Estudo da precisão do posicionamento

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Leandro Terra Lancastre
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1 Causas de erro na precisão do posicionamento As causas de erros na precisão do posicionamento incluem a precisão do ângulo de avanço, a folga axial e a rigidez axial do sistema de parafusos de alimentação. Outros fatores importantes incluem o deslocamento térmico do calor e a mudança de orientação do sistema de guias durante o percurso. Estudo da precisão do ângulo de avanço É necessário selecionar a classe de precisão correta do fuso de esferas que satisfaça a precisão do posicionamento exigido para o fuso de esferas ( Tabela1 na ). A Tabela23 na A mostra exemplos de seleção de classes de precisão da aplicação. Estudo da folga axial Diagrama de seleção A folga axial não é um fator de precisão de posicionamento em uma alimentação unidirecional. No entanto, ela causará uma reação adversa quando a direção da alimentação for invertida, ou a carga axial for invertida. Selecione uma folga axial que satisfaça a reação adversa necessária na Tabela10 e na Tabela13 na. Fuso de esferas

2 Máquinas-ferramenta NC Aplicações Torno Centro de usinagem Furadeira Broca vertical Esmerilhadora de superfície Esmerilhadora cilíndrica Máquina de descargas elétricas Máquina de eletroerosão Máquinas para cortar arame Tabela23 Exemplos de seleção de classes de precisão por aplicação Eixo Graus de precisão C0 C1 C2 C3 C5 C7 C8 C10 X Z XY Z XY Z XY Z X Y Z X Z XY Z XY Z UV Prensa perfuradora XY Máquina de feixe de laser X Z Máquina de carpintaria Máquina para todas as finalidades; máquina dedicada Robô industrial Máquina de fabricação de semicondutores Coordenadas cartesianas Tipo vertical articulada Conjunto Outro Conjunto Outro Coordenadas cilíndricas Máquina de fotolitografi a Máquina de tratamento químico Máquina de colar arame Sonda Furadeira de placas de circuito impresso Inseridor de componente eletrônico Instrumento de medição 3D Máquina para processamento de imagem Máquina de moldagem à injeção Equipamento de escritório

3 Diagrama de seleção Estudo da folga axial do sistema de parafusos de alimentação Das rigidezes axiais do sistema de parafusos de alimentação, a rigidez axial do eixo parafuso varia de acordo com a posição do curso. Quando a rigidez axial é grande, essa mudança na rigidez axial do eixo parafuso afetará a precisão do posicionamento. Portanto, é necessário levar em consideração a rigidez do sistema de parafusos de alimentação ( a ). Exemplo: erro de posicionamento devido à rigidez axial do sistema de parafusos de alimentação durante uma transferência vertical L 1.000N Fuso de esferas 500N [Condições] Peso transferido: N; tabela de peso: 500 N Fuso de esferas usado: modelo BNF2512 2,5 (menor diâmetro da rosca do eixo parafuso d 1 = 21,9 mm) Comprimento do curso: 600 mm (L = 100 mm a 700 mm) Tipo de montagem do eixo parafuso: fi xo-apoiado Consideração A diferença da rigidez axial entre L = 100 mm e L = 700 mm aplicada somente na rigidez axial do eixo parafuso. Portanto, o erro de posicionamento devido à rigidez axial do sistema de parafusos de alimentação é igual à diferença no deslocamento axial do eixo parafuso entre L = 100 mm e L = 700 mm.

4 Rigidez axial do eixo parafuso (consulte a e a ) Ks = A E = 376,5 2, = 77, L 1000 L L π 2 π A = d1 = 21,9 2 = 376,5mm E = 2, N/mm 2 (1) Se L = 100 mm KS1 = (2) Se L = 700 mm KS2 = 77, = 776 N/ m , = 111 N/ m 700 Deslocamento axial devido à rigidez axial do eixo parafuso (1) Se L = 100 mm Fa δ1 = = = 1,9 m KS1 776 (2) Se L = 700 mm Fa δ2 = = = 13,5 m KS2 111 Erro de posicionamento devido à rigidez axial do sistema de parafusos de alimentação Precisão do posicionamento = 1 2 =1,9 13,5 = 11,6 m Portanto, o erro de posicionamento devido à rigidez axial do sistema de parafusos de alimentação é de 11,6 m.

5 Estudo do deslocamento térmico através da geração de calor Diagrama de seleção Se a temperatura do eixo parafuso for elevada durante a operação, o eixo parafuso será alongado em razão do calor, reduzindo precisão de posicionamento. A expansão e a contração do eixo parafuso são calculadas utilizando a equação (42) abaixo. Δ l = ρ Δt l 42 l : expansão/contração axial do eixo parafuso (mm) : coeficiente de expansão térmica ( / C) t : mudança de temperatura no eixo parafuso ( C) l : comprimento efetivo da rosca (mm) Assim, se a temperatura do eixo parafuso aumentar em 1 C, o eixo parafuso é alongado em 12 m por metro. Portanto, como o fuso de esferas percorre mais rápido, mais calor é gerado. Então, quando a temperatura aumenta, diminui a precisão do posicionamento. Consequentemente, se desejar a precisão máxima, é preciso tomar medidas para lidar com o aumento da temperatura. Medidas para lidar com o aumento de temperatura Minimize a geração de calor Minimize a pré-carga sobre o fuso de esferas e o mancal de apoio. Aumente o avanço do fuso de esferas e reduza a velocidade de rotação. Selecione um lubrificante correto. (consulte Acessórios para lubrifi cação em A.) Esfrie a circunferência do eixo parafuso com um lubrifi cante ou ar. Evite o efeito do aumento de temperatura através da geração de calor Defina um valor fixado negativo para a distância de percurso de referência do fuso de esferas. Geralmente, defi na um valor fi xado negativo para a distância de percurso de referência, supondo um aumento de temperatura de 2 C a 5 C de calor. ( 0,02 mm a 0,06 mm/m) Pré-carregue o eixo do parafuso com tensão. (Consulte a Fig.10 da estrutura na.) Fuso de esferas

6 Estudo da mudança de orientação durante o percurso A precisão do ângulo de avanço do fuso de esferas é igual à precisão do posicionamento do centro do eixo do fuso de esferas. Normalmente, o ponto onde a precisão de posicionamento mais alta é necessário muda de acordo com o centro do fuso de esferas e a direção vertical ou horizontal. Portanto, a mudança de orientação durante o percurso afeta a precisão do posicionamento. O maior fator de mudança de orientação que afeta a precisão do posicionamento é a afastamento (pitching), se a mudança ocorrer no centro do fuso de esferas e na direção vertical, e a guinada (yawing), se a mudança ocorrer na direção horizontal. Consequentemente, é necessário estudar a mudança de orientação (precisão no afastamento, na guinada etc.) durante o percurso em função da distância do centro do fuso de esferas até o local onde a precisão do posicionamento é necessária. O erro de posicionamento devido ao afastamento ou guinada é obtido através da equação (43) abaixo. A = l sinθ 43 A : precisão do posicionamento devido ao afastamento (ou guinada) (mm) l : distância vertical (ou horizontal) do centro do fuso de esferas (mm) (consulte a Fig.16 ) : afastamento (ou guinada) ( ) A l θ A θ l Fig.16

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