I. Ydinsijoitus ja nimeäminen
Asettelu: Laippapohjainen, kaksimutterilla esijännitetty, korkean jäykkyyden/korkean tarkkuuden pallokierteistö. Ratkaisu on suunniteltu vaativiin käyttökohteisiin, joissa vaaditaan nollataakkaa, erittäin korkeaa jäykkyyttä, suurta kuormituskykyä ja pitkää käyttöikää.
Nimeämisen tulkinta:
- D: Kaksimutteri. Keskeinen ominaisuus, jossa kaksi mutteria yhdistetään esijännitysmenetelmällä.
- F: Laippa. Mutterissa on neliön tai ympyrän muotoinen laippa helppoa asennusta ja kiinnitystä varten.
- U: Edustaa yleensä "Ultra Precision" -tarkkuutta tai tiettyä korkean suorituskyvyn luokkaa. Viittaa joskus tietyyn esijännitysmenetelmään.
Ytimen arvo: Esijännitetty kaksimutterirakenne poistaa aktiivisesti aksiaalisen vapauden ja tarjoaa huomattavasti paremman jäykkyyden ja kuormituskyvyn verrattuna yksimutteripallokierteisiin.
II. Perusrakenne ja toimintaperiaate
Kaksipellin esijännitysrakenne (ydin):
- DFU koostuu kahdesta itsenäisestä pallokannasta. Esijännityselementti (esim. esijännitys väliinsijoituselementti, jousi tai kierteinen holkki) aiheuttaa vastakkaista aksiaalivoimaa niiden välille.
- Työskentelyperiaate: Esijännitys pakottaa kahden kantapään pallojuoret puristumaan vastakkaisiin kierteiden sivuihin ruuviakselissa. Riippumatta siitä, onko ruuvi kuormitettu eteen- vai taaksepäin, toisen kantapään pallot ovat aina kuormitettuna. Tämä poistaa täysin aksiaalivälit (saavuttaen nollatakuhalkon) ja merkittävästi lisää järjestelmän jäykkyyttä.
Esijännitysmenetelmät:
- Väliinsijoituksen esijännitys: Tarkkuusvälikappaleita eri paksuisina asennetaan kantojen väliin. Yksinkertainen rakenne, korkein jäykkyys, kiinteä esijännityksen arvo, mutta säätö on epäkäytännöllistä.
- Jousiesijännitys: Esijännitysvoima toteutetaan kiekkojousettien avulla. Kompensoi kulumista ja lämpölaajenemista, ylläpitäen vakiona esijännitystä, mutta jäykkyys on hieman alhaisempi kuin väliinsijoituksessa.
- Kierteinen esijännitys: Kahden mutterin suhteellinen asema säädään ja lukitaan kierteellä varustetun holkilla. Säädettävä, mutta jäykkyys riippuu lukitusvoimasta.
Liittimällinen mutteri:
- Sisältää kestävän, integroidun liittimän, joka tarjoaa laajan kiinnityspinnan. Se kiinnitetään työpöytään useilla ruuveilla, tarjoten erinomaisen yhteyden jäykkyyden ja helpon asennuksen.
Korkean tarkkuuden ruuviakseli:
- Valmistettu tarkkuushionnalla, saavuttaen yleensä korkeat kulkuakselin tarkkuusluokat kuten C7, C5 tai jopa C3. Sisältää parannetun materiaalin ja lämpökäsittelyn.
III. Ydinominaisuudet
- Nollataakka ja erittäin korkea paikannustarkkuus: Esijännitetyt kaksimutterit poistavat täysin aksiaalisen vapauden, saavuttaen todellisen "nollataakkaisen" siirron. Tämä on ratkaisevan tärkeää sovelluksissa, joissa vaaditaan erittäin suurta toistotarkkuutta, kaksisuuntaista paikannusta ja kääntöiskun puuttumista (esim. tarkkuusmittaus, litografialaitteet, suorituskykyiset työstökoneet).
- Erinomainen aksiaalijäykkyys: Kaksipisterakenne tarjoaa yli kaksinkertaisen aksiaalijäykkyyden verrattuna yksipistehihnaan. Vähäinen taipuma suurilla aksiaalikuormilla takaa liikkeen tarkkuuden ja stabiilisuuden raskasta leikkausta tai suuria kuormia käytettäessä.
- Suuri kuormitettavuus ja pitkä käyttöikä: Molemmat pisterenkkaat jakavat kuorman, mikä lisää kokonaisdynaamisia ja staattisia kuormitusarvoja. Esijännitys parantaa myös kuulan kuormituksen jakautumista, mikä edistää pidempää käyttöikää.
- Erinomainen liikkeen tasaisuus: Pelkän ilmarajan poistaminen mahdollistaa tasaisen, iskuttoman suunnanvaihdon ja eliminointi tarttuva-liukuvaa (nyrkkyliikettä) matalalla nopeudella toimittaessa, tarjoten huippuluokan liikeominaisuudet.
