Какво представлява перпендикулярността на линейните водачи и как да я измерим?

Перпендикулярността на линейния водач описва доколко една водеща ос, ос на движение или опорна точка за монтиране образува 90-градусова връзка с друга определена референтна точка. Най-често се проверява между осите на движение X и Y на машината, където се нарича още правоъгълност на оста или ортогоналност.

Перпендикулярността не трябва да се бърка с паралелността между две релси, монтирани на една и съща ос. Две релси, поддържащи една подвижна маса, обикновено са предназначени да бъдат успоредни. Две различни оси на движение, като X и Y, обикновено са предназначени да бъдат перпендикулярни.

Ако осите X и Y не са квадратни, машината все още може да се движи гладко, но зададената геометрия може да бъде изкривена. Програмиран квадрат може да се превърне в успоредник, а кръгова пътека може да покаже геометрична грешка на посоката, дори когато всяка отделна ос се позиционира точно по собствения си ход.

За какво се отнася перпендикулярността

Терминът може да опише няколко различни взаимоотношения. Чертежът, планът за проверка или спецификацията на машината трябва да идентифицират точно коя линия, равнина или ос на движение се контролират.

Тези връзки изискват различни настройки за измерване. Резултатът е непълен, освен ако не са посочени контролираната характеристика, референтната точка, посоката на измерване и оценената дължина.

Перпендикулярност срещу паралелност

Паралелността и перпендикулярността са свързани контроли за подравняване, но те решават различни проблеми.

Преди да проверите перпендикулярността на XY, всяка ос трябва вече да има приемлива праволинейност и паралелните релси във всяка ос трябва вече да са подравнени. В противен случай отчитането на перпендикулярността може да включва грешки от няколко различни източника.

За измерване на релси, монтирани в една и съща посока, вижтекак да се измери паралелността на линейния водач.

Как грешката на перпендикулярността влияе върху движението

Ефектът зависи от това коя връзка е неправилна.

Когато осите на движение X и Y не са квадратни:

• Квадратна пътека може да се превърне в успоредник.
• Тестът с кръгова интерполация може да покаже геометрично изкривяване.
• Елементите, обработени от различни посоки на осите, може да не се срещнат под предвидения ъгъл.
• Резултатите от проверката могат да варират в зависимост от посоката на измерване.

Когато опорните точки за монтиране на релсата не са перпендикулярни или правилно разположени:

• Релсата може да не легне напълно върху двете еталонни повърхности.
• Затягащите болтове могат да изкривят релсата или да я отдръпнат от предвидената опорна точка.
• Движещата се плоча може да въведе допълнително моментно натоварване в шейните.
• Крайната посока на оста може да се различава от чертежа на машината.

Грешка в перпендикулярността на XY не затруднява непременно движението на каретката, тъй като всяка ос все още може да бъде вътрешно права и успоредна. Обратно, каретката за свързване е по-често свързана с успоредност на релсите, вариации във-височината на монтаж, замърсяване или изкривяване на плочата, отколкото с 90-градусовата връзка между отделните оси.

Първо дефинирайте измерването

Преди да изберете инструмент, дефинирайте следната информация:

• Коя ос, странична повърхност на релсата или монтажна равнина е контролираната характеристика?
• Коя ос или повърхност е референтната база?
• Изискването за геометрия на компонента ли е или действително движение на каретката?
• На каква дължина на измерване се оценява резултатът?
• Резултатът трябва ли да се докладва в mm, mm/m, микрометри или ъглови единици?
• Какви условия за{0}}температура и натоварване на машината се прилагат?

Измерването на обработените монтажни ръбове не доказва автоматично, че крайните оси на движение са перпендикулярни. Поставянето на релсата, затягането на болтовете, вариацията на каретката, деформацията на масата и регулирането на сглобяването могат да променят завършената геометрия на движение.

Метод 1: Квадратен и циферблатен индикатор

Калибриран прецизен квадрат и циферблатен тестов индикатор осигуряват практичен метод за проверка на правоъгълността на две относително къси машинни оси. Квадратът трябва да има достатъчна точност за необходимия толеранс на машината.

