Как измерить радиальное биение шариковинтовой передачи с помощью индикатора часового типа

Радиальное биение шарико-винтовой передачи измеряется путем вращения винта и записи того, насколько выбранная цилиндрическая поверхность перемещается по направлению к циферблатному индикатору и от него. Результат обычно выражается как общее показание индикатора или TIR:

Однако не существует единой точки измерения, которая бы отражала каждый тип биения ШВП. Технику может потребоваться проверить шейку муфты двигателя, резьбовую часть, внешний диаметр шариковой гайки или несколько положений на всем валу винта. Каждое измерение оценивает различные геометрические отношения.

Это различие важно, поскольку радиальное биение, прямолинейность вала, концентричность шейки и соосность установки взаимосвязаны, но не являются взаимозаменяемыми. Показания циферблатного индикатора имеют смысл только в том случае, если четко определены опорная ось, метод опоры и измеряемая поверхность.

Что означает радиальное биение шарико-винтовой передачи?

Радиальное биение описывает радиальное перемещение измеряемой поверхности при вращении ШВП вокруг определенной базовой оси. Для готовой ШВП базовая ось обычно определяется обработанными шейками подшипника, поскольку эти поверхности фиксируют винт в опорных подшипниках после установки.

Если шейка со стороны двигателя, резьба винта или наружный диаметр гайки недостаточно концентричны этой оси, создается впечатление, что компонент перемещается из стороны в сторону во время вращения. Чрезмерное биение может привести к вибрации, циклическому изменению крутящего момента, напряжению в муфте, нагрузке на подшипники и нестабильной работе на высоких скоростях.

Показания биения могут содержать одновременно несколько геометрических ошибок:

• Эксцентриситет измеряемого диаметра;
• Погрешность круглости измеряемой поверхности;
• Изгиб вала или отклонение от прямолинейности;
• Ошибка в обработанных шейках подшипников;
• Грязь, заусенцы или повреждения в точке опоры или измерения;
• Отклонение, вызванное неправильной опорой или чрезмерным усилием индикатора.

По этой причине высокое значение указывает на проблему, но не доказывает автоматически, что вал винта погнут. Перед принятием решения о том, требуется ли ШВП выпрямление, переточка или замена, необходимо проверить схему измерения.

Радиальное биение, прямолинейность и соосность различны

Вращение вала под циферблатным индикатором дает значение биения. Он не дает непосредственного значения чисто прямолинейности, поскольку результат может также включать в себя ошибки эксцентриситета, круглости и опорных точек.

Инструменты, необходимые для измерения биения шарико-винтовой передачи

Для проверки в мастерской обычно требуется прецизионная поверхностная пластина, два чистых V-образных блока, циферблатный индикатор или циферблатный испытательный индикатор и жесткая подставка для индикатора. Разрешение индикатора должно быть достаточно высоким для указанного допуска. Индикатор 0,01 мм может выявить серьезный изгиб, но его обычно недостаточно, если предел приемки составляет всего несколько микрометров.

Дополнительное полезное оборудование включает в себя микрометр для проверки диаметра шейки, безворсовые чистящие материалы, маркировочную ленту и лист записи измерений. Для длинных или тонких винтов могут потребоваться регулируемые опоры, чтобы контролировать провисание без создания ложной базовой оси.

Все опоры и измерительное оборудование должны быть устойчивыми. Движение магнитного основания, V-образных блоков или поверхностной пластины может быть ошибочно записано как биение винта.

Подготовьте шарико-винтовую передачу перед измерением

Перед выполнением точных измерений дайте шариковому винту и измерительному оборудованию стабилизироваться в условиях проверки. Большая разница температур между винтом и пластиной может повлиять на размеры и привести к изменению формы вала во время проверки.

Тщательно очистите шейки подшипников, V-образные блоки и измеряемую поверхность. Удалите масляные отложения, пыль и небольшие заусенцы, не повреждая прецизионные поверхности. Даже небольшая частица, попавшая между шейкой и V-образным блоком, может наклонить вал и вызвать повторяющуюся ошибку индикатора.

Осмотрите вал на наличие следов ударов, ржавчины, вмятин и повреждений при обращении. Не размещайте наконечник индикатора на поврежденном участке или непосредственно над смазочным отверстием, шпоночным пазом, рельефом резьбы или другой прерывистой поверхностью.

Шаровую гайку нельзя случайно снимать. Если необходимо снять, используйте подходящую передаточную втулку, чтобы шарики оставались внутри контуров циркуляции.

Метод 1. Измерьте биение цапфы на конце двигателя.

