रैक और पिनियन ड्राइव में बैकलैश की गणना और न्यूनतम कैसे करें

सटीक स्वचालन के क्षेत्र में - चाहे वह बड़ी गैन्ट्री मिलिंग मशीनें हों, लेजर कटिंग मशीनें हों, या रोबोटों की सातवीं धुरी पर चलने वाली प्रणाली हो - सीएडी मॉडल में प्रतीत होने वाली सटीक रैखिक गति को अक्सर कार्यशाला स्थल पर कठोर व्यावहारिक चुनौतियों का सामना करना पड़ता है।

सबसे आम मुद्दा यह है:प्रतिक्रिया.

हालाँकि प्रतिक्रिया को अक्सर गुणवत्ता संबंधी मुद्दों के लिए जिम्मेदार ठहराया जाता हैगियरवास्तव में, गियर रैक सिस्टम में प्रतिक्रिया विनिर्माण सहनशीलता, असेंबली ज्यामितीय त्रुटियों और पर्यावरणीय भौतिक कारकों का एक व्यवस्थित परिणाम है।

बैकक्लीयरेंस से तात्पर्य मेशिंग गियर की दांतों की सतहों के बीच के अंतर से है। एक आदर्श स्थिति में, अंतर शून्य होना चाहिए, लेकिन चिकनाई वाली तेल फिल्म को समायोजित करने और थर्मल विस्तार के कारण होने वाले जाम को रोकने के लिए, एक निश्चित अंतर बनाए रखने की आवश्यकता है। इससे सटीक स्थिति निर्धारण में इन "आवश्यक अंतरालों" के "स्थिति निर्धारण त्रुटियाँ" बनने की समस्या भी उत्पन्न होती है।

इस समस्या को नियंत्रित और हल करने के लिए हमें सबसे पहले तीन स्रोत कारकों को समझने की जरूरत है।

दाँत की मोटाई का पतला होना:यह स्थिति संदर्भित करती है कि निर्माता ने बैकलैश भत्ता छोड़ने के लिए प्रसंस्करण के दौरान जानबूझकर दांतों को सैद्धांतिक दांत की मोटाई से थोड़ा पतला काट दिया है।

पिच और रनआउट त्रुटि:विनिर्माण कारकों के कारण, शीर्ष स्तर के गियर में भी पिच (एकल दांत पिच विचलन) और रेडियल रनआउट में माइक्रोमीटर स्तर का विचलन होता है।

केंद्र दूरी भिन्नता:यदि इंस्टॉलेशन त्रुटियों के कारण पिनियन (पिनियन) रैक से थोड़ा दूर है, तो बैकलैश तेजी से बढ़ जाएगा।

रैक और पिनियन ड्राइव में, केंद्र की दूरी में थोड़ा सा विचलन दबाव कोण द्वारा महत्वपूर्ण रूप से बढ़ाया जाता है और सीधे हानिकारक खोई गति में परिवर्तित हो जाता है।
गणना सूत्र इस प्रकार है:

बाएं से दाएं तीन पैरामीटर केंद्र दूरी त्रुटि (इकाई: मिमी), वास्तविक केंद्र दूरी और सैद्धांतिक मूल्य (इकाई: मिमी), और गियर दबाव कोण (आमतौर पर 20 डिग्री) के बीच विचलन के कारण अतिरिक्त सामान्य प्रतिक्रिया हैं।

मामले की गणना

मॉड्यूल: 2.0
दबाव कोण: 20 डिग्री
इंस्टालेशन त्रुटि: आपकी रेड्यूसर माउंटिंग प्लेट केवल +0.1मिमी ऑफसेट है।

सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर प्राप्त होता है:

गणना से पता चलता है कि मात्र 0.1 मिमी इंस्टॉलेशन ऑफसेट के परिणामस्वरूप लगभग 0.07 मिमी गति खो जाती है। यह मान गियर रैक के विनिर्माण बैकलैश के साथ मिलकर कुल सिस्टम बैकलैश का हिस्सा बन जाएगा। व्यावहारिक परिशुद्धता अनुप्रयोगों (जैसे कि लेजर कटिंग) में, ऐसी खोई हुई गति निम्न को जन्म दे सकती है:

• 1. गोल छेद अण्डाकार बनते जा रहे हैं,
• 2. नुकीले कोने, गोल किनारों को विकसित करना या ओवरकटिंग करना,
• 3.कटिंग पथ के आरंभ और समाप्ति बिंदु बंद न हो पाना।

भले ही आपके रैक की सटीकता बहुत अधिक हो, अगर यह असमान सतह पर तय किया गया है, तो यह रैक के पूर्ण प्रदर्शन का पूरी तरह से उपयोग नहीं कर सकता है।

