L'impact multidimensionnel de la précision du plomb DFU sur le système sur le système et l'analyse technique
I. Définition de base et indicateurs techniques de la précision du plomb
La précision du plomb fait référence à l'écart du déplacement axial réel de la valeur théorique lorsque l'écrou de la vis à billes est tourné pendant une semaine, et est généralement mesuré en unités de μm / 100 mm ou μm / 300 mm. C5 (grade de précision, inférieur ou égal à 5 μm / 300 mm), C7 (grade général, inférieur ou égal à 15 μm / 300 mm), etc., et une précision différente a un impact différencié sur les performances du système.
Deuxièmement, l'influence décisive sur le positionnement et la précision de la répétition
Mécanisme d'accumulation d'erreur de déplacement linéaire
L'erreur de plomb conduit directement à l'écart "déplacement de la commande - déplacement réel". Prenez une vis de plomb de 10 mm à titre d'exemple:
Précision du niveau C5 (erreur ± 5 μm / 300 mm) Après avoir exécuté 300 mm, l'écart de déplacement maximal est de ± 5 μm;
S'il est réduit au niveau C7 (± 15 μm / 3 0 0 mm), le même écart de voyage s'étend à ± 15 μm, ce qui est équivalent à l'erreur dimensionnelle de l'usinage de la machine CNC de 1 {1 0}} {0} à ± 0,015 mm. Cela équivaut à une augmentation de l'erreur dimensionnelle de ± 0,005 mm à ± 0,015 mm lors de l'usinage d'une pièce de 100 mm de long sur une machine CNC, dépassant la tolérance IT7 (± 0,012 mm).
Cas:Une machine à forage PCB en raison de l'utilisation de la vis de qualité C7 (erreur de plomb ± 1 0 μm / 100 mm), traitant des cartes de circuits imprimées de 100 × 100 mm, le bord du décalage du trou de ± 0,03 mm, résultant en un taux défectueux en plug-in a augmenté de 12%, le remplacement de la vis de qualité C5 déposée à moins de 1%.
Répéter les fluctuations de précision de positionnement
La cohérence insuffisante des voies de guidage provoquera des écarts discrets lors du positionnement de la même position plusieurs fois. Par exemple, dans le cas de la plate-forme de manipulation de la plaquette semi-conductrice, si l'écart de positionnement de répétition causé par l'erreur de guidage est supérieur à ± 1 μm, cela entraînera la défaillance de la précision d'enregistrement du modèle de lithographie et le taux de rendement de la puce sera réduit de 95% à 70%.
Troisièmement, l'impact sur la douceur du mouvement et les caractéristiques dynamiques
Fluctuations de vitesse et génération de vibrations
L'erreur de plomb fait que l'espacement des points de contact Ball et Raceway n'est pas uniforme, le mouvement d'écrou produit des changements de vitesse "étape". Les données mesurées montrent que:
Vis de qualité C3 (erreur inférieure ou égale à 1 μm / 1 0 0mm) à 1 m / s de vitesse, fluctuation de vitesse inférieure ou égale à 0,1%;
Vis de qualité C7 (erreur inférieure ou égale à 1 0 μm / 100 mm) Fluctuations dans les mêmes conditions jusqu'à 1,2%, déclenchées par la rugosité de surface de la surface de la surface d'usinage de la machine de gravure de la détérioration RA0,8 μm de RA1,6 μm.
Problèmes de résonance et de bruit
L'erreur périodique de la voie de guidage peut être couplée à la fréquence intrinsèque du système, provoquant une résonance. Un trieur à grande vitesse utilise une vis avec une erreur de plomb de ± 8 μm / 100 mm, ce qui génère un bruit de résonance à 120 Hz (85 dB) à une vitesse de fonctionnement de 60 m / min, dépassant de loin la norme de l'industrie (inférieure à ou égal à 75 dB), et le bruit est réduit à 68 dB après le remplacement de la vis à haute précision.
Quatrièmement, l'impact potentiel sur la capacité de charge et l'espérance de vie
Distribution inégale du stress de contact
L'erreur de guide entraîne une force inégale sur la balle, la contrainte de contact locale peut dépasser la valeur nominale de plus de 30%. L'analyse par éléments finis montre que:
Erreur de guidage ± 10 μm, la contrainte de contact locale maximale de la voie de course de 400 MPa à 520 MPa, dépassant la limite de fatigue de l'acier GCR15 (500MPA), accélération de la défaillance de piétinement.
