روش ساخت دستگاه سی ان سی CNC

اگرچه همیشه مبرهن نیست که اینها واقعا یک طراحی دو قعطه‌ای باشند، گاهی اوقات، اما نه همیشه، تولید کننده مهره را با یک پوشش بیرونی محصور خواهد کرد. پس زدن مقدار بازی یا جابجایی است که مهره هنگامیکه در راستای محور در امتداد پیچ تغییر می‌کند تجربه می‌کند. طراحی دو قعطه‌ای یک مهره ضد پس زدن(شکل۳-۳) درواقع از دو مهره استفاده می‌کند که در یکدیگر از یک دیدگاه چرخشی ثابت می‌شوند، اما ازطریق نیروی فنری از یکدیگر جدا می‌شوند. آنچه بدست می‌آید یک نیرو از یکی از مهر‌ها در مقابل دندانه‌های پیچ همیشه در راستای رو به جلو است. در عین حال، یک نیروی روبه عقب در برابر سمت عقب دندانه‌های پیچ اعمال می‌شود. این نتیجه برای هیچ حرکت یا پس زدن بین مهره و پیچ بسیار کم است. مقادیر پس زدن معمول برای پیچ‌ها و مهره‌های هدایت در محدوده‌ای از ۰۱۰/۰ تا in/ft 003/0 هستند.

شکل۳-۳

ویژگی دیگری که در استفاده از پیچ‌های هدایت جدایی ناپذیر است در نتیجه‌ی اصطکاک تولید شده بین مهره و پیچ است. مهره‌های پیچ هدایت نسبت مساحت تماس نسبتا بزرگی بین مهره و پیچ دارند. ولواینکه تلاش‌هایی برای استفاده از مواد لغزنده در ساخت مهره صورت گرفته است، و همچنین پوشش‌های کم اصطکاک در پیچ‌های هدایت به کار می‌روند، این سطوح تماس بزرگتر برابر هستند با یک مقاومت در به حرکت درآوردن مهر درحالیکه پیچ درحال چرخش است. به هنگام خرید پیچ‌ها و مهره‌های هدایت شما این امر را به عنوان کارآیی مشاهده خواهید کرد. همچنین لازم به ذکر است که برای هر قطر پیچ هدایت و ظرفیت حمل بار، درصد بازده مستقیما متناسب است با مقدار هدایتی که پیچ دارد(به خاطر داشته باشید که هدایت یک پیچ مقدار حرکت مهره‌ها براساس یک چرخش از پیچ است). پیچ‌های هدایت با یک مقدار هدایت کم همواره دندانه‌هایی دارند بسیار به هم نزدیکتر هستند و با داشتن کمی مساحت تماس سطح بیشتر با مهره و پیچ در هر زمان مشخص به پایان خواهند رسید. در مقابل همان پیچ قطر با مقدار هدایت بیشتر_ باید قادر باشید تصور کنید که دندانه‌های پیچ بسیار دورتر از یکدیگر خواهند بود. نتیجه‌ی نهایی اصطکاک کمتر و افزایش درصد بازده است.

این بازده حاصل می‌تواند خوب یا بد باشد. شما می‌توانید از آن به نفع خودتان استفاده کنید، به عنوان مثال، در مواردی مانند محور Z در یک حکاک CNC. با بازده حتی ۶۰ یا ۷۰ درصد، نیاز به سیستم محور عمودی به منظور داشتن یک وزن یا خاصیت فنری متعادل کننده را نفی خواهد کرد. برخی از انواع فنر یا نیروی دیگر در یک کاربرد عمودی موردنیاز است بطوریکه هنگامیکه توان برای این محور برداشته می‌شود، میله‌ی گردان واقعی یا رأس حکاک به سمت پایین حرکتش سر نمی‌خورد. به همین دلیل است که دیدن یک حکاک جدولی با یک نوع انتقال در محورهای X و Y آن کاملا معمول است، و یک پیچ در محور Z یا عمودی نصب می‌شود.