Это измерение позволяет проверить радиальное биение шейки муфты двигателя относительно шеек подшипника. Это важно, поскольку эксцентриковая шейка муфты может вызвать перемещение муфты, вибрацию и дополнительную нагрузку на соединение двигателя.

1. Поместите две готовые шейки подшипника на чистые V-образные блоки. V-образные блоки устанавливают опорную ось, используемую для проверки.
2. Установите циферблатный индикатор на цилиндрическую шейку муфты двигателя. Держите датчик примерно перпендикулярно измеряемой поверхности.
3. Применяйте предварительную нагрузку индикатора только в объеме, достаточном для поддержания непрерывного контакта.
4. Установите индикатор на ноль в удобном угловом положении.
5. Медленно поверните винтовой вал на один полный оборот, не прилагая осевой или боковой силы.
6. Запишите самые высокие и самые низкие показания.
7. Вычтите минимальное значение из максимального значения, чтобы получить общее радиальное биение.

Повторите тест, чтобы убедиться, что верхняя точка находится примерно в том же угловом положении. Если результат значительно меняется между вращениями, проверьте чистоту V-образных блоков, стабильность индикатора и метод ручного вращения.

Метод 2. Измерьте биение резьбовой части.

Резьба ШВП не обеспечивает простой непрерывной цилиндрической поверхности для прямого контакта с обычным плоским наконечником индикатора. Датчик, неосторожно помещенный в спиральную канавку, сместится в осевом направлении или упадет в канавку при вращении винта, создавая неверные показания.

Для формального контроля монтажной поверхности шейки подшипника опираются на V-образные блоки, а индикатор касается наружного диаметра шариковой гайки. Затем вал винта поворачивается на один оборот, при этом гайка не может вращаться. Гайка следует за резьбовой канавкой в ​​осевом направлении, а ее внешний диаметр действует как измерительная поверхность для оценки канавочной части относительно оси опоры.

Гайку необходимо поддерживать так, чтобы она могла перемещаться по мере необходимости, не подвергаясь воздействию боковых усилий. Не зажимайте гайку жестко в положении, которое увеличивает изгибающую нагрузку на винт.

Этот метод следует применять в соответствии с процедурой проверки производителя, поскольку конструкция гайки, предварительная нагрузка и схема измерения могут повлиять на результат. Для быстрой диагностики в мастерской измерение нескольких гладких эталонных диаметров или использование специального измерительного приспособления может быть более практичным, чем размещение стандартного датчика непосредственно на гребне резьбы.

Метод 3. Измерьте общее радиальное биение вдоль винта.

Общее радиальное биение проверяется в нескольких точках вдоль вала винта, а не только в одной точке. Это помогает определить, сконцентрировано ли отклонение вблизи обрабатываемого конца или изменяется по всей длине вала.

1. Готовые опорные шейки закрепите на клиновых блоках.
2. Выберите и отметьте несколько осевых положений измерения, включая места вблизи обоих концов и вокруг середины длины резьбы.
3. Поместите индикатор на первую действующую измерительную поверхность.
4. Поверните винт на один полный оборот и запишите общее показание индикатора.
5. Переместите индикатор в следующее осевое положение и повторите тест.
6. Запишите как значение биения, так и максимальную угловую точку в каждой позиции.

Вал с постепенным увеличением биения к середине может быть поврежден изгибом или недостаточной опорой. Высокое значение, ограниченное одной обработанной шейкой, скорее всего, связано с локальной ошибкой обработки или повреждением шейки.

Длинные и тонкие ШВП требуют особого ухода. Их собственный вес может привести к измеримому провисанию. Добавление промежуточной опоры может уменьшить провисание, но неправильно расположенная опора также может изогнуть вал вверх и скрыть реальное отклонение. Поэтому контрольная установка должна соответствовать длине, диаметру ШВП и применимому стандарту.

Метод 4. Измерение биения наружного диаметра шариковой гайки

В ходе этого испытания проверяется радиальное биение окружности гайки относительно оси вала винта. Это отличается от проверки резьбового вала относительно шеек подшипников.

Поддерживайте резьбовую часть вала винта на V-образных блоках рядом с гайкой. Расположите циферблатный индикатор напротив наружного диаметра гайки. Удерживая винтовой вал неподвижным, проверните гайку на один полный оборот. Разница между максимальным и минимальным показаниями индикатора и есть радиальное биение наружного диаметра гайки.

Эта проверка актуальна, когда наружный диаметр гайки используется в качестве ориентира при сборке. Для гайки, монтируемой преимущественно торцом фланца, биение фланца и точность установочной поверхности также необходимо оценивать отдельно.

