feuille de céramique piézoélectrique est installée dans le siège de support, lorsque la vibration est détectée, la feuille de céramique génère immédiatement des vibrations inverses pour compenser la résonance et le contrôle de précision peut être jusqu'à 0 .} 001 millimètre.
V . cas de candidature pratique
(1) mise à niveau de la machine CNC à grande vitesse
La fraiseuse de portique d'une usine utilise une vis traditionnelle 1.5- de mètres de mètre, avec une vitesse critique de 15, 000} et une vitesse d'alimentation maximale de 45 mètres / minute . en remplaçant la vitesse critique des deux extrémités, épaississant le diamètre de la vis et adoptant des supports aérostatiques, la vitesse critique a été augmentée à 30, {7} La vitesse a dépassé 70 m / min, l'efficacité d'usinage a été augmentée de plus de 50% et le bruit de vibration a été réduit de 15 dB .
(2) Optimisation du mécanisme de la servitude de l'aviation
La vis dans un équipement d'aviation doit fonctionner à grande vitesse dans un environnement sous vide, et la vitesse critique de la conception d'origine est de 20, 000 révolutions / min, qui ne peut pas répondre à la demande . en adoptant une vis en alliage titane creux + un support de lévitation magnétique, la vitesse critique dépasse 50,000 révolutions / minute, et la vibration AMPLIBLE est à l'intérieur de 5 m. Passant avec succès le test d'environnement extrême .
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