Okrúhle vodiace lišty VS štvorcové vodiace lišty pre CNC frézy

Súprava CNC lineárnych koľajníc

Lineárne vodiace koľajnice (súprava CNC lineárnych koľajníc) sa dodávajú v 2 typoch, okrúhle vodiace koľajnice a štvorcové vodiace koľajnice. Okrúhle vodiace lišty vznikli ako prvé, ale neposkytujú presnosť, ktorú ponúkajú štvorcové vodiace lišty. Avšak okrúhla vodiaca koľajnica je preferovanou vodiacou koľajnicou pre vertikálne pohyby s ťažkými nákladmi. Aplikácia určí, ktorý typ lineárnych vodiacich koľajníc sa má použiť. Kritériá výberu jedného pred druhým sa nelíšia od výberu iného CNC router komponent, špecifikovať dizajn, definovať ciele systému a pracovať z minulých úspechov a chýb. Ale každý, kto nemá skúsenosti, môže urobiť jednoduché chyby. Najlepším miestom, kde začať, je naučiť sa základné vlastnosti každého typu a osvojiť si tie, ktoré sú pre aplikáciu najrelevantnejšie.

Technológia okrúhlych vodiacich koľajníc bola za posledných 60 rokov zdokonaľovaná takmer k dokonalosti a štvorcových vodiacich koľajníc je ich okolo úctyhodných 35. Väčšina vlastných konštrukčných problémov je už dávno vyriešená a materiály sa dramaticky zlepšili. Väčšina problémov vzniká nesprávnym používaním a nesprávnou aplikáciou. A hlavné dôvody nesprávneho použitia často pochádzajú z osobnej zaujatosti alebo predsudkov, nesprávneho odhadu alebo estetického úsudku. To znamená, že relatívne malá lineárna profilová koľajnica môže dobre vyhovovať zaťaženiu, rýchlosti a všetkým ostatným požiadavkám. Ale keď je namontovaný na CNC router, náročné oko môže dospieť k záveru, že vyzerá slabý a rozhodne poddimenzovaný.

Jeden typ lineárneho vedenia s guľôčkovým puzdrom sa nemusí nevyhnutne používať jednoduchšie ako iný. Výber závisí výlučne od konkrétnej aplikácie. Vo všeobecnosti môže konkrétny komponent štvorcovej koľajnice stáť viac ako okrúhly, ale mali by sa riešiť aj iné požiadavky vrátane systémových nákladov. Tieto položky zahŕňajú minimálne náklady na prípravu lôžka CNC frézky alebo iného montážneho povrchu na umiestnenie koľajnicového systému, potrebnú presnosť polohovania a priestor dostupný pre subsystém lineárnych koľajníc.

Ale skôr, ako sa pustíte do ceruzky na papier alebo myšou na podložku, rozhodnite sa pre štvorcovú alebo okrúhlu koľajnicu. Keď sa zdá, že aplikácia môže ísť oboma smermi, spustite predbežné výpočty najdôležitejších vlastností a musíte sa uistiť, že nič neprehliadnete.

Okrúhle vodiace lišty

Pred príchodom štvorcových vodiacich koľajníc sa očakávalo, že okrúhle vodiace koľajnice uspokoja každú situáciu lineárneho riadenia pohybu. A dlhé roky to robili obdivuhodne. Ale keďže používatelia CNC frézovacích nástrojov požadovali užšie tolerancie pre určité úlohy, výrobcovia CNC fréz uprednostňovali klasickú metódu frézovania a škrabania. Okrúhle vodiace lišty sa používali pre periférne zariadenia, keď nespĺňali požiadavky na toleranciu.

To nespôsobilo, že okrúhle vodiace lišty sú menej hodnotné alebo zastarané. Ich výhody naďalej prevažujú nad nevýhodami. Okrúhle vodiace koľajnice sú vo všeobecnosti lacnejšie ako štvorcové vodiace koľajnice, ale to by nemalo byť primárnym kritériom pre žiadnu aplikáciu. Štvorcová koľajnica môže skutočne zlyhať, zatiaľ čo okrúhla koľajnica môže fungovať hladko a bezchybne. Napríklad okrúhle vodiace koľajnice sú vo väčšine prípadov zhovievavejšie k nesúosovosti, zlej rovnobežnosti a momentovému zaťaženiu. CNC stroje a umožňujú väčšiu variabilitu koľajníc h8 ako systémy so štvorcovými koľajnicami. Napriek tomu dokážu udržať priamosť pohybu 0.01 palca. na 10 stôp. Tiež malý valivý prvok má tendenciu robiť pohyb okrúhlej koľajnice hladší.