Справочные значения биения прецизионных шарико-винтовых передач

Допустимое значение зависит от класса точности ШВП, диаметра вала, измеряемой характеристики и стандарта контроля. На следующих рисунках показано допустимое радиальное биение рифленой поверхности винта или поверхности крепления детали относительно оси опоры. Значения указаны в микрометрах.

Эти значения являются справочными пределами, взятыми из таблицы точности посадочной поверхности прецизионного шарико-винтового винта. Они не являются универсальными приемочными значениями для каждой прокатанной или шлифованной ШВП. Всегда проверяйте применимую спецификацию производителя, чертеж, класс точности и определение измерений.

О классе точности нельзя судить только по этой таблице биений. Точность хода шарико-винтовой передачи, отклонение хода, осевой зазор или предварительная нагрузка, точность монтажной поверхности и общее биение вала являются различными объектами проверки.

Распространенные ошибки измерения

Использование гребня резьбы в качестве обычного гладкого диаметра

Наконечник стандартного индикатора может перемещаться по спиральному профилю и давать показания, отражающие движение зонда в канавке, а не истинное радиальное биение. Используйте указанный метод проверки или подходящее приспособление.

Поддержка винта на шероховатых или необработанных поверхностях

Если контактные поверхности V-образных блоков не являются определенными шейками подшипника, результирующая ось может не соответствовать оси, используемой после установки.

Вращение винта, нажав его в сторону

Приложение боковой силы при повороте вала может приподнять его к одной стороне V-образного блока и изменить показания индикатора. Вращайте медленно с минимальным усилием.

Игнорирование провисания вала

Вес длинной ШВП может вызвать прогиб между опорами. Хотя постоянное вертикальное провисание не всегда проявляется в виде вращательного биения, изменения в контакте опоры, ориентации вала или промежуточной опорной силе могут исказить результаты измерений.

Сбивает с толку амплитуда индикатора с TIR

Если показатель перемещается от −0,006 мм до +0,008 мм, общее биение составит 0,014 мм, а не 0,008 мм. Всегда рассчитывайте разницу между максимальными и минимальными показаниями.

Измерение только одной позиции

Одно измерение вблизи центра не может показать, связана ли ошибка с одним концом вала, локальным повреждением участка или общим изгибом. Записывайте значения в нескольких определенных местах.

Как интерпретировать картину измерений

Если подтверждено чрезмерное биение, не пытайтесь немедленно выпрямить винт, применяя неконтролируемую силу. Прецизионные ШВП имеют закаленные дорожки качения, и неправильное выпрямление может привести к растрескиванию поверхности, местной деформации или изменению точности шага. Полную запись измерений следует сначала просмотреть изготовителю или квалифицированному специалисту по ремонту.

Гарантирует ли низкое биение хорошую точность ШВП?

Нет. Низкое радиальное биение подтверждает лишь измеренное геометрическое соотношение. Это не доказывает, что ШВП имеет требуемую точность шага, осевой зазор, предварительный натяг, допустимую нагрузку или качество поверхности.

ШВП может вращаться с малым радиальным биением, но при этом иметь чрезмерное отклонение шага. И наоборот, винт с приемлемой точностью шага может вибрировать на скорости, если шейка двигателя, опорные подшипники или установленная муфта имеют чрезмерное биение.

Для полной проверки следует учитывать радиальное биение вместе с:

• Точность упреждения и отклонение хода;
• Осевой зазор или преднатяг;
• Торцевое биение опоры;
• Фланец гайки и точность наружного диаметра;
• Прямолинейность вала и общее биение;
• Установленное соосность и рабочий крутящий момент.

Заключение

Чтобы правильно измерить радиальное биение ШВП, сначала определите, какая поверхность и базовая ось оцениваются. Для проверки конца вала и общего биения готовые шейки подшипников обычно опираются на чистые V-образные блоки. Циферблатный индикатор прикладывают к указанной поверхности, вал медленно вращают на один оборот и разницу между максимальным и минимальным показаниями записывают как TIR.

Измеряйте более чем одно осевое положение, контролируйте опору и провисание вала и не размещайте обычный датчик непосредственно в винтовой канавке без соответствующего метода. Самое главное, не рассматривайте биение, прямолинейность, точность шага и центровку машины как одни и те же измерения.

Узнайте больше опрямолинейность шарико-винтовой передачи и общее биениеили изучитеСерия шариковых винтов DLY.

← Вернуться назад на Блог DLY