8 (383) 362-15-95
info@inautomatic.ru
Станционная, д.2а, оф.17

Выбираем направляющие для станков с ЧПУ

Выбираем направляющие для станков с ЧПУ

На сегодняшний день производители станков с ЧПУ при конструировании оборудования используют направляющие разных видов. Их большое количество существенно облегчает работу по проектированию автоматизированной промышленной техники. Ниже приводится информация об основных типах направляющих, которые активно используются машиностроителями по всему миру.

Полированные валы

Направляющие данного вида являются наиболее распространёнными и недорогими. Они доступны для покупателей с любыми бюджетами. Отличаются простотой монтажа на станке. Материалом изготовления в большинстве случаев являются высоколегированные стали, в основном, конструкционные подшипниковые.

В процессе изготовления полированные валы закаливаются индукционным методом. Благодаря этому обеспечиваются высокая износостойкость и длительный ресурс направляющих, а также их безотказная работа даже в напряжённых режимах. В конце процесса изготовления валы шлифуются и полируются, получая просто идеально гладкую поверхность. Это обеспечивает минимизацию сил трения, и компоненты станка движутся по этим направляющим практически без сопротивления.

Валы закрепляются в 2 точках - на концах. Благодаря этому их монтаж прост и интуитивно понятен. В целях недобросовестной экономии некоторые производители изготавливают эти направляющие из недорогих сортов мягких сталей. Поскольку далеко не каждый покупатель проверяет при покупке твёрдость изделий, такой подход процветает, и риск приобретения некачественных полированных довольно высок.

Наша компания сотрудничает только с серьёзными поставщиками, и при обращении к нам вы можете быть уверены в качестве поставляемых нами полированных валов.

Однако полированным валам присущи и недостатки, в число которых входят следующие.

  1. Вал не закрепляется на станине.

Направляющие крепятся только на концах, что облегчает их монтаж. Однако в этом случае валы не связаны с рабочей поверхностью стола. В то же время специфика портальных станков требует обеспечения наличия жёсткой механической связи между направляющими и поверхностью стола. Её наличие позволяет соблюдать заданную точность обработки заготовок и уменьшать погрешности. В частности, можно привести такой пример. Если рабочий стол искривился, и его рабочую поверхность, как говорят, «поведёт винтом», то валы повторят эти изгибы и компенсируют погрешность целиком или хотя бы какую-то её часть.

  1. Вал большой длины провисает.

Закрепление этих направляющих всего в 2 точках приводит к тому, что на большой длине они провисают. Из-за этого эффекта в станках не используются валы длиной свыше 1 метра. Наряду с этим чрезвычайно важным является соотношение главных геометрических параметров - диаметра и длины вала. Значение отношения диаметра к длине должно находиться в интервале от 0,06 до 0,1(min0.05). Более точно необходимые значения диаметра и длины вала получают при САПР-моделировании нагрузок, прикладываемых к направляющим.

Важными компонентами, определяющими правильность функционирования системы автоматизации, являются линейные подшипники, используемые совместно с полированными валами. В настоящее время выпускается несколько типов этих подшипников.

Шариковая втулка

Особенностями линейных подшипников качения, отличающими их от кареток рельсовых направляющих, являются наличие увеличенных люфтов и пониженные нагрузочные характеристики. Наряду с этим защиту от поворота каретки обеспечивает использование двух направляющих валов на одной оси. К недостаткам линейных подшипников качения можно отнести следующие.

  1. Малая грузоподъёмность.
  2. Наличие люфтов.
  3. Небольшой ресурс. Шарики в линейных подшипниках соприкасаются с валом в одной точке. Это увеличивает давление на них, что приводит к прокатке шариками канавки на валу. Такой вал использовать нельзя, он должен быть заменён новым.
  4. Высокая чувствительность к пылевым и стружечным загрязнениям, скапливающимся на поверхности вала.

