Hvad er lineære guider vinkelret, og hvordan måler man det?

Lineær guideperpendicularitet beskriver, hvor tæt en styreakse, bevægelsesakse eller monteringsdatum danner et 90-graders forhold til en anden specificeret reference. Det kontrolleres oftest mellem X- og Y-bevægelsesakserne på en maskine, hvor det også kaldes aksefirkantethed eller ortogonalitet.

Vinkelrethed bør ikke forveksles med paralleliteten mellem to skinner installeret på samme akse. To skinner, der understøtter ét bevægeligt bord, er normalt beregnet til at være parallelle. To forskellige bevægelsesakser, såsom X og Y, er normalt beregnet til at være vinkelrette.

Hvis X- og Y-akserne ikke er firkantede, kan maskinen stadig bevæge sig jævnt, men den beordrede geometri kan blive forvrænget. Et programmeret kvadrat kan blive et parallelogram, og en cirkulær bane kan vise en retningsbestemt geometrisk fejl, selv når hver enkelt akse positionerer nøjagtigt langs sin egen vandring.

Hvad vinkelret refererer til

Begrebet kan beskrive flere forskellige forhold. Tegningen, inspektionsplanen eller maskinspecifikationen skal identificere nøjagtigt, hvilken linje, plan eller bevægelsesakse, der styres.

Disse forhold kræver forskellige måleopsætninger. Et resultat er ufuldstændigt, medmindre det kontrollerede træk, referencedatum, måleretning og vurderet længde er angivet.

Vinkelrette vs Parallelisme

Parallelisme og vinkelrethed er relaterede tilpasningskontroller, men de løser forskellige problemer.

Før kontrol af XY-vinkelrethed, skal hver akse allerede have acceptabel rethed, og parallelle skinner inden for hver akse skal allerede være justeret. Ellers kan vinkelrethedsaflæsningen omfatte fejl fra flere forskellige kilder.

For måling af skinner installeret i samme retning, sehvordan man måler lineær guide parallelitet.

Hvordan vinkelret fejl påvirker bevægelse

Effekten afhænger af, hvilket forhold der er forkert.

Når X- og Y-bevægelsesakserne ikke er kvadratiske:

• En kvadratisk sti kan blive et parallelogram.
• En cirkulær interpolationstest kan vise en geometrisk forvrængning.
• Funktioner bearbejdet fra forskellige akseretninger mødes muligvis ikke i den tilsigtede vinkel.
• Inspektionsresultater kan variere afhængigt af måleretningen.

Når skinnemonteringshenføringspunkterne ikke er vinkelrette eller korrekt placeret:

• Skinnen sidder muligvis ikke helt mod begge referenceflader.
• Tilspændingsbolte kan forvrænge skinnen eller trække den væk fra det tilsigtede datum.
• Den bevægelige plade kan indføre yderligere momentbelastning i vognene.
• Den endelige akseretning kan afvige fra maskintegningen.

En XY-firkantet fejl gør ikke nødvendigvis slæden vanskelig at flytte, fordi hver akse stadig kan være indvendigt lige og parallel. Omvendt er en bindingsvogn mere almindeligt forbundet med skinneparallelisme, monterings-højdevariation, forurening eller pladeforvrængning end med 90-graders forholdet mellem separate akser.

Definer først målingen

Før du vælger et instrument, skal du definere følgende oplysninger:

• Hvilken akse, skinnesideflade eller monteringsplan er den kontrollerede funktion?
• Hvilken akse eller overflade er referencedatumet?
• Er kravet om komponentgeometri eller faktisk vognbevægelse?
• Over hvilken målelængde vurderes resultatet?
• Skal resultatet angives i mm, mm/m, mikrometer eller vinkelenheder?
• Hvilke temperatur- og maskinbelastningsbetingelser gælder?

Måling af de bearbejdede monteringskanter beviser ikke automatisk, at de endelige bevægelsesakser er vinkelrette. Skinnesæder, bolttilspænding, vognvariation, borddeformation og monteringsjustering kan ændre den færdige bevægelsesgeometri.

Metode 1: Firkant- og skiveindikator

En kalibreret præcisions firkant- og måleurtestindikator giver en praktisk metode til at kontrollere kvadratiskheden af ​​to relativt korte maskinakser. Firkanten skal have tilstrækkelig nøjagtighed til den krævede maskintolerance.