Основна процедура за етап XY:

1. Почистете контактните повърхности на масата, квадрата и индикатора. Отстранете стружки, неравности и остатъци от смазка, които биха могли да наклонят квадрата.
2. Установете оста X-като референтна посока на движение.
3. Поставете прецизния квадрат върху масата на машината и подравнете една работна повърхност успоредно на движението на оста X-.
4. Монтирайте циферблатния индикатор върху подвижния елемент по оста Y-, така че сондата да контактува с перпендикулярната работна повърхност на квадрата.
5. Преместете оста Y- през дефинираната дължина на проверката, докато записвате стойностите на индикатора.
6. Повторете измерването, за да проверите повторяемостта, след това обърнете или препозиционирайте квадрата, където е подходящо, за да идентифицирате квадрат или грешка в настройката.

Вариацията на индикатора представлява страничното отклонение върху измерения ход по оста Y-, след като квадратът е бил правилно подравнен към референтната точка на оста X-. Квадратът не трябва да се движи, докато оста се пресича.

Метод 2: Оптично измерване

Машините с по-дълъг ход и по--точност може да изискват автоколиматор, лазерен интерферометър с подходяща ъглова или права оптика или лазерен тракер. Основна лазерна показалка или линеен лазер не са достатъчни за проследимо високо{2}}прецизно измерване на перпендикулярност.

Типичният оптичен процес включва:

1. Установете посоката или ъгловото поведение на първата ос на движение.
2. Измерете посоката на втората ос в същата координатна система.
3. Изчислете ъгловата връзка между двете монтирани посоки на движение.
4. Повторете пусканията и в двете посоки на движение, за да оцените повторяемостта и обратния ефект.
5. Прилагайте екологичните и компенсационните процедури на производителя на инструмента.

Оптичните методи намаляват зависимостта от къс физически квадрат и са полезни за дълги машинни оси. Тяхната точност все още зависи от настройката на инструмента, температурата на въздуха, топлинните градиенти, вибрациите и правилното тълкуване на измерените вектори на осите.

Метод 3: CMM или лазерен тракер

Машина за измерване на координати или лазерен тракер може да оцени перпендикулярността чрез измерване на точки по две референтни характеристики или траектории на движение и напасване на линия или равнина към всеки набор от данни.

Общата процедура е:

1. Дефинирайте координатната система на машината и необходимите нулеви точки.
2. Съберете достатъчно разпределени точки по първата ос, базова релса или монтажен елемент.
3. Събирайте точки по втората контролирана функция.
4. Поставете необходимите линии или равнини, като използвате договорения метод за оценка.
5. Изчислете ъгловата връзка или перпендикулярното отклонение между тях.

Необходимото количество точки зависи от дължината на елемента, геометрията, несигурността на измерването и стандарта за проверка. Фиксиран брой като 20 или 30 точки не трябва да се прилага за всяка машина.

Инспекцията на CMM е особено полезна за проверка на машинно обработени основи, маси и локализиране на рамената преди инсталиране на водача. За действителна перпендикулярност на{1}}осите на движение настройката за измерване трябва да улови движението на каретката или масата, а не само статичната геометрия на релсата.

Как да изчислим грешката

За измерване с квадратен{0}}и-индикатор опростеното отклонение на перпендикулярността може да се изрази като:

Когато резултатът се нормализира до един метър:

За малки ъглови грешки ъгълът може да бъде приблизително определен от съотношението между отклонението и дължината на измерване:

Например, ако индикаторът се промени с 0,012 mm при проверен ход от 600 mm:

Това е пример за докладване, а не толеранс за универсално приемане. Допустимата стойност трябва да идва от дизайна на машината, чертежа, способността на процеса или приложимия стандарт за проверка.

Няма универсална толерантност

Няма единичен толеранс на перпендикулярност, подходящ за всяка линейна направляваща система. Оста за прехвърляне на опаковки, обработващият център с ЦПУ и етапът за измерване на координати имат много различни геометрични изисквания.

Допустимата грешка зависи от:

• Дължина на хода на оста
• Необходима част или точност на позициониране
• Разстояние между водача и работната точка
• Структура на машината и термично поведение
• Точност на водача и предварително натоварване
• Несигурност на измерването
• Наличие на компенсация на контролера

Толерансът винаги трябва да посочва неговата оценена дължина. Отклонение от 0,01 mm над 100 mm не е еквивалентно на 0,01 mm над 1000 mm.

Често срещани грешки при измерване

Използване на непотвърден квадрат

Ако квадратната грешка е близка до толеранса на машината, резултатът не може надеждно да разграничи грешката на машината от грешката на еталонния-инструмент. Използвайте калибриран квадрат с подходяща несигурност.