تعداد زیادی سازنده ماشین CNC تک زمانه وجود دارند که از پیچ‌های هدایت داندانه معمولی استفاده می‌کنند و با نتایج ضعیف در زمینه‌ی سرعت به پایان می‌رسند. دلیل آن این است که پیچ‌های هدایت استاندارد معمولا تعداد چرخش/اینچ بیشتری دارند. به عنوان مثال، اگر از یک پیچ ۵/s-in-8 با یک قطر ریشه ۵/۸ اینچ استفاده کنید، به ازای هر هشت چرخش یک اینچ حرکت خواهد کرد. بنابراین، در ۱ اینچ حرکت، محرک‌های شما نیاز دارند ۲۰۰۰×۸ یا ۱۶۰۰۰ گام/اینچ تولید کنند (با فرض گام‌برداری میکرو). بدیهی است که این مقدار به اینکه آیا شما یک حکاک یا یک حکاک سبک زیربشکه‌ای می‌سازید بستگی خواهد داشت، اما این عدد مسیر بسیار زیاد برای دستیابی به سرعت‌های حرکت بسیار بیشتر از ips 2 است. این امر ثابت نسبتا ساده و قابل فهمی است_ با استفاده از معکوس یک کاهنده، نسبت افزایش دهنده(در این فصل برای کسب اطلاعات بیشتر بخش “تسمه زمان‌بندی و قرقره‌ها” را ببینید). با استفاده از یک افزایش دهنده‌ی قرقره ۳:۱، می‌توانید از همان مثال موتور و پیچ هدایت استفاده کنید و ۳۳۳/۱۳۳۳ گام/اینچ داشته باشید. این مقدار گام برش بسیار سریع‌تر و سرعت‌های سریع تولید خواهد کرد، درحالیکه هنوز وضوح زیادی دارند.

به جای خرید یک پیچ Acme دندانه در هر اینچ(TPI) معمولی، می‌توانید پیچی بخرید که فعلا عدد هدایت مناسبی برای کاربرد شما دارد. به این ترتیب شما می‌توانیند سرعت و وضوح درنظرگرفته شده در ماشین‌تان را طراحی کنید.

بال اسکرو

بال اسکرو یک بازوی مکانیکی است برای تبدیل حرکات دایره ای موتور به حرکت خطی برای محور ماشین ها.

بال اسکروها در عین کاهش اصطکاک می توانند با مقداری پیش بار کار کند که برای حذف کردن لقی بین ورودی (چرخش)و خروجی (حرکت خطی) است.این ویژگی زمانی لازم است که از آن ها در سیستم های کنترل حرکت کامپیوتری نظیر ماشین ابزار CNC و کاربردهای حرکت بسیار دقیق (مانند WIRE BONDING) اصطکاک کم در بال اسکرو ها بازده مکانیکی را بالا یی را در مقایسه با دیگر ابزارها دارند.یک نمونه بال اسکرو در مقابل بازده ۵۰ درصدی یک لید اسکرو با همان ابعاد میتواند ۹۰ درصد بازدهی داشته باشد.

این پیچ متشکل از یک پیچ هادی هرزگرد و یک مهره است که بین پیچ و مهره تماس مستقیم وجود ندارد بلکه بین آن دو ساچمه هایی قرار دارد که این ساچمه ها در حین حرکت مهره از طریق شیار افقی در مهره جا به جا تا در هر لحظه تمامی آن ها بین پیچ هادی و مهره قرار داشته باشند.از این رو ساچمه ها را ball recirculating و پیچ ساچمه ای را ballscrew recirculating می نامند.

تفاوت اصلی بال اسکرو با پیچ های Acme کاهش تلفات اصطکاک و نرخ سایش در بال اسکرو ها به جهت ناچیز بودن ضریب اصطکاک غلتشی نسبت به ضریب اصطکاک لغزشی است.

از دیگر مزایای بال اسکرو ها می توان به توانایی کار در سرعت های بالا وموقعیت دهی دقیق و قابلیت تکرار موقعیت و طول عمر بیشتر اشاره کرد.

معمولا در انتخاب بال اسکرو ها نسبت قدرت و سرعت با گام بال اسکرو و منطقه استراحتگاه تعیین می شود.

اصولا بال اسکرو ها نیز مانند سایر پیچ ها و مهره ها با گام های مختلف و در دو گروه سفارشی(برای ماشین آلات خاص) و تجاری(برای ماشین آلات معمولی) طراحی و تولید می شوند.

جنس پیچ هرزگرد یک بال اسکرو از فلزات مقاوم به سایش تهیه می شود.شناخت مشخصات فنی یک بال اسکرو از طریق نام مدل و کد شناسایی آن صورت می گیرد.از جمله این مشخصات می توان به قطر بال اسکرو و سختی و مقدار بار پایه دینامیکی و استاتیکی و تعداد دوران و دقت و سرعت حرکت خطی اشاره کرد.