Na dosiahnutie tejto presnosti potrebujú podporu iba na koncoch, hoci mnohé sú podopreté v niekoľkých bodoch alebo po celej svojej dĺžke. To umožňuje koľajniciam bez problémov prechádzať cez medzery a bezpečne prechádzať z jednej podpery na druhú. Keď systém okrúhlych koľajníc vyžaduje iba zostavu hriadeľ-koľajnica (hriadeľ, koľajnica alebo hriadeľ a 2 bloky podopreté na koncoch so 4 podpernými blokmi), náklady na prípravu sú nižšie ako pri štvorcovej koľajnici. Vo všeobecnosti je inštalácia kruhových koľajníc relatívne jednoduchá a lacná. A servis a výmena uprednostňujú okrúhlu koľajnicu.

Štvorcové vodiace lišty (profilové vodiace lišty)

Štvorcové vodiace lišty boli pôvodne navrhnuté pre priemysel CNC frézovacích nástrojov. Nahradili integrované vozíky a dráhy, ktoré sú neoddeliteľnou súčasťou lôžka CNC frézy. Napriek tomu niektoré tradičné vozíky a spôsoby stále poskytujú vysokú presnosť v určitých situáciách.

Štvorcové vodiace koľajnice sú tuhšie a tuhšie, ale potrebujú priamu, súvislú podporu s prísnymi požiadavkami na rovinnosť a rovnobežnosť; nemôžu preklenúť medzery, ktoré môže okrúhla koľajnica. Keďže sú však výrobcovia CNC routerov zvyknutí na presnú prípravu lôžka, nie je to problém.

Hlavnou výhodou štvorcových vodiacich líšt je ich vysoká presnosť polohovania, obzvlášť užitočná pri frézovaní a brúsení. Držia od 0.0002 do 0.001 palca na dĺžke 10 stôp v porovnaní s 0.01 palca pre okrúhle vodiace koľajnice. Túto presnosť zvládajú aj pri momentovom zaťažení; jeden vozík a jedna koľajnica sú na to vhodnejšie ako kruhová koľajnica. A keďže štvorcová koľajnica zvláda vyššie zaťaženie s vysokou presnosťou, väčšina používateľov toleruje o niečo menšiu hladkosť ako ponúkajú okrúhle vodiace koľajnice.

Hoci jedna jednotka profilovej koľajnice zvládne momentové zaťaženie, nie vždy sa to odporúča. Na vyváženie nákladu alebo rozloženie hmotnosti by sa mali použiť 2 alebo viac jednotiek. Jedna štvorcová koľajnica sa však zmestí tam, kde by boli potrebné 2 okrúhle vodiace koľajnice. Profilové koľajnice sa tiež ľahšie používajú, pretože potrebujú jeden alebo 2 diely pre kompletný systém, koľajnicu a vozík, zatiaľ čo kruhová koľajnica obsahuje niekoľko ďalších častí.

Štvorcové vodiace lišty majú vyššiu nosnosť, ktorá je definovaná ako množstvo zaťaženia, ktoré jednotka prežije pri prejdení špecifikovanej vzdialenosti. Napríklad kapacita 20,000 100 N je založená na hodnote km. A opotrebenie je minimálne, pretože koľajnica nekĺže, ale má valivý kontakt. Životnosť štvorcovej koľajnice závisí predovšetkým od typu prostredia, v ktorom sa nachádza, od správneho mazania a údržby. Keď je všetko ostatné rovnaké, okrúhle vodiace lišty sú o niečo tolerantnejšie, pretože nie sú také tesné a nie sú také citlivé na malé odchýlky. Štvorcová koľajnica je citlivejšia na nečistoty a náraz, aj keď má vyššiu kapacitu a odolnosť voči nárazom, ktoré neovplyvňujú valivé teleso.