IV. Vertailu yksipisterullalaakereihin (esim. SFU)
| Ominaisuus |
DFU (kaksipisterulla, esijännitteinen tyyppi) |
Yksipisterulla (esim. SFU) |
| Aksiaalinen vapaussäiliö |
Nolla takaisinveto (eliminoitu esijännityksellä). |
Saattaa sisältää mikron-tason ilmaraon, tai rajallinen eliminointi sisäisellä yksipiste-esijännityksellä (suuremmilla kuulilla). |
| Aksiaali jäykkyys |
Erittäin korkea (2x tai enemmän). |
Korkea, mutta sillä on teoreettinen yläraja. |
| Kuormakapasiteetti |
Korkeampi (kuorma jaettu kahden mutterin kesken). |
Korkeana. |
| Liikeominaisuudet |
Samoilla eteen- ja taaksepäin, ei iskua vaihdettaessa, erinomainen sileys. |
Voi olla vaihtelualue käännössä, kevyt isku vaihtamisen aikana. |
| Rakenteellinen monimutkaisuus ja kustannukset |
Monimutkainen rakenne, korkeat kustannukset. |
Yksinkertainen rakenne, alhaisemmat kustannukset. |
| Soveltuvat tilanteet |
Ultratarkka, suuren jäykkyyden ja nollataakkausvaatimusten mukainen huippulaite. |
Suurin osa yleisistä teollisuuslaitteista, joissa vaaditaan korkeaa tarkkuutta ja nopeutta. |
| Kitka & Lämpötilannousu |
Esijännitys lisää kitkaa ja käyttölämpötilan nousua jossain määrin. |
Suhteellisen alhaisempi kitka ja lämpötilannousu. |
V. Tyypilliset käyttösovellukset
DFU-palloruuveja on suunniteltu erityisesti huippuluokan laitteisiin, joissa on äärimmäiset suorituskyvyn vaatimukset:
- Ultra-tarkat CNC-koneistimet: Syöttöakselit tarkkakoneistuskeskuksissa, kiinnityssorvineissa, ultra-tarkoissa sorvineissa.
- Semikonduktorimontointilaitteisto: Nanometrien tarkkuudella toimivat vaiheistut litografialaitteissa, kiekon tarkastuslaitteissa, piirisidottimissa.
- Tarkkuusmittauslaitteisto: Koordinointimittojen (CMM) keskeiset akselit, laserinterferometrit, näkömittausjärjestelmät.
- Korkean tason lisävalmistuslaitteet: Jauheen levitys- ja rakennuslieriöajot teollisissa metallipohjaisissa 3D-tulostimissa.
- Ilmailuteollisuuden valmistuslaitteet: Komposiittikuitujen asettelukoneet, tarkkuuden 5-akseliset konesolut.
- Tarkkuusoptiset ja sähköoptiset laitteet: Teleskoopin suuntausjärjestelmät, tarkkuusajat laserleikkaukseen/kaiverrukseen.
VI. Valinta- ja käyttöohjeet
- Tarpeellisuuden arviointi: Harkitse kaksipääruuviratkaisua vain, jos yksipääruuvi (edes sisäisellä esijännityksellä) ei täytä jäykkyyden, hupin tai käyttöiän vaatimuksia. Sen korkeampi hinta ja monimutkaisuus edellyttävät perusteellista oikeuttamista.
- Esijännitysmenetelmän valinta:
- Väliinsijoituksen esijännitys: Sopii vakaille kuormille, sovelluksille, joissa vaaditaan erittäin suurta jäykkyyttä, ja tilanteisiin, joissa esijännityksen muuttaminen ei ole toivottavaa (esim. raskas käyttöön tarkoitetut työstökoneet).
- Jousiesijännitys: Sopii monimutkaisiin olosuhteisiin, joissa esiintyy kulumista tai lämpölaajenemista ja jossa tarvitaan vakioitu esijännitys (esim. pitkäiskuiset, korkean tarkkuuden mittauslaitteet).
- Tarkkuusluokan yhdistäminen: Ruuviakselin on oltava C7-luokan tai korkeamman tarkkuusluokan, jotta se vastaa järjestelmän tavoitetarkkuutta.
- Järjestelmän lämmönhallinta: Kaksipellillinen esijännitys aiheuttaa suuremman kitkan ja mahdollisesti enemmän lämpöä. Suurilla nopeuksilla tai pitkien iskujen sovelluksissa tulisi harkita ruuvin jäähdytystä (esim. jäähdytysneste ontelon kautta kulkevassa ruuvissa) tai pakotettuja jäähdytysmenetelmiä.
- Ammattimainen asennus: Kahden pellin oikea esijännityksen säätö sekä ruuviakselin tarkka ajoitus vetomoottorin ja tuentalaakerien kanssa ovat kriittisiä asennuksen aikana.
DFU (ja vastaavat kaksipulttirakenteella esijännitetyt) kuularuuvi edustaa edistynyttä ratkaisua kuularuuviteknologiassa, jolla pyritään saavuttamaan "nollataakka" ja "ääririgiditeetti". Kaksipulttirakenteen ansiosta se uhraa hieman kustannustehokkuutta ja käyttötehokkuutta (lisääntynyt kitka) palkiten laadullisen hyppäyksen kaksisuuntaisessa asettamistarkkuudessa, järjestelmän jäykkyydessä ja kuormituskyvyssä. Se on yksi tehokkaimmista ja luotettavimmista ydinmekaanisista siirtokomponenteista, joita tarkkuuslaitteiden suunnittelijat voivat käyttää tiukkojen liikkeenohjauksen suoritusvaatimusten täyttämiseksi. DFU:n valinta tarkoittaa huippusuorituskyvyn vahvan ja luotettavan perustan luomista koneelle.
EN