Grundlæggende procedure for et XY-stadium:

1. Rengør bordet, firkantet og indikatorens kontaktflader. Fjern spåner, grater og smøremiddelrester, der kan vippe firkanten.
2. Etabler X--aksen som referencebevægelsesretningen.
3. Placer præcisionsfirkanten på maskinbordet, og juster en arbejdsflade parallelt med X--aksens vandring.
4. Monter måleuret på Y-aksens bevægelige element, så sonden kommer i kontakt med firkantens vinkelrette arbejdsflade.
5. Flyt Y--aksen gennem den definerede inspektionslængde, mens du registrerer indikatorværdierne.
6. Gentag målingen for at kontrollere repeterbarheden, og vend eller flyt derefter firkanten, hvor det er relevant, for at identificere firkant- eller opsætningsfejl.

Indikatorvariationen repræsenterer den laterale afvigelse over den målte Y--aksevandring, efter at kvadratet er blevet korrekt justeret til X--aksereferencen. Firkanten må ikke bevæge sig, mens aksen krydses.

Metode 2: Optisk måling

Maskiner med længere vandring og højere-nøjagtighed kan kræve en autokollimator, laserinterferometer med passende vinkel- eller rethedsoptik eller en lasertracker. En grundlæggende laserpointer eller linjelaser er ikke tilstrækkelig til sporbar høj-præcisions vinkelret måling.

En typisk optisk proces omfatter:

1. Etabler retningen eller vinkeladfærden for den første bevægelsesakse.
2. Mål retningen af ​​den anden akse i det samme koordinatsystem.
3. Beregn vinkelforholdet mellem de to tilpassede bevægelsesretninger.
4. Gentag kørslerne i begge køreretninger for at evaluere repeterbarhed og vendingseffekter.
5. Anvend instrumentproducentens miljø- og kompensationsprocedurer.

Optiske metoder reducerer afhængigheden af ​​en kort fysisk firkant og er nyttige til lange maskinakser. Deres nøjagtighed afhænger stadig af instrumentopsætning, lufttemperatur, termiske gradienter, vibrationer og korrekt fortolkning af de målte aksevektorer.

Metode 3: CMM eller Laser Tracker

En koordinatmålemaskine eller lasertracker kan evaluere vinkelrethed ved at måle punkter langs to referencetræk eller bevægelsesbaner og tilpasse en linje eller et plan til hvert datasæt.

Den generelle procedure er:

1. Definer maskinens koordinatsystem og de nødvendige henføringspunkter.
2. Saml tilstrækkeligt fordelte punkter langs den første akse, skinnedatum eller monteringsfunktion.
3. Saml point langs den anden kontrollerede funktion.
4. Monter de nødvendige linjer eller planer ved hjælp af den aftalte evalueringsmetode.
5. Beregn vinkelforholdet eller vinkelrethedsafvigelsen mellem dem.

Den nødvendige punktmængde afhænger af træklængde, geometri, måleusikkerhed og inspektionsstandarden. Et fast antal såsom 20 eller 30 point bør ikke anvendes på hver maskine.

CMM-inspektion er især nyttig til at kontrollere bearbejdede baser, borde og lokalisering af skuldre før guideinstallation. For faktisk bevægelse-aksevinkelret skal måleopsætningen fange vogn- eller bordbevægelse i stedet for kun den statiske skinnegeometri.

Sådan beregnes fejlen

For en kvadratisk-og-indikatormåling kan en forenklet vinkelrethedsafvigelse udtrykkes som:

Når resultatet er normaliseret til en meter:

For små vinkelfejl kan vinklen tilnærmes ud fra forholdet mellem afvigelsen og målelængden:

For eksempel, hvis indikatoren ændres med 0,012 mm over en verificeret vandring på 600 mm:

Dette er et rapporteringseksempel, ikke en universel accepttolerance. Den tilladte værdi skal komme fra maskinens design, tegning, proceskapacitet eller gældende inspektionsstandard.

Ingen universel tolerance

Der er ingen enkelt vinkelrethedstolerance, der er egnet til ethvert lineært styresystem. En pakkeoverførselsakse, CNC-bearbejdningscenter og koordinatmåletrin har meget forskellige geometriske krav.

Den tilladte fejl afhænger af:

• Akselængde
• Nødvendig del- eller positioneringsnøjagtighed
• Afstand mellem guide og arbejdspunkt
• Maskinstruktur og termisk adfærd
• Vejledningsnøjagtighed og forspænding
• Måleusikkerhed
• Tilgængelighed af controller-kompensation

En tolerance skal altid angive dens vurderede længde. En afvigelse på 0,01 mm over 100 mm svarer ikke til 0,01 mm over 1.000 mm.