Vzhľadom na aspekt opotrebenia má okrúhla koľajnica tiež prirodzené schopnosti odstraňovať nečistoty. Koľajnice so štvorcovými koľajnicami sú skryté pred priamym prístupom, ale nemusia nevyhnutne zhadzovať úlomky. S kvapalinovou hnacou silou aplikovanou na koľajnicu sa okrúhla koľajnica správa lepšie ako štvorcová koľajnica, pretože štvorcová koľajnica by sa mohla na niektorých plochách klásť vytiahnuť, zatiaľ čo okrúhla koľajnica má menšiu tendenciu vyťahovať sa.

Pred spustením rozloženia komponentov CNC smerovača vyberte typ koľajnice, ktorú chcete použiť. Upevňovacie prípravky sa radikálne líšia medzi okrúhlymi a štvorcovými vodiacimi koľajnicami a oblasť, v ktorej sa pracuje, sa líši rovnako ako záťaž pre fyzickú veľkosť. Ak to neskôr nevyjde, prechod z jednej značky štvorcovej koľajnice na druhú je jednoduchší ako prechod zo štvorcovej na okrúhlu. Všetci výrobcovia sa riadia normami, ktoré umožňujú určitý stupeň zameniteľnosti v rámci typu.

K účinnosti je možné pristupovať z 2 uhlov. Jedna sa zaoberá koeficientom odporu trenia; menšie trenie znamená nižšiu vstupnú energiu. Brána okrúhlej koľajnice je o niečo nižšia a jej činnosť je plynulejšia ako pri profilovej koľajnici. Ale tí, ktorí používajú štvorcové vodiace koľajnice pravidelne, poskytujú dostatok energie na dostatočne dobrý pohon koľajníc. Niektorí zvažujú efektívnosť aj z hľadiska celkového obalu alebo veľkosti. Menšia profilová lišta ponúka menšie balenie pre vyššie zaťaženie.

Rázové zaťaženie, rovnako ako pri okamžitom nárazovom zaťažení, ovplyvňuje všetky ložiská. Štvorcové vodiace lišty znesú väčšiu záťaž ako malá jednotka, takže náraz je skôr sila nárazu. Ale vo všetkých prípadoch je koľajnica prispôsobená kapacite normálneho zaťaženia, nie nárazového zaťaženia. Nie je tam žiadny významný rozdiel, okrem toho, že v ťažkých strojoch je šok škodlivejší už len kvôli čistej hmote.

Štvorcové vodiace lišty sa dodávajú s niektorými kritickými environmentálnymi obmedzeniami, ktoré sa zvyčajne nachádzajú v príručke výrobcu alebo v sprievodcovi dizajnom. Žiaľ, dizajnéri nezohľadňujú faktory zníženia dostatočne často v počiatočných fázach návrhu okrúhlych alebo štvorcových vodiacich koľajníc. Napríklad štandardné hodnotenie pracovného cyklu v USA je 2 milióny palcov alebo 50 km a 100 km alebo 4 milióny palcov pre európsky trh. Normy často odporúčajú, aby sa systém koľajníc nepoužíval po 25 alebo viac 50% menovitého výkonu.

Je V Katalógu

Väčšina katalógov pre lineárne valčekové a guľôčkové vedenia obsahuje aplikačné a technické informácie pre dimenzovanie a inštaláciu. Tieto parametre sú potrebné na určenie menovitých dynamických zaťažení a momentov a statických zaťažovacích a momentových kapacít, ktoré zahŕňajú stúpanie, nakláňanie a vybočenie. Katalógy tiež obsahujú grafy a rovnice na určenie životnosti ložiska na základe dynamického zaťaženia a aplikovaného dynamického zaťaženia vstupných parametrov. Každé vedenie s lineárnym valčekom alebo guľôčkovým ložiskom má jedinečné špecifikácie pre rýchlosť, zrýchlenie, tolerancie, predpätie a teplotný rozsah.

Najkritickejším parametrom pre profilové vedenia je paralelnosť chodu, ktorá je v rozsahu niekoľkých mikrometrov. Ak ich nebudete pozorne dodržiavať, ložiská sa predčasne zaviažu alebo opotrebujú. Aby sa predišlo takýmto problémom, inštalačné príručky starostlivo pokrývajú tému prípravy montážneho povrchu, montážnych tolerancií a paralelnosti koľajníc. Inštalačné údaje tiež zahŕňajú vertikálne odsadenie koľajnice, vertikálne a bočné odsadenie vozíka, tolerancie montážnych otvorov, krútiaci moment skrutiek a tupé spoje.