مهم ترین قسمت یک بال اسکرو مهره آن است.بال اسکرو ها از نظر مهره به دو دسته بال اسکرو با مهره های یکپارچه و بال اسکرو با مهره های دو تکه تقسیم بندی می شوند.در تمامی مهره های بال اسکرو ها چند شیار برای درگیری ساچمه ها با پیچ هرزگرد(و به طبع آن درگیری پیچ و مهره در یک بال اسکرو) وجود دارد.بدین صورت فضای خالی مابین مهره و پیچ هرزگرد توسط ساچمه ها پر می شود.نکته مهم در این شیارها وجود استراحتگاه هایی است که ساچمه پس از یک دور چرخش به دور پیچ هرزگرددر آنجا برای چند لحظه مکث کرده تا حرارت خود را از دست داده و دچار تنش حرارتی نشود.این استراحتگاه ها می توانند درون مهره یا بیرون مهره یک بال اسکرو طراحی شوند.بال اسکروها از نظر نحوه مهار به دو گروه بال اسکروهای یک سر مهار و دوسر مهار تقسیم بندی می شوند.

نحوه تست عملکرد صحیح یک بال اسکرو قبل از باز کردن:

۱٫ابتدا یک سوزن ساعت اندیکاتور که حدود یک سانتی متر آزادی حرکت داشته باشد را روی محور مورد بررسی قرار می دهیم.

۲٫محور مورد نظر را به مقدار معینی (۱ میلی متر) در جهت مثبت حرکت می دهیم.

۳٫ساعت را در این موقعیت صفر می کنیم.

۴٫مجددا محور مورد نظر را به مقدار معینی در جهت مثبت حرکت داده در این مرحله ساعت مقدار جابجایی را به همان اندازه جابجایی محور نمایش می دهد.

۵٫حال محور را به همان مقدار جابجایی در مرحله قبل این بار در جهت منفی(جهت مخالف) جابه جا می کنیم.

۶٫عدد ساعت را بررسی می کنیم اگر عدد ساعت بعد از جابه جایی در محل صفر قبلی قرار گرفته باشد بدین معنی است که بال اسکرو لقی ندارد در غیر این صورت به مقدار اختلاف عدد فعلی ساعت و مقدار صفر تعریف شده لقی داشته و باید اصلاح شود.

باید دقت شود سوزن ساعت کاملا عمود بر محور متحرک قرار داشته باشد تا خطای اندازه گیری نداشته باشیم.

برای انتخاب بال اسکرو ی مناسب برای طراحی مناسب یک قطعه صنعتی مستلزم شناخت صحیحی از پارامترهای آنها می باشد.

نحوه انتخاب یک بال اسکرو در جدول زیر نمایش داده شده است که طراح را در انتخاب صحیح بال اسکرو متناسب با نیازهای طراحی یاری می کند. در این جدول شرایطی که در یک طراحی مهم است ذکر شده و متناسب با آن شروط، مشخص شده است که چه پارامترهایی باید مدنظر قرار گیرند.

مراحل شرایط عملکردی طراحی پارامترهای بال اسکرو
قدم اول نوع استاندارد بال اسکروها در دو دسته استاندارد متریک و اینچی دسته یندی می شود.
قدم دوم دقت قرار گیری شامل دقت پیشروی بال اسکرو می باشد که برای انتخاب صحیح بسیار پارامتر مهمی است.
قدم سوم حداکثر سرعت و نرخ سرعت مورد استفاده پیشروی بال اسکرو برای رسیدن به میزان سرعت مورد نیاز اهمیت دارد.
قدم چهارم مقدار کل جابجایی در این مورد باید به طول کل رزوه توجه شود.
قدم پنجم شرایط بارگذاری و مقدار سرعت تحت این بار بار محوری معادل و سرعت معادل که قرار است بال اسکرو تحمل کند باید در نظر گرفته شود.
قدم ششم بار محوری معادل پیش بار که بال اسکرو متحمل می شود را بررسی کنید
قدم هفتم ·      عمرکاری مورد نیاز

·      بارمحوری معادل

·      سرعت معادل

بار دینامیکی معادل بال اسکرو باید مورد توجه قرار گیرد.
قدم هشتم ·      پیشروی بال اسکرو

·      باردینامیکی معادل

·      سرعت بحرانی

·      محدوده سرعت

در این موارد قطر اسکرو و نوع مهره اهمیت پیدا می کند.
قدم نهم ·      قطر بال اسکرو

·      نوع مهره

·      پیش بار

·      بارگذاری دینامیک

پارامتر سفتی
قدم دهم ·      دمای محیطی

·      طول بال اسکرو

دمای عملکردی و ناشی از جابجایی بال اسکرو

 

بال اسکرو باعث از بین رفتن لقی محورها در حد مجاز می باشد.بدین صورت که برخلاف ماشین های عادی که دارای پیچ و مهره با مقطع ذوزنقه می باشند در دستگاه های سی ان سی پیچ و مهره با مقطع نیم کره و وجود ساچمه به تعداد فراوان در آن ها می باشد که باعث از بین بردن لقی و رفع خطا می گردد.