रैक मूलतः एक पतला स्टील बार होता है। बोल्ट के साथ कसने पर, यह मशीन बिस्तर के आकार के अनुसार लोचदार विरूपण से गुजरेगा।

समस्या यह है कि यदि मशीन बेड की समतलता में कोई तरंग है, तो रैक की पिच लाइन भी तदनुसार उतार-चढ़ाव करेगी। इसके परिणामस्वरूप मेशिंग प्रक्रिया के दौरान "तंग बिंदु" (हस्तक्षेप/जैमिंग) और "ढीले बिंदु" (बढ़े हुए प्रतिक्रिया) होंगे।

डिबगिंग से उत्पन्न होने वाली समस्याएँ:"तंग बिंदु" पर जाम को रोकने के लिए, असेंबली कर्मियों को आमतौर पर केंद्र की दूरी बढ़ाने के लिए मजबूर किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप "ढीले बिंदु" पर अत्यधिक प्रतिक्रिया होती है।

For long-stroke axes (e.g., >2 मीटर), तापमान भिन्नता सटीकता को प्रभावित करने वाला एक छिपा हुआ कारक है। नीचे, हम इसके प्रभाव को दर्शाने के लिए एक उदाहरण गणना का उपयोग करते हैं।

रैखिक विस्तार का मानक सूत्र है:

पैरामीटर ब्रेकडाउन (बाएं से दाएं):

• लंबाई में बदलाव
• मूल लंबाई
• रैखिक तापीय विस्तार का गुणांक
• तापमान में बदलाव

उदाहरण गणना के लिए विशिष्ट पैरामीटर मान:

रैक की लंबाई: 3 मीटर
तापमान परिवर्तन: 10 डिग्री
स्टील के लिए रैखिक थर्मल विस्तार का गुणांक: लगभग 11.5 μm/(m·डिग्री)।

इन मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करने पर 0.345 मिमी का परिणाम प्राप्त होता है। इसका मतलब है कि आपका रैक भौतिक रूप से 0.345 मिमी लंबा हो गया है। यह संचयी पिच त्रुटि सर्वो मोटर के एनकोडर को यह संकेत दे सकती है कि मशीन स्थिति X पर है, जबकि रैक की वास्तविक भौतिक स्थिति 0.345 मिमी से विचलित हो गई है। उच्च परिशुद्धता अनुप्रयोगों के लिए, निरंतर तापमान नियंत्रण या एक रैखिक एनकोडर के साथ पूर्ण बंद लूप फीडबैक के उपयोग पर विचार करना आवश्यक है।

एक अनुभवी के रूप मेंकस्टम रैक निर्माता, हैनशेंग बैकलैश को खत्म करने या कम बैकलैश प्राप्त करने के लिए निम्नलिखित समाधान प्रदान करता है।

डबल गियर बैकलैश को खत्म करता है

यह योजना दो छोटे गियर का उपयोग करती है, एक मुख्य गियर द्वारा संचालित होता है और दूसरा स्प्रिंग्स, टॉर्क मोटर्स या समायोज्य तंत्र के माध्यम से रिवर्स प्रीलोड टॉर्क को लागू करता है, इस प्रकार आगे और पीछे दोनों दिशाओं में बैकलैश को समाप्त करता है। लेकिन लागत अधिक है और यांत्रिक संरचना जटिल है।

उच्च परिशुद्धता विनिर्माण

पारंपरिक गियर हॉबिंग स्तर (जैसे डीआईएन 9-10) से सटीक मिलिंग या पीसने के स्तर (जैसे डीआईएन 5-6) तक गियर रैक की सटीकता में सुधार करके, पिच और प्रोफ़ाइल त्रुटियों को मौलिक रूप से कम करना संभव है।

बैक गैप को क्यों कम किया जा सकता है? इसका कारण यह है कि अत्यधिक उच्च एकल दांत सटीकता इंजीनियरों को एक सख्त केंद्र दूरी निर्धारित करने की अनुमति देती है, जिससे उन्हें असेंबली के दौरान केंद्र की दूरी को एक सख्त सैद्धांतिक मूल्य पर सुरक्षित रूप से समायोजित करने में सक्षम बनाया जाता है, जिससे त्रुटि संचय के कारण हस्तक्षेप या जाम होने के जोखिमों की चिंता किए बिना छोटे मेशिंग बैकलैश प्राप्त होते हैं।

अग्रिम पठन

-------------------------गियर रैक के लिए सामग्री, मापांक और ताप उपचार जैसे विकल्प कैसे चुनें?

