Přesnost šroubu a matice
Napsal: 20. 2. 2014, 3:15
Před tím než investuji do šroubu bych si chtěl ověřit, zda to pro mé potřeby nejsou vyhozené za peníze kuličkový šroub s předepjatou maticí a nestačilo by bohatě jiné levnější řešení. V extrémním případě třeba trapez. Nehledám úsporu za každou cenu, ale rád rozumím tomu, proč připlácím za „to nejlepší“.
Abych byl schopen hodnotit vliv „šroubu a matice“ a diskuse se nerozjela příliš doširoka, budu pro zjednodušení předpokládat, že:
1. tuhost celého stroje bude ideální ,tj. ani se nehne
2. lineární vedení bude udělané na hobby účel „precizně“
Budu uvažovat statický šroub (tj. šroub nerotuje) a poháněnou rotační matici. Stoupání 5mm a cca 2000 otáček /min. Délka sroubu 1400 mm.
Celkovou (ne)přesnost bych rád dosahoval 0,1mm na 1m a životnost mne asi moc netrápí, protože chci obrábět maximálně 10 hodin týdne (narazove) pouze dřevo, uměle dřevo, balsu apod.
Výslednou nepřesnost danou šroubem a matici chápu jako součet (vektorový) následujících chyb:
1. změny způsobené tepelnou roztažností
2. chyba stoupání šroubu (pitch accuracy) - tj. jak presne jsou závity "sebe"
3. vůle v matici (backlash) - tj, jak moc se matice pohne na sroubu při tlaku na ni vyvijene tam a zpet, když se nepretoci ani o kousek.
4. vůle v uložení šroubu – tj. zda mám šroub uloženy bez vůle. U pevně uloženého sroubu (při použití poháněné matice) předpokládám, že tuto vůli jsem schopen eliminovat na nulu
5. vůle v domečku pro rotační matici - tj. jak moc "se hybe" matice v domečku s ložisky
Co me zajímá:
1. Hraje roli ještě nějaká jiná vůle související se šroubem, matkou a jejich uložením, která mi je ukryta a chybí mi v popisu výše?
2. Tepelná roztažnost (alespoň pro mne překvapivě) hraje snad nejvýznamnější roli v celkové nepřesnosti. S ohledem na to, že plánuji CNC provozovat v rozsahu teplot 12-25 stupňů Celsia (rozdíl teplot v dílně léto versus zima), tak tak při rozdílu teplot 13 K dojde ke změně délky o 0,234 mm (změna délky = delka sroubu X rozdil tepolot X koeficinet teplotni roztaznosti = 1.5x13x12x10-6) ), tak jen teplotní roztažnost mi dělá v požadované přesnosti čáru přes rozpočet. Nedělám chybu někde ve výpočtu nebo se dá v LinuXCNC nebo Machu vliv teploty kompenzovat? Napadá mne, že bych dle teploty nastavoval stoupání šroubu ne 5, ale 5,0000….1.
Nebo se v přesné výrobě udržuje v dílnách definovaná teplota, rosný bod a kdoví co ještě ?
3. V machu apod je možnost kompenzovat backlash. Jak moc se na toto dá spoléhat? Je mi jasne, že ideální je vse řešit HW a SW je jen berlička, ale nemám žádnou zkušenost, tak se ptám, co se tím dá prakticky zachránit a co už ne.
Díky za nasměrování
Abych byl schopen hodnotit vliv „šroubu a matice“ a diskuse se nerozjela příliš doširoka, budu pro zjednodušení předpokládat, že:
1. tuhost celého stroje bude ideální ,tj. ani se nehne

2. lineární vedení bude udělané na hobby účel „precizně“
Budu uvažovat statický šroub (tj. šroub nerotuje) a poháněnou rotační matici. Stoupání 5mm a cca 2000 otáček /min. Délka sroubu 1400 mm.
Celkovou (ne)přesnost bych rád dosahoval 0,1mm na 1m a životnost mne asi moc netrápí, protože chci obrábět maximálně 10 hodin týdne (narazove) pouze dřevo, uměle dřevo, balsu apod.
Výslednou nepřesnost danou šroubem a matici chápu jako součet (vektorový) následujících chyb:
1. změny způsobené tepelnou roztažností
2. chyba stoupání šroubu (pitch accuracy) - tj. jak presne jsou závity "sebe"
3. vůle v matici (backlash) - tj, jak moc se matice pohne na sroubu při tlaku na ni vyvijene tam a zpet, když se nepretoci ani o kousek.
4. vůle v uložení šroubu – tj. zda mám šroub uloženy bez vůle. U pevně uloženého sroubu (při použití poháněné matice) předpokládám, že tuto vůli jsem schopen eliminovat na nulu
5. vůle v domečku pro rotační matici - tj. jak moc "se hybe" matice v domečku s ložisky
Co me zajímá:
1. Hraje roli ještě nějaká jiná vůle související se šroubem, matkou a jejich uložením, která mi je ukryta a chybí mi v popisu výše?
2. Tepelná roztažnost (alespoň pro mne překvapivě) hraje snad nejvýznamnější roli v celkové nepřesnosti. S ohledem na to, že plánuji CNC provozovat v rozsahu teplot 12-25 stupňů Celsia (rozdíl teplot v dílně léto versus zima), tak tak při rozdílu teplot 13 K dojde ke změně délky o 0,234 mm (změna délky = delka sroubu X rozdil tepolot X koeficinet teplotni roztaznosti = 1.5x13x12x10-6) ), tak jen teplotní roztažnost mi dělá v požadované přesnosti čáru přes rozpočet. Nedělám chybu někde ve výpočtu nebo se dá v LinuXCNC nebo Machu vliv teploty kompenzovat? Napadá mne, že bych dle teploty nastavoval stoupání šroubu ne 5, ale 5,0000….1.
Nebo se v přesné výrobě udržuje v dílnách definovaná teplota, rosný bod a kdoví co ještě ?
3. V machu apod je možnost kompenzovat backlash. Jak moc se na toto dá spoléhat? Je mi jasne, že ideální je vse řešit HW a SW je jen berlička, ale nemám žádnou zkušenost, tak se ptám, co se tím dá prakticky zachránit a co už ne.
Díky za nasměrování