Линейный подшипник скольжения

Данные втулки изготавливаются из материалов, обеспечивающих невысокое трение скольжения. Такими материалами являются латунь, бронза, капролон и подобные им. При точном выдерживании допусков бронзовый или латунный подшипник скольжения по показателям грузоподъёмности и точности ничем не отличается от подшипника качения. Достоинством этих компонентов является переносимость стружечных и пылевых загрязнений, скапливающихся на валу. При этом необходимо заранее продумать возможность приобретения необходимого материала для подшипника и обработки его с требуемым качеством. Следует также помнить, что эти подшипники нуждаются в периодической подгонке с целью устранения люфтов. Величина подгонки зависит от степени износа. В силу доступности и унифицированности (взаимозаменяемости) шариковые втулки являются предпочтительным вариантом для тех, кто только пробует себя в станкостроении.

Шлицевой вал (Ball spline)

На поверхности такого вала располагаются специальные дорожки, по которым катятся шарики втулки. В сравнении с обычными направляющими они обладают повышенной износостойкостью и жёсткостью. Кроме того, они способны воспринимать крутящие нагрузки от втулки. Благодаря простоте монтажа валов, износостойкости профильных рельсов и возможности создания натяга данные валы активно применяются в тех случаях, когда необходимо монтировать направляющие только на концевых участках. Однако их значительно более высокая цена в сравнении с полированными валами делает их менее доступными для конструирования обычного станочного оборудования.








Вал на опоре

Линейные валы на опорах, иначе называющиеся цилиндрическими рельсами, предназначены для обеспечения поддержки направляющих по длине. Использование этих валов позволяет предотвратить прогиб длинной направляющей под нагрузкой от движущейся каретки или под собственной тяжестью.

Цилиндрические рельсы прикрепляются напрямую к станку. Удобство и надёжность крепления направляющей к станине обеспечиваются резьбовыми отверстиями в опоре.

Недостатки у цилиндрических рельсов общие с полированными валами. Это, прежде всего, наличие люфтов у втулок и малый ресурс. Однако в отличие от полированных валов цилиндрические рельсы не прогибаются на большой длине, а, значит, обладают более высокой грузоподъёмностью. Каретки на цилиндрические рельсы отличаются от линейных подшипников на валы и воспринимают разнонаправленные нагрузки по-другому. Дело в том, что каретки на цилиндрические рельсы не замкнуты по контуру, а шариковые втулки на вал – замкнуты. Данный эффект вызывает понижение точности функционирования станка, оснащённого тяжёлым шпинделем на цилиндрических рельсах. Конструкция на валах работает гораздо точнее.

Цилиндрические рельсы и валы просты в изготовлении. Поэтому направляющие этого вида очень популярны среди производителей. В мире эту нишу заняли не только компании, но и частные производители. Выпускается как качественная продукция, так и не соответствующая требованиям. Нередко каретки, выпущенные одним и тем же производителем, не подходят к его же валам из другой партии. Касается это, в первую очередь, конечно же, кустарных производств.

Наша компания сотрудничает только с лучшими производителями, неукоснительно соблюдающими технологии выпуска качественной металлопродукции. Поэтому у нас вы купите лучшие направляющие, отвечающие самым жёстким требованиям, которые предъявляются к компонентам для автоматизации промышленного оборудования.

Шариковые профильные рельсы

Профильные рельсы в качестве направляющих применяются в тех случаях, когда требуется обеспечение высокой точности. Подобно цилиндрическим рельсам, профильные монтируются напрямую на станине. На поверхности профильных рельсовых направляющих располагаются специальные дорожки качения. Благодаря их наличию повышается равномерность распределения нагрузки на каретку по рабочей поверхности дорожек качения. Профилем касания шарик-рельс в этом случае является уже дуга, а не одиночная точка.

Профильным рельсовым направляющим присуща высокая точность и прямолинейность. Кроме того, у них выше показатели грузоподъёмности и износостойкости. Отличаются профильные рельсы ещё и отсутствием люфтов, либо их пренебрежимо малыми значениями. К числу недостатков профильных рельсов можно отнести повышенные требования к качеству обработки места крепления (прямолинейности и шероховатости). А ещё они более сложны в установке.

