В нашей практике устранение механических люфтов и мертвого хода в кинематических передачах станка выступает обязательным условием достижения микронной точности деталей. Мы на производстве регулярно проводим юстировку и регулировку координатных осей фрезерных центров. Наличие люфта искажает геометрию расточенных отверстий и приводит к дроблению при попутном резании. А грамотная механическая настройка и программная компенсация исключают погрешности реверса.
Природа мертвого хода и его влияние на точность
Мертвый ход Backlash представляет собой зазор в механических сопряжениях привода подачи, приводящий к задержке перемещения рабочего стола при смене направления движения по ISO 230-2. При реверсе двигатель поворачивает вал на определенный угол холостого хода. В этот момент стол остается неподвижным. Это приводит к эллипсности окружностей и появлению ступенек на квадрантах детали.
Погрешность реверса особенно опасна при высокоскоростной 3D-обработке криволинейных поверхностей пресс-форм. Отклонение координаты от заданной траектории вызывает срезание лишнего припуска.
Фрезерные станки с ЧПУ
Весь раздел →
Фрезерный станок с ЧПУ MILLMASTER VMM-1050 G3
Фрезерный станок с ЧПУ MILLMASTER VMM-1050 F4
Фрезерный станок с ЧПУ MILLMASTER VMM-845 G3
Суммарный люфт складывается из зазоров в шарико-винтовой паре, люфта упорных подшипников винта, направляющих скольжения и упругого скручивания соединительной муфты привода.
- Появление ступенек на квадрантах при круговой интерполяции четырех секторов окружности.
- Дробление и выкрашивание зубьев фрезы при переходе от встречного фрезерования к попутному.
- Нестабильность линейных размеров пазов и уступов при обработке с разных сторон детали.
- Повышенный износ направляющих из-за неравномерного распределения контактных напряжений.
Метрологический протокол измерения величины люфта
Мы на производстве измеряем величину мертвого хода с использованием прецизионного индикатора часового типа ИЧ-10 с ценой деления 0.001 мм. Магнитная стойка жестко фиксируется на массивной чугунной станине станка. Щуп индикатора упирается в торец подвижного стола вдоль измеряемой оси координат. Мы перемещаем ось вперед и обнуляем шкалу. И последующий реверс показывает точный размер люфта.
Пошаговый алгоритм замера: 1) Перемещение стола вперед на 10 мм; 2) Обнуление стрелки индикатора; 3) Подача команды смещения вперед на 1.000 мм с проверкой совпадения; 4) Реверс назад на 1.000 мм. Разница между показаниями индикатора и координатой ЧПУ определяет люфт: \(\Delta_{backlash} = |X_{зад} - X_{факт}|\).
Фрезерные станки с ЧПУ
Весь раздел →
Фрезерный станок с ЧПУ MILLMASTER VMM-855S
FPV-30G фрезерный станок с ЧПУ
Фрезерный станок с ЧПУ RS 6090TT
Повторение теста в трех различных точках по длине винта позволяет оценить неравномерность износа ШВП. Это необходимо для настройки компенсации.
| Класс точности станка по ГОСТ 8-82 | Допустимый люфт по осям X/Y, мм | Допустимый люфт по оси Z, мм | Типовое применение оборудования |
|---|---|---|---|
| Н (Нормальная точность) | 0.020 – 0.040 | 0.015 – 0.030 | Раскрой листовых материалов, деревообработка |
| П (Повышенная точность) | 0.008 – 0.015 | 0.005 – 0.010 | Общее машиностроение, корпусные детали |
| В (Высокая точность) | 0.003 – 0.006 | 0.002 – 0.004 | Инструментальное производство, пресс-формы |
| А / С (Особо высокая / Мастер) | \(\le 0.002\) | \(\le 0.001\) | Прецизионная оптика, эталонные калибры |
Подобрать оборудование под вашу задачу
Механическая регулировка преднатяга ШВП и клиньев
В нашей практике механическое устранение люфта всегда предшествует программной компенсации в стойке ЧПУ. Программный алгоритм не способен восстановить потерянную жесткость механической передачи при попутном фрезеровании. Мы производим выборку зазоров регулировкой промежуточных прокладок сдвоенных гаек ШВП для создания натяга 5–8% от динамической грузоподъемности. Это полностью исключает осевой люфт.