Almindelige målefejl

Brug af en ubekræftet firkant

Hvis kvadratfejlen er tæt på maskintolerancen, kan resultatet ikke pålideligt skelne maskinfejl fra reference-værktøjsfejl. Brug en kalibreret firkant med passende usikkerhed.

Det lykkedes ikke at justere firkanten til hovedaksen

En præcisionsfirkant placeret på bordet justeres ikke automatisk efter X-aksens bevægelse. En flade skal først indstilles parallelt med den valgte hovedakse, før den vinkelrette flade bruges til at inspicere Y.

Måling før parallellisme er korrekt

Hvis to skinner inden for en akse ikke er parallelle, kan det bevægelige bord krøje eller binde sig under kørsel. Den resulterende indikatorændring kan forveksles med vinkelrethedsfejl.

Ignorerer indikator cosinusfejl

Sonden skal kontakte referencefladen i den korrekte vinkel og forblive inden for det tilsigtede måleområde. En skrå indikatorstamme eller skiftende kontaktvinkel introducerer yderligere fejl.

Måling under temperaturændring

Maskinrammer, firkanter, skinner og måleinstrumenter udvider sig med temperaturen. Lad udstyret stabilisere sig og undgå direkte sollys, skiftende kølevæsketemperatur og lokale varmekilder under præcisionsinspektion.

Sådan korrigeres vinkelret

Korrektionsmetoden afhænger af, om fejlen stammer fra monteringsfoden, skinneposition, bevægelige struktur eller maskinkalibrering.

1. Bekræft masteraksen.Bekræft dens rethed og indvendige skinneparallelitet, før du bruger den som reference.
2. Undersøg monteringsoverfladerne.Fjern grater, buler, snavs og hævet materiale omkring boltehullerne.
3. Løsn kun den justerbare akse.Hold den etablerede hovedakse fast, medmindre inspektion viser, at den også er forkert.
4. Juster mod den korrekte reference.Brug en bearbejdet skulder, præcisionsfirkant, jig eller målefeedback til at placere aksen.
5. Stram gradvist.Følg den specificerede boltrækkefølge og drejningsmoment, mens du kontrollerer, at aksen ikke forskydes.
6. Tjek hele rejsen igen.Mål i begge køreretninger og gentag efter at alle skinner, vogne og plader er strammet helt.

Shims må kun anvendes, hvor maskinkonstruktionen og korrektionsretningen tillader det. Tilfældig shimming kan forbedre én aflæsning og samtidig skabe montering-ansigtsforvrængning, rulle- eller højdefejl andre steder.

Hvis den nødvendige justering overstiger det tilgængelige samlingsområde, kan monteringsskulderen eller -bunden muligvis kræve ombearbejdning-. Controllerkompensation kan reducere visse geometriske fejl i kommanderet bevægelse, men den korrigerer ikke mekanisk binding, dårlige skinnesæder eller for stor intern vognbelastning.

Anbefalet inspektionsrækkefølge

En logisk inspektionssekvens forhindrer, at en justeringsfejl forveksles med en anden:

1. Montering af-overfladen er flad og ren
2. Hovedskinne ligehed
3. Parallelisme af skinner inden for hver akse
4. Vognbevægelse og løbemodstand
5. Vinkelrette mellem forskellige bevægelsesakser
6. Gennemfør maskinpositionerings- og interpolationstests

For monterings-overfladeinspektion, selineær guide montering-overfladeplanhed. Se den komplette samlingssekvenshvordan man installerer lineære bevægelsesguider.

Konklusion

Lineær guideperpendicularitet beskriver normalt 90-gradersforholdet mellem to bevægelsesakser eller mellem en guideretning og et specificeret maskindatum. Det adskiller sig fra skinneparallelisme, stiligehed og monteringsfladeplanhed.

Et præcisionsfirkant og en indikator kan give en praktisk værkstedsinspektion, mens optisk udstyr, CMM'er og lasertrackere er mere velegnede til lange rejser eller systemer med højere-nøjagtighed. Uanset metoden skal datum, inspektionslængde, instrumentusikkerhed og måleobjekt være klart defineret.

DLY leverer HD kugle-type, ED lav-profil, MD miniature og RD rulle-typelineære føringsvejemed H- og P-nøjagtighedsmuligheder. Maskinens endelige vinkelrethed afhænger af både guidenøjagtighed og montering, justering og verifikation af det komplette bevægelsessystem.

← Tilbage til DLY Blog