I. Kernpositie en Benaming
Positioneel: Een flensmontage, dubbele moer voorgespannen, hoge stijfheid/hoge precisie kogelomloopspindelset. Het is een oplossing ontworpen voor high-end toepassingen die geen speling verdragen, ultrahoge stijfheid, hoge belastbaarheid en lange levensduur vereisen.
Interpretatie van de benaming:
- D: Dubbele Moer. De kernfunctie, bestaande uit twee moeren gecombineerd via een voorspanmethode.
- F: Flens. De moer is uitgerust met een vierkante of ronde flens voor eenvoudige montage en bevestiging.
- U: Staat doorgaans voor "Ultra Precisie" of een specifieke hoge-prestatieklasse. Soms verwijst het naar een bepaalde voorspanmethode.
Kernwaarde: De voorgespannen dubbelmootstructuur elimineert actief axiale speling en biedt veel betere stijfheid en belastbaarheid in vergelijking met enkelmoot kogelomloopspindels.
II. Kernstructuur en werkbeginsel
Dubbele-moer voorbelastingstructuur (kern):
- De DFU bestaat uit twee onafhankelijke kogelmoffen. Een voorbelastingsregeling (bijvoorbeeld voorbelastingsafdichting, veer of schroefmof) zorgt voor een tegenovergestelde axiale kracht tussen beide moffen.
- Werkingsprincipe: De voorbelasting zorgt ervoor dat de kogelbanen van de twee moffen tegen overstaande flanken van de schroefdraad van de as drukken. Ongeacht of de schroef onder voorwaartse of achterwaartse belasting staat, de kogels van één moer staan altijd onder belasting. Dit elimineert volledig de axiale speling (waardoor er geen backlash is) en verhoogt de systeemstijfheid aanzienlijk.
Voorbelastingsmethoden:
- Afdichtingsvoorbelasting: Precisieafdichtingen van verschillende dikte worden tussen de moffen geplaatst. Eenvoudige structuur, hoogste stijfheid, vaste voorbelastingswaarde, maar aanpassing is onhandig.
- Veer voorbelasting: De voorbelastingskracht wordt opgebracht via schijfveren. Compenseert slijtage en thermische uitzetting, waardoor de voorbelasting constant blijft, maar de stijfheid is iets lager dan bij afdichtingsvoorbelasting.
- Gewindevoorspanning: De relatieve positie van de twee moeren wordt afgesteld en vergrendeld via een gewikkelde huls. Instelbaar, maar stijfheid is afhankelijk van de klemkracht.
Flensmoer:
- Bevat een robuuste, geïntegreerde flens die een groot bevestigingsoppervlak biedt. Het is met meerdere schroeven vastgemaakt aan de werktafel, wat uitstekende verbindingstrekstijfheid en eenvoudige installatie garandeert.
Hoge-nauwkeurigheidsschroefas:
- Vervaardigd met precisieslijpmethoden, meestal bereikt zij hoge nauwkeurigheidsklassen zoals C7, C5 of zelfs C3. Kenmerkt zich door superieur materiaal en warmtebehandeling.
III. Kernprestatievoordelen
- Geen speling en uiterst hoge positioneernauwkeurigheid: Het voorgespannen dubbelmoersysteem elimineert volledig de axiale speling, waardoor werkelijk 'geen speling' overbrenging wordt bereikt. Dit is cruciaal voor toepassingen die extreem hoge herhaalbaarheid, bidirectionele positionering en geen terugslag bij omkering vereisen (bijvoorbeeld precisiemeting, lithografiemachines, hoogwaardige gereedschapmachines).
- Uitzonderlijke axiale stijfheid: De dubbele-moerstructuur biedt meer dan tweemaal de axiale stijfheid van een enkele-moerschroefpaar. Minimale doorbuiging onder hoge axiale belastingen garandeert bewegingsnauwkeurigheid en stabiliteit tijdens zware snijprocessen of hoge belastingsomstandigheden.
- Hoge belastbaarheid en lange levensduur: De twee moeren delen de belasting, waardoor de dynamische en statische maximale belastingwaarden toenemen. Voorbelasting verbetert ook de belastingsverdeling op de kogels, wat bijdraagt aan een langere levensduur.
- Uitstekende bewegingsgelijkmatigheid: Het elimineren van speling zorgt voor een vlotte, schokvrije richtingsomkering en voorkomt 'stick-slip' (kruipen) tijdens laag-snelheidsbediening, waardoor superieure bewegingseigenschappen worden geboden.