Для регулировки направляющих скольжения ласточкин хвост мы подтягиваем регулировочный клин Gib Strip. Клин шлифуется с уклоном 1:50–1:100 и устраняет боковой зазор.
Фрезерные станки с ЧПУ
Весь раздел →
Фрезерный станок с ЧПУ RABBIT SF-6090
Фрезерный станок с ЧПУ EXT SHG 0404
Фрезерный станок с ЧПУ RABBIT SF-3030
Опоры винтов ШВП регулируются затяжкой шлицевой гайки с микрометрической резьбой. Радиально-упорные подшипники дуплекса входят в жесткий контакт.
Попытка компенсировать механический люфт более 0.1 мм исключительно программными средствами в Mach3 приводит к сильным ударам двигателей при реверсе и быстрому разрушению зубьев муфт.
Программная настройка компенсации в Mach3, LinuxCNC и Fanuc
Мы на производстве настраиваем программную компенсацию люфта для устранения остаточных микролюфтов величиной до 0.02–0.03 мм. Система ЧПУ при каждой смене направления движения автоматически добавляет заданное количество корректирующих импульсов шаговому двигателю или сервоприводу. Импульсы подаются с заданным ускорением. И стол мгновенно занимает точное расчетное положение без потери шагов.
В системе LinuxCNC параметр `BACKLASH = 0.012` прописывается в конфигурационном файле INI индивидуально для каждой координатной оси. Алгоритм сглаживает рывок.
Фрезерные станки с ЧПУ
Весь раздел →
Фрезерный станок с ЧПУ RS 0609G
Фрезерный станок с ЧПУ RABBIT SF-1212
Фрезерный станок с ЧПУ RS 1313G
В стойках Fanuc компенсация мертвого хода задается в параметре 1851 (Backlash Amount). Пошаговый порядок настройки компенсации строго регламентирован.
- Проведение метрологического замера люфта индикатором в нескольких точках рабочей зоны стола.
- Ввод измеренного усредненного значения люфта в миллиметрах в меню конфигурации ЧПУ.
- Настройка скорости выборки люфта Backlash Speed (рекомендуемое значение 20–30% от рабочей подачи).
- Проверка позиционирования стола индикатором при многократном реверсивном перемещении.
- Фрезерование тестовой окружности и замер круглости образца координатно-измерительной машиной.
Сравнительные параметры безлюфтовых муфт сервоприводов
В нашей практике соединительная муфта между валом серводвигателя и винтом ШВП часто выступает скрытым источником люфта. Стандартные кулачковые муфты с полиуретановым эластомером деформируются под нагрузкой и дают упругий люфт до 0.05 мм. Мы заменяем их на цельнометаллические сильфонные или мембранные дисковые муфты. И жесткая передача крутящего момента исключает угловое рассогласование.
Ниже представлены сравнительные технические характеристики различных типов соединительных муфт.
Применение мембранных муфт обеспечивает нулевой люфт при максимальной крутильной жесткости.
| Тип соединительной муфты | Крутильная жесткость, Нм/рад | Компенсация несоосности, мм | Наличие люфта / демпфирование |
|---|---|---|---|
| Кулачковая с эластомером (Jaw Type) | 1 200 – 2 500 | до 0.20 мм | Упругий люфт под нагрузкой, высокое демпфирование |
| Сильфонная металлическая (Bellows) | 8 500 – 15 000 | до 0.30 мм | Нулевой люфт (Zero Backlash), малое демпфирование |
| Дисковая мембранная (Disc Pack) | 12 000 – 25 000 | до 0.15 мм | Абсолютный ноль люфта, высокая надежность |
| Жесткая втулочная разрезная | 35 000 – 50 000 | 0.00 мм (требует соосности) | Без люфта, риск излома вала при несоосности |