В большинстве случаев каретки и рельсы выпускаются в разных вариантах – с несколькими значениями усилия предварительного натяга и грузоподъёмности. Классическим примером являются профильные рельсы брендов THK и Hiwin. Производство профильных рельсовых направляющих является сложным и затратным. Именно поэтому выпуск рельсов осуществляет не такое большое количество производителей, как в случае производства валов. В этой отрасли работают, в основном, репутационные компании. Высокая ответственность определяет более стабильное качество профильных рельсовых направляющих.

Наша компания настоятельно рекомендует использовать для создания станочного оборудования именно профильные рельсы как более качественные. В нашем ассортименте вы найдёте продукцию самых известных марок и получите от нас гарантии качества.

Роликовые профильные рельсы

Роликовые рельсовые направляющие представляют собой подтип профильных рельсов. Их отличием является то, что дорожки качения у них плоские, а в опорных модулях вместо шариков применены ролики. Данное решение дало возможность повышения жёсткости направляющей. Возросли также ресурс и показатели грузоподъёмности.

Роликовые рельсы применяются в металлообрабатывающем оборудовании, работающем в условиях высоких нагрузок, например, во фрезерных станках, которые обрабатывают камень и чёрный металлопрокат, в том числе, стальные заготовки. Использование данных направляющих позволяет обеспечить требуемое качество металлообработки при высокой производительности станков.

 

 

 

Направляющие призматические и направляющие «ласточкин хвост»

Данные направляющие используются в тех случаях, когда требуется обеспечение сверхвысокой жёсткости. Они устанавливаются, к примеру, на промышленные станки для металлообработки. В направляющих «ласточкин хвост» одна контактирующая плоская поверхность скользит по другой, что обеспечивает значительную площадь контакта. Направляющие «ласточкин хвост» не съёмные, они изготавливаются монолитно – вместе со станиной.

Изготовление таких направляющих, также как и их ремонт являются очень сложными и трудоёмкими процессами. О замене же направляющих «ласточкин хвост» говорить вообще не приходится – эта процедура просто неосуществима. Именно поэтому данные направляющие почти никогда не используются в любительском станкостроении, ну, если только очень большими энтузиастами, которые располагают большим количеством свободного времени.



Резюме

При выборе конкретного вида направляющих следует учитывать следующие аспекты.

  1. Вал с бронзовой втулкой. Малые показатели грузоподъёмности и жёсткости, ограничения по точности, необходимость периодической подгонки для устранения люфтов, доступная стоимость, небольшой ассортимент готовых изделий. Длинные валы прогибаются под нагрузкой.
  2. Вал с пластиковой втулкой. Малые показатели грузоподъёмности и жёсткости, невысокая точность, необходимость периодической подгонки для устранения люфтов, доступная стоимость, сильный износ, небольшой ассортимент готовых изделий. Длинные валы прогибаются под нагрузкой.
  3. Вал с шариковой втулкой. Малые показатели грузоподъёмности и жёсткости, ограничения по точности, средняя цена. Длинные валы прогибаются под нагрузкой. Применяются в любительских станках и промышленном оборудовании среднего класса.
  4. Вал на опоре с шариковой втулкой. Средние показатели грузоподъёмности и жёсткости, ограничения по точности, средняя цена. Рельс следует за деформацией станины и компенсирует погрешности. Применяются в любительских станках и промышленном оборудовании среднего класса.
  5. Профильные направляющие. Высокие показатели жёсткости, грузоподъёмности и точности. Хорошая износоустойчивость. Отсутствует необходимость в проведении регулировочных операций. Высокая цена. Сложность монтажа и необходимость в тщательной подготовке поверхностей под монтаж. Применяются в станочном оборудовании среднего и промышленного классов.

В дополнение к вышеизложенному дадим несколько рекомендаций, придерживаясь которых, вы сможете правильно выбрать направляющие для решения ваших конкретных задач.

1) Если станок будет использоваться для фрезерной обработки металлов или камня, и площадь его рабочего поля будет превышать 0,7 м², то наилучшим вариантом станут профильные рельсы.

2) Если рабочее поле станка не превышает площади листа бумаги стандартного офисного формата А4, и вы планируете выполнять на станке обработку мягких материалов, то ваш оптимальный выбор - валы диаметром от 16 до 25 мм.

Перейти в каталог

Яндекс.Метрика