Неуспешно подравняване на квадрата към главната ос

Прецизен квадрат, поставен върху масата, не се подравнява автоматично спрямо движението по оста X-. Едно лице трябва първо да бъде настроено успоредно на избраната главна ос, преди перпендикулярното лице да се използва за проверка на Y.

Измерване преди паралелността да е правилна

Ако две релси в рамките на една ос не са успоредни, движещата се маса може да се наклони или да се завърти по време на движение. Получената промяна на индикатора може да бъде сбъркана с грешка на перпендикулярността.

Игнориране на косинусова грешка на индикатора

Сондата трябва да контактува с еталонната повърхност под правилния ъгъл и да остане в предвидения диапазон на измерване. Наклонено стебло на индикатора или променящ се контактен ъгъл въвежда допълнителна грешка.

Измерване по време на промяна на температурата

Машинните рамки, квадратите, релсите и измервателните уреди се разширяват с температурата. Оставете оборудването да се стабилизира и избягвайте пряка слънчева светлина, променяща се температура на охлаждащата течност и местни източници на топлина по време на прецизна проверка.

Как да коригираме перпендикулярността

Методът на коригиране зависи от това дали грешката произлиза от монтажната основа, позицията на релсата, движещата се конструкция или калибрирането на машината.

1. Потвърдете главната ос.Проверете неговата праволинейност и вътрешна паралелност на релсите, преди да го използвате като еталон.
2. Проверете монтажните повърхности.Отстранете неравностите, вдлъбнатините, мръсотията и издигнатия материал около отворите за болтове.
3. Разхлабете само регулируемата ос.Дръжте установената главна ос фиксирана, освен ако проверката не покаже, че тя също е неправилна.
4. Нагласете спрямо правилната справка.Използвайте машинно рамо, прецизен квадрат, шаблон или измервателна обратна връзка, за да позиционирате оста.
5. Затегнете постепенно.Следвайте определената последователност на болтовете и въртящия момент, докато проверявате дали оста не се измества.
6. Проверете отново цялото пътуване.Измерете и в двете посоки на движение и повторете, след като всички релси, шейни и плочи са напълно затегнати.

Подложките могат да се използват само когато конструкцията на машината и посоката на корекцията позволяват това. Произволното проблясване може да подобри едно отчитане, като същевременно създава монтажно{1}}изкривяване на лицето, грешка при накланяне или височина на друго място.

Ако необходимата настройка надвишава наличния диапазон на сглобяване, рамото или основата за монтаж може да се нуждаят от повторна-обработка. Компенсацията на контролера може да намали определени геометрични грешки при командно движение, но не коригира механично свързване, лошо закрепване на релсата или прекомерно вътрешно натоварване на шейната.

Препоръчителна заповед за инспекция

Логичната последователност на инспекция предотвратява грешката на подравняването да бъде объркана с друга:

1. Равност и чистота-на монтажната повърхност
2. Изправеност на основната релса
3. Паралелност на релсите във всяка ос
4. Движение на количката и съпротивление при движение
5. Перпендикулярност между различните оси на движение
6. Пълни тестове за позициониране на машината и интерполация

За инспекция-на монтажната повърхност вижтелинеен направляващ монтаж-равнинност на повърхността. За пълната последователност на сглобяване вижтекак да инсталирате водачи за линейно движение.

Заключение

Линейната направляваща перпендикулярност обикновено описва връзката от 90- градуса между две оси на движение или между направляваща посока и определена базова точка на машината. Различава се от успоредността на релсите, изправеността на пътя и плоскостта на монтажната повърхност.

Прецизен квадрат и индикатор могат да осигурят практическа инспекция на работилница, докато оптичното оборудване, CMM и лазерните тракери са по-подходящи за дълго пътуване или системи с по--висока точност. Независимо от метода, отправната точка, дължината на проверката, неопределеността на инструмента и обектът на измерване трябва да бъдат ясно определени.

DLY доставя HD топка-тип, ED нисък-профил, MD миниатюрен и RD ролков-типлинейни направляващис опции за H и P точност. Крайната перпендикулярност на машината зависи както от точността на водача, така и от монтирането, подравняването и проверката на цялата система за движение.

← Назад към блога на DLY