IV. Vergelijking met enkel-moer kogelomloopspindels (bijv. SFU)
| Kenmerk |
DFU (Dubbele-moer voorbelaste type) |
Enkel-moer type (bijv. SFU) |
| Axiale speeling |
Geen speling (geëlimineerd via voorbelasting). |
Kan microniveau-speling hebben, of beperkte eliminatie via interne enkel-moer voorbelasting (oversized kogels). |
| Axiale stijfheid |
Extreem hoog (2x of meer). |
Hoog, maar heeft een theoretische bovengrens. |
| Laadcapaciteit |
Hoger (belasting wordt gedeeld door twee moeren). |
Hoog. |
| Bewegingskenmerken |
Identiek in voorwaartse/achterwaartse richting, geen schok tijdens omkering, uitstekende gladheid. |
Kan een omkeer-dode zone hebben, lichte schok tijdens omkering. |
| Structurele complexiteit en kosten |
Complexe structuur, hoge kosten. |
Eenvoudige structuur, lagere kosten. |
| Toepasselijke scenario's |
Geavanceerde apparatuur met uiterst hoge precisie, hoge stijfheid en nul-terugslag vereisten. |
De overgrote meerderheid van algemene industriële apparatuur die hoge precisie en hoge snelheid vereist. |
| Wrijving & Temperatuurstijging |
Voorspanning verhoogt wrijving en de stijging van de bedrijfstemperatuur in bepaalde mate. |
Relatief lagere wrijving en temperatuurstijging. |
V. Typische toepassingsgebieden
DFU kogelomloopspindels zijn speciaal ontworpen voor hoogwaardige apparatuur met extreme prestatie-eisen:
- Ultra-precisie CNC-machinegereedschappen: Voerassen voor precisiebewerkingscentra, malgraveermachines, ultra-precisiedraaibanken.
- Apparatuur voor halvegeleiderproductie: Nanometerpositioneringstages in lithografiemachines, waferinspectieapparatuur, die-bonders.
- Nauwkeurige meetinstrumenten: Kern aandrijfassen voor Coördinatenmeetmachines (CMM's), laserinterferometers, visiesystemen voor metingen.
- Hoogwaardige additieve productieapparatuur: Poederuitspreidings- en bouwcilinder-aandrijvingen in industriële metalen 3D-printers.
- Lucht- en ruimtevaartproductieapparatuur: Composite vezelplaatsingsmachines, hoogwaardige 5-assige bewerkingscentra.
- Precisie-optische en electro-optische apparatuur: Telescooprichtsystemen, precisie aandrijfassen voor lasersnij/graveermachines.
VI. Selectie- en gebruikrichtlijnen
- Noodzaakbeoordeling: Overweeg de dubbelmoersoplossing alleen wanneer een enkelmoerschroef (zelfs met interne voorspanning) niet voldoet aan de eisen voor stijfheid, speling of levensduur. De hogere kosten en complexiteit vereisen grondige onderbouwing.
- Selectie van voorspanmethode:
- Afdichtingsvoorbelasting: Geschikt voor stabiele belastingen, toepassingen met extreme stijfheidseisen en waar preloadverandering ongewenst is (bijvoorbeeld zware machinegereedschappen).
- Veer voorbelasting: Geschikt voor complexe omstandigheden met slijtage of thermische uitzetting waar constante preload nodig is (bijvoorbeeld langslagige, hoge-nauwkeurigheidsmeetapparatuur)
- Nauwkeurigheidsklasse Koppeling: De spindel moet worden geselecteerd met een nauwkeurigheidsklasse C7 of hoger, afgestemd op de doelnauwkeurigheid van het systeem.
- Thermisch Beheer van het Systeem: Dubbele-moer preload veroorzaakt hogere wrijving en mogelijk meer warmte. Voor toepassingen met hoge snelheid of lange slag, overweeg koeling van de spindel (bijvoorbeeld koelmiddel via een holle spindel) of gedwongen koelmaatregelen.
- Professionele installatie: Juiste preloadafstelling van de twee moeren en nauwkeurige uitlijning van de spindel met de aandrijfmotor en steunlagers zijn kritiek tijdens installatie.
De DFU (en soortgelijke dubbele moer voorbelaste) kogelomloopspindel vormt een geavanceerde oplossing binnen de kogelomloopspindeltechnologie voor het bereiken van "nul speling" en "extreme stijfheid". Door middel van zijn ingenieuze, maar complexe voorbelaste dubbele moerconstructie, brengt deze een zekere kosten- en operationele efficiëntieverlies (verhoogde wrijving) in het midden om zo een kwalitatieve sprong te maken op het gebied van bidirectionele positioneernauwkeurigheid, systeemstijfheid en belastbaarheid. Het is één van de krachtigste en betrouwbaarste kernmechanische transmissiecomponenten die beschikbaar zijn voor ontwerpers van precisieapparatuur die worden geconfronteerd met de strengste eisen op het gebied van bewegingsregeling. Kiezen voor DFU betekent een solide en betrouwbare basis leggen voor de topklasse prestaties van een machine.
EN