अपने अगले रैखिक गति डिज़ाइन को अंतिम रूप देने से पहले, इस चेकलिस्ट को पढ़ें

लोड की गणना करें

क्या आपने लोड के तहत दांतों के विक्षेपण को कम करने के लिए सही मॉड्यूल (एम) का चयन किया है?

सतह की समतलता की जाँच करें

क्या माउंटिंग सतह को रैक वर्ग के अनुकूल सहनशीलता के लिए तैयार किया गया है?

सही प्रक्रिया चुनें

क्या आप हॉब्ड (मानक) या मिल्ड (प्रिसिजन) रैक का उपयोग कर रहे हैं? (हमारे देखेंकस्टम गियर रैकविवरण के लिए क्षमताएं)।

पिनियन का मिलान करें

क्या आप रैक के बराबर या बेहतर परिशुद्धता के साथ पिनियन का उपयोग कर रहे हैं?

थर्मल मुआवजा

For strokes >2 मी, क्या आपने विस्तार का हिसाब दिया है?

क्या पेचदार रैक का बैकलैश सीधे रैक की तुलना में छोटा होता है?

कड़ाई से बोलते हुए, बैकलैश मुख्य रूप से दांत की मोटाई सहनशीलता और केंद्र की दूरी पर निर्भर करता है, और सीधे दांत प्रोफ़ाइल से संबंधित नहीं है। हालाँकि, पेचदार गियर का संपर्क अनुपात अधिक होता है। मेशिंग में कई गियर दांतों के शामिल होने के कारण, दांतों की सतहों के बीच त्रुटि औसत होती है। इसलिए, वास्तविक संचालन में, हेलिकल गियर रैक की चिकनाई सीधे दांतों की तुलना में बहुत अधिक होती है, जो बेहतर "स्पर्शीय सटीकता" देती है और उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त होती है।

क्या मैं छोटे गियर पर दबाव डालकर (केंद्र की दूरी कम करके) प्रतिक्रिया को बलपूर्वक समाप्त कर सकता हूँ?

जब तक आप DIN 5/6 ग्रेड प्रिसिजन ग्राइंडिंग रैक का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तब तक ऐसा करने की दृढ़ता से अनुशंसा नहीं की जाती है।

यदि रैक की सटीकता कम है (जैसे डीआईएन स्तर 9), तो टूथ पिच त्रुटि बड़ी है। जबरदस्ती दबाने से बड़ी त्रुटियों के साथ गियर खंडों में हस्तक्षेप (बाइंडिंग) हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप गंभीर कंपन, शोर, त्वरित गियर घिसाव और यहां तक ​​कि गियरबॉक्स बीयरिंग को भी नुकसान हो सकता है। केवल उच्च परिशुद्धता वाले रैक ही बिना रुके बेहद छोटी केंद्र दूरी तय करने की अनुमति देते हैं।

क्या स्नेहन का बैकलैश पर प्रभाव पड़ता है?

अच्छी चिकनाई से दांतों की सतहों के बीच एक माइक्रोमीटर आकार की तेल फिल्म बन जाएगी। यह तेल फिल्म न केवल घिसाव को कम करती है, बल्कि दिशा परिवर्तन के दौरान प्रभाव को बफर करते हुए कुछ हद तक कमजोर "भरने" की भूमिका भी निभाती है। हम सटीक अनुप्रयोगों में एक स्वचालित स्नेहन प्रणाली का उपयोग करने की सलाह देते हैं, जिसमें पॉलीयुरेथेन चिकनाई वाले गियर निरंतर तेल आपूर्ति प्रदान करते हैं।

व्यावहारिक उपयोग में DIN 6 और DIN 10 गियर रैक के बीच क्या अंतर है?

अंतर बहुत बड़ा है. डीआईएन क्लास 6 रैक की कुल पिच त्रुटि आमतौर पर 0.03 - 0.04 मिमी प्रति मीटर के भीतर नियंत्रित की जाती है; और DIN स्तर 10 0.15 मिमी या इससे भी अधिक तक पहुँच सकता है। सीएनसी मशीन टूल्स के लिए जिन्हें सटीक स्थिति की आवश्यकता होती है, डीआईएन 10 गियर रैक के परिणामस्वरूप गैर-रेखीय त्रुटियां हो सकती हैं जिनकी भरपाई नियंत्रण एल्गोरिदम के माध्यम से नहीं की जा सकती है।

आईएसओ 1328-1:2013

डीआईएन 3962 / डीआईएन 3967

बेलनाकार गियर दांत के लिए सहनशीलता; दाँत के निशान के विचलन के लिए सहनशीलता।

एजीएमए 2015-1-ए01

सटीकता वर्गीकरण प्रणाली - बेलनाकार गियर्स के लिए स्पर्शरेखा माप।