Okrúhle lineárne guľôčkové ložiská vyžadujú rovnaké úvahy ako profilové koľajnice, plus niekoľko. Polárne grafy znázorňujú dynamickú nosnosť a grafy znázorňujú životnosť záťaže. Nízky koeficient trenia 0.001 a samonastavovacie špecifikácie dané okrúhlym vodiacim koľajniciam eliminujú potrebu faktorov zníženia, ktoré sa bežne priraďujú profilovým koľajniciam.

použitie

Zatiaľ čo štvorcové lineárne vodiace koľajnice kedysi stáli mnohonásobne viac ako okrúhla technológia kvôli rozsiahlym požiadavkám na brúsenie, ktoré sú súčasťou dizajnu, nové výrobné techniky a úspory z rozsahu povzbudili inžinierov, aby sa zaoberali používaním štvorcových vodiacich koľajníc v širšom aplikačnom priestore. Štvorcové lineárne vodiace koľajnice možno teraz nájsť v mnohých rovnakých aplikáciách, ktoré boli kedysi podporované iba okrúhlymi vodiacimi koľajnicami.

Väčšina aplikácií môže používať okrúhle alebo štvorcové vodiace lišty. Ale niektoré koľajnice sú nahradené iným typom, pretože prvý nefunguje. Tak to bolo v prípade nemocničného lôžka, kde dizajnér začal so štvorcovou koľajnicou pre axiálny pohyb. Ale zhromaždenie by zaviazalo; nemohol sa voľne pohybovať, pokiaľ sa upevňovacie skrutky neuvoľnili, aby umožnili nejaký točivý pohyb. Rám postele jednoducho nebol dostatočne pevný. Štvorcová koľajnica musela byť nahradená samonastavovacou kruhovou koľajnicou.

Ďalšou aplikáciou, ktorá trpela podobným problémom, bola štvorcová koľajnica namontovaná na plechovú základňu v predajnom automate. Koľajnica nefungovala, pretože plechové upevnenie nebolo dostatočne tuhé. Niekedy dizajnéri opakujú chyby, keď sa na ten istý problém pozerajú v inom svetle. Inžinier oboznámený s okrúhlymi vodiacimi koľajnicami môže mať tendenciu držať sa ich, bez ohľadu na potreby aplikácie vyššej presnosti. Ale väčšina aplikácií nepotrebuje presnosť štvorcových koľajníc. Mali by sa pozrieť na celkové náklady na systém, nielen na náklady na komponenty. A to znamená začlenenie požiadaviek na všetky periférne zariadenia a rozšírené problémy.

Graf zaťaženia/životnosti kruhovej koľajnice udáva medzné zaťaženie pre dané guľôčkové ložisko. Zadajte tabuľku s maximálnym zaťažením najviac zaťaženého ložiska a požadovanou životnosťou a nájdite, kde sa 2 čiary pretínajú. Oblasť cez alebo nad križovatkou a napravo od križovatky označuje najvhodnejšie ložiská.

Orientácia ložiska alebo smer aplikovaného zaťaženia určuje dynamickú únosnosť guľôčkového ložiska. Korekčný faktor sa zistí zo smeru aplikovaného zaťaženia vo vzťahu k orientácii stôp ložiskových guľôčok zobrazených v polárnom grafe. Na určenie nosnosti vynásobte korekčný faktor K dynamickou nosnosťou konkrétnej jednotky.

Štvorcové vodiace koľajnice môžu prekonať okrúhle vodiace koľajnice za špecifických okolností, ktoré vyžadujú vyššiu tuhosť a väčšiu kompaktnosť z hľadiska nosnosti v pomere k veľkosti. Vo všeobecnosti profilové vodiace lišty ponúkajú vyššiu nosnosť, presnosť a tuhosť a dlhšiu životnosť.

Štvorcové vodiace lišty musia mať extrémne paralelné povrchy, aby sa predišlo zadrhávaniu a nadmernému opotrebovaniu. Majú tendenciu preberať tvar montážneho povrchu, takže je potrebné prísne dodržiavať špecifikácie paralelizmu.

Okrúhle vodiace lišty VS štvorcové vodiace lišty na prvý pohľad