Cas: Un mécanisme de serrage de la machine de moulage par injection due à l'erreur du guide de vis est grand, exécutant 8 000 des heures après l'écaillage de la voie de course, tandis que les mêmes conditions de travail sous la durée de vie de la vis C5 de 20 000 heures.
Diminution de la rigidité et des capacités anti-inclinaison
L'incohérence du guide rend impossible pour plusieurs groupes de balles de transporter des charges de manière synchrone et la rigidité globale de la vis diminue. Par exemple, dans la structure de précharge à double noix, une erreur de plomb de ± 5 μm fera passer la déviation de précharge de 15%, et le couple anti-inclinaison est passé de 1200 N ・ M à 1020N ・ M, entraînant l'inclinaison de la table lors de l'usinage sur un grand outil de machine à ganner.
cinq. Effet de la chaîne sur le système de contrôle et le coût
Mise à niveau de la demande de compensation d'erreur
Les vis à faible précision doivent s'appuyer sur le système CNC pour effectuer une compensation complexe:
Lorsque la fonction de compensation d'erreur de pitch est adoptée, les vis de niveau C 7- doivent définir 200 points de compensation dans le voyage de 300 mm, tandis que le niveau C 3- n'a besoin que de 20, avec une différence de pli 10- en charge de travail de programmation;
L'équipement haut de gamme doit être installé avec une échelle (précision ± 1 μm) pour former un contrôle complet en boucle fermée, augmentant le coût du matériel de 20% à 30%.
Les coûts de mise en service et de maintenance augmentent
lead error screw debugging needs to be repeatedly calibrated, an automotive welding line using C7-level screw, single-axis debugging time of 8 hours (C3-level only 2 hours), and every year need to use laser interferometers (such as Renishaw XL-80) to carry out 2 times the accuracy of the compensation, the cost of each time is about 5, 000 yuan.
Sixièmement, critères de sélection de la précision des applications de l'industrie
| Champs de demande | Équipement typique | Exigences de précision du plomb | Limite de tolérance d'erreur |
| Fabrication de semi-conducteurs | Machine de lithographie, table de manutention de la plaquette | Grade C3 (inférieur ou égal à 3 μm / 300 mm) | L'écart de déplacement inférieur ou égal à ± 1 μm |
| Aérospatial | Mécanisme de guidage des missiles | Grade C4 (inférieur ou égal à 4 μm / 300 mm) | Répéter la localisation inférieure ou égale à ± 2 μm |
| Machine-outils de précision | Centre d'usinage à cinq axes | Grade C5 (inférieur ou égal à 5 μm / 300 mm) | Tolérance d'usinage inférieure ou égale à ± 0. 01mm |
| Ligne de production automatisée | Machine de placement des composants électroniques | Grade C6 (inférieur ou égal à 10 μm / 300 mm) | Écart de positionnement inférieur ou égal à ± 0. 05mm |
| Machines générales | Machines d'emballage, lignes de convoyeur | C7 (inférieur ou égal à 15 μm / 300 mm) | L'écart de déplacement inférieur ou égal à ± 0. 1 mm |
Stratégie de maintenance et d'avertissement d'échec de la précision
Inspection de précision régulière
Utilisez l'interféromètre laser pour inspecter selon la norme ISO 230-2, toutes les 5000 heures de fonctionnement ou de précision de traitement dépassent la norme, enregistrez la tendance de la variation de l'erreur de plomb (comme le taux de croissance d'erreur> 1 μm / 1000 heures doit être révisé).
Portez une technologie d'avertissement
Installe les capteurs de déformation pour surveiller la contrainte de contact du chemin de course, lorsque la contrainte fluctue plus de 20% de la valeur moyenne (comme le changement soudain de la contrainte causée par l'erreur de guidage), le système alarme automatiquement et incite le remplacement de la vis.
Conclusion
La précision du plomb de DFU Ballswsws n'est pas un seul indice technique, mais affecte la précision du déplacement, la douceur du mouvement, la rigidité du système et d'autres dimensions, entraînant une réaction en chaîne sur la précision, l'efficacité et le coût de l'équipement. Du traitement à l'échelle nanométrique semi-conducteurs au positionnement au niveau des millimètres de machines communes, la sélection du niveau de précision selon les besoins et la mise en œuvre de la maintenance dynamique est la clé pour équilibrer les performances et le coût. Il est recommandé de déterminer la solution optimale par la simulation (par exemple, les tests de dégradation de la hauteur de la charge) pendant la phase de sélection pour éviter une augmentation de 40% ou plus du coût total du cycle de vie en raison du manque de précision.
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