چندین مزیت وجود دارند مبنی براینکه بال اسکروها هدایت بیشتری دارند. این مزایا عبارند از بازده، دقت، ظرفیت بار بالاتر، عمر متوسط طولانی‌تر، سرعت‌های عملیاتی بالاتر، و توانایی حرکت روبه عقب ازطریق یک مهره دوار.

بال اسکرو ها از دو انتخاب پیچ هزینه و عملکرد بالاتری دارند. برخلاف مکمل آنها، بال اسکرو ها همگی توانایی درصد بسیار بالایی از انتقال تقریبا تمام توان چرخشی در حرکت خطی را دارند. درواقع، بال اسکرو ها معمولا نسبت‌های بازده ۹۰ درصد یا بیشتر دارند، درحالیکه لید اسکرو ها به ندرت به ۷۵ درصد دست می‌یابند، که ۵۰درصد شایع‌تر است. این در درجه‌ی اول از روشی به دست آید که در آن مهره بال اسکرو به بلبرینگ‌های توپی پیچ وصل می‌شود. به جای داشتن مواد بسیار از یک اصطکاک مهره پیچ هدایت لغزنده در مقابل پیچ، بلبرینگ‌های توپی به شکل دندانه از پیچ توپی می‌چرخند یا می‌پیچند، و نیروی موردنیاز برای چرخاندن پیچ بطورکلی به حداقل می‌رسد.  این بلبرینگ‌های توپی همگی در کانالی(یا کانال‌هایی) منطبق می‌شوند که در مهره توپی قرار دارد. از اینرو، نه تنها تمام بلبرینگ‌ها با قالب دندانه در هر زمان مشخصی در تماس هستند، بلکه درسرتاسر محدوده آن مجدد حرکت می‌کنند.

دقت یک پیچ توپی استاندارد بیشتر از دقت یک پیچ هدایت با دقت گروهی است. مقادیر استاندارد دقت در محدوده‌ی in/ft 004/0 هستند، با گروه‌های دقت بالاتر قابل دسترس که به ۰۰۰۵/۰ و حتی in/ft 0002/0 می‌رسند. همراه با داشتن تلرانس‌های متراکم‌تر خطا در هر واحد طول، مهره‌های توپی پس زدن بطورقابل توجه کمتری دارند، بطوریکه طراحی ذاتی آنها منجر به اعمال نیروی ثابت بصورت شعاعی به درون می‌شود که توپ‌های فولاد دوار را به درون قالب دندانه‌ی پیچ هل می‌دهد، بنابراین هرگونه پس زدن برداشته می‌شود.

علاوه براین، این سبک از طراحی مهره منجر به ظرفیت‌های حمل بار بیشتر، عمر متوسط بیشتر، و آهنگ‌های حرکت قابل دسترس بیشتر می‌شود. اکثر تولید کنندگان از نمودارهای مختلف از عمر متوسط پیش بینی شده از پیچ و قطعه مهره در مقابل بار، ماکزیمم آهنگ حرکت در مقابل طول پیچ و بارگذاری تراکمی طراحی شده درمقابل طول را عرضه می‌کنند، که هر دوی آنها به نوع و ثبات انتهایی استفاده شده بستگی دارند.

ویژگی دیگری که برای پیچ‌های توپی خواهید یافت تعداد استارت‌ها یا قالب‌های دندانه مستقل در پیچ است. مقادیر استارت معمولی یک، دو، و چهار هستند. هنگامیکه مقدار هدایت یک پیچ توسط حاصل ضرب دفعات ضربت پیچ در تعداد استارت‌ها تعیین می‌شود، داشتن تعداد فزاینده‌ای از استارت‌ها تاثیر دوبرابر یا چهاربرابر بر مقدار هدایت دارد. بنابراین، درحین انتخاب‌تان از این امر آگاه باشید.

صفحه بعد                                        صفحه قبل